Grondonderzoek
- de grondopbouw;
- het intreepunt;
- de dikte en doorlatendheid van de watervoerende zandlaag;
- de dikte, soortelijk gewicht en doorlatendheid van de kleilaag binnendijks.
Bij de aanpassing van de rekenregel van Sellmeijer bleek de relatieve dichtheid van de zandlaag waarin piping optreedt ook van invloed te zijn. Echter, op dit moment is de relatieve dichtheid een in situ nog moeilijk te bepalen parameter. In de toetsregel is de invloed van de relatieve dichtheid dan ook niet meegenomen.
Grondopbouw
Onderzoek naar de grondopbouw dient uit te wijzen of al dan niet een pipinggevoelige grondopbouw aanwezig is. Het onderzoek richt zich derhalve op het vaststellen van gelaagdheid en de grondsoort per laag. De grondopbouw van de dijk zelf is hierbij ook van belang. In hoofdstuk 4 zijn mogelijk pipinggevoelige grondprofielen beschreven. Indien geen pipinggevoelig profiel aanwezig is, dan is verder onderzoek in de regel niet nodig. Als een grondopbouw als 'niet pipinggevoelig' wordt gekenmerkt, dan dient het onderzoek echter vrij gedetailleerd te zijn, om ook lokale pipinggevoelige grondprofielen te kunnen uitsluiten. Hierbij speelt de schematisering van de ondergrond een beslissende rol, zie hoofdstuk 9 van dit TR en het TR Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken [ENW, 2011]. Waarnemingen kunnen bij de beoordeling een belangrijke rol spelen: indien ooit wellen zijn geconstateerd, al dan niet zandmeevoerend, dan is zeker een pipinggevoelig profiel aanwezig. Het omgekeerde is niet noodzakelijkerwijs het geval.
Het onderzoek naar de grondopbouw wijst tevens uit of er sprake is van piping of heave. Indien binnendijks uitsluitend zand aanwezig is èn de uittree van water is min of meer verticaal, dan is er sprake van heave. In hoofdstuk 4 is dit meer in detail besproken. In dat geval wordt getoetst op heave met de methode van Lane of met de heaveregels. Als er geen sprake is van heave dan wordt getoetst met de Sellmeijer.
Intredepunt
Het intredepunt is het dichtst bij de dijk gelegen punt waar de watervoerende zandlaag in direct contact met het buitenwater staat, of waar de potentiaal in de zandlaag gelijk is aan de waterstand boven maaiveld. Om dit punt te bepalen moet de aanwezigheid van een kleilaag in het voorland worden onderzocht. Indien geen gegevens bekend zijn, kan in eerste instantie worden aangenomen dat het intredepunt bij de buitenteen van de dijk ligt. Als bij deze aanname blijkt dat opbarsten van de binnendijkse kleilaag kan optreden, dan zal alsnog het intreepunt moeten worden vastgesteld. Voor het bepalen van het intredepunt zijn de volgende gegevens van belang:
- de zone waarin middels een keur of anderszins controle op gebruik en activiteiten van het voorland kan plaatsvinden;
- de dikte en doorlatendheid van de kleilaag.
Het intredepunt zal in het algemeen binnen de keurzone gekozen worden, omdat het beheer dan eenvoudiger te realiseren is. Probleem hierbij is dat als het voorland meestal groter is dan het beheergebied de grens van het beheergebied als intredepunt wordt beschouwd. Hierdoor wordt de daadwerkelijk aanwezige kwelweglengte kunstmatig verminderd.
Dikte en doorlatendheid van kleilaag bij intredepunt
De dikte en doorlatendheid van de kleilaag wordt middels onderzoek vastgesteld. De intensiteit van het onderzoek kan hierbij afhangen van de geologische, geomorfologische geschiedenis en/of het grondgebruik, voor zover bekend. Indien geen gegevens bekend zijn, dan kan via een globaal onderzoek worden nagegaan hoe uniform de kleilaag is en op basis daarvan de intensiteit van het definitieve onderzoek wordt vastgesteld. Bij het bepalen van onderzoekspunten of raaien moet tevens worden gelet op variaties in maaiveldniveau en in de (natuurlijke) vegetatie, het gebruik van het terrein en waargenomen wellen tijdens
hoogwater. Men moet bedacht zijn op de mogelijkheid dat tussen de raaien discontinuïteiten in de dikte van de kleilaag voorkomen die niet worden onderkend. Denk bijvoorbeeld aan ingezande stroomgeulen of sloten die met zand zijn gedempt. In sommige gevallen kan zo’n discontinuïteit worden opgemerkt naar aanleiding van welvorming binnendijks tijdens hoogwater.
In veel gevallen is het zinvol om ook in kolken en strangen (nevengeul) onderzoek naar de kleilaag te doen.
Het intreepunt is in principe het punt waar de kleilaag ophoudt of onderbroken is. Indien echter de hydraulische weerstand van de kleilaag klein is, gerelateerd aan de horizontale doorlatendheid van de watervoerende zandlaag, dan dient het intreepunt dichter bij de dijk te worden gekozen. Hiertoe wordt de spreidingslengte berekend, volgens paragraaf 5.2.3.
