__MAIN_TEXT__
feature-image

Page 1

12 E J A A R G A N G NUMMER 4 OK TOBER 2008

Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo Samenstellen van het geotechnisch dossier voor sluiting Ring rond Antwerpen GeoInternational Deformation monitoring of the underground metro station Rotterdam CS  Piping phenomenon in earth dams: case histories

Is Soil Mechanics still worth a Chair?

inclusief

GEO kunst

pag. 55 – 70


Onderscheidende inhoud

Hoogstaand drukwerk

Smaakvolle vormgeving

Perfecte distributie

Uw relaties zijn het waard Uw relaties zijn de basis voor uw succes. Dat mogen ze best weten. Geef blijk van uw waardering met een uitgave op niveau. Perfect drukwerk dat de ontvanger het gevoel van een cadeau geeft... Dat bereikt een e-mailing of website nooit. Educom realiseert al meer dan 20 jaar toonaangevende publicaties. Van basis-concept, inhoud en ontwerp, tot en met distributie (incl. sealen, postale- en abonneeservice). U heeft al een uitgave, of voelt er wel voor? Neem contact op voor een gesprek over hoe onze expertise u van dienst kan zijn.

Uitgeverij Educom BV

www.uitgeverijeducom.nl

Mathenesserlaan 347 Rotterdam T 010 - 425 6544 info@uitgeverijeducom.nl


Van de redactieraad Colofon Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnische vakgebied te kweken. Geotechniek, jaargang 12 Nummer 4 – oktober 2008

2008 was een jaar waarin weer veel is gebeurd, en veel viel te leren. Ook de dit jaar opgedane kennis kunnen we weer inzetten in ons werk. Bijvoorbeeld, om risico’s te identificeren. Om dit optimaal te kunnen doen zouden ingenieurs in alle fasen van een project betrokken moeten zijn, maar vooral ook in de beginfasen.

De ingenieur van de toekomst

Uitgave Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 6544 Fax 010 - 425 7225 E-mail info@uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl Uitgever/bladmanager R.P.H. Diederiks Redactieraad Alboom, ir. G. van Barends, prof. dr. ir. F.B.J. Brinkgreve, dr. ir. R.B.J. Brok, ing. C.A.J.M. Brouwer, ir. J.W.R. Calster, ir. P. van Dalen, ir. J.H. van Deen, dr. J.K. van Diederiks, R.P.H. Eijgenraam, ir. A.A. Graaf, ing. H.C. van de Heeres, dr. ir. O.M. Jonker, ing. A. Kant, ing. M. de

Kooistra, mw. ir. A Korff, mw. ir. M. Lange, drs. G. de Mathijssen, ir. F.A.J.M. Schippers, ing. R.J. Schouten, ir. C.P. Seters, ir. A.J. van Smienk, ing. E. Stam, ir. J.L. Thooft, dr. ir. K. Tigchelaar, ir. J. Veenstra, ing. R. Vos, mw. ir. M. de Wibbens, G.

Redactie Brouwer, ir. J.W.R. Diederiks, R.P.H. Heeres, dr. ir. O.M.

Kant, ing. M. de Korff, mw. ir. M. Thooft, dr. ir. K.

Lezersservice Adresmutaties doorgeven via ons e-mailadres: info@uitgeverijeducom.nl

© Copyrights Uitgeverij Educom BV - oktober 2008

Om ook in de beginfasen van een project betrokken te kunnen zijn, moet de ingenieur ook ‘andere talen’ kunnen spreken dan het eigen technische vakjargon. Op deze manier kan de ingenieur weer terrein terugveroveren op de doctorandus, die nu vaak het heft in handen heeft in beginfasen van projecten. De ingenieur moet hierbij uiteraard wel goed blijven in zijn of haar vak.

Specials 2008 Dit najaar zullen twee specials uitkomen in plaats van één. De eerste special heeft de funderingsdag als thema, die op 8 oktober 2008 plaatsvindt. Deze special zal aan het einde van het jaar uitkomen, zodat u dan alles nog eens op uw gemak kunt nalezen. De tweede special heeft het prachtig klinkende ‘deltatechnologie’ als thema en zal uitkomen rondom het KIVI NIRIA jaarcongres dat op 30 oktober 2008 plaatsvindt. Deltatechnologie is een nieuwe term voor iets waar wij al eeuwen ervaring mee hebben. Namelijk, technologische uitdagingen die samenhangen met het wonen in een delta. Wij bevelen de specials warm bij u aan.

Belgische bijdrage Hoe zou de ingenieur zijn of haar rol verder moeten invullen? Om deze vraag te beantwoorden citeren wij: ‘Idealiter denkt de ingenieur in duidelijke draaglijnen en mechanismen, en kan daardoor de logica van een gekozen oplossing bewaken in alle fasen van het project. Wanneer dit niet gebeurt, kan dit leiden tot het recht moeten rekenen van het ontwerp in een te late fase’ (Wiltjer, Cement 6-2007). Hierbij worden ‘rekenresultaten’ soms verward met ‘ontwerp’.

Na enige tijd bevat dit nummer een Belgische bijdrage. De redactie is hier erg blij mee, want naast veel overeenkomsten zijn er ook geotechnische verschillen tussen België en Nederland. Denk bijvoorbeeld maar aan regelgeving en normering, veiligheidsfilosofie, bodemopbouw en rekenmethoden. We kunnen veel van elkaar leren en elkaar scherp houden.

De paradox van het ondergronds bouwen In deze context is het interessant om de paradox van het ondergronds bouwen weer eens voor de geest te halen (zie bijvoorbeeld de intreerede van prof. Ir. J. Bosch, 8 oktober 2003). Volgens deze paradox is een kaal bouwterrein de ideale mogelijkheid om ondergronds te bouwen. De noodzaak om ondergronds te bouwen ontstaat echter juist bij ruimtegebrek. Een niet kaal bouwterrein is verre van optimaal, het is uniek en complex. Ondergronds bouwen is dus complex, en wordt risicovol als het wordt gezien als een routinematige bouwopgave. Dit besef moet leiden tot een niet-routinematige aanpak. Het is onze uitdaging om opdrachtgevers ervan te doordringen om in alle fasen, maar vooral in de beginfase van een project (hier zijn de risico’s nog het hoogst), voldoende ruimte te creëren om de risico’s te verkleinen. Kortom: Ondergronds bouwen is geen sinecure!

Dr. ir. O.M. Heeres Voorzitter van de redactieraad

Met vriendelijke groeten,

R.P.H. Diederiks Uitgever

Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie, microfilm of welke andere methode dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. © ISSN 1386 - 2758

GEOtechniek – oktober 2008

1


Geotechniek is een uitgave van

Uitgeverij Educom BV Mathenesserlaan 347 3023 GB Rotterdam Tel. 010 - 425 65 44

Hoofdsponsor-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Postbus 572, 2600 AN Delft Tel. 015 - 251 77 20 Fax 015 - 257 31 07 www.plaxis.nl

Sub-sponsors-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kleidijk 35 3161 EK Rhoon Tel. 010 - 503 02 00 www.mosgeo.com

Galvanistraat 15 3029 AD Rotterdam Tel. 010 - 489 69 22 www.gw.rotterdam.nl

Rijksstraatweg 22F 2171 AL Sassenheim Tel. 071-301 92 51 www.geo-explorer.nl

Son: 0499 - 47 17 92 Sliedrecht: 0184 - 61 80 10 Hoofddorp: 023 - 565 58 78 www.inpijn-blokpoel.com

Klipperweg 14 6222 PC Maastricht Tel. 043 - 352 76 09 www.huesker.com

Gemeenschappenlaan 100 B-1200 Brussel Tel. 0032 2 402 62 11 www.besix.be

Vlasweg 9 4782 PW Moerdijk Tel. 0168 - 38 58 85 www.arcelorprojects.com

IJzerweg 4 8445 PK Heerenveen Tel. 0513 - 63 13 55 www.apvdberg.nl

Mede-ondersteuners-------------------------Plaxis BV

Stieltjesweg 2 2628 CK Delft Tel. 015 - 269 35 00 www.deltares.nl

Veurse Achterweg 10 2264 SG Leidschendam Tel. 070 - 311 13 33 www.fugro.com

Postbus 25296 3001 HG Rotterdam E-mail info@uitgeverijeducom.nl www.uitgeverijeducom.nl

De Holle Bilt 22 3732 HM De Bilt Tel. 030 - 220 78 02 Fax 030 - 220 50 84 www.grontmij.nl

INFRA Consult + Engineering ingenieursbureau van Ballast Nedam Postbus 1555 3430 BN Nieuwegein Tel. 030 - 285 40 00 www.icpluse.nl

Korenmolenlaan 2 3447 GG Woerden Tel. 0348-43 52 54 www.vwsgeotechniek.nl

Zuidoostbeemster Tel. 0299 - 433 316 Almelo: 0546 - 532 074 Oirschot: 0499 - 578 520 www.lankelma.nl

Dywidag Systems International Industrieweg 25 B-3190 Boortmeerbeek Tel. 0032 16 60 77 60 Veilingweg 2 NL-5301 KM Zaltbommel Tel. 0031 418 578922 www.dywidag-systems.com

Röntgenweg 22 2408 AB Alphen a/d Rijn Tel. 0172 - 427 800 Fax 0172 - 427 801 www.geomil.nl

Postbus 1025 3600 BA Maarssen Tel. 030-248 6233 Fax 030-248 6666 info@struktonengineering.nl www.struktonengineering.nl

Geomet BV Postbus 670, 2400 AR Alphen aan den Rijn Tel. 0172 - 44 98 22 Fax 0172 - 44 98 23 www.geomet.nl

Arcadis Infra BV Postbus 220, 3800 AE Amersfoort Tel. 033 - 477 1000 Fax 033 - 477 2000 www.arcadis.nl

CRUX Engineering BV Asterweg 20 L1 + L2 1031 HN Amsterdam Tel. 020 - 494 3070 Fax 020 - 494 3071

www.cruxbv.nl

IFCO Funderingsexpertise BV Limaweg 17, 2743 CB Waddinxveen Tel. 0182 - 646 646 E-mail: info@ifco.nl Witte Vlinderweg 11, 1521 PS Wormerveer Tel. 075 - 647 6300 www.ifco.nl

Jetmix BV Oudsas 11, 4251 AW Werkendam Postbus 25, 4250 DA Werkendam Tel. 0183 - 50 56 66 Fax 0183 - 50 05 25 www.jetmix.nl

Vroom Funderingstechnieken B.V. Postbus 7, 1474 ZG Oosthuizen Tel. 0299 - 40 95 00 Fax 0299 - 40 95 55 www.vroom.nl

Arthe Civil & Structure BV Postbus 291, 3400 AG IJsselstein Tel. 030 - 638 4554 Fax 030 - 638 0452 www.arthecs.nl

Boskalis bv Natte en droge infrastructuur ’s-Gravenweg 399-405, 3065 SB Rotterdam Postbus 4234, 3006 AE Rotterdam Tel. 010 - 28 88 777 Fax 010 - 28 88 766 www. boskalis.nl

Baggermaatschappij Boskalis BV Rosmolenweg 20 3356 LK Papendrecht Tel. 078 - 696 9011 Fax 078 - 696 9555

www.boskalis.nl

SBR Postbus 1819, 3000 BV Rotterdam Kruisplein 25Q, 3014 DB Rotterdam Tel. 010-206 5959 Fax 010-413 0175 www.sbr.nl

GEOtechniek – oktober 2008

3


inhoud Geotechniek 1 6 8 11 12

Van de Redactieraad / Colofon Actueel KIVI NIRIA rubriek Agenda Afstudeerders

16 19 21 23

The Magic of Geotechnics Thechnische commissies SBR-info Vraag & Antwoord

24

Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo H.R. Havinga / A.F. van Tol / K. de Bruijn / E. de Jong

30

Samenstellen van het geotechnisch dossier voor de sluiting van de Ring rond Antwerpen (Masterplan Antwerpen) G. Van Alboom / K. Haelterman / L. Vincke / K. Van Royen / J. Schittekat / K. Nulens

37 38

Geointernational Deformation monitoring of the underground metro station Rotterdam CS, a case study Robert Berkelaar / Lennard Huisman / Cor J.L.M. Luijten

44

Piping phenomenon in earth dams: case histories R. Vázquez Ballona / M. Alvarez Grima

48

Is Soil Mechanics still worth a Chair? F. Molenkamp

55

Geokunst

57

Van de redactie / Colofon

58

Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 2

Vergelijking ontwerpmodellen met veldmetingen aan de Kyotoweg ir. Suzanne van Eekelen / ir. Adam Bezuijen 63

Beleidsplan NGO: terugblik op periode 2003-2008 en toekomstbeeld A.H. de Bondt

64

Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays A.H. de Bondt / M. (Milan) Dus̆kov

67

Promovendi op het gebied van geokunststoffen

68

Anekdotes over de oprichting van de NGO en de jaren daarna Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door: ABEF vzw

Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken Priester Cuypersstraat 3, 1040 Brussel Secretariaat: erwin.dupont@telenet.be

GEOtechniek – oktober 2008

5


actueel  Standaardwerk voor  ‘Bouwen met de natuur’

aangeboden aan kabinet

Cursus Yin en Yang voor Nederlandse dijkenbouwers Nederlandse watermanagers en ingenieurs bekeren zich massaal tot de soft approach in de strijd tegen de elementen. De Nederlandse waterbouwkundige traditie van terpen, dammen, dijken en drooglegging wordt meer en meer gecombineerd met 'zachte' vormen van bescherming en landwinning, in harmonie met de natuur en de zee. Dit bleek tijdens de officiële opening van het Internationale Jaar van de Planeet Aarde in Perscentrum Nieuwspoort. Met ontwikkelingen zoals de Van Dixhoorn Driehoek, de Slufterdam, de Tweede Maasvlakte en binnenkort ook de al door het kabinet bejubelde ‘Zandmotor’ voor de kust van ’s Gravenzande is 'bouwen met de natuur' inmiddels mainstream geworden in het denken over leven in de delta. En Nederlanders zouden geen Nederlanders zijn als ze tegelijkertijd ook al niet bezig zijn hiervan een exportproduct te maken.

Maar liefst 80% van de grote stedelijke agglomeraties ligt in de dichtbevolkte delta’s van onze planeet. Van Singapore tot Sjanghai en van de Randstad tot Rio de Janeiro wordt men geconfronteerd met een behoefte aan ruimte. Dat die ruimte ook zeewaarts gevonden kan worden, behoort tot de uitdagingen van Nederlandse experts zoals verenigd in Deltares en het Netherlands Water Partnership. Nederland beschikt over hoogwaardige kennis op dit gebied. En deze kennis is nu gebundeld in het boek ‘Bouwen met de Natuur’ van Ronald Waterman. Dit standaardwerk wordt vandaag aangeboden aan het kabinet ter gelegenheid van de opening van het nationale initiatief ‘MijnAarde’. Het programma ‘MijnAarde’ wordt in het kader van het Unesco International Year of Planet Earth uitgevoerd. Bouwen met de Natuur, zoals door Ronald

6

GEOtechniek – oktober 2008

Onder redactie van R.P.H. Diederiks / O.M. Heeres

Waterman al tientallen jaren verder ontwikkeld en gepropageerd, wordt inmiddels nationaal en internationaal in brede kring geaccepteerd als uitgangspunt voor een duurzame ontwikkeling op alle terreinen van ruimtelijke ordening, infrastructuur, waterhuishouding, bouwen, landschapsontwikkeling, ecologie en biodiversiteit. Het boek wordt mede uitgegeven onder het motto ‘Enabling Delta Life’ van Deltares. De boodschap sluit immers naadloos aan bij de multidisciplinaire inspanningen van dit internationale instituut voor deltatechnologie. De uitgave wordt gezien als een mijlpaal in de ontwikkeling van wereldwijd toepasbare deltatechnologie. ‘Het is een bron van inspiratie voor onderzoekers, beleidmakers en studenten’, aldus Hans van der Vlist, Secretaris-generaal van het Ministerie van VROM, die het eerste exemplaar van het boek namens het kabinet in ontvangst neemt. Bron: Deltares

 Kust van Noordwijk  weer op sterkte De kust van Noordwijk is de eerste zwakke schakel die voor de komende vijftig jaar weer op sterkte is. De badplaats heeft er over een lengte van 1100 meter circa vijftig meter duin bij gekregen. De versterking is nodig in verband met een verwachte stijging van de zeespiegel. De zeewering is nu bestand tegen een waterhoogte die gemiddeld eens in de tienduizend jaar voorkomt. In opdracht van het Hoogheemraadschap

van Rijnland maakte Grontmij het definitief ontwerp voor de kustversterking en begeleidde de uitvoering. De versterking bestaat uit de zogenaamde ‘Dijk in duin’-constructie aangevuld met een verbreding van de duinenrij aan de zeewaartse zijde. Deze innovatieve oplossing zorgt ervoor dat het landschap niet wordt aangetast. De dijk is geïntegreerd in het duingebied. Op deze wijze behoudt Noordwijk haar schoonheid. ‘Als ingenieur ben ik er trots op dat we voor het Hoogheemraadschap van Rijnland met zo’n mooie, innovatieve oplossing dit toch vrij complexe probleem hebben kunnen oplossen’, aldus Jana Steenbergen-Kajabová, adviseur Kust & Rivieren van Grontmij in Nederland. ‘Toch is alles volgens plan verlopen. Deze opdracht paste bovendien uitstekend in onze ambitie om één van de toonaangevende waterbouwers van Europa te worden.’ De kustversterking Noordwijk is onderdeel van het project Kustvisie Zuid-Holland. Dit project heeft als doel om zes ‘zwakke chakels’ in de Zuid-Hollandse kust duurzaam te versterken en de ruimtelijke kwaliteit aldaar te verbeteren. De nieuwe zeewering voor de Tweede Maasvlakte is elf kilometer lang. De harde dijk vormt de noordelijke begrenzing en steekt 2,4 kilometer de zee in. Dan volgt tegen de klok in een bocht naar de Slufter, waar over anderhalve kilometer lengte de dijk plaats maakt voor duinen en de westelijke duinbegrenzing. Behalve veilig is de dijk ook innovatief, stelt

 Een golf beukt op de harde waterkering – op schaal – van de Tweede Maasvlakte.


actueel ir. Gerard Loman van PUMA. Standaard wordt een dijk namelijk bekleed met een dubbele laag veertigtons blokken. Tests hebben echter uitgewezen dat een – deels – enkele laag de dijk net zo goed beschermt. De blokken worden hergebruikt van de eerste Maasvlakte. Dat scheelt behalve kosten ook koolstofdioxide-uitstoot bij de aanmaak van het cement. Hoewel nog niet alle procedures doorlopen zijn en ook niet alle vergunningen binnen zijn, gaan PUMA en het HB Rotterdam ervan uit dat ze in september of oktober met de aanleg kunnen beginnen. Bron: www.grondmij.nl

 Dijk Maasvlakte twee  doorstaat tests Deltares testte de harde zeewering van de toekomstige Tweede Maasvlakte. Zelfs bij een extreme storm van eens in de tienduizend jaar, blijft de dijk intact. Volgens ir. Gijsbert Kant van het Havenbedrijf Rotterdam kan de zeewering een eeuwstorm zoals die van 1953 (watersnoodramp) onbeschadigd doorstaan. Golfhoogten waren daarbij gemiddeld zeven meter, met uitschieters naar negen meter, en de waterstand was meer dan drie meter boven NAP. In de Scheldetank van Deltares, het vroegere Waterloopkundig Laboratorium, worden die golven op een schaal van 1 op 54 nagebootst. De golven lopen door de lange bak en breken op vierkante keitjes, die model staan voor veertigtons betonblokken. De blokjes blijven onbewogen staan. Het ontwerp van aannemerscombinatie PUMA (Boskalis en Van Oord) krijgt tot dusverre de goedkeuring van keurmeester Deltares.

