Onderzoek ‘Actuele Sterkte’ - Bijlage A Voorbeeld dijken Zwarte Water

Onderzoek ‘Actuele Sterkte’

Inleiding

Gedurende het toetsingsproces is gebleken dat de resultaten van het grond-mechanisch hoofdonderzoek niet één op één de basis konden vormen voor verdere planvorming. De resultaten waren namelijk in die mate tegenvallend, dat de aan-passingen op basis van dit onderzoek grootschaliger zouden uitvallen dan op voorhand vanwege de aanleg van de Balgstuw was verwacht.

Deze paragraaf beschrijft de toepassing van de methode ‘Actuele Sterkte’. Daarbij is voor wat betreft technische uitwerking gebruik gemaakt van hetgeen was beschreven in het ‘Onderzoeksrapport voor de bepaling van de Actuele Sterkte van rivierdijken’ [16] aangaande ‘Bewezen Sterkte’ en ‘Locaal Onderzoek’. Daarbij wordt opgemerkt dat de uitwerking van met name ‘Bewezen Sterkte’ (in dit hoofdstuk ook wel ‘historisch onderzoek’ genaamd) volgens de aanpak in dit onderzoeksrapport enigszins afwijkt van de aanpak die in dit Technisch Rapport is beschreven. Gevolg daarvan is dat de parameter cor in dit voorbeeld een andere definitie heeft dan γcor in dit Technisch Rapport.

In het geval van de Driehoek is het volgende proces doorlopen:

• In eerste instantie is gekeken of er sprake was van de situatie dat de omstandig-heden tijdens HHW aantoonbaar equivalent waren aan de situatie tijdens huidig Bijlage A Voorbeeld dijken Zwarte Water A.4 94 Technisch Rapport Actuele sterkte van dijkenMHW. In zijn algemeenheid bleken er slechts gegevens beschikbaar over de hoogte van het HHW. Overige gegevens ontbraken, zodat de conclusie werd getrokken dat de situatie tijdens HHW niet aantoonbaar equivalent was aan die tijdens huidig MHW.
• Vervolgens is onderzocht in hoeverre het wel aannemelijk was dat HHW > MHW. Hoewel er geen feitelijke gegevens beschikbaar waren, waren er ook geen rapportages van ernstige schade. Op grond daarvan is besloten dat het aannemelijk is dat er een situatie is opgetreden waarbij HHW > MHW. Hierbij is er voor gekozen om gezien de onzekerheden een onderbouwing uit te voeren op basis van het ‘Onderzoeksrapport voor de bepaling van de Actuele Sterkte van rivierdijken’ [16].
• De onderbouwing van de aannemelijkheid is vervolgens primair uitgevoerd met behulp van de methode historisch hoogwater uit het ‘Onderzoeksrapport voor de bepaling van de Actuele Sterkte van rivierdijken’ [16]. Vanwege de genoemde onzekerheden ten aanzien van de feitelijke historische omstandig-heden, is er mede vanwege de nog beperkte ervaring met de methode ‘Actuele Sterkte’ voor gekozen de resultaten van het historisch onderzoek nog steekproefgewijs te onderbouwen/verifiëren met aanvullend locaal onderzoek.

Historisch onderzoek

De methode historisch onderzoek is gebaseerd op het gedrag van de waterkeringen tijdens historische hoogwaterperioden. Indien de dijk in het verleden bij het keren van een rivierwaterstand hoger dan de huidige maatgevende hoogwaterstand geen tekenen van binnenwaartse instabiliteit heeft vertoont kan dit gegeven worden gebruikt in het herberekenen van de veiligheidsfactor voor binnenwaartse macro-stabiliteit.

De voorkennis dat de dijk geen tekenen van binnenwaartse instabiliteit heeft vertoond bij een historische belasting gedurende een hoogwaterperiode geeft aan dat de veiligheidsfactor niet kleiner dan 1,0 kan zijn geweest. Dit gegeven kan worden gebruikt om een stabiliteitsberekening voor de historische belastings-situatie uit te voeren zodanig dat de veiligheidsfactor de waarde 1,0 bereikt. De stabiliteitsberekening kan worden uitgevoerd zonder de partiële materiaalfactoren γm1 en γm2 omdat er sprake is van een berekening van een werkelijke situatie die geen gebruik behoeft te maken van de ontwerpveiligheden. De onzekerheden die zijn ondergebracht in de gevoeligheidsfactor γd en de schade factor γn blijven wel van toepassing. Deze onzekerheden hebben onder andere betrekking op de berekeningsmethode, de lengte van het dijktraject en de soort belasting.