Indien het onderzoek wordt uitgevoerd om een ontwerp op te stellen, dan moet worden bedacht dat de voorlandbreedte en kleilaagdikte die in het ontwerp worden betrokken mogelijk een beperking van het grondgebruik in de uiterwaard kunnen betekenen. Veelal verdient het de aanbeveling om minimale waarden voor deze parameters te gebruiken, in plaats van de aanwezige dikte en breedte van de kleilaag. Hierdoor worden zo min mogelijk beperking aan het toekomstige gebruik van de uiterwaard opgelegd.
Het intreepunt op een bepaalde locatie kan tevens op basis van peilbuiswaarnemingen worden vastgesteld. Hiertoe worden de peilbuiswaarnemingen met een numeriek grondwaterstromingsmodel geanalyseerd. Een voordeel hiervan is dat het grondonderzoek buitendijks relatief beperkt kan blijven. Een nadeel is dat peilbuiswaarnemingen niet altijd beschikbaar zijn en dat zinvolle waarnemingen alleen tijdens een voldoende hoogwater gedaan kunnen worden.
Bij het ontwerp van maatregelen moet enige voorzichtigheid in acht worden genomen als peilbuiswaarnemingen worden gebruikt. De peilbuizen reageren op de actuele situatie, die mogelijk niet gedurende de gehele planperiode constant blijft. Met name kunnen veranderingen in het voorland of op de rivierbodem optreden die tot hogere potentialen kunnen leiden. Bij het toetsen speelt dit aspect een minder grote rol.
Dikte, korreldiameter en doorlatendheid watervoerende zandlaag
De dikte en doorlatendheid van de watervoerende zandlaag kan in eerste instantie worden verkregen uit de literatuur, zoals de grondwaterverkenning REGIS II (Regionaal Geohydrologisch Informatiesysteem van TNO) of uit informatie van andere instanties. Hierbij wordt de grootste dikte en doorlatendheid aangehouden in het geval dat niet direct duidelijk is welke voor het beschouwde traject gelden. In de grondwaterverkenning worden diverse watervoerende zandlagen aangegeven, die gescheiden zijn door relatief ondoorlatende lagen. Deze ondoorlatende lagen zijn echter niet altijd aanwezig. Indien de eerste watervoerende zandlaag relatief dun is, bijvoorbeeld minder dan 20 m dik, dan zullen tenminste enkele sonderingen moeten uitwijzen of in het gebied nabij de dijk de scheidende laag inderdaad voorkomt. Als blijkt dat dit niet het geval is, dan worden de eerste en tweede, en zonodig de derde watervoerende zandlaag als één enkele laag beschouwd.
Bij relatief dunne zandlagen of bij zandtussenlagen is de nauwkeurigheid van de grondwaterverkenning al snel onvoldoende. De dikte van de zandlaag wordt dan door onderzoek bepaald. Aanbevolen wordt om zandmonsters te verzamelen en te bewaren indien
boringen door de kleilagen in de zandlaag worden gedaan en korrelverdelingen van de zandmonsters te bepalen.
Dikte en soortelijk gewicht kleilaag binnendijks
De dikte van de klei- of veenlaag binnendijks wordt door onderzoek vastgesteld. Voor de intensiteit van het onderzoek gelden grotendeels dezelfde overwegingen en aanwijzingen als die bij het bepalen van de kleilaag buitendijks zijn gegeven. In de berekening wordt de minimaal aanwezige dikte gebruikt, die voorkomt in het traject waar de berekening representatief voor wordt verondersteld. Het soortelijke gewicht van de grond wordt in een laboratorium bepaald. Hiertoe worden een voldoende aantal representatieve grondmonsters onderzocht.
Opmerking: In de grondwaterverkenning worden ook diktes en doorlatendheden van de afdekkende laag gegeven. Deze waarden zijn echter niet voldoende nauwkeurig voor het toetsen op piping en kunnen daarom niet worden gebruikt.
Welvorming en opbarsten kleilaag
Piping zal alleen optreden als binnendijks wellen aanwezig zijn. Indien binnendijks een klei- of veenlaag voorkomt, kan alleen een wel ontstaan als een kanaaltje door deze laag aanwezig is. Er zijn een aantal oorzaken waardoor zo'n kanaaltje kan ontstaan:
- perforatie de kleilaag door boor
- of sondeergaten of door funderingspalen;
- ontgravingen in de kleilaag voor grondverbeteringen of de aanleg van sloten of andere waterpartijen;
- uitdroging van de kleilaag; - opbarsten van de kleilaag.
Een waterondoorlatende deklaag kan wederom alleen opbarsten als er ook heave mogelijk is. In dit geval dient bij de toetsing eerst een controle van verticale verhangen bij het uittreepunt (heave) plaats te vinden.
Is aan het heavecriterium voldaan en is opbarsten mogelijk, zal kwelweglengtecontrole met de Regel van Sellmeijer of Lane (in geval van verticale kwelschermelementen) moeten plaatsvinden.