 Wie wint een  Geo-Oscar 2008? Voor de derde maal zullen op 8 oktober 2008 tijdens de Funderingsdag de Geo-Oscars worden uitgereikt. De Geo-Oscar is een prijs voor publicaties in welke vorm dan ook die bijdragen aan de ontwikkeling van het vakgebied Geo-engineering: het bouwen met, in en op de grond. Dag in dag uit leven, wonen, bouwen, werken, lopen, rijden we op en over de grond, maar weinigen zijn zich bewust van de bijzondere

eigenschappen die grond als bouwmateriaal heeft. Om daar verandering in te brengen hebben Deltares (toen nog GeoDelft) en KIVI-NIRIA Geotechniek in 2006 de Geo-Oscar in het leven geroepen. De Geo-Oscar wordt toegekend in drie categorieën:  Wetenschappelijke publicaties (artikelen van Nederlandse en Belgische auteurs in de internationale wetenschappelijke literatuur van het afgelopen jaar).  Geo-engineering voor een breed publiek (populair-wetenschappelijke artikelen in de Nederlandse landelijke dagbladen en de populaire pers).  Jong talent beste afstudeerders aan TU’s en HBO-instellingen. Prijswinnaars worden op de Funderingsdag in het zonnetje gezet en tevens beloond met een cheque van € 1500. De voorzitter van de jury, Mandy Korff, zal namens Deltares en KIVI-NIRIA Geotechniek de prijzen uitreiken.

de meetgegevens vanuit de bodem naar het meetsysteem in de cabine. Gemeentewerken gaat de nieuwe sondeerrobot inzetten voor grote projecten in Rotterdam en omstreken zoals Maasvlakte II en Centraal Station. Ook op het gebied van ARBO is de nieuwe sondeerrobot een vooruitgang. De robot neemt al het repeterende handwerk over waarmee de sondeerbuizen op elkaar geschroefd werden. Hierdoor worden de bodemonderzoekers veel minder fysiek belast. De sondeerrobot werd op 24 juni officieel overgedragen door ing. W. Hassing van fabrikant A.P. van den Berg ingenieursbureau bv uit Heerenveen aan ir. R.A.W Voskuilen, directeur van Gemeentewerken Rotterdam

 Heitoezicht-vervolg

Bron: www.geonet.nl

 Gemeentewerken  Rotterdam heeft  nieuwe sondeerrobot Gemeentewerken Rotterdam heeft in juni jl. als eerste in Nederland een nieuw type volautomatische sondeerrobot in gebruik genomen. Met deze sondeerrobot kan Gemeentewerken geotechnisch bodemonderzoek aanzienlijk nauwkeuriger, goedkoper en sneller uitvoeren. De sondeerrobot meet de weerstand van de grond en verschaft daarmee relevante informatie voor funderingsonderzoek. De nieuwe sondeerrobot doet alles volautomatisch; van het inbrengen van de sondeerbuizen in de bodem tot het draadloos doorgeven van

In een vorig nummer van Geotechniek hebben we reeds melding gemaakt van een initiatief om te komen tot een CUR-Aanbeveling ‘Heitoezicht’. Inmiddels staat een nieuwe CUR-commissie in de startblokken om deze Aanbeveling te ontwikkelen. De scope ervan is inmiddels wat meer geconcretiseerd: de Aanbeveling beslaat het gehele ‘terrein’ van toezicht op de uitvoering van funderingswerken op palen. De inhoudsopgave is op hoofdlijnen vastgesteld. De bedoeling is dat de Aanbeveling eind 2008/begin 2009 gereed is. Interesse om deel te nemen aan deze breed samengestelde commissie? Mail naar fred.jonker@curbouweninfra.nl

 Leren van  geotechnische schades In navolging van de commissie ‘Leren van instortingen’ zijn de eerste stappen gezet om te komen tot een proces ‘Leren van geotechnische schades’. We willen nauw aansluiten bij de systematiek die in de eerstgenoemde commissie is ontwikkeld; een systematiek die uitgaat van een 3-tal niveaus: macro-, meso- en microniveau. Een eerste case is 'tegen het licht gehouden'. De commissie is bezig zich verder te oriënteren op inhoud, aanpak en samenstelling. Naast CUR Bouw & Infra zijn vooral KIVI NIRIA-Geotechniek en Rijkswaterstaat Bouwdienst nauw betrokken. 

GEOtechniek – oktober 2008

7


Afdeling Geotechniek

KIVI NIRIA

 De cursus moet worden gegeven door ervaren docenten.  De cursus moet geëvalueerd worden.  Aan het eind van de cursus worden certificaten uitgereikt waarop de gevolgde cursus staat vermeld. Een en ander zal door Kivi-Niria Geotechniek worden beoordeeld.

vragen, maar wellicht staat deze informatie al bij de cursus-informatie vermeld. U dient de verkregen PDH’s vooralsnog voor u zelf te administreren.

Blijvend leren Kivi-Niria ondersteunt het idee dat alleen een HBO of Universitaire opleiding niet voldoende is om tot het einde van de carriere een goede en up-to-date ingenieur te blijven. Zij stimuleert het idee van Blijvend Leren. Naast het opdoen van praktijkervaring zou het goed zijn als de geotechnisch ingenieur regelmatig vakinhoudelijke congressen bezoekt of cursussen volgt. Hiermee kunnen zogenoemde 'Professional Development Hours' (PDH’s) worden verzameld welke de ingenieur meerwaarde kunnen geven bij sollicitaties of beoordelingsgesprekken. De PDH’s zijn daarbij gedefinieerd als de som van effectieve kennis-contacturen

(bijwonen van voordrachten met een aantoonbare kennis component, oefeningen of trainingen onder begeleiding), dus exclusief pauzes. Kivi-Niria Geotechniek wil organisaties die post-academische cursussen organiseren stimuleren om op de cursuscertificaten het aantal PDH’s (zie definitie hierboven) te vermelden. Een cursus moet dan wel voldoen aan de volgende basis criteria:  Het moet gaan om een gedegen vakinhoudelijke geotechnische cursus van minimaal HBO-niveau met een duidelijk omschreven programma.

Wanneer u er over denkt om een cursus te volgen (hetgeen wij zowiezo stimuleren), dan kan het in uw voordeel zijn om juist een vakinhoudelijke geotechnische cursus te kiezen waarbij u PDH’s verdient. U kunt de betreffende cursus organiserende instelling hier naar

Medio 2009 zal worden geëvalueerd of dit concept is aangeslagen, welk vervolg het zou moeten krijgen en hoe e.e.a. door Kivi-Niria verder kan worden gefaciliteerd. We hopen van harte dat dit idee massaal wordt ondersteund en houden u op de hoogte van verdere ontwikkelingen. Namens Kivi Niria Geotechniek, Ronald Brinkgreve

Eurocode 7 - Achtergronden en voorbeeld-berekeningen Op initiatief van KIVI NIRIA, Afdeling voor Geotechniek, is een achtergronddocument opgesteld met voorbeeldberekeningen voor geotechnisch ontwerp volgens Eurocode 7. Dit document is bedoeld om leden van onze afdeling te ondersteunen bij het gebruik van Eurocode 7 in de praktijk. Deze nieuwe Europese ontwerpnorm is vanaf medio 2008 in het Nederlands beschikbaar voor gebruik naast de bestaande NEN 6740 serie. Na 2010 is ontwerpen volgens de NEN 6740 serie niet meer toegestaan. Het is dus zaak om zo snel mogelijk vertrouwd te raken met de Eurocode. Leden van KIVI NIRIA Afdeling voor Geotechniek kunnen bovengenoemd document gratis downloaden op de website van de afdeling www.kiviniria.nl/geo of direct via http://afdelingen.kiviniria.net/

8

GEOtechniek – oktober 2008

media-afdelingen/DOM100000162/ 2008/EUROCODE7KNgeo2.pdf Let op! De documentgrootte is 3 MB en het document telt 108 pagina’s. Wij vertrouwen erop u met dit document een zinvolle ondersteuning te kunnen bieden in uw professionele loopbaan. Voor eventuele opmerkingen of suggesties kunt u contact opnemen met onze vakafdeling Geotechniek@kiviniria.nl.


dé Ne Nederlandse e beroepsvereniging g van n en n voor KIVI NIRIA is dé ingen ingenieurs,, op opgeleid d aa aan n universiteiten n en n hogescholen,, en n vormtt h aardi dig g technisch h kennis-- en n kennissennetwerk.. Hiermee een hoogwaa hoogwaardig maakt maa aaktt KIVI NIRIA , het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs, het belang van v n techniek technie iek k zichtbaa zichtbaar aarr in n onze e samenleving g en n ondersteuntt ingenieurs taak. ingenie s bijj hett uitoefenen n van n hun n belangrijke belang ngrij ijke e taa aak.. Ingenieurs staan aan de e basiss van n innovatie,, doord rdatt zijj hun n technische e kenniss weten n aan doordat toe e te e passen pas assen n ten n behoeve e van n ontwikkeli ontwikkeling ling g in n de e maat maatschappij. atschappij.

Waarom een Afdeling Geotechniek? Geotechniek volgens Van Dale: de toegepaste wetenschap, die zich bezighoudt met het gedrag van grond en rots, ten behoeve van het ontwerpen en uitvoeren van grond- en kunstwerken Dit klinkt erg abstract, maar in de praktijk zijn er maar weinig ingenieurs die niet met geotechniek te maken krijgen. Denk maar eens aan de fundering van een weg of gebouw, het aanbrengen van waterdichte schermen bij een bodemsanering of het verplaatsen van grond bij het baggeren of boren van een tunnel. Daarom dus een Afdeling Geotechniek.

Aanmelden of meer informatie over KIVI NIRIA Geotechniek ? Meer informatie over de Afdeling Geotechniek kunt u vinden op www.kiviniria.nl/geo of bij Marty Herrmann, KIVI NIRIA Kamer TU Eindhoven, Tel. 040-247 29 49 (ma t/m vrij 10 - 14 uur), E-mail kiviniria@tue.nl Meer informatie over KIVI NIRIA: www.kiviniria.nl

Netwerk en Communicatie De Afdeling Geotechniek vormt een netwerk van mensen werkzaam op het vakgebied, mensen die het vak studeren en andere geïnteresseerden. Dit netwerk strekt zich uit over de grenzen van ons land en uit zich in nauwe samenwerking met soortgelijke verenigingen binnen Europa. Jaarlijks organiseert de afdeling tal van activiteiten, waarvan een aantal op Europees niveau in samenwerking met anderen. KIVI NIRIA Geotechniek is tevens founding partner van Geonet, het onafhankelijk platform voor interactief geotechnisch Nederland (www.geonet.nl). Alle leden van KIVI NIRIA Geotechniek kunnen zich gratis abonneren op het vakblad Geotechniek. Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vakblad dat beoogt kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele geotechnisch vakgebied te kweken. Het vakblad verschijnt vier maal per jaar (excl. specials). Activiteiten De Afdeling Geotechiek geeft steun aan wetenschappelijk onderzoek en helpt mee aan de ontwikkeling van diverse cursussen op het vakgebied. Daarnaast organiseert de afdeling de Funderingsdag en de Geotechniekdag en vele excursies, lezingen en symposia. Ook voor jonge leden is de afdeling actief. Zo levert zij een bijdrage aan de Young Geotechnical Engineers Conference en er is een speciale afstudeerdersmiddag.


agenda 2008  = Organisatie

Studiedagen Funderingsdag 9 oktober 2008  Betonvereniging i.s.m KIVI/NIRIA, afdeling voor geotechniek en CUR

Informatie en aanmelding Symposium Leren van de A2 22 november 2008  CROW, CUR B&I, Delft Cluster, Convenant A2

Betonvereniging www.betonvereniging.nl +31-(0)182-539 233

2e Geotechniek Lezingenavond ‘08 13 november 2008 – De Bilt, Utrecht  Afdeling voor Geotechniek van KIVI NIRIA

COB www.cob.nl +31-(0)182-540 660

Cursussen

CROW www.crow.nl +31-(0)318-695 300

Avondcollege Injecteren 18 september 2008  Betonvereniging

Cursus Horizontaal gestuurd boren met MDrill 13 november 2008  Delft Geoacademy

CUR www.cur.nl +31-(0)182-540 600

Cursus Modelleren van bronbemalingen 23 september 2008  Delft Geoacademy

Workshop Modelleren van horizontale vervormingen 13 november 2008  Delft Geoacademy

Delft GeoAcademy www.delftgeoacademy.nl +31-(0)15-269 3752

Cursus Basiscursus damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR-166 30 september 2008  Delft Geoacademy Cursus Basiscursus damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR-166 30 september 2008  Delft Geoacademy Cursus Basiscursus ontwerpen van grondlichamen 7 oktober 2008  Delft Geoacademy Cursus Risicobeheersing van gemeentelijke bouwprojecten 7 oktober 2008  Delft Geoacademy Cursus Grondonderzoek en parameterkeuze 30 oktober 2008  PAO

Gevorderdencursus Damwanden ontwerpen met MSheet volgens CUR 166 18 november 2008  Delft Geoacademy Cursus Geotechniek in het toetsen van dijken voor dijkbeheerders 20 en 21 november 2008  PAO Cursus Paalfunderingen ontwerpen en toetsen volgens NEN en CUR 25 november 2008  Delft Geoacademy Cursus Grondonderzoek en parameterkeuze 30 oktober en 28 november 2008  PAO Geodatamanagement in bouw en infraprojecten Najaar 2008  PAO

Funderingsdag 8 oktober  Betonvereniging i.s.m. KIVI NIRIA en CUR Congres ReInventing Delta Life 30 oktober  KIVI NIRIA

Deltares www.deltares.nl +31-(0)15-269 3500 KIVI NIRIA www.kiviniria.nl +31-(0)70-391 9890 KOAC-NPC www.koac-npc.nl +31-(0)55-543 3100 NGO www.ngo.nl +31-(0)30-605 6399 NSTT www.nstt.nl +31-(0)182-567 380 PAO www.pao.tudelft.nl +31-(0)15-278 4618

Beurzen / Congressen Waterbouwdag 7 oktober 2008  CUR

Elsevier Opleidingen www.elsevieropleidingen.nl +31-(0)78-625 3888

11th Baltic Sea Geotechnical Conference Geotechnics in Maritime Engineering 15 -18 september 2008 – Gdansk, Polen Info: www.11bc.pg.gda.pl 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering 5 - 9 oktober 2009 – Alexandrië, Egypte Info: www.2009icsmge-egypt.org

PLAXIS www.plaxis.nl +31-(0)15-251 7720 TI-KVIV www.ti.kviv.be +32-(0)3-260 0840

GEOtechniek – oktober 2008

11


Afstudeerders

ir. R. Servais

In deze rubriek wordt een samenvatting

Plaxis Soft Soil Creep: de toepassing van een isotroop kruipmodel op anisotrope grond In met name West-Nederland bestaat de ondiepe ondergrond voornamelijk uit slappe klei- en veenlagen. Bij het aanbrengen van een belasting op het maaiveld zullen in deze lagen verticale en horizontale vervormingen optreden. In het algemeen worden die vervormingen berekend met een elementenprogramma, zoals Plaxis. In Plaxis staan daartoe verschillende grondmodellen ter beschikking. Het 3-dimensionale Soft Soil Creep-model (SSC) is echter

het eerste materiaalmodel, waarmee ook vervormingen als gevolg van kruip zijn te berekenen. Dit model is gebaseerd op het 1-dimensionale a,b,c-Isotachenmodel. In de Plaxis handleiding is een methode genoemd om de a,b,c-Isotachen in SSCsamendrukkingsparameters om te rekenen. De praktijk heeft geleerd dat de zetting, berekend met het a,b,c-Isotachenmodel, niet in overeenstemming is met de zetting volgend

Figuur 1 Spanningspaden: ln (σ’yy) - εyy grafiek met a,b,c-Isotachen parameters.

Figuur 2 Spanningspaden in het a,b,c-Isotachenmodel.

12

GEOtechniek – oktober 2008

gegeven van het afstudeerwerk van die studenten van de Technische Universiteit van Delft die afstudeerden bij Geo-engineering. Dit keer wordt het werk besproken van ir. R. Servais en ir. R.M. Maclean, die beiden afstudeerden bij prof. ir. A.F. van Tol.

uit een ééndimensionale SSC-berekening. Servais heeft onderzoek gedaan naar de oorzaak voor het optreden van dit verschil. Hij heeft zijn bevindingen gevalideerd met een samendrukkingsproef en het narekenen van een case. Uit een analyse van het grondmodel blijkt dat de zetting van het SSC-model en het a,b,c-Isotachenmodel bij een ééndimensionale


Afstudeerders berekening exact met elkaar overeen moeten komen, onder de voorwaarde dat de verhouding tussen de horizontale en verticale spanning constant is. Bij een niet constante verhouding ontstaan er verschillen, die normaliter echter te verwaarlozen zijn. Dit is bevestigd in een samendrukkingsproef; in de case kon die bevestiging niet worden verkregen. De oorzaak hiervoor is de invloed van het ‘onderwaterzakken’, dat bij de samendrukkingsproef geen rol speelt maar in de praktijk wel. In Plaxis (SSC) is onderwaterzakken correct geïmplementeerd, terwijl in MSettle (a,b,c-Isotachen-

model) de effecten van onderwaterzakken worden benaderd. Bij het beschrijven van het SSC model voor 2-dimensionale vervormingen blijkt de K0nc-afhankelijke M-parameter een belangrijke modelparameter te zijn. Aandacht is daarom besteed aan de bepaling van deze parameter. Een K0-C.R.S.-proef geeft meer realistische waarden voor M(K0nc) dan de vuistregel van Jaky. Verder heeft de geometriekeuze (axisymmetrisch of plane strain) en de bepaling van de doorlatendheid significante invloed op de resultaten. Bij case is de anisotrope ondergrond gemodelleerd met het isotrope SSC- model. De gevonden zettingen t.p.v. de kruin en horizontale vervormingen t.p.v. de teen van een ophoging sluiten bij een juiste parameter(doorlatendheid en M) en geometriekeuze (axisymmetrisch of plane strain) goed aan bij de gemeten vervormingen. De horizontale vervorming 5 m uit de teen werd onderschat. Uit de praktijkmetingen volgden grotere horizontale vervormingen dan bleek uit de SSC berekeningen. 

Figuur 3 Figuur 3A, B en C: ln (p') - εyy, ln (p'eq) - εyy en ln (t) - εyy grafieken met de SSC parameters.

Afstudeerders

Figuur 4 Vrgelijking tussen gemeten en met het SSC-model berekende horizontale grondverplaatsingen als functie van de tijd.

ir. R. Maclean

Het last-zakkingsgedrag van een MT-paal De MT-paal wordt gemaakt door een stalen buis niet horizontaal, maar verticaal de grond in te boren. In de punt van de buis is daartoe een microtunnel-boormachine ingebouwd. Als de buis op diepte is wordt de boormachine omhoog gehaald en wordt de buis gevuld met beton. De MT-paal is door zijn trillingsvrije en specifieke inbrengmethode zeer geschikt om trillingsvrij grote diepten te bereiken. Door de relatief grote diameter van meer dan 1 m kunnen zeer grote belastingen worden opgenomen. De paal is nieuw, waardoor er nog relatief weinig bekend is over de eigenschappen ten

aanzien van draagkracht en vervorming. Mede door zijn grote draagkracht is het niet eenvoudig om de palen tot aan bezwijken proef te belasten. Bij het ontbreken van test-gegevens moeten daarom in het ontwerpstadium aannames worden gedaan over de te realiseren schachtwrijving en puntweerstand. Daartoe wordt vaak aansluiting gezocht bij palen die min of meer op dezelfde wijze worden gemaakt en waarvan de eigenschappen wel bekend zijn. Maclean heeft als referentiepaal de boorpaal gebruikt. Beide palen worden gemaakt door verwijdering van de grond. Bij beide palen is het ook mogelijk om de schachtwrijving en stijfheid van de grond onder de paalpunt te vergroten

door middel van het inpersen van grout (compaction grouten). In de studie stond centraal het gedrag van de grond onder de paalpunt. Belangrijk daarbij is wat er mogelijk gebeurt tijdens het omhoogtrekken van de boormachine. De snijtanden van de boormachine boren immers iets onder de buis uit. Zodra de armen met snijtanden van de boormachine zijn ingeklapt en deze wordt getrokken, wordt het deel van het boorgat beneden de boorbuis alleen gesteund door een waterdruk. Uit de studie bleek dat de kans op instabiliteit van het onderste deel van het boorgat groot is en dat daarom maatregelen nodig zijn om de sterkte en stijfheid van de grond rondom de

GEOtechniek – oktober 2008

13


Afstudeerders

ir. R. Maclean

Figuur 1 De microtunnel-boormachine die verticaal in de stalen buis wordt geplaatst.

paalpunt te vergroten. Dat wordt in de praktijk ook gedaan door het aanbrengen van grind en het daarna injecteren van die lagen. Met betrekking tot de schachtwrijving werd geconcludeerd dat de grootte daarvan valt en staat met het al dan niet kunnen vervangen van bentoniet tussen de stalen buis en de omringende grond door grout. Lukt dat niet dan kan, blijkens de analyse, de schachtwrijving circa de helft van die van een boorpaal zijn. De studie is uitgevoerd door analytische beschouwingen van het evenwicht van het boorgat. De eigenschappen van de MT-paal m.b.t. het lastvervormingsgedrag zijn geanalyseerd door het maken van Plaxis-berekeningen. Het gedrag van boorpalen, zoals is beschreven in NEN6743, is daarbij als bekend en juist verondersteld. De Plaxis-input is daarop gecalibreerd. Vervolgens zijn de verschillen tussen MT-paal en boorpaal in de invoer van Plaxis verwerkt. 

