Stabiliteitsanalyse - Stabiliteit en vervorming bij opdrijven

In het navolgende wordt een vereenvoudigde methode gepresenteerd om het krachtenevenwicht bij opdrijven te controleren. De methode steunt op een bezwijkanalyse door middel van glijvlakken in de actieve zone en een separate evenwichtsberekening in de passieve zone. Beide zones zijn gekoppeld door de zogenaamde interlamelkracht F_i, zijnde het deel van de aandrijvende krachten dat niet door wrijving in de actieve zone kan worden opgenomen (zie figuur D.1).

figuur D.1

De grootte van de interlamelkracht F_i kan worden bepaald uit het krachtenevenwicht van de actieve grondmoot ABC. In D-3 .1.1 wordt nader omschreven hoe de maximale interlamelkracht bepaald kan worden. Deze interlamelkracht vormt een aandrijvende kracht voor de passieve zone EFGH en zal in evenwicht moeten zijn met de passieve weerstand F_p aan het eind van de drukstaaf en de schuifweerstand F_s langs het Pleistoceen in het gebied rechts van AB. De berekening van de weerstandskrachten F_p en F_s wordt toegelicht in D-3.1.2. De aanwezige reserve tegen instabiliteit kan worden berekend uit de verhouding:

Opgemerkt wordt, dat naast de bovenstaande evenwichtsbeschouwing te allen tijde het evenwicht dient te worden beschouwd van hoger gelegen schuifvlakken. De stabiliteitsfactor van deze vlakken wordt echter niet beïnvloed door een verhoging van de potentiaal in de watervoerende laag onder het slappe lagenpakket.

D-3.1.1 Berekening van de grootste interlamelkracht

Voor de berekening van de interlamelkracht F_i dient het evenwicht voor grondmoot ABC te worden uitgeschreven. Hiertoe wordt de grondmoot ver- deeld in een aantal lamellen, zoals bij de conventionele glijvlakanalyse (Spencer of de verbeterde methode Bishop). De grootte van de interlamelkracht F_i kan worden bepaald uit het lamelevenwicht. Voor de bepaling van de schuifweerstand kan worden verondersteld, dat in de actieve zone een volledige mobilisatie van de beschikbare schuifsterkte heeft plaats­ gevonden.

Teneinde de grootste interlamelkracht F_i en de verticaal waar deze aangrijpt te vinden, dient een aantal potentiële actieve zones op boven beschreven wijze te worden onderzocht. Dit betekent, dat voor een groot aantal middelpunten het evenwicht van de aan het Pleistoceen rakende glijcirkels dient te worden berekend (zie figuur D.2).

figuur D.2

Opgemerkt wordt, dat bij het vaststellen van de maximale interlamel­ kracht en de daarbij behorende verticaal rekening gehouden moet worden met een eventuele afdracht van schuifspanning naar het Pleistoceen tus­sen de diverse onderzochte verticalen.

Van de twee in bovenstaande figuur getekende interlamelkrachten F_i1 en F_i2 is F_i2 maatgevend indien geldt:

D-3 .1.2 Berekening van de weerstandskrachten aan passieve zijde

Na het evenwicht van grondmoot ABC te hebben beschouwd, moet het evenwicht van grondmoot EFGH worden onderzocht. De aandrijvende kracht F_i moet evenwicht maken met de weerstandbiedende krachten F_s en F_p, welke als volgt kunnen worden bepaald:

Schuifkracht langs het Pleistoceen

Voor de bepaling van de schuifkracht langs het Pleistoceen wordt de passieve zone (met uitzondering van de opdrijfzone, want daar is de schuifweerstand nul) verdeeld in een aantal lamellen. De schuifkracht in lamel i wordt dan:

Voor de schuifparameters in bovenstaande vergelijking worden de minimale waarden van de schuifweerstand van het pleistocene zand of de waarden van het slappe-lagenpakket ingevoerd.

De totale schuifkracht wordt gevonden door sommatie: F_s = ΣF_si.

Passieve weerstandkracht

Gezien de snelheid waarmee opdrijven optreedt kan voor de berekening van de passieve weerstand worden uitgegaan van de ongedraineerde sterkte van de grond. Indien verondersteld wordt dat aan de passieve zijde een spanningssituatie heerst met een horizontale en verticale hoofdspanningsoriëntatie, kan de horizontale korrelspanning maximaal gelijk zijn aan de verticale korrelspanning + 2*c_u (zie figuur D.3).

figuur D.3

Dit geeft de volgende uitdrukking voor de passieve weerstand:

De ongedraineerde schuifweerstand c_u kan worden bepaald uit Φ' en c' van de cel- of de triaxiaalproef volgens appendix A.

Indien voor het evenwicht van krachten meer dan de neutrale weerstand van de grond aangesproken wordt, dient naast een stabiliteitsanalyse ook een controleberekening ten aanzien van de vervorming te worden uitge­voerd. Indien voor het evenwicht een neutrale grondkracht toereikend is, is deze vervormingsberekening niet noodzakelijk. De neutrale weerstand kan berekend worden met de volgende uitdrukking: