Ontwerpcase macrostabiliteit binnenwaarts - Voorbeeld:opzet grondonderzoek en schematiseringen voor macrostabiliteit

Ontwerpcase macrostabiliteit binnenwaarts

Deze case betreft een hypothetisch (maar realistisch)voorbeeld. Het is een variant van de ontwerpcase ‘Dijkverlegging in de Overdiepse polder’, die beschreven is in het rapport ‘Stappenplan Schematiseringsfactor’ [5]. Gegevens zijn voor een belangrijk deel ontleend aan die beschrijving.

Om planologische redenen dient de huidige primaire waterkering langs de rivier locaal te worden verplaatst. De bestaande primaire waterkering zal verlaagd worden, waardoor het gebiedgeschikt gemaakt wordt voor waterberging en doorstromen van water bij hogere rivierafvoeren. Een bovenaanzicht van de situatie is gegeven in figuur 5.8.

Figuur 5.8: Bovenaanzicht situatie verlaging bestaande kering en aanleg nieuwe kering

In de case wordt het ontwerp van de nieuwe primaire kering volgens het stappen- plan uit de vorige paragraaf uitgewerkt.

Stap 1: Inventarisatie beschikbare informatie

Bij het inventariseren van de beschikbare informatie is met name gezocht naar:

• Aanwezigheid van geulen of andere locale afwijkingen in bodemopbouw;
• Grondonderzoek ten behoeve van projecten in de omgeving;
• Geohydrologische informatie, zoals stijghoogte en (grond)waterstanden;

Aanwezigheid van geulen of andere locale afwijkingen in bodemopbouw Bestudering van geologische kaarten heeft geen bruikbare nadere informatie opgeleverd.

Grondonderzoek ten behoeve van projecten in de omgeving

In het achterland zijn twee sonderingen beschikbaar, welke is uitgevoerd voor de uitbouw van een woning. Hieruit blijkt dat de toplaag van ca. 4 m dikte uit slappe, slecht doorlatende klei- en veenlagen bestaat. Hieronder bevindt zich een water- voerende zandlaag.

Geohydrologische informatie, zoals stijghoogte en (grond)waterstanden

Er zijn in de omgeving geen langdurige peilbuismetingen beschikbaar.

Stap 2: Opzet en uitvoeren grondonderzoek

De belangrijkste vragen waarop, met behulp van het grondonderzoek, antwoord wordt gezocht zijn:

• Eigenschappen van grondlagen vaststellen (laagdiktes, laagscheidingen, sterkte en stijfheid);
• Aanwezigheid van geulen of andere locale afwijkingen in bodemopbouw;
• Geohydrologische situatie, zoals stijghoogte en (grond)waterstanden;
• Geometrie dijklichaam.

Ter plaatse van de kruin, het voorland en achterland van de toekomstige waterkering is grondonderzoek uitgevoerd. Over het traject van ca. 7 km zijn 65 sonderingen tot 15 m, 5 mechanische boringen tot ca. 10 m en 13 handboringen tot ca. 5 m diepte uitgevoerd. Van de boringen zijn ongeroerde en geroerde monsters genomen. Van ongeroerde monsters uit de klei- en veenlagen zijn het volumegewicht, watergehalte, fijne stofgehalte, organische stofgehalte en Atterbergse grenzen bepaald. Ook zijn samendrukkings- en triaxiaalproeven uitgevoerd. Van de geroerde monsters uit de zandlagen zijn de korrelverdelingen bepaald. Om gebiedsdekkend informatie over dikte van de deklaag en aanwezigheid van eventuele stoorlagen in de deklaag (bijvoorbeeld opgevulde sloten) is over het gehele traject van de nieuwe dijk een EM31 meting uitgevoerd.Het maaiveld ter plaatse van de nieuwe dijk is ingemeten over drie raaien.

Met dit onderzoek kunnen, naast de laagdiktes en laagscheidingen, ook de sterkte- en stijfheidsparameters voor de grondlagen worden bepaald, zodat stabiliteits- en zettingsberekeningen kunnen worden uitgevoerd.Merk op dat het hier geschetste onderzoeksplan slechts een mogelijkheid weergeeft.

Op basis van het grondonderzoek zal een ontwerp voor de nieuwe waterkering worden opgesteld.

Stap 3: Indeling dijkvakken, opstellen basis schematisering, maken ontwerp

Op basis van de beschikbare informatie en het uitgevoerd onderzoek wordt een indeling in dijkvakken gemaakt. In dit geval wordt de gehele dijkstrekking als één dijkvak beschouwd.

Op basis van het uitgevoerde grondonderzoek wordt een basis schematisering opgesteld en een ontwerp gemaakt. Hierbij is aangenomen dat het watervoerend pakket in verbinding staat met het buitenwater, waarbij het waterspanningsverschil tussen het eerste watervoerende pakket en bovenliggende lagen lineair verloopt over de onderste veenlaag.

De benodigde rekenwaarden van de grondparameters zijn, conform de richtlijnen in het TRWG [3] en het Addendum TRWG [4] (zie ook bijlage A van dit TRGS), uit beschikbare gegevens afgeleid.

Gezien het stadium van het ontwerp wordt de schematiseringfactor in eerste instantie gelijk aan γb= 1,30 gekozen. De schadefactor is in dit geval gelijk aan γn = 1,08. Voor de binnenwaartse stabiliteit wordt het kritieke afschuifmechanisme berekend met behulp van een stabiliteitsanalyse bij opdrijven. Daarom wordt gebruik gemaakt van het model van LiftVan, met een modelfactor gelijk aan γd=1,05.

In dit geval moet de binnenwaartse stabiliteit van het ontwerp voldoen aan Fd≥ γn·

γd· γb= 1,08 · 1,05 · 1,30 = 1,47. Daarnaast kunnen er nog aanvullende eisen vanuit de omgeving zijn waaraan voldaan moet worden. Dit is hier niet het geval.

In figuur 5.9 is het ontwerp, met bijbehorende basis schematisering, wat aan de gestelde stabiliteitseis voldoet (Fd= 1,47), weergegeven.

Figuur 5.9: Basis schematisering en ontwerp (niet op schaal)