14

GEOtechniek – oktober 2008

Figuur 2 De inklapbare armen met snijtanden van de tunnelboormachine.


Afstudeerders

Figuur 4b Na aanbrengen grindbed het vullen van de buis met beton.

bodum boorgat

stalen buiswand

Figuur 3 Schematische weergave van de ruimte onder de stalen buis, onder de tunnelboormachine en boven de boorgatbodem.

gevuld met groud

Figuur 4a Na verwijderen tunnelboormachine het vullen van de bodem van het boorgat met grind.

Figuur 4c Na storten beton het injecteren van het grindbed onder de paalpunt.

GEOtechniek – april 2008

15


The Magic of Geotechnics

Houden we het droog? Met alle discussie over klimaat-

Kustveiligheid

verandering, stijgende zeespiegel en

De laatste jaren zijn er de nodige visies op de kust verschenen. De Derde Kustnota van Rijkswaterstaat, Waterbeheer 21e eeuw (WB21), de Nota Ruimte, en ook op provinciaal niveau was er veel aandacht voor de kust. De Strategische Visie Hollandse Kust 2050 voor de zwakke schakels en de ruimtelijke ontwikkeling van kustplaatsen, Delta In Zicht voor de Zuidwestelijke delta en Ruimte voor de Wadden. Integraliteit in het kustbeheer lijkt hoog op de agenda te staan. De kust bruist van ideeën en visies: buitendijkse activiteiten, zeewaartse woonlocaties en multifunctionele waterkeringen. Toch is de feitelijke aandacht vooral gericht op het op korte termijn elimineren van de zwakke schakels. Op de langere termijn gaat het ook om de verdere ontwikkeling van de Randstad als Deltametropool, waar industrie, diensten, transport, glastuinbouw nu al op

heviger neerslag is de vraag relevant of we het in Nederland op den duur nog wel droog kunnen houden. In de aanloop naar Deltares stelden medewerkers van WL|Delft Hydraulics, GeoDelft, TNOBouw en Ondergrond en Rijkswaterstaat RIKZ begin 2007 een document op, waarin op basis van de beschikbare kennis een aantal opties verkend wordt voor veiligheid tegen overstromingen vanuit zee en vanuit de rivieren. In deze aflevering van The Magic of Geotechnics vat Jurjen van Deen een aantal saillante punten uit het rapport samen...

Nederland omhoog Perspectiefschets 2100 Hoog Nederland Laagland Stedelijk / opgehoogd Megaterpen Zandlinies Stedelijke hoogvlakten (rond bestaande bebouwing) ©2007 TNO

grote schaal worden bedreven. De luchthaven Schiphol in het hart van de metropool en de zeehavens van Rotterdam en Amsterdam aan de randen zijn de poorten naar de wereld. Om deze metropool op termijn op deze locatie te kunnen handhaven, moet de kustveiligheid zijn gegarandeerd én moet er ruimte worden gevonden voor verdere economische ontwikkeling.

Kustopties Om de veiligheid van de Nederlandse kust als geheel op de lange termijn te waarborgen, zijn er verschillende opties:  robuust versterken (verbreden en verhogen) van de bestaande waterkeringen;  ophogen en compartimenteren van het land (meegroeien met de zeespiegel);  aanleggen van een nieuwe kust in zee met binnenbekkens als bufferzone. Bij een robuuste kustversterking moet in de eerste plaats worden gedacht aan forse zeewaartse verbreding van de strand- en duinzones voor en nabij de zwakke schakels (Den HelderCallantsoog, Petten, Noordwijk, Scheveningen, Ter Heijde). Bij het versterken van de kust kan ook worden gedacht aan segmentatie van de Hollandse kust door het maken van enkele harde punten (lange dammen) bij Scheveningen, Katwijk, Petten en Den Helder; de monding van het Noordzeekanaal is al zo’n punt. Binnen de segmenten kunnen kustbogen ontstaan, waarbij de boogvorm op den duur de evenwichtsligging benadert en het langstransport van zand wordt geminimaliseerd. Volledige of gedeeltelijke ophoging van het landfundament is op de korte termijn (100 jaar) technisch, economisch en maatschappelijk geen reële optie. Op de lange termijn gedacht zou de meest efficiente aanpak zijn om te beginnen met het compartimenteren van Laag-Nederland door het aanleggen van een systeem van ringdijken in combinatie met infrastructuur op en in de dijklichamen, en van woonterpen met een kruinhoogte op NAP +7 m. Een dergelijke gecompliceerde oplossing heeft nogal wat voeten in de aarde(!): ruimtelijke ordening, ecologie, economische, bestuurlijke en politieke haalbaarheid spelen een rol.

Figuur 1 Nederland geleidelijk aan omhoog: luchtkasteel of serieuze beleidsoptie?

16

GEOtechniek – oktober 2008


The Magic of Geotechnics

Bij de dreiging van een extreme zeespiegelstijging met vele meters (ver na 2100) kan er ook worden gedacht aan het maken van een nieuwe, sterke kust zeewaarts van de huidige kustlijn, bijvoorbeeld op de NAP-20 m lijn op 20 tot 25 km uit de kust. Een dergelijke grootschalige technische oplossing brengt aanzienlijke problemen met zich mee op het gebied van de waterhuishouding, waterkwaliteit, ecologie en kustonderhoud. De kustproblemen worden verschoven naar een meer zeewaartse locatie, waar het kustonderhoud van de nieuwe kust met een steilere vooroever alleen maar groter zal zijn. Het is daarom de vraag of deze oplossing meerwaarde heeft ten opzichte van het massief versterken van de huidige kust ter plaatse van de zwakke schakels.

2015 opnieuw met een geringe waarde moeten worden verhoogd (maximaal 1 m).

Rivierveiligheid

Een veel groter probleem ligt er bij de benedenrivieren. Bij een relatief geringe zeespiegelstijging van 1 m zullen de rivierwaterstanden hoger worden in een snel groter wordend gebied (tot ter hoogte van Wijk bij Duurstede). In de stedelijke delen van het Rijnmondgebied is maar beperkt ruimte voor dijkversterking en zullen harde constructies in de dijk zoals damwanden nodig zijn. Op langere termijn zal ruimte moeten worden gemaakt langs de benedenrivieren voor een multi-functionele veiligheidszone van voldoende breedte, waarbij de dijken in een aantal stappen in de tijd kunnen worden verhoogd.

Het rivierengebied valt natuurlijkerwijze in twee zones uiteen: het bovenrivierengebied waarin de waterstanden door de afvoer en de grootte van het winterbed van de rivier bepaald worden, en het benedenrivierengebied waarin zowel de buitenwaterstand als de afvoer van de rivier van invloed zijn. De grens daartussen ligt nu ongeveer bij de lijn Schoonhoven-Gorkum, en bij zeespiegelstijging zal dit punt landinwaarts verschuiven.. Voor de bovenrivieren zijn er twee opties: dijkversterking en het concept Ruimte voor de Rivier. In 2015 zullen de dijken zodanig versterkt zijn dat zij de maatgevende afvoer van 16000 m3/sec bij Lobith veilig kunnen keren. In de toekomst zou deze maatgevende afvoer nog groter kunnen worden door meer regen- en sneeuwval als gevolg van klimaatverandering (orde 10% tot 20%). Dit zou kunnen betekenen dat de dijkhoogten na

De twee hoofdlijnen van het concept Ruimte voor de Rivier zijn het verruimen van het doorstromingsprofiel en het toelaten van gecontroleerde overstromingen in noodoverloopgebieden. Dit laatste levert echter slechts een beperkte bijdrage aan het afvlakken van een extreem grote rivierafvoer, zelfs bij oppervlaktes van 10.000 ha. Gezien het geringe effect en de grote maatschappelijke weerstand is het de vraag of het concept van een gecontroleerde overstroming wel een bruikbaar concept is, ook al omdat profielverruiming en dijkversterking in het bovenrivierengebied geen extreem grote investeringen vereisen.

Bij een extreme zeespiegelstijging van 1 tot 5 m (na 2100) komt een nieuwe optie in zicht: het afsluiten van de grote rivieren door middel van een permanente kering in de Nieuwe Waterweg. De essentie van deze aanpak is dat het merendeel van de afvoer van de benedenrivieren (maximaal ca.15.000 m3/s) na opvang

in de Zeeuwse delta via bemaling naar de Noordzee wordt gebracht. De pompcapaciteit van 15.000 m3/s vraagt 1500 grote vijzelpompen (diameter 5 m, opvoerhoogte 15 m, totale breedte orde 10 km, totaal vermogen 3000 MW ofwel twee grote energiecentrales). Het is veel, maar het kan. Ter vergelijking: de huidige bemalingscapaciteit in Nederland bedraagt ca. 1000 m3/s. De inrichting van de haven van Rotterdam zal opnieuw moeten worden bezien om na te gaan of de zeescheepvaart volledig kan worden afgehandeld in het buitengaatse Europoortgebied (Maasvlakte 2 en 3) zodat geen grootschalige sluizen voor de zeescheepvaart nodig zijn. In de Nieuwe Waterweg met een breedte van ca 500 m is onvoldoende ruimte ruimte voor de benodigde grootschalige pomp- en sluizencomplexen.

Conclusie Het is technisch goed mogelijk en ook betaalbaar om te blijven wonen en werken in Nederland, ook bij een verregaande zeespiegelstijging. Maar de kust zal er wel anders uitzien. Het zal veel van ons vernuft en inzicht vragen en de kosten zullen hoog zijn: honderden miljarden euro’s. Maar de termijn waarover de investering kan worden gespreid beloopt ook vele tientallen jaren zodat het voor een welvarend land als Nederland toch betaalbaar is. Een groot maatschappelijk probleem is alleen dat we niet gewend zijn om op een termijn van 100 jaar of meer vooruit te denken. De aanwijzingen voor versnelde zeespiegelstijging zijn nu nog te gering om drastische plannen in gang te zetten. Wel is het zaak nu plannen te maken en ruimte te reserveren. 

Figuur 2 Stedelijk landschap als superbrede dijk.

GEOtechniek – oktober 2008

17


Technische commissies

Nieuwe JTC: BioGeoMaterials

Technische Commissies van de ISSMGE

Tijdens het eerste BioGeoCivil congres in Delft is het idee geboren voor een nieuwe JTC op het gebied van de BioGeoMaterials.

JTC = gemeenschappelijke commissie van de ISSMGE met de International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG) en de International Society for Rock Mechanics (ISRM)

De mogelijkheid om op grote schaal microorganismen in te zetten om de mechanische eigenschappen van de ondergrond of constructiematerialen te verbeteren komt steeds dichterbij. Vanuit het onderzoek dat zich de afgelopen jaren in een hoog tempo ontwikkeld heeft is een geheel nieuw vakgebied aan het ontstaan: bio-geo-engineering. Dit was één van de conclusies van de '1st BioGeoCivil Engineering Conference', die onlangs in Delft is gehouden. Bij Deltares, het nieuwe instituut voor deltatechnologie, loopt bijvoorbeeld al enige jaren het SmartSoils®-onderzoeksprogramma met onder andere de ontwikkelingen BioGrout (het biologisch versterken van grond) en BioSealing (het met bacteriën afdichten van grondwater lekkages). Ook aan de Technische Universiteit Delft vindt bij verschillende faculteiten al enkele jaren onderzoek plaats op deze en aanpalende gebieden; een voorbeeld hiervan is het onderzoek naar zelfherstellend beton. Maar ook op andere plaatsen in de wereld zijn groepen actief op hetzelfde vakgebied (bio-geo-civiel). Een goed moment om de huidige wetenschappelijke stand van zaken rond dit nieuwe vakgebied met professionals uit binnen- en buitenland te bespreken. Daarom hebben Deltares en de Technische Universiteit Delft van maandag 23 juni tot en met woensdag 25 juni de eerste internationale wetenschappelijke conferentie over dit onderwerp georganiseerd, onder de naam 'BioGeoCivil Engineering (BGCE) Conference'. Deze conferentie vond plaats in de Aula van de Technische Universiteit Delft. De respons op dit initiatief was goed, naast circa 30 deelnemers vanuit Nederland waren circa 40 buitenlandse gasten aanwezig, met bijdragen uit de Verenigde Staten, Canada, Frankrijk, GrootBrittanië, Italië, België, Duitsland, Zweden, Zwitserland, China, Japan, Australië en Brazilië. Een goed gevarieerd gezelschap dat zich gedurende drie dagen heeft beziggehouden met de volgende 6 thema’s:  (micro)biologische aanpassing van de ondergrond; keynote Jason de Jong

 (micro)biologische aanpassing van constructiematerialen; keynote Nele de Belie  biogeomorfologische stabilisatieprocessen in bodem en sediment; keynote Lucas Stal  microbiële precipitatie-mechanismen; keynote Ed Kucharski  mineralisatie door (bio)polymeren en de impact op eigenschappen van bodem en materialen; keynote Alan Decho  processen en eigenschappen van stroming en transport in de ondergrond; keynote M. Thullner. Elk thema werd geopend met een ‘keynote lecture’ gevolgd door presentaties van de auteurs van de ingestuurde artikelen. Een selectie van de meest relevante artikelen zal later dit jaar verschijnen in een speciale uitgave van het tijdschrift Ecological Engineering. Naast levendige discussies bij de presentaties en de enthousiaste reacties waarmee het eerste doel van de conferentie, kennisuitwisseling, ruimschoots behaald is, is er tevens een andere belangrijke mijlpaal bereikt. Enkele belangrijke kopstukken (zoals Jason de Jong uit de VS, Fiona Chow uit Australië, Göran Holm uit Zweden en Gerard Evers uit Frankrijk, Xiaohui Cheng uit China; Ashraf Elashaal uit Egypte) steunen het Nederlandse voorstel voor het oprichten van een nieuwe ‘Joint Technical Committee (JTC)’ onder auspiciën van FIGS, de federatie van de drie internationale societies van geo-engineering wetenschappen (ISSMGE, ISRM en IAEG). Deze nieuwe JTC BioGeoMaterials onder voorgesteld voorzitterschap van Nederland en co-voorzitterschap vanuit de VS zal zich gaan richten op onderwerpen als het opstellen van een overzicht en een visie over impact op het vakgebied van geo-engineering, risicomanagement, afstemming van wet- en regelgeving en standaards, de ontwikkeling van engineering tools, toepassingsmethodieken en monitoring strategieën, informatie en communicatie over dit nieuwe vakgebied evenals de noodzaak voor nieuwe opleidingen en training.

JTC 1 JTC 2 JTC 3 JTC 4 JTC 5 JTC 6 JTC 7

Landslides and Engineered Slopes Representation of Geo-Engineering Data Education and Training Professional Practice Sustainable Use of Underground Space Ancient Monuments/Historic Sites Soft Rocks and Indurated Soils

TC = internationale technische commissie van de International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) TC 1 TC 2 TC 3 TC 4 TC 5 TC 6 TC 8 TC 16 TC 17 TC 18 TC 23 TC 28 TC 29 TC 32 TC 33 TC 34 TC 35 TC 36 TC 37 TC 38 TC 39 TC 40 TC 41

Coastal Engineering and Dyke Technology Physical Modelling in Geotechnics Geotechnics of Pavements Earthquake Geotechnical Engineering and Associated Problems Environmental Geotechnics Unsaturated Soil Frost Geotechnics Ground Property Characterization from In-Situ Tests Ground Improvement Deep Foundations Limit State Design in Geotechnical Engineering Underground Construction in Soft Ground Laboratory Stress Strain Strength Testing of Geomaterials Engineering Practice of Risk Assessment and Management Geotechnics of Soil Erosion Prediction and Simulation Methods in Geomechanics Geo-Mechanics from Micro to Macro Foundation Engineering in Difficult Soft Soil Conditions Interactive Geotechnical Design Soil-Structure Interaction Geotechnical Engineering for Coastal Disaster Mitigation and Rehabilitation Forensic Geotechnical Engineering Geotechnical Infrastructure for Mega Cities and New Capitals

ERTC = Europese regionale technische commissie

Meer informatie over programma en thema’s is nog steeds te vinden op de website van de conferentie: www.biogeocivilengineering.com. Jacco Booster Jacco.booster@deltares.nl

ERTC 3 Piles ERTC 7 Numerical Methods in Geotechnical Engineering ERTC10 Evaluation Committee for the Application of EC 7 ERTC12 Evaluation Committee for the Application of EC 8

GEOtechniek – oktober 2008

19


sbr-info

Houten paalfunderingen waren niet voor niets lange tijd populair. Het materiaal was beschikbaar, het grondwaterpeil stabiel en de kosten alleszins acceptabel. Maar die eeuwenoude techniek blijkt gevoelig voor ons steeds intensievere gebruik van de gebouwde omgeving: onze welvaart neemt toe, het aantal landgenoten groeit, de steden bruisen van activiteit en de samenleving is steeds complexer. Technisch gezien weten we precies wat er aan de hand is: het wisselend en vooral dalend grondwaterpeil veroorzaakt droogstaande palen. Schimmels en een afnemend draagvermogen zijn het gevolg. Natuurlijk houd ik een warm pleidooi voor het ontwikkelen van richtlijnen die aangeven hoe het technisch allemaal moet. Dat is tenslotte de rol van SBR en onze partners. Maar met alleen een technische oplossing zijn we er niet. We weten dat rioleringen lekken en bijdragen aan het zakken van grondwater. Zou dat nog meer gevolgen hebben die we nog niet kennen? We weten dat niemand over het grondwater gaat, maar kunnen we ons dat nog permitteren in een tijd dat iedereen praat over meervoudig ruimtegebruik, bedrijfshallen onder de grond en te veel verharding in de stad waardoor regenwater vooral door het riool wordt afgevoerd? Last but not least: hoe zit het met aansprakelijkheid? Of heeft die individuele eigenaar van een koopwoning in de binnenstad met rottende funderingspalen gewoon pech? Draait hij op voor de gevolgen van gebeurtenissen die hij volstrekt niet kan beïnvloeden? Dus: laten we zorgen dat de techniek met oplossingen komt, maar laten we vooral bevorderen dat we dit probleem maatschappelijk gezien tackelen.

ir. Jack de Leeuw Algemeen directeur SBR

BRON: FUGRO

Column Jack de Leeuw

Houten paalfunderingen Met enige regelmaat duiken in de media berichten op over slechte paalfunderingen. Onlangs meldde het AD Rotterdams Dagblad nog over een inventarisatie in de gemeente Rotterdam. Daaruit blijkt dat bij duizend tot zesduizend woningen maatregelen zouden moeten worden genomen om cascoschade te beperken of te voorkomen. De schadegevallen van de laatste jaren vallen buiten de zes gemeenten, die door het Ministerie van VROM zijn ondersteund bij de aanpak van de problematiek (Dordrecht, Gouda, Haarlem, Waddinxveen, Schiedam en Zaanstad). Uitgangspunt van beleid bij de overheden is dat de verantwoordelijkheid bij de eigenaren van de woningen ligt. Hoewel er meer oorzaken van funderingsschade bij houten palen zijn, vormt verlaging van het grondwaterpeil een belangrijke factor. De eigenaren wijzen dat als belangrijkste oorzaak van de huidige malaise aan. En daarin schuilt nu juist het probleem. Er is in Nederland geen bevoegd gezag waar het gaat om het grondwaterpeil. Hoe groot het probleem precies is laat zich moeilijk becijferen. Op de Nationale Houten Heipalendag begin 2007 raamde Peter den Nijs (Wareco) de kosten van herstel ruwweg op 3 tot 5 miljard euro. Daarbij de aantekening dat hoe langer de aanpak wordt uitgesteld hoe hoger de kosten worden. In bepaalde gevallen ontstaat dan mogelijk de situatie dat ingrijpen niet meer rendabel is. Bij het vaststellen van de omvang van de schade aan paalfunderingen wordt gebruik gemaakt van een inspectieprotocol. Dit is in opdracht van het Ministerie van VROM door TNO in samenwerking

met enkele grote geotechnisch adviesbureaus opgesteld. Daarmee ligt de werkwijze bij het inspecteren vast. In het rapport ‘Inventarisatie van hersteltechnieken bij problemen met houten paalfunderingen’ (2007-D-R0607/A d.d. juni 2007) constateert TNO dat ‘de interpretatie van de inspectiegegevens niet uniform is. Daardoor worden er verschillende adviezen gegeven over de restlevensduur en over het herstel’. De kwaliteit blijkt sterk afhankelijk van degene die het onderzoek uitvoert en zijn of haar ervaring. Eerder pleitte ook Peter Nelemans (Fugro) al voor de totstandkoming van een richtlijn voor de interpretatie van inspectiegegevens. SBR heeft die handschoen opgepakt en adviesbureaus bereid gevonden hun kennis in te brengen, maar is er nog niet in geslaagd het Ministerie van VROM te overtuigen van de noodzaak van een dergelijke richtlijn. Het formele standpunt luidt dat dat aan de markt wordt overgelaten; VROM ziet het niet als een landelijk probleem maar heeft desondanks al miljoenen geïnvesteerd in deze problematiek. De gemeente Rotterdam is nu van plan geld vrij te maken om een funderingsfonds op te zetten voor laagrentende leningen aan gedupeerden. Het is van belang dat die middelen effectief worden ingezet en de onderzoeken dus op een uniforme, objectieve wijze kunnen worden uitgevoerd. Rotterdam loopt daar tegen aan, maar is maar een gemeente in een lange rij. Hier ligt dus een taak voor de landelijke overheid. Voor meer informatie over SBR Funderingen: www.sbr.nl/funderingen

GEOtechniek – oktober 2008

21


vraag & antwoord In het verleden is de rubriek ‘Vraag en Antwoord’ regelmatig verschenen. Na enige tijd van afwezigheid willen we deze rubriek nieuw leven inblazen. In deze aflevering enkele vragen uit het tentamen ‘Numeriek modeleren van geotechnische problemen’. Dit vak wordt gegeven in het vierde jaar van de Masterstudie GeoEngineering aan de TU Delft. De onderstaande vragen zijn afkomstig uit de academische jaargang 2006-2007. Het hoofddoel van het vak ‘Numeriek modeleren van geotechnische problemen’ is tweeledig:  studenten gevoel bijbrengen voor het modeleren van geotechnische problemen  studenten gevoel bijbrengen voor het beoordelen van modelresultaten. Dit gebeurt aan de hand van vragen als:  Wat is de kern van mijn probleem en hoe modelleer ik het?  Welke rekenmethode moet ik daarvoor gebruiken?  Welke invoer moet ik gebruiken?  Waar moet ik op letten bij de beoordeling van de resultaten? Met andere woorden, krijg ik wat ik denk te krijgen, krijg ik wat ik verwacht, en krijg ik wat ik nodig heb?

