Een onderwater zandtalud kan soms schijnbaar spontaan instabiel worden, waarna het zand uitvloeit om pas bij een zeer flauwe helling te sedimenteren. Gewoonlijk wordt dit met ‘zettingsvloeiing’ betiteld. Twee verschillende processen kunnen leiden tot een dergelijke sterke taludverflauwing: verweken en bressen. Overeenkomstig kan gesproken worden over een ‘verwekingsvloeiing’ of ‘een bresvloeiing’. Vaak zal het echter gaan om een combinatie van beide.
Een verwekingsvloeiing kan worden omschreven als een verschijnsel waarbij een pakket losgepakt zand onder water plotseling verweekt: er ontstaat een soort drijfzand. Verweking impliceert een dramatische vermindering van het onderlinge contact tussen de zandkorrels en van de schuifsterkte van het zandlichaam. Als het zandpakket oorspronkelijk in een helling aanwezig is, dan zal de verweekte massa naar beneden vloeien en pas weer onder een zeer flauwe helling tot rust komen. De mate van verweking waarbij de zandkorrels in het geheel geen onderling contact meer hebben (volledige verweking), treedt niet zo vaak op. Maar gedeeltelijke verweking kan het vermogen van het zand om schuifspanning op te nemen al zodanig doen verminderen dat het talud instabiel wordt en er een grote massa zand naar beneden vloeit.
De belangrijkste parameters voor het optreden van een pure verwekingsvloeiing in het onderwater zandtalud zijn:
- De verwekinggevoeligheid. Hoe losser het zand is gepakt des te groter het risico.
- De taludhelling, hoe steiler des te groter het risico.
- De hoogte van het talud, hoe hoger, des te groter het risico.
Daarbij dient men zich te realiseren dat de combinatie van parameterwaarden de grootte van het risico bepaalt. Om een verwekingsvloeiing te krijgen moet bijvoorbeeld de helling relatief steil zijn als de verwekinggevoeligheid beperkt is.
Voorwaarde voor het optreden van verweking, en daarmee een verwekingsvloeiing, is bovendien dat er sprake moet zijn van een inleidend mechanisme (“trigger”). De volgende zaken kunnen de vloeiing in gang zetten:
- Een flinke trilling zijn, bijvoorbeeld door een kleine aardbeving of heien in de nabijheid.
- De lokale afschuiving van een kleilaagje.
- Erosie waardoor een versteiling van het talud plaatsvindt.
- Een snelle waterspiegeldaling.
Een bresvloeiing in een onderwater talud is een gestaag terugschrijdend erosieproces dat zichzelf versterkt of althans zichzelf in stand houdt. Het proces wordt in gang gezet door een lokale afschuiving of verwekingsvloeiing. Die resulteert enerzijds in een zand-watermengsel dat als een dichtheidsstroom langs het talud naar beneden stroomt (“suspensiestroom”) en daarbij verdere erosie veroorzaakt, waardoor de suspensiestroom steeds sterker wordt. Anderzijds resulteert de lokale taludinstabiliteit doorgaans in een zo steil taludgedeelte (“bres” of “walletje”) dat het zand aan het oppervlak afregent, waardoor het steile taludgedeelte terugschrijdt en het afregenende zand de suspensiestroom voedt.
Voorwaarden voor het ontstaan van een (pure) bresvloeiing zijn:
- Het onderwater talud bestaat uit erosiegevoelig materiaal zoals silt of zand; het is fijn genoeg (hoe fijner des te erosiegevoeliger; bij een D50 groter dan 1 mm is een bresvloeiing nauwelijks mogelijk).
- Een doorgaand talud zonder bermen of beschermde zones.
- Het “afgebreste” materiaal moet in de vorm van een suspensiestroom vanaf de teen van de initiële bres in voldoende mate kunnen wegstromen of worden opgezogen.
- Het onderwater talud moet voldoende hoog en steil zijn (in Nederland doorgaans hoger dan 10 m en gemiddeld steiler dan 1:4 à 1:6).
- Een grote verstoring ofwel initiële bres ergens in het talud.
Waarschijnlijk zal bij veel vloeiingen sprake zijn van een combinatie van de mechanismen verwekingsvloeiing en bresvloeiing:
- Een verwekingsvloeiing in het deel van een talud met losgepakte zandlagen kan in een paar minuten een steile bres doen ontstaan aan de bovenkant van de vloeiing en/of een mengselstroom met groot zanddebiet aan de onderkant.
- Door bressen kan de taludvorm zodanig veranderen (veelal versteilen) dat (een deel van) het talud potentieel instabiel wordt en verweekt.
