Buitenwaartse stabiliteit (bij par. 2.4.4) - Bijlage 4

Buitenwaartse stabiliteit (bij par. 2.4.4)

Uitgangspunt voor de berekening van de buitenwaartse stabiliteit is dat:

• juist maatgevend hoogwater (MHW) is opgetreden;

• de freatische lijn in het buitentalud is opgelopen tot MHW;

• de korrelspanningen aan de onderzijde van het slappe lagen pakket gelijk zijn aan de korrelspanningen tijdens MHW.

Figuur b4.17 Waterspanningen doorsneden A t/m E bij plotseling optredend MHW na langdurig w

De grootte van de korrelspanning aan de onderzijde van het slappe lagen pakket in de in figuur b4.17 getekende verticaal C is gelijk aan:

waarin:

De effectieve spanning is gelijk aan de effectieve spanning die zou volgen uit een hydrostatisch verloop, vermeerderd met een term die toeneemt wanneer (MHW - MHW) zou toenemen. Dat wil zeggen dat de effectieve spanning met een term die toeneemt wanneer de hoogte van de buitenwaterstand toeneemt.

Omdat in verticaal C bij laag water na extreem hoog water relatief hoge korrelspanningen optreden, dat wil zeggen hoger dan bij laag water na een minder extreme hoogwater stand, is van een veilige benadering in dit geval geen sprake.

In de praktijk worden vaak berekeningen uitgevoerd gebaseerd op een hydrostatisch waterspanningsverloop. In veel gevallen voldoet het ontworpen buitentalud dan, zodat men niet verder rekent.

Soms voldoet het talud niet. In dat geval wordt er wel gerekend op basis van de aanname dat het freatisch vlak iets (enkele decimeters) onder maaiveld ligt. Vaak geeft dat al een grote verbetering van de stabiliteit. Achtergrond van de gedachte is dat als het buitentalud zo doorlatend is dat het freatisch vlak zich onmiddellijk aan een extreme buitenwaterstand aanpast, het ook gemakkelijk uit dat talud kan wegstromen.

In het hierna volgende stuk is het verloop van de stijghoogte in detail beschouwd, en is een andere rekenwijze beargumenteerd.

Stijghoogte in detail

Stel dat in een hoog water periode de buitenwaterstand w langdurig is opgetreden, en dat de potentiaal in het diepe zand φzand gelijk is aan φw. Stel dat C zo is gelegen dat de maaiveldhoogte hClager is dan waterstand w.

De korrelspanning in aan de onderzijde van het slappe lagen pakket in verticaal C is dan

σc' = hc* ( γ grond -γ water )+(w -ϕ w )*γ water

Wordt de waterstand nu korte tijd nog hoger, namelijk gelijk aanϕMHW, dan neemt deze korrelspanning niet toe, maar zal hij bij benadering gelijk blijven.

Valt het water vervolgens naar LLW dan veranderen de korrelspanningen op het eerste moment evenmin. Aangenomen wordt dat het freatisch vlak in dat geval gelijk is aan de maaiveldhoogte in verticaal C.

De potentiaal in verticaal C is voor die situaties aangegeven in de tabel b4.3.

Tabel b4.3 Potentiaal ter plaatse van verticaal C bij drie verschillende buitenwaterstanden

In de figuren 4.18 is het verloop van de spanningen toegelicht.

Bij het optreden van MHW loopt de waterstand in het diepe zand meteen op naar φMHW, zodat hier dan een sprong in de stijghoogte optreedt ter grootte van

(φw + MHW - w) - φMHW,

ook te schrijven als

(MHW - φMHW) - (w - φw) (zie figuur b4.17)

Bij het vallen van het water veranderen de korrelspanningen niet (figuur b4.18).

Figuur b4.18 Korrelspanningen na het vallen van het water na MHW, ter plaatse van doorsnede A t/m E.

De stijghoogte in het diepe zand neemt af tot φLLW, zodat nu een sprong in de stijghoogte optreedt ter grootte van

(φw + hc - w) - φLLW,

ook te schrijven als:

(hc - φLLW) - (w - φw)