Geotechnische ontwerpmethoden 1 In tegenstelling tot 25 jaar geleden worden eindige elementen tegenwoordig veel vaker toegepast. Eén van de redenen is de toegenomen complexiteit van problemen. Er zijn echter nog twee belangrijke redenen. Geef deze redenen. Geef ook een korte toelichting. 2 Noem een probleemtype waarvoor de keus voor eindige elementen een juiste kan zijn. 3 Noem enkele conventionele rekenmethoden voor geotechnische problemen. 4 In bepaalde situaties zijn conventionele rekenmethoden meer gepast, en kunnen eindige elementen ‘te veel van het goede’ zijn. Noem een probleemtype waarvoor dit kan gelden. 5 Noem drie zaken die kunnen worden geanalyseerd met een eindige elementenmodel, en niet met een conventionele rekenmethode. 6 Bij het maken van een eindige elementenmodel worden onder andere de volgende keuzen gemaakt. Geef voor elk van de onderstaande punten een voorbeeld van een keuze die moet worden gemaakt. Hoe beïnvloeden deze de rekenresultaten?

    

Modeleren van de geometrie Modeleren van de grondlagen Type analyse Modelering van constructies, indien aanwezig Schematisering van de bodemopbouw op basis van gronddata.

7 Grond gedraagt zich zeer niet-lineair. Om dit gedrag goed te kunnen modeleren zijn eindige elementenprogramma’s gebaseerd op algoritmen die de belastingen in incrementen opdelen, en iteratief voor ieder increment de spanningen en vervormingen berekenen. Als het algoritme is ‘geconvergeerd’, betekent dit dat het programma een oplossing heeft gevonden, waarvoor bijvoorbeeld evenwicht geldt. Betekent het predikaat 'geconvergeerd' dat je de uitkomsten hebt gevonden die je denkt te hebben gevonden? Geef een toelichting. 8 Leveren rekenpakketten (bijvoorbeeld damwand-, eindige elementen- of raamwerkprogramma’s) een ontwerp op? Licht het antwoord toe.

De antwoorden op deze vragen worden in het volgende nummer van Geotechniek gepubliceerd.

Aula TU Delft

GEOtechniek – oktober 2008

23


Ir. H.R. Havinga Deltares Prof. Ir. A.F. van Tol Deltares/TU Delft

K. de Bruijn Prorail Ing. E. de Jong VWS Geotechniek BV

Samenvatting

Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo

In Almelo wordt de spoorlijn over een lengte van circa 1100 meter verdiept aangelegd. Het treinverkeer wordt tijdens de bouw over een hulpspoor geleid. Vlak naast het hulpspoor wordt een diepwand gemaakt. De stabiliteit van de openstaande met bentoniet gevulde diepwandsleuf wordt nadelig beïnvloed door het passeren van de treinen. Het bepalen van de stabiliteit in deze situatie is specialistisch werk. De invloed van de treinpassage op de ondergrond is met berekeningen vastgesteld. Hieruit bleek dat de stabiliteit van de sleuf op enkele locaties kritiek was. Vanwege de onzekerheden in de berekeningen en de locaal kritieke situatie zijn metingen in de ondergrond verricht gedurende het passeren van de treinen. Deze metingen zijn geanalyseerd en hebben geleid tot een verhoogd inzicht in de belasting op de ondergrond en de stabiliteit van de diepwandsleuf.  Figuur 1 Locomotief van de goederentrein.

Projectbeschrijving De spoorlijn Almelo - Hengelo doorkruist de binnenstad van Almelo over ca 3 km. Hier passeren gemiddeld 12 treinen per uur. In dit traject bevinden zich tussen het viaduct over de Wierdensestraat en station Almelo de Riet de overwegen in Nieuwstraat-Zuiderstraat en Violierstraat-Schoolstraat, waar regelmatig ongevallen gebeurden. Het project Almelo Verdiept zorgt er voor dat deze 2 overwegen komen te vervallen en worden vervangen door overbruggingen over een verdiept aangelegd spoor. Door het spoor verdiept aan te leggen verbetert ook het leefklimaat in de directe omgeving van het spoor, neemt de barrièrewerking van het spoor in de binnenstad af, reduceert het geluid van de treinen naar de omgeving en bevordert het de verkeersdoorstroming. Rijen auto’s voor gesloten overwegbomen behoren tot de verleden tijd. De totale lengte van de verdiepte spoorligging bedraagt circa 1 km inclusief de toeritten. Het bestaande spoor ligt ingeklemd tussen de Ambtstraat en de Raveslootsingel/Anjelierstraat waardoor er geen ruimte is om de verdiepte constructie naast de bestaande spoorbaan te bouwen. Omdat gedurende de bouw van de verdiepte ligging het spoorverkeer normaal afgehandeld moet kunnen worden is, in overleg en met toestemming van de vervoerders op het spoor, gekozen voor de aanleg van een enkelsporig ‘hulpspoor’ naast de bestaande spoor

24

GEOtechniek – oktober 2008

waarna het mogelijk werd het bestaande spoor op te breken en op die plek de verdiepte bak te realiseren. Dit betekende niet dat er alle ruimte was om de verdiepte bak naast het hulpspoor te bouwen. De buitenzijde van de wanden van de bak bevinden zich verlopend tussen 3,20 meter en 5,60 meter uit hart hulpspoor. Het project Almelo Verdiept is door ProRail als D&C-contract op de markt gezet en in oktober 2005 gegund aan Van Hattum en Blankevoort. Het aanbiedingsontwerp voorziet in een verdiepte bakconstructie bestaande uit (verankerde en onverankerde) diepwanden en een betonvloer. De fundatie bestaat uit GEWI-palen. Op de betonvloer wordt het ballastbed en de spoorconstructie aangebracht.

Geotechnische beschrijving ondergrond Het maaiveld ligt ter plaatse van het project op circa NAP + 11 m. De ondergrond bestaat voornamelijk uit zand. Op de meeste plaatsen is er sprake van een profiel dat bestaat uit twee afzonderlijke zandlagen (2-laags grondprofiel). Lokaal is er een kleilaag aanwezig die de beide zandlagen van elkaar scheidt (3-laagsgrondprofiel). Voor de berekening is een onderscheid gemaakt tussen de twee grondprofielen. Daarnaast is voor enkele specifieke plaatsen, waar de bodemopbouw afwijkt van de genoemde profielen, een extra berekening gemaakt. Voor de grondwaterstand is een ontwerpwaarde van NAP +9,7 m aangehouden. De rekenwaarde van de hoogste grondwaterstand bedraagt NAP +10,3 m.

Kritieke doorsnede De afstand tussen de te maken diepwanden en het hulpspoor varieert tussen de 3,20 m en 5,60 m. (hart spoor Γ buitenkant diepwand). De aannemer had berekend dat de sleufstabiliteit voldoende geborgd is als bij diepwanden op een afstand van 3,20 m een paneelbreedte van 2,90 m werd toegepast. Op een afstand van 5,60 m was de stabiliteit nog voldoende geborgd bij een paneelbreedte van 7,60 m. De afstand van 3,20 m betreft een tweetal locaties waar in de definitieve tunnelbak vluchtwegen zijn voorzien. Naast de kortere afstand tot het hulpspoor waren deze locaties ook extra kritisch doordat ter plaatse zogenaamde Z-panelen gegraven dienden te worden (zie figuur 2). Tijdens het graven van deze panelen was het niet mogelijk de effectieve sleufbreedte tot 2,90 m te beperken.

Sleufstabiliteit De stabiliteit van de sleuven is in eerste instantie door VWS Geotechniek, het geotechnisch ontwerpbureau van Van Hattum en Blankevoort, berekend met het programma GGU-trench. Dit programma is gebaseerd op DIN 4126 (1986). Dit voorschrift werkt met overall-veiligheden op basis van berekeningen met karakteristieke waarden van de grondparameters. Het voorschrift stelt de volgende eisen: 1 De druk van het bentoniet is op elk niveau groter dan de waterdruk. 2 De microstabiliteit van de sleuf moet voldoende zijn.


3 De veiligheid tegen het terugvallen van het vloeistofniveau is voldoende. 4 De veiligheid tegen het inschuiven van de grondmoot is voldoende (stabiliteit). In de berekening zijn twee varianten onderscheiden. De eerste variant is het ontgraven van de sleuf. Hierin is het bentonietniveau NAP +11,2 m en het volumegewicht van het bentoniet 11 kN/m3. De tweede variant is na het ontzanden van het bentoniet. Het bentonietniveau is NAP +11,5 m en het volumegewicht van het bentoniet is 10,4 kN/m3. Dit staat dus in beide gevallen voldoende boven de grondwaterstand om aan de eerste eis te voldoen. Door de kortdurende belasting van het passeren van een trein kunnen echter wateroverspanningen in de ondergrond ontstaan, waardoor de waterdruk tijdelijk toeneemt. De microstabiliteit is afhankelijk van de grondslag (korreldiameter) en de eigenschappen van de bentonietsuspensie. Om de microstabiliteit te waarborgen is aan de vloeigrens van de bentonietsuspensie een eis gesteld van 25 N/mm2. Deze eis is voldoende voor de aanwezige grond (voornamelijk zand en leem). Het terugvallen van het vloeistofniveau is nadelig voor de stabiliteit. Dit wordt bewaakt door het niveau regelmatig te controleren. Als het niveau teveel zakt worden maatregelen genomen. De sleuf moet voldoende stabiel zijn. Volgens DIN 4126 is de benodigde veiligheid 1,3 als er belasting binnen een afstand van 0,7* sleufbreedte aanwezig is. Als de belasting verder weg staat is de benodigde veiligheid 1,1. De DIN 4126 geeft niet aan hoe dynamische belasting in rekening moet worden gebracht.

Invloed treinpassages Door het passeren van een trein ontstaan wateroverspanningen en versnellingen in de ondergrond. Dit is van invloed op de stabiliteit van de sleuf. De wateroverspanningen leiden tot een tijdelijke afname van de wrijvingsweerstand. Door de versnellingen in de ondergrond neemt de aandrijvende kracht op de sleuf toe. Beide aspecten leiden tot een afname van de stabiliteit tijdens het passeren van een trein.

Onderzoek en metingen in Duitsland In 1996 is in Duitsland een onderzoek ingesteld naar de invloed van de dynamische belasting door treinen op de ondergrond. Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van de aanleg van een bouwput met diepwanden vlak naast een spoorbaan voor metro’s (S-bahn) in Berlijn. De Duitse spoormaatschappij Deutsche Bahn AG verklaarde de DIN 4126 niet van toepassing voor de vervaardiging van diepwanden in het invloedsgebied van spoorbelastingen. Daarom is in dit geval onderzoek verricht. Het onderzoek is gericht op de dynamische effecten. Hierbij zijn de trillingssnelheden(v) op 12 punten gemeten tijdens het passeren van treinen. Uit de metingen is tevens de schuifgolfsnelheid (cs) in de grond afgeleid. Vervolgens is de dynamische schuifrekamplitude γ berekend: γ = v/cs De schuifrekamplitude is via een correlatie vertaald naar een afname van de glijdingsmodulus. Er is aangenomen dat de afname van de wrijvingshoek even groot is. Naast de afname van de wrijvingseigenschappen van de ondergrond wordt de belasting op de ondergrond verhoogd. De verhoging is afhanke-

lijk van de interaktie tussen trein, rails, dwarsliggers en ondergrond. Uit de literatuur is bekend dat de verhogingsfactor (stootfactor) tussen de 1,1 en 1,6 ligt. Het dynamisch effect is vervolgens verwerkt door de belasting met een factor 1,5 te vermenigvuldigen en de cohesie en interne wrijvingshoek, conform bovenstaande aanname, door een factor 1,1 te delen. De factor op de belasting is gelijk aan de factor die in de berekeningen door VWS Geotechniek voor Almelo is gehanteerd. In deze berekeningen was de sterkte niet expliciet gereduceerd. Naderhand zijn door Deltares (destijds GeoDelft) aanvullende berekeningen gemaakt om de effecten van de dynamische belasting in te schatten. Hierbij werd de invloed van de dynamische belasting op de sterkte van de ondergrond anders benaderd. In de berekeningen voor Almelo is niet de sterkte van de ondergrond gereduceerd maar zijn wateroverspanningen ingevoerd.

Berekeningen sleufstabiliteit Voor Almelo zijn tweedimensionale berekeningen met Plaxis gemaakt om de invloed van de wateroverspanning te bepalen. Hierbij is een representatieve treinbelasting van 40 kN/m2 ingevoerd. De belasting is gedraineerd aan en uitgezet en vervolgens ongedraineerd aangezet. De belasting geeft wateroverspanningen in de ondergrond. Onder het spoor treedt een maximale wateroverspanning van 16,5 kN/m2 op. Op 3,5 m afstand t.o.v. hart spoor is de maximale wateroverspanning 13,5 kN/m2. Met deze berekening is een bovengrens voor de wateroverspanningen vastgesteld omdat in werkelijkheid gedeeltelijk gedraineerd gedrag optreedt. Uit de berekeningen met GGUtrench, waarin de waterspanning is meegenomen, blijkt dat de veiligheid tegen het afschuiven van een moot grond in de diepwandsleuf voldoende is. De marge tussen de bentonietdruk en de waterdruk is echter klein. Bij een hart op hart afstand van 3,5 meter tussen spoor en sleuf is de veiligheidsfactor slechts 1,08 indien met een dynamische factor op de treinbelasting van 1,5 en de hoogste wateroverspanning wordt gerekend. Vanwege de onzekerheid over de grootte van de dynamische factor en de wateroverspanningen zijn metingen opgezet.

Metingen Figuur 2 Locatie met Z-panelen vlak naast hulpspoor.

Op één locatie zijn onder het hart van het spoor

GEOtechniek – oktober 2008

25


Tijd

3.25 m 2m

2m ballast

NAP (m)

11.36-12.06

0.5

0.5

0.5

0.4

0.8

2.1

+ 11.4

12.06-12.38

0.8

0.4

0.5

0.6

0.4

0.5

12.38-13.07

0.5

0.5

1.7

0.5

0.5

0.5

13.07-13.37

0.4

0.5

0.6

0.4

13.38-14.08

1.2

0.3

0.8

0.5

0.7

0.2

14.10-14.40

0.8

0.7

0.6

0.4

14.42-15.12

0.4

0.5

0.3

0.6

15.12-15.42

0.8

0.4

0.3

0.4

15.42-16.12

0.5

0.3

0.3

0.8

16.12-16.42

0.2

0.3

0.7

0.4

+ 10.8

zand aangevuld en verdicht +10 XT

XT

+9

X

X

+8

X

X

+6

X = waterspanningsmeter T = turbo conus

T

+4

Figuur 3 Dwarsdoorsnede met meetapparatuur.

3 waterspanningsmeters geplaatst op niveaus van NAP + 9,0 m resp. + 8,0 m en respectievelijk + 6,0 m evenals 1 versnellingopnemer (turboconus) op NAP + 9 m. De versnellingopnemers meten in drie richtingen (zie figuur 3). Op een afstand van circa 3,25 m uit hart hulp-

Figuur 4 Meetresultaten trillingen onder het spoor.

26

GEOtechniek – oktober 2008

0.4

0.8 0.4

Tabel 1 Maximale horizontale versnellingen in m/s2 onder het spoor op 2007-07-17.

spoor zijn eveneens 3 waterspanningsmeters geplaatst op dezelfde niveaus. Hier zijn 2 turboconussen op NAP + 9 m en NAP + 4 m geplaatst. Er werd twee dagen gemeten. De eerste meetdag was voorafgaande aan het installeren van

de diepwand. Op de tweede meetdag was de sleuf voor de diepwand gegraven en gevuld met bentoniet. Er is circa 5 uur per meetdag gemeten. Gemiddeld passeren circa 6 passagierstreinen per half uur. Naast deze passagierstreinen zijn er op de eerste meetdag 7 goederentreinen en 2 tweemaal 2 locs gepasseerd. Op de tweede meetdag is er naast de passagierstreinen slechts één goederentrein gepasseerd. Uit informatie van ProRail blijkt dat de aslasten van het materieel van de Nederlandse Spoorwegen variëren tussen circa 12 ton per as en 22 ton per as. Deze hoogste waarde geldt voor een loc NSR 1700.

Figuur 5 Meetresultaat laatste 0,5 seconden van treinpassage.


Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo

Meetresultaten

Figuur 6 Frequentiespectrum verticale versnelling turboconus TC1, onder midden spoorbaan.

Gedurende de metingen op de twee meetdagen zijn in totaal 99 treinen gepasseerd. Voor de sleufstabiliteit is vooral de horizontale versnelling loodrecht op het spoor van belang. In tabel 1 zijn de maximale horizontale versnellingen loodrecht op het spoor voor de treinen van de eerste dag vermeld. Uit de tabel blijkt dat de maximale versnelling per trein erg varieert. De meeste treinen gaven maximale versnellingen van minder dan 1 m/s2. Bij 3 van de 51 treinen lag de maximale versnelling boven de 1 m/s2.

Figuur 7 Verticale versnellingen van de 3 turboconussen. Gemeten verticale versnellingen, t.b.v. bepalen loopsnelheid golven (N.B. de meetwaarde van TC1 staat langs de linkeras, van TC4 en TC5 langs de rechteras).

De gemeten maximale horizontale versnelling onder het spoor is 2,1 m/s2. De maximale verticale versnelling bij deze meting was 5,3 m/s2. De versnellingen zijn opgetreden op de eerste meetdag bij de passage van een goederentrein. Deze trein bestond uit 2 locs 1600 en 35 wagons. Uit lichtsluismetingen is afgeleid dat de trein een snelheid van 76 km/uur had. De maximale horizontale versnellingen bij de meeste wagons lag ruim onder de 1 m/s2. Bij 2 wagons was de versnelling in de orde van 2 m/s2. Op het oog waren de wagons vergelijkbaar qua vorm en belasting. In de figuren 4 en 5 zijn enkele metingen van de maatgevende trein weergegeven. Figuur 4 toont de lichtsluismeting en de versnellingen onder het spoor van de laatste 5 seconden van de treinpassage. De lichtsluismeting toont 15 assen. Deze horen bij de laatste 8 wagons. De grootste versnellingen treden op bij de laatste wagons. In figuur 5 is de laatste 0,5 seconde uitvergroot. De laatste as passeert op 1614,3 seconde. Binnen 0,1 seconde zien we de aspassage terug in de versnellingsopnemer, die 2,4 meter onder het spoor zit. In de waterspanningsmeter op 3,4 meter onder het spoor is de aspassage ook te zien. Alle metingen geven aan dat de versnellingen naast het spoor duidelijk kleiner zijn dan de versnellingen onder het spoor. Er is geen duidelijk verband tussen de aslast van de trein en de grootte van de versnelling. Soms geven personentreinen met relatief lage aslasten grotere versnellingen dan locomotieven met hogere aslasten. In het algemeen is er geen duidelijk verband tussen de gemeten waterspanningen en de treinpassages. De gemiddelde waterspanning komt overeen met een grondwaterstand van circa NAP + 9,5 m. Over de gemiddelde waterspanning zit een ‘ruis’. Deze ruis is circa

+/- 3 kPa in de bovenste waterspanningsmeters en circa +/- 2 kPa in de lagere waterspanningsmeters. In enkele gevallen is tijdens een treinpassage wel een effect op de waterspanning te zien. De in figuur 5 gepresenteerde meting is een voorbeeld hiervan. Er zijn geen duidelijke verschillen tussen de metingen op de dag zonder diepwand en de dag met openstaande sleuf. Indien, zoals wel gebruikelijk, dynamische belastingen worden opgevat als quasi-statische bestaande uit de statische met een stootfactor dan kan de hier gemeten maximale verticale versnelling van 5,3 m/s2 worden vertaald in een stootfactor van (9,81 + 5,3) / 9,81 = 1,54.