Het resultaat van de berekening van de stabiliteit voor de historische belastings-situatie resulteert in een correctiefactor die wordt gebruikt om de macrostabiliteit in de huidige situatie te herberekenen.

Toepassing van de methode historisch onderzoek begint met archiefwerkzaam-heden. Historische hoogwaterniveaus en beheerrapporten uit de betreffende perioden dienen te worden achterhaald. In het verleden zijn regelmatig water-standen boven het huidige MHW gemeten. Voor de berekening is gekozen voor de hoogst bekende waterstand uit 1884, met een waterstand van NAP + 2,8 meter in de nabijheid van de Driehoek. Na aanleg van de afsluitdijk in de jaren 30 zijn waterstanden hoger dan het huidige MHW niet meer opgetreden. In de diverse bronnen waren geen aanwijzingen van waargenomen tekenen van instabiliteit gedurende de hoogwaterperiode van 1884.

Berekening

Stap 1 Bepaal de veiligheidsfactor γstab,kar,his van de dijk met karakteristieke sterkteparameters voor een belasting tijdens historisch hoogwater (zie Figuur A 8). → γstab,kar,his = 0,44

Stap 2 Pas het product van de schadefactor en de gevoeligheidsfactor toe om de correctiefactor γcor te bepalen. → γcor = 1 / (γd · γn · γstab,kar,his) = 1 / (1,1 * 0,44) = 2,07

Stap 3 De gecorrigeerde veiligheidsfactor γstab,cor wordt verkregen door de veiligheidsfactor uit de toetsing γstab,0 te vermenigvuldigen met de correctie factor γcor: → γstab,cor = γstab,0 · γcor = 0,45 * 2,07 = 0,93

Figuur A 8

Veiligheidsfactor voor HHW-omstandigheden, met karakteristieke sterktewaarden

De resultaten van de opwaardering van de stabiliteitfactor op basis van bewezen sterkte (historisch onderzoek) zijn samengevat in Tabel A 1.

Tabel A 1

Berekeningsresultaten historisch onderzoek

De verhoging van de veiligheidsfactor sterkt het vermoeden dat de actuele sterkte van de dijk groter is dan werd aangenomen op basis van de proevenverzamelingen uit het hoofdonderzoek.

In het voorgaande werd reeds aangegeven dat directe toepassing van de resultaten van het historisch onderzoek niet mogelijk is. Er bestaat namelijk de nodige onze-kerheid ten aanzien van gegevens en randvoorwaarden die ten grondslag liggen aan het gebruik van de methode. Met name de maaiveldhoogte van het achter-land en de hoogte van het polderpeil ten tijde van het historisch hoogwater zijn onbekend. De aannamen die hiervoor zijn gedaan zijn gebaseerd op geëxtra-poleerde gegevens van de huidige situatie. Niettemin kan op basis van de toepassing van de methode historisch onderzoek geconcludeerd worden dat de actuele sterkte van de voorkomende grondsoorten vermoedelijk beduidend hoger is dan bepaald uit de regionale proevenverzame-lingen uit het hoofdonderzoek. Door genoemde onzekerheden in gegevens en randvoorwaarden tijdens de historische belastingssituatie is het echter niet ver-antwoord om de resultaten van het historisch onderzoek vervolgens één op één en zonder aanvullend steekproefsgewijs locaal onderzoek te gebruiken om de omvang van benodigde verzwaringswerken te beperken. Dit mede vanwege de onervarenheid met de methode ‘Actuele Sterkte’.

Locaal onderzoek

Een vaststelling van de absolute verhoging van de sterkteparameters kan door onderbouwing met behulp van de methode ‘Locaal Onderzo ek’ plaatsvinden. Het uitvoeren van locaal onderzoek leidt tot een nauwkeuriger bepaling van enerzijds de ligging van de gemiddelde sterkte en anderzijds de spreiding in de gemiddelde sterkte. Dit leidt veelal tot gunstiger schattingen voor de locaal aanwezige sterkte-parameters.

Ter plaatse van de voorbeeldlocatie bij de Driehoek zijn 35 grondmonsters voor het uitvoeren van triaxiaalproeven genomen (In het grondmechanisch onderzoek is er zo als te doen gebruikelijk voor gekozen de sterkteparameters te bepalen aan de hand van laboratoriumonderzoek. Daarom is er voor gekozen dit ook te doen voor het onderzoek ‘Actuele Sterkte’). In de onderstaande Tabel A 2 is een overzicht gegeven van de per grondsoort uitgevoerde triaxiaalproeven.

Tabel A 2

Aantal proeven uitgevoerd bij locaal onderzoek