Terugschrijdende erosie - Piping

Het krachtenevenwicht op de zandkorrel in de pipe, de stroming door de pipe en de grondwaterstroming naar de pipe worden gecombineerd in het model van Sellmeijer. Het Sellmeijer model gaat uit van het evenwicht van de korrels op de bodem van de pipe en bepaalt op basis daarvan of een pipe kan groeien. De aanwezigheid van de pipe wordt verondersteld en er wordt bepaald bij welk verval de korrels nog juist in evenwicht zijn. Uitgaande van de geometrie van dijk, voor- en achterland, wordt met dit model het maximale waterstandsverschil berekend waarbij de korrels in de pipe nog juist in evenwicht zijn. Dit is het kritiek verval. Blijft het verval langdurig hoger dan het kritiek verval zal de pipe uiteindelijk doorgroeien tot het intredepunt.

Het mathematisch model blijft echter een onvolledige beschrijving van de werkelijkheid met allerlei onzekerheden. Zo wordt er bijvoorbeeld van een homogene zandlaag uitgegaan.

Het ontstaan van zandmeevoerende wellen wordt in Nederland (anders dan bijvoorbeeld in de VS) geaccepteerd, omdat men aanneemt dat zich bij een niet al te groot waterstandsverschil over de dijk een evenwichtssituatie instelt waarbij het zandtransport tot stilstand komt. Maar overschrijdt het waterstandsverschil, het verval, een kritieke waarde (het kritiek verval), dan komt het zandtransport alleen tot stilstand als het verval vrij snel weer terugloopt. Zo niet, dan vormt zich uiteindelijk een doorgaande pipe onder de dijk door. In de Eenvoudige toets wordt er voor zeedijken, als de belastingsduur kort is in verhouding tot de tijdsduur die nodig is om de pipe naar het intreepunt te laten groeien, onder bepaalde condities goedgekeurd. In de Gedetailleerde toets wordt verondersteld dat de dijk geen sterkte meer heeft zodra het kritiek verval is overschreden.

De beoordeling van piping in toetslaag 2a is alleen een controle of de faalkans betrekking tot piping voldoet aan de gestelde eis. Wanneer de berekende faalkans lager is dan de eis, dan kan men ervan uitgaan dat zandmeevoerende wellen kunnen optreden, maar dat de pipes slechts over een beperkte lengte zullen groeien, oftewel dat de zandmeevoerende wellen na verloop van tijd geen zand meer zullen meevoeren. Wanneer de berekende faalkans hoger is dan de eis, dan bestaat er een te groot risico op de vorming van doorgaande pipes.

De beoordeling op piping volgens toetslaag 2b, de volledig probabilistische toetsing per dijktraject, is een controle of de voor piping en andere relevante faalmechanismen berekende kansen passen binnen de gestelde faalkanseis.

Bij de toetsing van piping volgens toetslaag 2, vindt geen beoordeling van de reststerkte na het overschrijden van het kritiek verval plaats. Ook blijft buiten beschouwing of de pipe-groei zich binnen de belastingduur tot een problematisch lengte kan ontwikkelen. Doordat de hoogwatergolf op rivieren lang duurt, is daarvan voor het bovenrivierengebied waarschijnlijk weinig reststerkte te verwachten. Maar voor locaties waar de hoogwaterbelasting stormgedreven is, kan de overschrijding van het kritiek verval zodanig kort zijn dat het mechanisme zich niet volledig kan ontwikkelen.

Bron

Fenomenologische beschrijving (1220078-000-GEO-0010)

Hoofdstuk
Piping
Opdrachtgever
Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving
PDF

Over versie 1.0: 29 juni 2018

Tekst is letterlijk overgenomen uit brondocument.