Horizontale grondversnelling door de trein Naast de methode om de dynamische belasting in de stabiliteit berekeningen te verdisconteren door de stootfactor over de verticale belasting te zetten kan ook rechtstreeks uit de horizontale versnelling worden afgeleid wat de extra afschuivende belasting is. Deze is namelijk het resultaat van de verticale en horizontale versnellingen. De maximaal gemeten horizontale versnelling is 2,1 m/s2. Deze waarde treedt op bij de turboconus onder het hart van het spoor. De invloed van deze versnelling is verwerkt door het invoeren van een horizontale kracht. Deze is

GEOtechniek – oktober 2008

27


0.14 0.70 1.25 1.81 2.36 2.92 diepte onder bovenkant dwarsliger [m]

3.48 4.03 4.59 5.14 5.70 6.26 6.81 7.37 7.92 8.48 9.04 9.59 10.15 10.70

2 1.5 1 0.5 0 -1 -

2.5 2 1.5 1 0.5 0

11.26

16 3. 81 2. 47 2. 12 2. 77 1. 42 1. 07 1. 73 0. 38 0. 03 0. 2 .3 -0 7 .6 -0 1 .0 -1 6 .3 -1 x [m]

Figuur 8 Voorbeeld van berekende horizontale versnellingen in grondwig.

berekend volgens de methode die is vermeld in DIN 4085 Berechnung des Erddrucks, 1987-02. In geval van een oneindig lange wand treedt door de versnelling een extra horizontale kracht op gelijk aan: Ea,dyn = /2 * γ * h 2 * 0,75 * b h/g 1

Hierin is: bh de horizontale versnelling; g de zwaartekrachtsversnelling; γ het volumegewicht van de afschuivende grondwig; h hoogte grondwig. Voor de stabiliteit van de afschuivende grondwig is de gemiddelde horizontale versnelling op deze grondwig maatgevend. De horizontale versnelling is op 3 plaatsen gemeten. De gemeten waarden zijn vertaald naar een gemiddelde horizontale versnelling op de afschuivende

28

GEOtechniek – oktober 2008

Figuur 9 Sondering met plaatselijke kleefmeting.

grondwig. De gemiddelde horizontale versnelling is afhankelijk van de grootte (breedte en diepte) van de grondwig en de golfvoortplantingssnelheid. Voor de grootte van de grondwig zijn de resultaten van GGU-trench gebruikt.

Bepaling gemiddelde versnelling in de ondergrond Uit een analyse van de trillingsmeting tussen t = 1614 s en t = 1615 s (zie figuur 6) volgt dat de frequentie van het versnellingssignaal ongeveer 80 Hz is. Uit een analyse van de trillingsamplitude is afgeleid dat de loopsnelheid van de golven ongeveer 800 m/s is. Voor volledig verzadigd zand wordt een waarde voor de snelheid van de drukgolf van ongeveer 1500 m/s verwacht. De gevonden waarden representeert waarschijnlijk de snelheid van de drukgolf in gedeeltelijk verzadigd zand.

‘Gemiddelde’ horizontale versnelling wil in dit verband zeggen de gemiddelde waarde op een bepaald tijdstip van de aanwezige versnellingen over het beschouwde gebied. Deze gemiddelde waarde wordt bepaald uit:  Verdeling van de piekwaarde over het gebied;  Verdeling van de momentane waarde, rekening houdend met de faseverschuiving tussen bron en beschouwd punt;  Bepaling van het ongunstigste moment (fase). Bij een grote grondwig zal de versnelling niet overal in fase zijn. Dit effect is in rekening gebracht door middel van een faseverschuiving. De momentane versnelling op een punt op afstand r vanuit het nulpunt volgt uit: Hierin is L de golflengte en ϕ een additionele fasehoek. Een voorbeeld van de berekende horizontale versnellingen in de beschouwde afschuivende


Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo

grondwig is in figuur 8 gegeven. In de figuur is duidelijk te zien dat de versnellingen niet in fase zijn. In het paarse gedeelte heeft de versnelling een andere richting dan in de andere delen van de figuur. De berekende gemiddelde horizontale versnelling voor een glijvlak dat loopt vanaf onderkant diepwand tot maaiveld bedraagt ahor = 0,51 m/s2. De uit de horizontale versnellingen volgende kracht is vermenigvuldigd met de sleufbreedte en opgeteld bij de statische gronddruk Ea,stat en meegenomen in de evenwichtbeschouwing met de totale (effectieve) druk van de steunvloeistof. Wateroverspanningen door de treinpassage Bij de maatgevende wagonpassage is de gemeten wateroverspanning maximaal 8 kN/m2 op een niveau van NAP + 8,2 m onder het hart van het spoor. Bij de andere waterspanningsmeters is op dit tijdstip geen merkbare invloed van de passage van de wagon. Uit geen van de metingen van de waterspanningsmeters op het niveau van NAP + 6,2 m en NAP + 6 m blijkt wateroverspanning door treinpassages op te treden. Daarom zijn vanaf dit niveau geen wateroverspanningen in rekening gebracht.

Uitvoering Z-panelen Bij het graven van de Z-panelen is het veiligheidsniveau verhoogd door een tijdelijke bemaling toe te passen waarbij de grondwaterstand met circa 1 meter is verlaagd. Tijdens de uitvoering zijn geen vervormingen van het hulpspoor opgetreden.

Conclusies In Nederland wordt de DIN 4085 veelvuldig gebruikt voor de verificatie van de sleufstabiliteit van met bentoniet-suspensie gesteunde sleuven ten behoeve van diepwanden. In dit voorschrift wordt niet aangegeven hoe de dynamische belasting op het maaiveld naast de sleuf in rekening moet worden gebracht. Metingen uit de literatuur laten zien dat dynamische belastingen door treinpassages leidden tot een verhoging van de statische belasting met een factor 1,1 tot 1,6. Omdat kortdurende belastingen op het maaiveld door treinpassages niet alleen versnellingen in de grond veroorzaken maar mogelijk ook wateroverspanningen werden veldmetingen verricht.

Deltares heeft versnellingen en waterspanningen in de grond onder en naast de baan gemeten tijdens treinpassages. De metingen tonen aan dat het gecombineerde effect van een horizontale versnelling en wateroverspanning maatgevend is en kritischer dan het alleen rekening houden met een stootfactor gelijk aan 1,5. Een opbouw van wateroverspanning gedurende een treinpassage werd in deze betrekkelijk doorlatende zand bodem niet geconstateerd. Daardoor is de tijdsduur van de kritische belasting gelijk aan de as-passage, dat wil zeggen in de orde van 10 milliseconde. Opvallend is dat de hoogste versnellingen niet optraden bij passage van het zwaarste materieel. Het lijkt dat de sterkste versnellingen meer worden veroorzaakt door toevallige meer afgesleten wielen of assen. Verder blijken in dit geval de hoogste waterspanningen niet samen te vallen met de hoogste versnellingen.  Reacties op dit artikel kunnen tot 15 november 2008 naar de uitgever worden gestuurd.

Resultaten berekeningen voor paneel met sleufbreedte 2,9 meter Op basis van de gemeten versnellingen en wateroverspanningen is een analyse van de sleufstabiliteit gemaakt voor de doorsnede bij vluchtweg oost. Bij deze doorsnede is de afstand tussen hart spoor en sleuf minimaal, namelijk 3,2 m. Inde analyse van de sleufstabiliteit is de maximale horizontale versnellingen gecombineerd met de gemiddelde wateroverspanning van 5 kPa over de afschuivende wig in rekening gebracht. De berekende veiligheidsfactor bedraagt 1,16. Dit is lager dan de volgens DIN 4085 vereiste factor van 1,3. Deze veiligheidsfactor is bij de passage van ĂŠĂŠn treinas gedurende in het totaal 10 uur meten, gevonden. De tijd waarin de veiligheid minder is dan de vereiste 1,3 is minder dan 0,01 seconde. Bij de overige circa 10.000 passages van treinassen is de veiligheidsfactor voldoende. De kans op instabiliteit van de sleuf door het passeren van een trein wordt daarom aanvaardbaar geacht, te meer daar de grond onder deze zeer kort durende belastingen sterker is dan onder permanente belasting. Dit zogenaamde load rate effect ligt bij zand in de orde van 5 tot 10% (Huy et al, 2006). In alle gevallen is de bentonietdruk voldoende hoog ten opzichte van de waterdruk, inclusief de wateroverspanning.

Figuur 10 Werk in uitvoering (foto Volker Staal en Funderingen).

GEOtechniek – oktober 2008

29


G. Van Alboom & K. Haelterman & L. Vincke Afdeling Geotechniek, Vlaamse overheid K. Nulens TV SAM K. Van Royen Jan Maertens en partners J. Schittekat Université Catholique de Louvain

Samenstellen van het geotechnisch dossier voor de sluiting van de Ring rond Antwerpen (Masterplan Antwerpen)

Samenvatting Om de drukke verkeersaders in en rond Antwerpen te ontlasten werd de sluiting van de Ring rond Antwerpen vooropgesteld. Voor de samenstelling van het geotechnisch dossier werden de beschikbare geologische en geotechnische gegevens langs het voorziene tracé verzameld. Hierbij kon nuttig gebruik worden gemaakt van de Databank Ondergrond Vlaanderen (DOV). Met deze inventaris als basisinformatie werd een uitgebreid proevenprogramma van in situen laboratoriumproeven opgezet en uitgevoerd. Voor de interpretatie van de proefresultaten van laboratorium- en terreinproeven werden statistische recepten toegepast conform EC7.

Inleiding Om de mobiliteit, de verkeersveiligheid en de leefbaarheid in en rond Antwerpen te verbeteren ontwikkelde de Vlaamse overheid het Masterplan Mobiliteit Antwerpen. De Antwerpse regio biedt vandaag 3 verbindingen voor het goederenverkeer tussen de linkeren rechteroever van de Schelde: de Kennedytunnel, de Liefkenshoektunnel en de Scheldebrug in Temse. Een vierde verbinding ten noorden van Antwerpen, de Oosterweelverbinding, maakt deel uit van het Masterplan. Dit plan is multi-

modaal: het pakt het mobiliteitsprobleem aan met projecten rond wegen, openbaar vervoer en waterwegen. Concreet vertaalt zich dat in 3 doelstellingen:  bereikbaarheid van stad en haven garanderen,  leefbaarheid verbeteren,  verkeersveiligheid verhogen. Dit artikel handelt over de realisatie van de Oosterweelverbinding, waarvan het vooropgestelde tracé is aangegeven op figuur 1. Voor de realisatie van het project werd geopteerd voor de DB(f)M aanpak waarbij een

In het bestek werd tevens een uitgebreid monitoringprogramma voorzien.

geïntegreerde aanbesteding van ontwerp, bouw en onderhoud wordt voorzien, met een lange looptijd van de overeenkomst. Voor de realisatie van het Masterplan en de coördinatie van de verschillende projecten richtte de Vlaamse Regering de naamloze vennootschap van publiek recht Beheersmaatschappij Antwerpen Mobiel (BAM) op. Binnen BAM maakt de Studiegroep Antwerpen Mobiel (SAM) projectvoorstellen, projectontwerpen en aanbestedingsdocumenten op. Een specifieke werkgroep geotechniek (GEO) bestudeert de geotechnische impact van het project. Figuur 2 illustreert de samenhang tussen de verschillende partijen. De werkgroep geotechniek bestaat uit geotechnische experten gerecruteerd uit de studiebureaus die deel uitmaken van SAM, en van de afdeling Geotechniek van de Vlaamse overheid (GEO). Voor de realisatie van de Oosterweelverbinding is de aanleg van ca. 20km snelweg, met daaraan gekoppeld de bouw van ruim 50 grote en kleinere kunstwerken (tunnels, bruggen, etc.) nodig. De meest in het oog springende projecten in dit Masterplan zijn de Oosterweeltunnel onder de Schelde en de Lange Wapperbrug over het Straatsburgdok en het Albertkanaal.

Desk studie De eerste fase van de desk studie omvatte het inventariseren van beschikbare geologische en

Figuur 1

30

GEOtechniek – oktober 2008


geotechnische informatie langsheen het tracé, met inbegrip van gegevens van vroegere projecten en archiefdata. De (gratis) online geotechnische databank van de Vlaamse overheid (DOV) werd als medium gekozen om de beschikbare in situ proefresultaten te inventariseren. Daar in DOV op dat ogenblik nog geen data van privé boor- en sondeerfirma’s opgenomen waren, heeft het DOV-team een specifiek project opgezet voor aanvullende input van relevante geotechnische proeven. Daarbij was kwaliteitsborging van de invoergegevens essentieel. Bijzondere aandacht bij de inventarisatie ging naar het geotechnische onderzoek in de jaren tachtig uitgevoerd voor de realisatie van de stormvloedkering op de Schelde (project waarvoor een uitgebreide studie werd verricht, maar dat niet werd gerealiseerd). De voorziene locatie van deze stormvloedkering kruist immers de as van het tracé van de Oosterweeltunnel. Essentiële informatie voor het nieuwe tunnelproject was daardoor reeds beschikbaar. Een belangrijk aspect vormde ook het onderzoek om de begrenzing van de ‘wielen’ ter hoogte van de te bouwen tunnel vast te leggen. Wielen (soms ook welen genoemd) ontstaan door dijkdoorbraken, waarbij de bestaande afzettingen door het kolkende water tot grote diepte worden weggespoeld. Daardoor ontstaan geulen en kreken die daarna worden gevuld met sedimenten vanuit de rivier. Deze afzettingen zijn aan de randen van het wiel meer zandig, centraal kleiig, maar zijn zeer heterogeen (silt, klei, zand, rietstengels, etc.) met een typische gelaagde bandenstructuur. De diepte van dergelijke wielen kan tot 20m en meer bedragen (28 m ter hoogte van Oosterweel). Beschikbare gegevens over de wielen werden verzameld zodat contourlijnen van de wiel sedimenten konden worden getekend. De DOV databank werd gebruikt om informatie te verzamelen over het volledige traject van de Oosterweelverbinding: met name voor:  het maken van geologische doorsneden,  het ophalen van CPT resultaten en boorbeschrijvingen,  het vastleggen van in situ proevenprogramma’s,  de input van nieuwe data in DOV, met aansluitend een evaluatie en verfijning van de geologische en geotechnische doorsneden. De globale inventaris omvatte een set van sondeer- en boorprofielen, die teruggingen van 2002 tot 1896. Naast in situ data werden ook de resultaten

Figuur 2

Ontwerp en bouw Masterplan DB(f)M

Vlaamse Overheid

Studie van project en opmaak bestek

Aannemers

Werkgroep geotechniek

Figuur 3

van relevant laboratoriumonderzoek geïnventariseerd, waarbij werd teruggegrepen naar de archieven van de afdeling Geotechniek (GEO) en de studierapporten van de stormvloedkering (SVKS). Het is duidelijk dat gegevens van databases kunnen worden gehanteerd voor een basiskennis van geologie en geotechnische randvoorwaarden van het project. Men mag hierbij evenwel niet uit het oog verliezen dat deze resultaten niet zonder een kritische evaluatie voor ontwerpdoeleinden kunnen worden gebruikt. Richtinggevende berekeningen van paaldraagvermogen gebaseerd op archiefgegevens en projectgebonden onderzoeksresultaten gaven

bijvoorbeeld mogelijke divergenties tot 20% aan. Dit wijst nogmaals op de noodzaak om de gegevens van een desk studie aan te vullen met een gepast projectgebonden grondonderzoek, dat naar kwaliteit en kwantiteit de nodige garanties biedt voor een duurzaam en economisch ontwerp.

Geotechnisch onderzoek Op basis van de inventarisatie doorgevoerd in de desk studie werd door de werkgroep geotechniek van TV SAM een uitgebreid geotechnisch onderzoeksprogramma opgesteld met:  238 CPT  56 boringen

GEOtechniek – oktober 2008

31


Figuur 4

Figuur 5

32

GEOtechniek – oktober 2008

 27 vinproeven  6 pressiometer boringen  4 zelfborende pressiometerproeven  6 dilatometerproeven  1 pompproef  1 geofysisch onderzoek Dit in situ proevenprogramma werd aangevuld met een laboratoriumonderzoek op meer dan 200 monsters. Figuur 3 geeft een overzicht van geïnventariseerde CPT’s en boringen (oranje en groene bolletjes) en bijkomende CPT’s (purperen bolletjes). Het geofysisch onderzoek was specifiek gericht op het afbakenen van de wielen ter hoogte van de Oosterweeltunnel. Resultaten van dit onderzoek waren echter eerder ontgoochelend, en een bijkomende sondeer- en boorcampagne was nodig om de gegevens over de wielafzettingen te verbeteren en verfijnen. Figuur 4 geeft de contourlijnen op basis van de data van het uitgebreide onderzoek. Het wiel ter hoogte van de te bouwen tunnel (de naam Oosterweel wijst ook in die richting) werd gevormd bij het doorsteken van de Scheldedijk om strategische redenen (verdedigingstactiek van de Nederlanders tegenover de oprukkende Spaanse troepen) tijdens de slag om Antwerpen in 1584. Dit wiel wordt daarom ook soms het Geuzenwiel genoemd. Het ontwerp van de funderingen van de Lange Wapperbrug vormde een andere geotechnische uitdaging. Deze dubbeldeksbrug overspant het Albertkanaal en het Straatsburgdok en telt 2 overspanningen van meer dan 600m. De extreem hoge belastingen op de pijlers moesten overgedragen worden naar de vaste tertiaire Boomse klei. De bovenste zone van deze kleilaag is echter veelal ontspannen en vertoont een minder vaste consistentie. Bijkomende CPT’s ter plaatse van mogelijke pijlerlocaties werden uitgevoerd, om de informatie van de DOV database over de Boomse kleilaag te vervolledigen.

Type constructie

Niet-cohesieve gronden

Cohesieve gronden

Grondkerende constructie

2%

2%

Taludstabiliteit draagvermogen

Breuk

5%

Gewapende grond macrostabiliteit

Breuk

5%

Gewapende grond microstabiliteit

2%

2%

Tabel 1 Te hanteren karakteristieke waarden bij ontwerp


Samenstellen van het geotechnisch dossier sluiting Ring rond Antwerpen

Door de omvang van het in situ proevenprogramma kon GEO het volledige onderzoek niet in eigen beheer uitvoeren. Daarom stelde TV SAM een contract op met verscheidene privé firma’s voor de uitvoering van sonderingen en boringen. GEO nam ongeveer 50% van alle sonderingen en boringen voor zijn rekening, en verzorgde het volledige laboratoriumonderzoek. Om hoge kwaliteitsstandaarden van het grondonderzoek te waarborgen dienden kandidaat sondeer- en boorfirma’s voorafgaand testproeven uit te voeren (GEO is zelf geaccrediteerd volgens ISO 17025). Bij deze testproeven werd de expertise in sondeer- en boortechnieken en de kwaliteit van apparatuur grondig nagegaan. Daartoe hadden GEO en TV SAM een gedetailleerde checklist voor de kwaliteitscontrole opgemaakt. Op basis van het evaluatierapport van de testproeven, en de respectievelijke prijsaanbiedingen werd een ranglijst van mededingers opgesteld. Na afwerking van iedere deelopdracht werd de firma opnieuw geëvalueerd naar de kwaliteit van de uitgevoerde proeven. Naarmate de proefresultaten beschikbaar kwamen werden geotechnische profielen bijgewerkt en konden zwakkere zones worden gedetecteerd waar nog bijkomend onderzoek nodig was. Het onderzoeksprogramma werd op die manier permanent bijgestuurd, waarbij ook rekening diende gehouden te worden met wijzigingen in het vooropgestelde tracé.

