Overzicht van het faaltraject macro-instabiliteit binnenwaarts - Macrostabiliteit binnenwaarts

In deze paragraaf wordt een schematisch overzicht gegeven van de opeenvolging van mechanismen die leiden tot falen geïnitieerd door het mechanisme macro-instabiliteit binnenwaarts. Daarbij wordt aangegeven tot op welke gebeurtenis of (deel) mechanisme in deze reeks van gebeurtenissen het toetsproces is gedefinieerd. Met andere woorden: wat is als “falen” gedefinieerd en welke reststerkteprocessen kunnen leiden tot een doorbraak.

In Figuur 2.6 is falen als gevolg van het mechanisme binnenwaartse macro-instabiliteit verder uitgewerkt.

De volgende fasen kunnen bij het faaltraject van een dijk worden onderscheiden (zie Figuur 2.6):

• Verhoging waterspanningen. De waterspanningen in de dijk stijgen door infiltratie via het buitentalud (door hoge buitenwaterstand, golfoploop en/of neerslag), door infiltratie via kruin of binnentalud (door golfoverslag en/of neerslag) en/of infiltratie vanuit zandlagen in de ondergrond.
• Ontstaan van een scheur. Door de toegenomen waterspanningen in de ondergrond nemen de effectieve spanningen af. Scheuren geven het intredepunt aan van een schuifvlak waarlangs een grondmoot wil afschuiven.
• Toenemende verzakking. Aan de landzijde van de scheur verzakt de dijk steeds verder: de dijk is aan het afschuiven, tot er een nieuwe evenwichtssituatie wordt bereikt. Dit mechanisme wordt aan de hand van een evenwichtsbeschouwing beoordeeld in het toetsspoor Macrostabiliteit. Een afschuiving kan tot direct falen van de waterkerende functie van een dijk leiden als de kruin afschuift tot onder het niveau van de buitenwaterstand. Maar meestal zullen vervolgmechanismen nodig zijn om na een afschuiving falen van de waterkerende functie te bereiken.
• De dijk is afgeschoven. Een gedeelte van het grondmassief is verplaatst en weer tot stilstand gekomen. x Eventueel vervolgmechanisme (overslag, micro-instabiliteit of tweede afschuiving). Als de waterkering niet direct faalt door de afschuiving kunnen vervolgmechanismen optreden waardoor het dijklichaam alsnog faalt.
• Kruinverlaging tot de buitenwaterstand. Als de kruin ten gevolge van vervolgmechanismen is verlaagd tot het niveau van de buitenwaterstand start de bresgroeifase.

Het optreden en de snelheid van het bezwijken door macro-instabiliteit hangt van een aantal factoren af; waarvan de belangrijkste de dijkgeometrie, de waterspanningen en de opbouw van de ondergrond zijn.

Het verloop van de waterspanningen in een dijk wordt sterk bepaald door de wijze waarop de buitenwaterstand verloopt in de tijd, en de duur van de hoogwatergolf. De tijdsduur dient vergeleken te worden met de reactietijd van het geohydrologische systeem waar de dijk onderdeel van uit maakt. De belangrijkste componenten van dit systeem zijn de intredeweerstanden ter plaatse van de rivierbodem, doorlatendheden van onder de dijk gelegen grondlagen, het (grond)waterpeil aan de binnenzijde, de stijghoogten in de diepe zandlagen en de materiaaleigenschappen van de dijk zelf [1].

De dikte van het slappe lagen pakket is niet alleen van belang voor de waterspanningsopbouw in de dijk maar speelt ook een rol bij het opdrijven van het achterland. Daarnaast bepaalt de ondergrond mede de grootte van de afschuifvlak en het intredepunt van het schuifvlak.

Verder zijn natuurlijk de geometrie en dijkopbouw van belang. Bij een flauw binnentalud en / of een binnenberm wordt de kans op instabiliteit kleiner.