Geavanceerde toets: bewezen sterkte analyse in de faalkans - Handreiking beoordeling Zettingsvloeiing
Geavanceerde toets: Bewezen sterkte analyse in de faalkans
De kans op een vloeiing bij een bestaand talud waarvan de geometrie al jaren onveranderd is en waarbij bovenbelasting en (grond)waterstanden in de toekomst, naar verwachting, niet meer zullen variëren dan ze in het verleden hebben gedaan, is zeer klein. Een vloeiing kan daar alleen optreden als het talud bijna metastabiel is. Het kan dan optreden op het moment dat er een belasting optreedt die toch iets zwaarder is dan in het verleden is opgetreden. Daarbij moet men denken aan een aardbeving of een onverwacht sterke en snelle waterstandsverlaging.
Indien in dergelijke gevallen de faalkans die men vindt op basis van ervaringsstatistiek zoals omschreven voor de gedetailleerde toets nog te groot is zal tot een geavanceerde toets moeten worden overgegaan waarbij een bewezen sterkte component kan worden meegenomen.
De bewezen sterkte kan men in rekening brengen uitgaande van de voorspelde kans op basis van rekenmodellen (bijvoorbeeld SLIQ2D in combinatie met een model voor instabiliteit van het gehele talud). Dat gaat in grote lijnen als volgt:
Beschouw het grondgedrag als de sterkte en de geometrie, met het eventuele gewicht van bovenbelasting, de effecten van grondwaterstroming en het effect van aardbevingen, als de belasting. Dan geldt dat praktisch alle onzekerheid (grondeigenschappen, spanningen, rekenmodel) in de sterkte zit.
Kies tanaR, dat is de tangens van de rekentaludhelling, als parameter om belasting en sterkte in uit te drukken. Men kan ook kiezen voor een andere parameter zoals de rekentaludhoogte HR de waarde van (ID- ID1), waarbij ID=Re relatieve dichtheid is en ID1 de relatieve dichtheid waarbij juist een bepaalde contractie optreedt, waardoor ID1als maat voor de verwekingsgevoeligheid kan gelden. Maar in het hier volgende wordt steeds uitgegaan van het gebruik van tanaR.
Definieer de kritieke waarde van tanaR, dus de waarde waarbij in deze grond een vloeiing zal optreden, als sterkte Ra de werkelijke waarde van tanaR als belasting Sa. De “kans op vloeiing” is dan gelijk aan de kans dat (Ra- Sa) < 0. Zie ook Figuur 6.3.
Bereken de kansverdeling van Ra(basis) met het rekenmodel op basis van de kansverdelingen van alle invoerparameters. Verwerk daarbij alle onzekerheden betreffende het grondgedrag in de kansverdeling van Ra(basis). Daartoe moet men kwantificeren welke verandering in bijvoorbeeld relatieve dichtheid hetzelfde effect heeft als een verandering in tanaR. Dat kan het beste gebeuren door het maken van een flink aantal berekeningen met het rekenmodel voor de specifieke situatie.
Bepaal de huidige of maximaal in het verleden opgetreden belasting Sa(0) en de maximale in de toekomst te verwachten belasting Sa(toekomst). Om die grootheden te bepalen moeten de effecten van aardbevingsversnelling, bovenbelasting en (grond)waterstanden vertaald worden in equivalente versteilingen van het talud.
Vergelijk de kansverdeling van Ra(basis) met Sa(0) en met Sa(toekomst). Zie het bovenste deel van Figuur 6.3.
De kans op vloeiing die daaruit volgt voor het verleden, P{Ra- Sa(0)<0}, is echter incorrect, omdat het talud bewezen heeft stabiel te zijn. Wijzig daarom Ra(basis) in Ra(bewezen) zoals geschetst met een stippellijn in het onderste deel van Figuur 6.3.
Bereken opnieuw P{Ra(bewezen) - Sa(toekomst) < 0}. Bij kleine waarde van [Sa(toekomst) - S(0)] zal die significant kleiner zijn dan P{ Ra(basis) - Sa(toekomst) < 0}. Vergelijk het horizontaal gearceerde vlakje in het onderste deel met het verticaal gearceerde (getrokken + onderbroken) in het bovenste deel.