Interpretatie van proefresultaten Op basis van de geotechnische profielen die konden worden getekend aan de hand van de bijgewerkte DOV databank werd het traject opgedeeld in geotechnische zones.

Korrelverdelingen ZA (16 monsters)

Figuur 6

Door de uitgestrektheid van het bestudeerde traject en de heterogeniteit van de ondergrond werden 14 geotechnische zones gedefinieerd. Iedere zone is gekenmerkt door een specifieke lagenopbouw, gevisualiseerd door een kenmerkend sondeerdiagramma (soort pasfoto). Figuur 5 toont een dergelijk sondeerdiagramma, waarbij de verschillende geotechnische eenheden zijn aangegeven: AV aanvulling Al-kl alluviale klei

QZL Z(K-M)

quartair zand kleihoudend tertiair zand (qc 3 -10MPa) BZK & BZK+ zeer dichtgepacht tertiair glauconiethoudend zand (qc tot 20MPa) ZA dichtgepakt tertiair sterk glauconiethoudend (>50%) zand (qc 10 - 20MPa) BK tertiaire Boomse klei (verstoorde toplaag) Als referentie voor iedere geotechnische

Figuur 7

GEOtechniek – oktober 2008

33


Traxiaalproeven AV - breuk (95% karakteristieke waarde, pq diagram)

proeven) werden geen karakteristieke waarden opgegeven, daar deze moduli sterk spanningsafhankelijk zijn. Bekomen E-waarden voor verschillende geotechnische eenheden werden wel geïnventariseerd, met opgave van type proef en spanningsniveau.

Ontwerphandboek Voor het geotechnisch ontwerp werd EC7 (EN 1997-1), mits enkele divergenties, opgelegd; design approach 1, combinaties 1 en 2, zijn van toepassing. Specifieke berekeningsconcepten werden in detail beschreven voor o.a. paaldraagvermogen, zettingsberekeningen. Voor de beschouwde geotechnische lagen werd een parameterset voorgesteld aan de aannemer(s).

Figuur 8

eenheid werden volgende basiseigenschappen gekozen: korrelverdeling, consistentiegrenzen, volumemassa. Figuur 6 geeft een beeld van de samengevoegde korrelverdelingsdiagrammen van de Zanden van Antwerpen (ZA). Daar de realisatie van de Oosterweelverbinding zowel ophogingen en uitgravingen, bruggen als tunnels omvat werden alle lagen tussen maaiveld tot en met de Boomse klei gekarakteriseerd. De Boomse klei is een vaste overgeconsolideerde klei met een dikte van meer dan 60m ter plaatse van de tunnellocatie. De toplaag (2-3 m dik) van de Boomse klei is meestal licht verstoord (ontspannen), met daaraan verbonden minder gunstige mechanische karakteristieken. Het voorkomen van de wielen ter hoogte van de tunnellocatie had ook een belangrijke impact op het ontwerp. Figuur 7 illustreert dat het tunneltraject zowel de Boomse klei als het wielsediment doorsnijdt. Voor het vastleggen van karakteristieke waarden van de gedraineerde schuifweerstandsparameters werden naast de breukwaarden van de triaxiaalproeven, ook waarden corresponderend met een axiale vervorming van respectievelijk 2% en 5% beschouwd. Tabel 1 geeft aan welke waarden dienden aangehouden te worden bij het geotechnisch ontwerp. Uitgaande van de resultaten van de triaxiaal-

34

GEOtechniek – oktober 2008

proeven werd volgende procedure gevolgd om karakteristieke waarden te bepalen (hetzij voor breukwaarden of 2% respectievelijk 5% waarden).  de resultaten van de triaxiaalproeven werden uitgezet in een s’-t diagram  daar bij mogelijke bezwijkmechanismen een groot volume grond is betrokken, kan een karakteristieke waarde dicht bij de gemiddelde waarde worden aangenomen (compensatie van zwakkere naar sterkere zones is mogelijk). In overeenstemming met EC7 wordt de waarde berekend waarvoor een 95% probabiliteit bestaat dat de ‘echte’ gemiddelde waarde groter is dan de geschatte waarde. De statistische methodiek om uitgaande van de resultaten van traxiaalproeven de 95% betrouwbaarheidsgrens te bepalen kan u terugvinden in de referenties [2] en [3]. Figuur 8 toont de grafische voorstelling van de resultaten van triaxiaalproeven op alluviale sedimenten, voor breukwaarden en met 95% betrouwbaarheidsinterval, respectievelijk 5% fractiel. Voor de niet-gedraineerde schuifweerstand werd een analoge statistische methodiek toegepast om karakteristieke cu-waarden in functie van de diepte te bekomen, zoals voorgesteld op figuur 9. Voor de vervormingsmoduli (E-waarden uit samendrukkings-, dilatometer- en pressiometer-

De aannemer stond het vrij:  ofwel de vooropgestelde waarden over te nemen, en dan ook de volledige verantwoordelijkheid te dragen van het ontwerp op basis van deze waarden.  ofwel alternatieve waarden te gebruiken, met een gedegen onderbouwing, die dan ook door BAM dienen goed gekeurd te worden. Voor de quartaire zanden werd in het bestek ϕ '=30° vooropgesteld. Hogere waarden (uit triaxiaal proeven) konden enkel worden gehanteerd mits meer intensieve monitoring.

Bestekteksten geotechnische uitvoeringstechnieken Deze bestekteksten refereren naar de Europese normen ‘Execution of special geotechnical Works’, met enkele aanpassingen voor boorpalen, damwanden en grondankers. Naast specifieke richtlijnen voor paalbelastingsproeven en beproeving van grondankers ging bijzondere aandacht naar controlemetingen en monitoring. Het opgelegde monitoringschema werd gedifferentieerd naar de geotechnische categorie (volgens EC7) waartoe de deelprojecten konden worden gerekend. Verder werden de locaties voor instrumentatie vastgelegd op basis van volgende overwegingen:  identificatie van kritische zones: slechte grondgesteldheid, hoge belastingen, zones met belangrijke waterspanningsopbouw, etc.  identificatie van zones waarvoor het gedrag representatief kan worden geacht voor de volledige structuur. Deze zones worden als primair geïnstrumenteerde zones gecatalogeerd, met uitgebreide monitoring.


Samenstellen van het geotechnisch dossier sluiting Ring rond Antwerpen

Aanvullend werden een groot aantal secundair geïnstrumenteerde zones vastgelegd, met minder intensieve monitoring. In het bestek werd de opzet met zowel primair als secundair geïnstrumenteerde zones omschreven (inclinometers, extensometers, zettingsbuizen, waterdrukmetingen, topografische metingen, etc.). Hierbij werd bijzondere aandacht besteed aan projecten categorie 3. Tevens werden drempelen alarmwaarden vastgelegd voor gemonitorde grootheden. De drempelwaarde werd gelijk genomen aan 2/3 van de waarde die in de gebruiksgrenstoestand van het ontwerp werd berekend. De alarmwaarde is gelijk aan deze ontwerp waarde. Bij het overschrijden van de drempelwaarde dient de aannemer volgende acties te ondernemen:  verhogen meetfrequentie,  vooropgestelde alarmwaarde opnieuw evalueren en eventueel aanpassen,  maatregelen vastleggen en voorbereiden die moeten worden genomen bij overschrijden van de alarmwaarde.

Besluit

Referenties

Op basis van een uitgebreide deskstudie, waarbij nuttig gebruik kon worden gemaakt van de Databank Ondergrond Vlaanderen (DOV), werd een gericht geotechnisch onderzoeksprogramma opgesteld.

[1] Van Alboom G., De Schrijver P. and Vergauwen I., 2006. The regional geotechnical database ‘Databank Ondergrond Vlaanderen-DOV’ as a powerful tool for consultation of subsoil information. Getotechnics Division, The Authorities of Flanders, Belgium.

Voor uitvoering van de proeven werden strenge kwaliteitsnormen opgelegd en opgevolgd. Alle proefresultaten werden geïnterpreteerd en geëvalueerd, waarbij statistische recepten werden gehanteerd conform met EC7. Het ontwerphandboek is gebaseerd op EC7, met enkele divergenties. Voor geotechnische uitvoeringstechnieken werd eveneens gerefereerd naar de corresponderende Europese normen. Door nuttig gebruik te maken van de databank DOV en statistische interpretatietechnieken te hanteren kon een goed onderbouwd geotechnisch dossier in het bestek worden opgenomen. Samen met de uitgewerkte besteksvoorschriften voor geotechnische uitvoeringstechnieken werd zo aan de aannemer(s) een duidelijk richtsnoer gegeven voor zijn geotechnische ontwerpen. 

[2] Bauduin C., 1998. Eurocode 7: Geotechnisch ontwerp, de norm, de kunde, de praktijk. Antwerp: Technologisch instituut. [3] Van Alboom G., Menge P., 1999: The derivation of the characteristic values of shear strength parameters according to EC7. Proceedings of the twelfth European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, Amsterdam, Netherlands, 7-10 juni.

Reacties op dit artikel kunnen tot 15 november 2008 naar de uitgever worden gestuurd.

Bij het effectief overschrijden van de (al dan niet aangepaste) alarmwaarde voert de aannemer onmiddellijk de voorziene interventies uit.

Synthese Vinproeven Wiel niet gedraineerde schuifweerstand ifv diepte cu,piek, cu,res [kPa]

y = 1.53x + 22.97

y = 0.74x + 11.32

y = 0.73x + 8.53

y = 1.51x + 18.16

Figuur 9

GEOtechniek – oktober 2008

35


INDEPENDENT JOURNAL FOR THE GEOTECHNICAL WORLD

international 12 T H Y E A R NUMBER 4 OCTOBER 2008

D E F O R MAT I O N M O N I TO R I N G OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS, A CASE STUDY ROBERT BERKELAAR LENNARD HUISMAN COR J.L.M. LUIJTEN

PIPING PHENOMENON IN EARTH DAMS: CASE HISTORIES R. VÁZQUEZ BALLONA M . A LVA R E Z G R I M A

IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR? F. MOLENKAMP


The increasing pressure on public transport has resulted in the development of several mega projects in and around the Rotterdam Central Station area. At the moment this area is being transformed to a modern public transport hub. One of the projects is the expansion and upgrading of the existing underground metro station. The building activities during the first phase of the project were executed very close, up to 1 m, from the existing metro station. The probability of causing deformations to the metro station was therefore very high. The contractor put a monitoring system in place consisting of a robotic tachymeter in combination with tilt meters. The monitoring system was working continuously, the monitoring results were presented on-line using an internet application also providing the on-line check on the hazard warning levels. The most prominent risk, interference of operation of the metro station, did not occur. Full accessibility of all services was maintained during all building activities. The monitoring system operated according to contract specifications. The on-line presentation and checking on hazard warning levels was very helpful in detecting the effect of building activities on the metro station. Monitoring has been used successful to control building risks. As a result of refraction problems, a system with more internal control was recommended for phase 2 of the project. The monitoring specifications for phase 2 were set up with two tachymeters in combination with crack meters placed over the station section joints.

DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS, A CASE STUDY R O B E R T B E R K E L A A R 1 – L E N N A R D H U I S M A N 2 – CO R J . L . M . LU I J T E N 3

public transport terminal will be realised in 2010.

and a new public transport terminal will be build

Deformation, Risk Control, Hazard Warning Levels,

Here all streams of passengers will come together in

partly on top of the metro station.

Tachymeter, Underground Spaces

a modern public transport hub where connections are

The primary goals of the reconstruction of the exis-

made between local, national and international

ting metro station are: connection of the Randstad-

public transport systems.

Rail metro line to the metro lines now ending at

KEYWORDS

INTRODUCTION The present Rotterdam Central Station was opened

Rotterdam CS, expansion from a two to a three track station and extensive upgrading and preparing for

The current building and the expanding public trans-

NEW METRO STATION ROTTERDAM CS

port infrastructure in its direct surroundings have

GENERAL

ground level.

in 1957 in the period of rebuilding after World War II.

connection to the new terminal both on and above

served its purpose well for many years. However, the

The development of the new underground metro sta-

increasing pressure on public transport has resulted

tion distinguishes itself by the very complex conditi-

One of the prior conditions during all construction

in the development of several mega projects in and

ons under which the project has to be realised. The

phases was to maintain full functionality of all

around Rotterdam CS in the city centre, Figure 1. The

upgrading of the metro station is a key project which

services like the metro station and the train station

high speed railway line between Paris and Amster-

interferes with other big projects under construction

and also unobstructed operation of trams, busses and

dam will stop at Rotterdam CS in 2008. The realisati-

or to be realised shortly at the same location, Figure

taxis. All this takes place in and around the zone of

on of a new metro line called RandstadRail demands

2. Among these are the construction of underground

building activities making the project even more

the expansion and upgrading of the present under-

bicycle storage facilities, the RandstadRail metro

complex, Figure 3.

ground metro station. Above ground level a new

project with a connection to the new metro station

PROJECT PHASES Due to its very complex site conditions and time span

North Sea

FIGURE 1

the project has been split in two phases. Phase I is

PUBLIC

subject of this paper.

TRANSPORT IN AND

PHASE I

AROUND

Phase I started in 2005 and was finished mid 2006.

ROTTERDAM.

During this phase the walls for the construction pit needed for phase II were created. This was done by installing

490 m of diaphragm walls around the

existing metro station to a depth of 38 m below Project Area

reference level NAP. At this level a thick continuous clay-loam layer is present and thus a watertight construction pit is created. NAP is approximately equal to surface level in the project area. Within the contours of the diaphragm walls approximately 800

High Speed Railway Lines

38

GEOinternational – October 2008

Randstad Rail

Rotterdam Metro Lines

Railway Lines

piles were driven to a maximum depth of 28 m below


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

NAP. These piles will serve as the foundation of the

probability of causing deformations to the existing

these risks. Apart from this, monitoring was deman-

new metro station and the terminal on top, Figure 4.

metro station due to these activities was therefore

ded to fulfil requirements of the building permits.

very high. Adding to the high risk profile was the

The monitoring specifications contained general

client’s main condition: unobstructed running of

statements and detailed requirements specified per

The second phase of the project, which started in

metro traffic in the metro station under reconstruc-

monitoring parameter, like vibrations, noise, ground

2006, was tendered as a separate contract. During

tion during all project phases.

water and deformations. Typical demands concern:

this phase the building pit will be closed by ground

The monitoring specifications were focussed on

 the parameter to be measured;

PHASE II

freezing techniques between the diaphragm walls and around the metro station, Figure 4. After closure the pit will be excavated and the metro station will be transformed from 2 to 3 tracks and a connection will

FIGURE 2

be made to the RandstadRail metro line and the new

NEW METRO

public transport terminal.

STATION ROTTERDAM CS

CONTRACTUAL REQUIREMENTS

WITH ADJACENT

TENDERING AND

STRUCTURES.

PROJECTS AND

P R E - CO N S T R U C T I O N P H A S E The RET 4, acting as client of the project and at the same time as operator of the metro station, commissioned RPW 5 with the integral design of the new underground station. The scope of the works included the technical design, risk management and the preparation of tender documents including the set up of detailed monitoring specifications. The contractor is made responsible for all monitoring activities by making the monitoring specifications part of the contract. This was a very deliberate way of putting it because this way the contractor can and must directly monitor his work and the effects on surrounding structures without interference of other (monitoring) parties. When the design was ready, the works were tendered in public and awarded to a

FIGURE 3 AERIAL VIEW OF PROJECT AREA

contractor (Luijten, 2002).

AEROVIEW-

The first activity of the contractor concerning

ROTTERDAM

monitoring is to make a plan for the monitoring activities. In this plan the contractor formulates the implementation of the monitoring specifications. Furthermore the contractor has to formulate how he is planning fulfil the requirements. RPW checked the monitoring plan of the contractor and after approval the contractor has started his monitoring activities. F R O M R I S K M A N AG E M E N T TO M O N I TO R I N G As done regularly with large construction projects, risk management was given an important role during all project phases. An important tool of risk management during the construction phase is technical monitoring (Man, 2005). The building activities during phase I were to be executed very close to the metro station. The

GEOinternational – October 2008

39


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

_________________  the required measuring range of the measuring

instrument;

the contractor has to communicate this immediately with RPW, works have to be stopped and in

 the required accuracy and frequency of measuring;

consultation with RPW further actions and

 the hazard warning levels;

measurements will be defined.

 the way of communication.

The hazard warning levels of the metro station are

This paper will focus on the deformation monitoring

based on possible deformation of the underground

of the metro station only. All other monitoring

station, Table 1. The most vulnerable part of the sta-

parameters are beyond the scope of this paper and

tion to deformation results from the track deformati-

will not be discussed.

on requirements. A displacement of 10 mm between station sections in vertical direction is critical as the

H A Z A R D WA R N I N G L E V E LS In order to make corrective actions effective, it is

rail is directly fixed to the concrete station sections i.e. no ballast bed construction.

essential to compare the measured parameters with predefined hazard warning levels. These levels form

F O L LO W - U P

an important part of the monitoring specifications

A monitoring system is as good as the way data and

(Berkelaar, 2006).

signals are processed and interpreted. Therefore a lot

The main criteria for the hazard warning levels were

of attention has been given to implementation and

to assure the structural integrity of the station and

communication of the hazard warning levels. For the

safe operation of metro traffic. The structural

most critical part of the project, deformation of the

engineers of RPW determined the levels based on the

metro station, a fully automatic measurement system

structural integrity whereas the RET provided

was installed. Crucial with systems like this is that the

specifications for safe metro operation. Two types of

alarm signal has to reach the contractor at all times.

HAZARD WARNING LEVELS METRO STATION

CR I T E R I A

PAR AM E T E R

SAFE METRO OPERATION

I N T E R VE N T I O N VALU E a DIFFERENTIAL SETTLEMENT 10 MM OVER STATION SECTION JOINTS ROTATION OF STATION SECTIONS

1:1000b OR 1:750c MM/MM

BANKING OR CANT OF TRACKS

5 MM

TWIST OR DISTORTION 1:600 MM/MM TOLERANCE OF STATION SECTIONS STRUCTURAL DIFFERENTIAL SETTLEMENT DEMANDS NORTH TO SOUTH ABSOLUTE SETTLEMENT

16 MM 50 MM

a Warning value is 75% of the intervention value. b Around vertical axis. c Between 2 station sections around horizontal axis

perpendicular to station section length. _________________

The main part of the station (W12 to W15) was built in 1965 by immersing station sections in an artificial

hazard warning levels were defined:

MONITORING SYSTEM  the call or warning value; when exceeding this limit

TABLE 1

GENERAL

channel. Sections B and A1 to A4 were constructed from an open pit in 1978, Figure 5. Because of the

the contractor has to communicate this with RPW

Monitoring the station was a challenge for the

composition of the soil in Rotterdam the station is

and take actions to prevent further exceeding of

contractor, because of the geometry, construction,

founded upon concrete driven piles. The joints

this value;

utilisation of the station and contractual requirements

between the station sections need to be water tight,

like hazard warning levels and measuring frequency.

as groundwater level is just below surface level. The

 the intervention value; when exceeding this limit

station sections are very stiff ‘concrete boxes’. Therefore the station sections were assumed to be rigid for monitoring purposes. All station sections could be surveyed by monitoring points near the joints on both sides. This meant four points per section, one on every corner. SYS T E M S E T U P In an ideal situation a single tachymeter (theodolite with internal distance measurer) could be used to monitor all points. Measuring with a tachymeter requires mutual visibility of the points to be measured. Because of the metro traffic, its passengers, pillars and other constructions in the station, it was impossible to position the tachymeter in such a position that mutual visibility between all points, north and south, and the tachymeter could be achieved. Therefore a tachymeter was positioned on the north side of the station from where it was possible to measure all joints (19 points, numbers 101 to 119) on the north side of the station and 4 FIGURE 4 BUILDING PIT CONTOURS NEW METRO STATION.

40

GEOinternational – October 2008

points on the south side of the station (numbers 211 to 214), Figure 5.


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

FIGURE 5 TOP VIEW OF THE STATION

Because of the assumed stiffness of the station

WITH MONITORING POINTS AND

the vertical displacement of the south side of the

STATION SECTION NUMBERS

station, which can not be ’seen’ entirely by the tachymeter, could be computed from the measured vertical displacement on the north side and the tilt of the station sections. For this purpose 19 electronic electro level tilt meters were placed along the north side of the station next to the points measured with the tachymeter. The 4 points which could be measured by the tachymeter on the south side were used to control the computed vertical displacement at these locations. With the described system it was possible to measure the x, y, z deformation of all points on the north side, the z deformation on the south side and detect relative displacements. To measure absolute displacements reference points on the outside of the station had to be measured. The reference points outside the station were also measured automatically with another tachymeter which was also in use monitoring buildings near the station. After processing, the results were made directly available on-line through the internet application Argus Monitoring Software, Figure 6. In case of exceeding hazard warning levels Argus provided automated notification to the contractor by e-mail and SMS text messages. On screen alarms were given colour codes, green: below warning level, yellow:

FIGURE 6

warning level exceeded, red: intervention level

ON-LINE VISUALISATION WITH ARGUS

exceeded.

MONITORING SOFTWARE (BOART LONGYEAR)

MONITORING RESULTS GENERAL PERFORMANCE The monitoring system of the contractor fulfilled all

M O N I TO R I N G A S R I S K CO N T R O L

Relative vertical deformation over station section joints

contractual requirements (Huisman and Berkelaar,

Some examples will be given of typical monitoring

2006). From the primary monitoring results (x, y, z

results in relation to the construction activities.

An important hazard warning value for safe metro

and tilt) secondary parameters, like differential dis-

Illustrated is how monitoring has been used to

operation was the differential settlement over station

placement, rotation, banking and twist could be

control risks during building.

section joints. Figure 8 shows the development in deformation over some joints. When the warning

calculated. All measured and calculated results were checked on-line on the hazard warning levels by

Absolute vertical deformations due to pile driving

value was exceeded the operator of the station was

Argus. The accuracy level, relative accuracy less than

One of the first building activities was pile driving

informed. The operator decided to execute track

1 mm, matched the requirements. A monitoring

just north of station section A4. Within 4 weeks time

corrections at the moment the intervention value was

frequency of 20 minutes was reached.

a vertical deformation of 22 mm was detected, Figure

reached. After the track corrections on joint W13-

7. This deformation was directly related to the pile

W14 the hazard warning value for this joint was reset

The on-line presentation and automatic warning

driving. Exceeding of the warning level could be

(not shown in Figure 8).

system made it possible to guard the safety of the

expected shortly considering the trend of deformation.

station during all building activities and intervene

It was therefore decided to change the installation

when necessary. The graphical on-line representation

method of the piles by pre-drilling. This was a very

of the results made it easy to interpret the results of

successful way to control the deformation as can be

Verification measurements by RPW

the monitoring system and evaluate the effect of the

seen in Figure 7. No additional significant settlement

Before the building activities had started, RPW had

construction activities on the station.

occurred thereafter.

already performed regular tachymetric measure-

M O N I TO R I N G I N C I D E N T S

GEOinternational – October 2008

41


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

ments to check the stability of the station in general. During construction these measurements were repeated regularly to verify the results of the contractor. The RPW tachymetric measurements were performed manually because of the low frequency. The manual set-up made it possible to measure all points from at least two measuring positions. This made the results very reliable (Visser, 2005). The results of the RPW measurements were of great help in analyzing the incidents described below.

Refraction due to temperature separation of air During the nightly hours unexpected vertical deformation, several cm’s within 20 minutes, was measured. At the following daytime the data became stable again, Figure 9. This behaviour could not be explained by the building activities. Further research pointed out that the peaks in the data occurred specifically during the hours when metro operation was stopped. FIGURE 7 VERTICAL DISPLACEMENT OF STATION SECTIONS. THE YELLOW LINE SHOWS THE WARNING LEVEL, THE RED LINE SHOWS THE INTERVENTION LEVEL.

During these hours there was no forced mixing of air by the moving carriages in the station. This lack of mixing caused layers of different air density and temperature to originate above each other. This phenomenon caused additional refraction of the tachymeter’s vertical angle measurements, which in turn led to peaks in the measured height of the points. To avoid these peaks the tachymetric system was shut down during the nights. This was an acceptable solution as monitoring was not necessary because there were no building activities during these hours. Furthermore a filter routine was implemented by the contractor to filter out single erratic peaks in the monitoring results.

Refraction due to objects During the building activities a single point in the station reached values getting close to the hazard warning level. This could not be explained by the building activities and observed behaviour of neighbouring points. The results of the RPW verification measurements showed some displacement of the station, but not of the same magnitude as measured by the automatic monitoring system (Huisman, 2005). From further investigation by the contractor it was concluded that as a result of the small horizontal displacement of the station a fence post had come just in the line of sight between the point and the FIGURE 8

tachymeter. This resulted in an additional horizontal

DIFFERENTIAL SETTLEMENT OVER STATION SECTION JOINTS.

refraction of the tachymetric angle measurements.

HAZARD WARNING LEVELS INDICATED IN YELLOW AND RED.

As a result the point was replaced, after which the results were correct again.

42

GEOinternational – October 2008


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

Rigidity of the station The tilt meters have been installed in the station to calculate the vertical deformation of the south side of the station under the assumption that the station sections behave rigid. During the building activities this hypothesis was questioned, because of small leakages of the station and unexplainable differences between results of the automatic monitoring system and the measurements of RPW. To investigate the rigidity of the station additional points were placed in the centre of the station. With these points cross profiles of the station could be constructed. However, after installation of these points no significant displacements of the station were measured anymore. As a result no conclusion could be drawn about the hypothesis of the rigidity of the station sections (Huisman and Berkelaar, 2006).

CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS FIGURE 9

CO N C LU S I O N S

RELATION BETWEEN STATION TEMPERATURE AND VERTICAL DEFORMATION.

The most prominent risk, interference of operation of the metro station, did not occur. Full accessibility of all services was maintained during all building activities.

REFERENCES

– Visser, A. (2005) Meetopzet deformatiemetingen

The monitoring system operated according to

– Berkelaar, R. (2006) Coping with underground risks

Metro CS (Design of deformation measurements

contract specifications. The on-line presentation and

during the development of a new underground metro

metro CS), Internal memo RPW, Rotterdam,

checking on hazard warning levels was very helpful in

station in Rotterdam, Proceedings of the 10th IAEG

the Netherlands.

detecting the effect of building activities on the

International Congres, Nottingham, United

metro station. The examples in this paper show how

Kingdom.

Reprinted with permission from ASCE.

monitoring has been used to control building risks.

– Huisman, L. (2005) Deformatiemetingen staartspoor R E CO M M E N DAT I O N S

Metro CS week 25 (Results of verification measure-

1

As a result of the problems with refraction due to the

ments metro station week 25), Internal memo RPW,

Engineering Geology, Rotterdam Public Works –

semi-confined structure of the station and the

Rotterdam, the Netherlands.

Engineering Department, PO Box 6633,

questioned rigidity of the station, a system with

Robert Berkelaar is Geotechnical Engineer, MSc

3002 AP Rotterdam, the Netherlands

more internal control was recommended for phase

– Huisman, L., and Berkelaar, R. (2006), Evaluatie

r.berkelaar@gw.rotterdam.nl

2 of the project and for semi-confined spaces in

monitoring Metro CS Fase I (Evaluation monitoring

2

general. With 2 tachymeters points are measured

metro station CS Phase 1), Internal report RPW,

Geodetic Engineering, Iv-Infra b.v., PO Box 1155,

from different positions. Refraction problems will be

R.2006.012.RR, Rotterdam, the Netherlands.

3350 CD Papendrecht, the Netherlands,

eliminated and/or detected in time because it is

Lennard Huisman is Geodetic Engineer, MSc

currently working for University of Technology Delft,

unlikely that refraction and temperature peaks would

– Luijten, C.J.L.M. (2002) Betuweroute en grond-

Faculty of Aerospace Engineering,

have the same effect on measurements from two

verzet, Handboek Bouwstoffenbesluit (Betuweroute

l.huisman@tudelft.nl

directions. The monitoring specifications for phase 2

and earth moving, Manual of building materials

3

were set up in such a way that the recommendations

regulations), part 9-16 page 1-20, Weka Uitgeverij,

Geography, Rotterdam Public Works – Engineering

from phase 1 were taken into account. Two tachy-

Amsterdam, the Netherlands.

Department, PO Box 6633, 3002 AP Rotterdam,

– Man, C.H. (2005) Een systematiek voor risico-

4

meters were specified in combination with crack meters placed over the station section joints. 

the Netherlands, cjlm.luijten@gw.rotterdam.nl management tijdens de uitvoeringsfase in een complex

ACKNOWLEDGEMENTS

Cor J.L.M. Luijten is Monitoring Supervisor, MA

stedelijk civieltechnisch project (Systematic approach

The authors acknowledge the graphical contributions

for risk management in complex urban construction

from Ton de Keiser of Rotterdam Public Works –

projects), M.Sc. thesis C.H. Man, University of

Engineering Department.

Twente, Enschede, the Netherlands.

Rotterdamse Electrische Tram i.e.

Rotterdam public transport company. 5

Rotterdam Public Works.

GEOinternational – October 2008

43


This paper reviews the main factors that caused piping in five earth dams built in Cuba in the late 1980’s. As a common geological feature we can mention that the dams were built in alluvial basins consisting of bedded granular particles. These soils are characterised by a high permeability. In the situation where the continuity of the layers under the dam foundation is extended downstream, the likelihood of occurrence of piping is very high.

P I P I N G P H E NOM E NON I N E A RT H DA M S: C A S E H I STOR I E S R . VÁ Z Q U E Z B A L LO N A 1 – M . A LVA R E Z G R I M A 2

In the five historical cases analysed, piping took place

piping might have been avoided by making a better

suitable borrow materials for the construction of the

in the dam foundations and not in the embankments.

selection of the dam axis location.

embankments.

The principal reason is that dam embankments are

The distribution of continuous and permeable layers

Piping occurred in sandy gravels. It is worth mention-

made from selected materials which are subjected to

beneath the dam foundations which connected the

ing, however, that piping can also take place in

rigorous compaction and control tests whereas dam

reservoir with areas downstream was a common

dispersive soils. These soils are characterised by a

foundations are dictated by Mother Nature.

feature as well. In most of the projects the selection

dissolved sodium content of the pore water which is

It was noticed that the position of the dam axis

of dam axis was based not only on geological and

higher than in ordinary soils. Dispersive soils usually

contributed considerably to the occurrence and

geotechnical considerations, but also on economical

have a high exchangeable sodium content. They

acceleration of the piping process. In some cases

aspects such as the transportation distance of

rapidly erode, forming tunnels by a process in which the clay particles go into suspension in slow moving water (colloidal erosion) damaging earth dams. This type of piping is often called chemical piping.

PIPING MECHANICS AND IDENTIFICATION Piping occurs when water seeps through the soil and tends to transport the soil particles with it. This generally occurs when the pore sizes are larger than the soil particles (Figure 1). This phenomenon occurs in sites composed of soils characterised by a high permeability. As a consequence, a change of water flow rate occurs and the piping process commences, giving rise to an outcrop of water seepage. As a result of this, the finest soil particles are washed away with the water flow. The diameter and the depth of the FIGURE 1

resulting hole will enlarge in time, bringing into

PIPING PHENOMENON: TRANSPORT OF FINE SOIL

existence the piping through which the reservoir

(FINE SAND) AMONGST COARSE PARTICLES (GRAVEL).

and lower dam slope toe are connected (Figure 2). Piping can occur along a spillway and other conduits through the embankment. Sinkholes that develop on the embankment are signs that piping has commenced. A whirlpool in the reservoir surface may soon follow and then likely a rapid and complete failure of the dam. Emergency procedures, including downstream evacuation, must be rapidly implemented if this condition is observed. The failure can be shown as a sudden raising of the foundation at the apron of the embankment. This undermining is generally caused by a gradual increase of piping, and it can lead to the appearance of ruptures such as longitudinal and transversal cracks on the embankment (Figures 3 and 4). The most

FIGURE 2 SCHEMATIC REPRESENTATION OF SEEPAGE UNDER DAM FOUNDATION CAUSING PIPING.

dangerous ruptures are transversal cracks, in as much as if they appear on the same level with the banked-up water level, a new outlet of reservoir

44

GEOinternational – October 2008


PIPING PHENOMENON IN EARTH DAMS: CASE HISTORIES

water starts to form, and it could lead to a complete catastrophic failure.

FIGURE 3

Seepage can cause slope failure by creating an

LONGITUDINAL VIEW OF DAM AXIS

increase in water pressure or by saturating the slope. The pressure of seepage within an embankment is difficult to determine without proper instrumentation. A slope which becomes saturated and develops slides may be showing signs of excessive seepage pressure.

ENGINEERING GEOLOGICAL PROPERTIES OF INVESTIGATED PIPED SOILS Properties of the piped soils in the five dams were analysed. In all cases the soil consisted mainly of non-cohesive granular particles: fine and medium sand (Figure 5). They had a vertical permeability of K=0.5-10 m/day. The horizontal permeability varied between 5-50 m/day. In fact, this is characteristic for Cuban alluvial terraces where the dams were built. By analysing the geological site conditions of the dams, it was observed that the affected dike

FIGURE 4 TRANSVERSAL CRACK CREATED ON DAM AXIS.

stretch was founded on permeable alluvial deposits consisting of heterogeneous soil with continuous horizontal stratification. This caused a natural path beneath the dike between upstream and down-stream. Seepage took place as a result of the existing hydraulic gradient (i). Table 1 lists the values of the actual critical gradient of the five dams analysed. i= ∆ H/L

∆ H = difference between reservoir and downstream water levels L = water running length from reservoir to water outlet lower dam It can be seen in Table 1 that the piped soils have a critical hydraulic gradient smaller than 0.15, with an average value of about 0.10. Table 2 lists the smallest values found in the literature at that time, these values were used in the design of the dams as an admissible gradient to prevent piping.

_________________ _________________ TABLE 1

CRITICAL HYDRAULIC GRADIENT

TABLE 2

ADMISSIBLE HYDRAULIC GRADIENT USED IN THE DESIGN

OBSERVATIONS AND ANALYSIS The engineering properties analysed in the piped

EARTH

HYDRAULIC

WATER

CRITICAL

DAM

LOAD

RUNNING

GRADIENT

(DH), [m]

LENGTH (L), [m]

(I)

TYPE OF SOIL

ADMISSIBLE GRADIENT

conductivity, admissible hydraulic gradient, critical

soils were: grain size distribution, hydraulic

CASE A

3.2

45

0.07

CLAY

1.20

gradient, and geological and engineering/geotech-

CASE B

6.0

60

0.10

SANDY CLAY

0.65

nical conditions of the sites.

CASE C

15.0

115

0.13

GRAVELLY SAND

0.45

The analysis of the results revealed that the piped

CASE D

20.0

150

0.13

MEDIUM SAND

0.38

soils had more than 50% of granular particles and

CASE E

18.0

300

0.06

FINE SAND

0.29

the transported particles consisted mainly of fine

_________________ _________________

and medium sand (Figure 5). Moreover, we could

GEOinternational – October 2008

45


PIPING PHENOMENON IN EARTH DAMS: CASE HISTORIES

_________________ TABLE 3 MAIN FACTORS THAT CAUSED PIPING

FIGURE 5

CASE A

SANDY LAYER CUT BY STEEL PILE, BUT LAYING ON FISSURED LIMESTONE.

CASE B

THE IMPERVIOUS CUT-OFF DID NOT CUT UP THE SANDY LAYER AT AFFECTED ZONE.

CASE C

REINFORCED CONCRETE STRUCTURE PLACED (WATER IN-TAKE) ON GRANULAR LAYERS, WITH IMPERVIOUS APRON AND DRAINAGE STRUCTURE, BUT DESIGN CRITICAL GRADIENT 0.25 COMPARED TO 0.13 (THE ACTUAL GRADIENT MEASURED).

CASE D

GROUT CURTAIN MADE FROM CEMENT IN GRANULAR FOUNDATION, BUT RESERVOIR WAS FILLED BEFORE GROUT CURTAIN WAS FINISHED, SEEPAGE WAS CONCENTRATED IN AFFECTED STRETCHES.

CASE E

DEEP IMPERVIOUS LAYER WAS NOT CUT UP WITH STEEL PILES USED. HOWEVER, IN THE ZONE WHERE BENTONITE MIX WAS APPLIED, THERE WAS NO PROBLEM.

_________________

GRAIN SIZE DISTRIBUTION RANGE OF PIPED SOILS.

verify that for the piped soils with a low value of

menon too: dam location (axis) in meander zones and

bentonite-cement is considered a safe measure

hydraulic load (∆H=3-6 m) and a low hydraulic gra-

location of concrete structures on permeable sandy

when permeable layers are cut.

dient (i=0.06-0.13) piping can occur; provided that

layers laying parallel to the underground water flow.

granular layers are laying underneath the dam

Also preventive measures were not totally completed

foundation. The presence of fine particles (0.2-2.0

before the filling of the reservoir. Table 3 summarises

mm) in large amounts can also be an indicator for

the main factors that caused soil piping.

CONCLUDING REMARKS  In the five analysed dams we could corroborate that the admissible gradient reported in the literature at that time was not safe.

the possible occurrence of piping based on the grain size distribution of the piped soils. We could observe that for these soils the assumed

CONSIDERATIONS ABOUT SOME MEASURES TAKEN AGAINST PIPING

design values for admissible gradient were generally

The main considerations are as follows:

ranging between 0.20 and 0.40 and they were based

 Drainage structure with an inverted filter acts

on experience and scarce data available from literatu-

as pore water pressure dissipater. However, it

re at that time (Table 2).

does not avoid seepage, which is considered high

 Piping took place in permeable foundations consisting of fine and medium sand having a high permeability. 

LITERATURE

in permeable foundations. This measure might be

– Armas Novoa, R. & E. Horta Mestas (1987).

Despite of the fact that the designers took into

feasible when the dam foundation is less granular

Earth Dams. Polytechnic Higher Institute (ISPJAE),

consideration some preventive measures to reduce

and when the soil permeability is not too high.

Havana, Cuba. – Marsal, R.J. & D. Reséndiz (1975). Rockfill Dams.

seepage underneath the dams, in practice these measures were not effective at all. Some of them were

 An apron or a partial cut-off (or a combination of

Limusa Editorial, Mexico City.

incomplete or inefficient, resulting in locally high

both) lowers the hydraulic gradient since the

– Hydraulic Resources Secretaryship, Engineering

seepage through the foundation. The use of sheet

water running path is enlarged. It was found that

Institute, UNAM (1976). Behaviour of Dams in

piles did not avoid high seepage, as it was thought.

in practice this measure was not totally effective.

México. University City, Mexico City. – Sherard, J.L., R.J. Woodward, S.F. Gizienski &

Also permeable layers beneath the foundations were not cut up totally. In case B piping took place at low

 Grout curtains made from cement and bentonite

W.K. Clevenger (1963). Earth and Earth-Rock Dams.

water level in the reservoir (about 5 m below the

are effective when the soil porosity allows it,

John Wiley & Sons Inc., New York.

normal water level). Also we could observe clearly

but requires finishing 3 to 4 profiles before the

– U.S. Bureau of Reclamation (1967). Small Dam

the tunnels created by the piping mechanism. The

reservoir is filled up, avoiding in this way seepage

Design. Translated into Spanish by C.E.C.,

diameter of the tunnels observed varied between 15

concentration at the middle stretches. This

Mexico City.

cm and 35 cm. Also the presence of flow of fine sand

measure requires time and control measures while

was observed.

it is executed.

contributed to the occurrence of the piping pheno-

46

GEOinternational – October 2008

R. Vázquez Ballona is Senior Advisor, National

Enterprise for Applied Research, Havana City, Cuba

Besides the above mentioned aspects, it can be said that some geological and geotechnical conditions

1

 Soil-cement walls built by means of a trench or sheet piling together with pouring of blended

2

M. Alvarez Grima is Project Manager, MTI Holland,

Kinderdijk, The Netherlands


Although I will be formally retiring at the end of June 2008 and do not want to influence my successor, assuming there will be one, I can still discuss the advantages and disadvantages of potential options of the organisation for the Chair on soil mechanics being successful. In this context I could come across questions like: Why would soil mechanics still be needed in Civil Engineering at Delft? Why would geo-engineering be the better engineering application topic for organising the education and research on soil mechanics? Why would the Department of Geotechnology give the best opportunities for stimulating education, research and application?

IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR? FRANS MOLENKAMP

When I arrived at Delft in 2002, after 12 years at

ving the soundness and the width of applicability

profile of soil mechanics should be defined. This

a similar position at the University of Manchester,

of models for validating engineering designs and

presumes that such profile does exist and is unique.

I was requested to consider such kind of questions

processes. I assume that in the long term it is the

To find out whether or not that would be the case I

too. With hindsight I guess that elsewhere and

effectiveness, efficiency and quality of service to

could imagine that one could interview a number of

upthere in the organisation of Delft University

society that determine the success and continuation

world leaders on soil mechanics. If this would lead

the answers to such questions had already been

of soil mechanics as a separate academic education

to one coherent profile, the case would have been

formulated, but that was short term university

and research field, which implies that soil mechanics

made properly. The only possibility for me is to

politics, which changes in time as people move on to

may remain a Chair topic as long as the Chair can

continue this consideration, while assuming that I

other positions and retire, like I will soon. At the end

pose and address new faculty-wide research questions

can give a reasonable description of soil mechanics as

the education must attract the best students, who

on soil mechanics and support university-wide

an academic field.

can serve society in the best possible way, while the

application.

research must be done in an environment offering the best possibilities for opening new pathways, impro-

On that basis first the optimum education programme However, before addressing any questions first the

for soil mechanics will be formulated and argued and subsequently an attempt will be made to list the currently recognised main research topics. Finally

FIGURE 1 FIELD INVESTIGATION.

some options for optimizing the success of soil mechanics as an academic field will be put together and evaluated by comparing advantages and disadvantages.

SHERBROOKE SAMPLING AT VINKEVEEN DURING FIELD CAMPAIGN BY IR. F.A.J.M. MATHIJSSEN IN 2006 AND 2007.

P R E F E R R E D E D U C AT I O N A L PROGRAMME FOR SOIL MECHANICS Soil mechanics provides the basis for evaluating the suitability of many types of civil engineering structures and both agricultural and engineering mechanical processes. To clarify this role first the chain of activities for arriving at such evaluations is reviewed. Subsequently the required teaching modules for the academic education on soil mechanics are described. The chain of activities, leading to the evaluation of the suitability of a structure or a process, involves: 1 Rough

preliminary

design

for

recognising

potentially governing conditions for the structure or process. 2 Global insight into the possible severity of the heterogeneity and history of the available materials, often concerning the geology and history of site and region 3 Design and execution of data collection campaign, involving usually cone testing, boring, soil sampling and in-situ testing. 4 Laboratory investigation to determine the magnitudes of the parameters of the existing relevant material models.

48

GEOinternational – October 2008


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

5

Evaluation of suitability of structure or process

priate interpretation of the resulting predictions.

numerical analysis, although prediction by model

Visualisation of the computational and experi-

testing may remain important for a long time. In

level of novelty and its capitalised value. For

mental results of the behaviour of materials,

addition, despite the required extreme simplifi-

simple common structures and processes semi-

structures and processes on both the micro- and

cations of the analytical problem definitions, the

continuum scales.

analytical solution methods are expected to remain

by means of various tools, depending on both its

7

empirical evaluation methods may often suffice, while for novel and expensive projects at least

8 Analytical and numerical stochastic and invers

essential due to their accuracy, probably even

computational tools and possibly model tests will

modelling to reduce engineering risk and improve

beyond the times that soil mechanics will be under-

be needed, while for stage-wise constructions

control by accounting for the geological variability

stood completely.

and on-going processes the observed behaviour

of the stratification, the heterogeneous nature

In the following three sections the currently fore-

may be used for control and improvement of

of soil characteristics and the observations of

seeable needs for research on these aspects will be

performance.

deformation, failure and flow processes for

reviewed.

improved numerical model predictions.

1 SA M P L I N G A N D F I E L D T E S T I N G

To prepare the undergraduate civil engineering

6 Support of teaching of the ever-growing range

students for the wide application field of soil

of techniques and design rules for all relevant

For sampling of peat and other very soft soils the

mechanics, to make them aware of the remaining

application fields of soil mechanics, both within

’sherbrooke sampler’ seems to become also slowly

range of limitations and lack of understanding, to

the geo-engineering section and faculty-wide.

accepted in The Netherlands (see figure 1).

enthuse them for handling such limitations as part of

Concerning the latter several application fields of

Sampling of loose sand is still problematic in the

their Master projects and possibly for subsequently

soil mechanics can be recognised like: Hydraulic

Netherlands. Research on liquefaction in Japan

tackling the most urgent research questions as PhD,

Engineering with e.g. dykes and hydraulic

and Canada suggests possible improvement by com-

the educational programme should contain the

structures, Road- and Railway Engineering with e.g.

bining in-situ freezing and coring.

following modules:

embankments, Construction with e.g. buildings,

The in-situ horizontal effective stress distribution,

towers, bridges, tunnels and Offshore Engi-

possibly anisotropic as in Pot-clay and an important

1 Basic Engineering Geology to become aware of

neering with e.g. offshore structures, anchors,

component of the ‘initial state’ of the ground,

the relevance of the geological history for the

pipelines. Strong involvement of the institutes

may be measurable by means of the self-boring

mineral characteristics, the state of the soil

and industry in the teaching of techniques and

6 load-cell -pressure meter.

skeleton and the applicability for many geo-

design rules will guarantee sufficient attention to

structures and processes.

the many practical engineering aspects as well.

2 Overview of basic soil mechanics, groundwater

and heterogeneity of soil deposits by means of

mechanics and general geotechnical engineering

The first two topics of the above list of teaching

traditional methods, involving mainly vertical line

techniques, leading to the appreciation and

topics must be suitable for the BSc programme, while

data, is very expensive, particularly for getting

application of design rules.

the remainder should form at least a specialisation of

insight into the horizontal distribution. Combination

a Master programme, which should enable the

of various geophysical methods may lead to more economical techniques.

3 Continuum geomechanics to describe and select appropriate

(drained,

teaching of about 300 hrs for topics three to and

undrained, consolidation, dynamics, flows, unsat-

types

of

mechanics

including eight. Topic nine should concern several

uration, heat), material models (elastic, plastic,

application fields, the teaching of which should be

elasto/hypo-plastic, elasto/hypo-visco-plastic)

shared with the corresponding sections and involve

and related failure mechanisms (continuous/

significant contributions by practising engineering

localized shear, fracture, crushing).

experts, well aware of the latest techniques and

4 Micro-mechanics in support of the development

standards.

of continuum models of porous/granular materi-

2 D E T E R M I N AT I O N A N D M O D E L L I N G O F M AT E R I A L B E H AV I O U R 2 . 1 CO N T I N U U M M AT E R I A L M O D E LS Although process formulation still needs further

MAIN RESEARCH TO P I C S I N S O I L M E C H A N I C S

als and common pore fluids (water and air). 5 Experimentation at continuum and micro scales to

6

Determination of the variability of the stratification

attention, in particular for unsaturation (see figure 2), probably the larger shortcoming of soil mechanics

establish material behaviour and behaviour of

The research in soil mechanics can be subdivided

concerns material modelling. Generally recognised

structures and processes.

roughly into three components, namely:

shortcomings involve a.o. monotonic, alternating

1 the activities in the field and laboratory,

and rotational loading, contraction and liquefaction,

ding dynamics, to get insight into the dependence

Analytical and numerical geomechanics, inclu-

2 the modelling and

pre-loading and creep, anisotropy, structuring and

of the capabilities and limitations of the analytical

3

the prediction by analysis and physical model

de-structuring, high isotropic stress range and

and numerical models on both the approximate

testing. As the modelling and laboratory testing

crushing, hydraulic and thermal processes for pen-

numerical methods and the mathematical models

are intrinsically connected, they may be best

dular unsaturation and cyclic swelling and shrinkage

of continuum geomechanics, materials, failure

discussed together.

due to repeated saturation and desiccation. For

mechanisms, large flow etc. This also enables

Due to the ever-growing versatility of computers and

instance, both the peculiar shortcoming of non-

the appropriate problem-dependent selection of

the capabilities of models, the research emphasis on

associative elasto-plastic models and the limited

analytical and numerical models and the appro-

prediction is expected to keep on shifting towards

accuracy of hypo-plastic models drastically limit the

GEOinternational – October 2008

49


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

quality for dilative granular materials to describe

vectorial and tensorial state parameters of soils

important aspects of their observed behaviour even

granular micro-models are necessary. Such micro-

enable to derive representative vectors and tensors of ‘anisotropy”, ‘fabric’ (see figure 4), ‘tortuosity’ and

for monotonic deformation and therefore need

models need to be validated by comparing model

‘stiffness”. The numerical simulations will also ena-

further attention.

simulations with observations of micro experiments.

ble to determine, by inversion, the corresponding

Experimental limitations are mainly due to lack of

Subsequently corresponding continuum models can

inter-particle friction and cohesion and the decom-

appropriate laboratory apparatus, development of

be developed, taking full advantage of the capa-

position of the inter-particle movements by sliding,

which forms an intrinsic part of research. An axial-

bilities of the proven micro-models. For this research

rolling and rotation. Finally both the validated

shear apparatus (see figure 3) may enable to measure

the existing photo-elastic facilities may prove to be

hydro-mechanical micro-model and the composed

the anisotropic stiffness and strength of fibrous peat

useful, but for the micro-experiments also new

micro-experimental data base can be used to validate

soils. A thin-wall hollow-cylinder torsional-shear

apparatus and access to existing international

continuum formulations of the hydro-mechanical

apparatus may be used to determine the mechanical

research facilities may be needed.

processes, which should include evolution rules for

effects of principal stress rotation, which is essential

For instance micro-hydro-mechanical measurements

the vectors and tensors as well.

for the validation of the modelling of this aspect.

of unsaturated granular packings by means of tomography using X-rays and synchrotron should be

2 . 3 FA I LU R E M E C H A N I S M S

2 . 2 M I C R O M AT E R I A L M O D E LS

suitable to validate numerical simulations of these

In geomaterials one common failure mode, namely

To develop continuum geomaterial models with

processes at the micro-scale. These data should

‘drained shear planes”, often gradually develop from

FIGURE 2

FIGURE 3

MODELLING OF EFFECTS OF CAPILLARY ACTION -

LABORATORY INVESTIGATION.

HYDROSTATIC STRESS STATE IN UNSATURATED

DIRECT-SIMPLE-SHEAR AND AXIAL-

SOIL COLUMN. DISTRIBUTIONS VERSUS DEPTH z

SHEAR APPARATUS FOR THE

OF THE PORE WATER STRESS pw, THE PORE GAS

MEASUREMENT OF THE ANISOTROPIC

STRESS pg AND BACKGROUND STRESS pb,

STIFFNESS AND STRENGTH OF SOILS

THE DRY AIR STRESS pga, THE EXPRESSIONS

AS DEVELOPED IN COLLABORATION

pg + ψχ AND px + ψ x Xzz FOR ILLUSTRATING

WITH GDS IN 2008.

THE COMPONENTS OF THE SUCTION-INDUCED VERTICAL INTERGRANULAR STRESS THE VERTICAL TOTAL STRESS

ψ * zz=-ψ Xzz ,

σ zz , THE

CAPILLARY PORE SUCTION ψ AND THE VERTICAL INTERGRANULAR STRESS

σ zz

FOR PRIMARY

DRYING OF AN UNSATURATED HYDROSTATIC SOIL COLUMN WITH ONE METRE HEIGHT AND COMPOSED OF SILTY SAND WITH d50100µm. c

ALSO THE CAPILLARY RISE h IS INDICATED.

FIGURE 4 MICRO-MECHANICAL MODELLING AND NUMERICAL SIMULATION OF BEHAVIOUR OF GRANULAR PACKINGS. PEAK DEVIATORIC STRESS STATES IN THE π-PLANE IN PRINCIPAL STRESS SPACE FOR RADIAL DEVIATORIC LOADING OF AN INITIALLY DENSE PACKING OF SPHERES AT A MEAN STRESS OF 100 KPA. THE BLACK DOTS

INDICATE THE DEVIATORIC PART OF TOTAL STRESS TENSOR ó, THE OPEN DOTS o CHARACTERIZE THE DEVIATORIC CONTRIBUTION BY STRESS TENSOR óN DUE TO THE NORMAL CONTACT FORCES AND THE BLACK SQUARES  DENOTE THE DEVIATORIC PART OF THE CORRESPONDING FABRIC STRESS TENSOR óA (THORNTON, 2000).

50

GEOinternational – October 2008


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

a spot with local weakness and propagate through

provide for a significant apparent cohesion, e.g.

the material to form a shear plane, cutting a failure

affecting the strength of the unsaturated part of a

mechanism from the soil volume. The propagation of

dyke and the resistance against erosion of its

the shear plane and the subsequent creeping or

vegetational cover. The rate of loss of this unsatu-

dynamic motion of the failing soil volume are still

rated strength contribution mainly depends on the

important research topics (see figure 5).

rate of infiltration of the water against the dyke.

A second failure mechanism, requiring further

Unfortunately, in the interpretation of full-scale

attention, concerns liquefaction, when water-satura-

experiments on partly unsaturated dykes the effects

ted loose sand becomes unstable and starts to flow in

of the capillary-suction induced strength is usually

a dynamic way as a dense frictional liquid (see figure

being neglected as well, thereby overestimating the

6). Subsequently during flow this liquid may solidify

strength of the saturated soil, assumed to dominate

due to consolidation leading to re-sedimentation.

the overall failure mechanism. For peat dykes the

A third failure mode of research interest concerns the

shrinkage and cracking due to drought have been

brittle cracking of cohesive soils due to stretching

observed. In the near future this research topic may

and resisted shrinkage, where also unsaturated fine

become recognised as important for determining the

granular soils can be considered as cohesive by

long-term effects of climate change. Much experi-

capillary action. Both the first ‘shearing’ and third

mental experience will need to be gained before the

‘cracking’ failure mechanisms are common for all

top international research level on unsaturated soil

geomaterials, including concrete, and are therefore

mechanics will be even approached.

very suitable for collaborative research programmes involving also concrete engineering and computational mechanics.

3 A N A LY T I C A L A N D N U M E R I C A L M O D E L L I N G A N D A N A LYS E S Many analytical and numerical research topics can be

Another deformation and failure phenomenon,

defined, most of them related to the above-men-

requiring further research, concerns the interface

tioned research topics. Some seemingly old-

between soils and rough rigid walls and/or rein-

fashioned numerical research topics concern the

forcing geotextiles, where provisionally the initiati-

FIGURE 5 FAILURE OF THE PEAT DYKE ALONG THE GRAND CANAL NEAR EDENBERRY, IRELAND, IN 1989 DUE TO DROUGHT. (PIGOTT, HANRAHAN, SOMERS, 1992)

on and growth of relative slip seem to be similar to observed behaviour of shear planes. At the interface between submerged steep slopes composed of dense sands and the free water the micro-stability of the soil can be lost, leading to the phenomenon of breaching, where individual sand grains loose their stability and start to slip and role down the slope, by doing so driving a density current of a water-sand mixture with erosive capabilities, affecting the lower part of the slope. Clearly, this instability phenomenon involves both soil and fluid mechanics in interaction and warrants further attention amongst others due to its relation with accidental human-induced tsunamis. Observations of failures in both geo-centrifuges and large-scale model tests enable the validation of calculated failure modes. For the validation of

FIGURE 6

models for the initiation and gradual propagation of

DAMAGE ABOVE THE

specific failure mechanisms at the micro-scale more

WATER LEVEL DUE TO THE

specific experiments may be needed.

STATIC LIQUEFACTION AND FLOW SLIDE (325.000 M3)

2.4 CAPILLARY INTERACTION BETWEEN SOIL

OF A LOOSE FINE SAND

SKELETON, PORE WATER AND PORE AIR

LAYER IN A SUBMERGED

In the Netherlands the behaviour of unsaturated

SLOPE AT THE ISLAND OF

soils has hardly been investigated yet. The capillary

THOLEN, NETHERLANDS.

interaction between water, air and soil skeleton can

GEOinternational – October 2008

51


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

simulation of geotechnical structures involving material models for monotonic loading, propagation of localization, instability and subsequent dynamic flow. However, despite the long-term efforts in the past only a limited level of success has been achieved, thus much more effort will be needed. For instance, for the simulation of continuing large possibly dynamic flow of continuously deforming soil various numerical techniques seem to be feasible, of which ALE and/or MPM may be found to be most suitable, depending on the problem at hand. Apparently more respected research topics concern the geo-structural behaviour for transient loading, inducing pore-pressure generation, possibly involving inertial effects like earthquakes, leading to either shakedown or some form of failure. Inverse and stochastic modelling is a rather recent numerical research topic, requiring extensive data collection for input and parallel-processing due to its computation-intensive character, which is already

FIGURE 7 FINITE ELEMENT MODEL OF TUNNELLING PROCESS. DEFORMED MESH, (BROERE, BRINKGREVE, 2002).

needed for 3-dimensional analyses anyway (see figure 7). One promising application aims at the improvement of the control of tunnelling machines, so reducing the induced-settlement of the ground surface, although the tunnelling contractors are not famous

understanding the processes occurring due to the

for sharing the control of the steering of their tunnel-

underground storage of nuclear waste. At present

ling machines with the engineers of their clients.

these processes are becoming more relevant both for

In the current situation soil mechanics is one small

For supporting the quality of simulations of dilative

predicting the effects of climate change and the

specialisation within the section of geo-engineering

geomaterial behaviour, which is often an integral

phenomena involved in the underground storage of

between the other specialisations of geo-environ-

part of shear band initiation and propagation,

heat.

mental engineering, engineering geology, foun-

accurate thin and long elements would be very

C U R R E N T S I T UAT I O N WITHIN GEO-ENGINEERING

dation engineering, tunnelling and groundwater

useful. Here the continuation of specific combined

Based on this approximate overview of research

engineering. This presumes that soil mechanics

analytical and numerical research is expected to

topics on soil mechanics it may be concluded that soil

would always be too small to act as an individual

become very worthwhile.

mechanics is by far not ready yet, as may be believed

section, which is contradicted by examples of succes-

in some circles within Delft University. As I got older

sful organisational forms elsewhere.

The simulation of the dynamic phenomena caused in

I started to recognise more and more relevant

Nevertheless, the current situation has as advantages

the ground by a fast moving large load on the surface

research topics in soil mechanics and nowadays I

that the research on flow of pore fluids (water and air)

still requires further attention as well, where finite

know that soil mechanics research has hardly started.

and heat and inverse and stochastic modelling may

element and discrete element modelling seem to be competing for unavailable favours. For this problem, related to fast moving trains, the analytical solutions

be shared with geo-environmental engineering and

OPTIONS FOR OPTIMIZING SOIL MECHANICS

perhaps even interaction between biochemical and soil mechanical research may be possible. Further-

may be found to be most useful, despite their severe

Potential options for optimizing the success of soil

more intensive collaboration with engineering geolo-

limitations, e.g. only allowing equivalent hysteretic-

mechanics as a separate academic education and

gy on at least various aspects of field and laboratory

elastic material behaviour of one homogeneous

research field, worth of a Chair, concern the struc-

testing is important. Besides, in the longer term the

layer.

turing of the organization of the teaching, research

research in engineering geology may produce further

and application. Considering teaching the options

knowledge about geological processes for improving

For the simulation of the compaction by vibration and

should allow for at least a Master specialisation of

the spatial interpolation between the classical field

the effects of severe earthquake loading numerical

with 300 teaching hours and various additional

data, so far involving mainly reliable vertical line

methods seem feasible and inevitable.

modules for specific designs and techniques.

data.

The numerical modelling of deformation and

Concerning the research and/or application, the

The applications involving the design and techniques

strength of drying soil and the related flow of soil

options should enable sharing specific research

for foundations, excavations, tunnelling and flow

moisture and heat were initially developed for

interest and/or application topics with soil mechanics.

of fluids and heat can be shared section-wide and

52

GEOinternational – October 2008


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

treated as joint efforts. However, concerning the

achieving the full Master teaching programme are

The advantages for soil mechanics (and dynamics)

teaching at the Master level insufficient teaching

assumed to be prerequisites. Advantages would be

would be that the research on embankments, ex-

time (180 hrs) has been allowed, preventing the

collaborative research on dykes, hydraulic structures,

cavations and tunnels for transport could be shared

teaching of various essential soil mechanical topics.

dredging etc. and on stochastic and inverse analyses.

and the interaction between on one hand the road

This is the major shortcoming of the current organi-

Also shared research with the section of Fluid

and railway and on the other the ground could be

sational form of geo-engineering, which in my view

Mechanics would be facilitated more easily, e.g. on

tackled together more easily. In this option the

needs to be upgraded drastically for the Chair of soil

the interaction at the interface of a submerged slope

envisaged Master teaching programme of soil

mechanics ever becoming successful again. On the

of dense sand and free water, involving the pheno-

mechanics might be realised rather easily. Again a

other hand, continuation of the current situation will

menon of breaching and density current.

governing condition would be that the faculty-wide

lead to soil mechanics dissolving further, causing more faculty-wide loss of co-ordination, coherence and quality of teaching and research on soil mecha-

collaborative teaching and research should remain

P OT E N T I A L O P T I O N W I T H CO N S T R U C T I O N

possible.

CO N C LU S I O N S

nics topics by other individual civil engineering

Another potential option for soil mechanics would

sections, taking up the more relevant aspects for

be to join the Department of Construction. An impor-

In this note the case of the continuation of soil

them only.

tant advantage would be that the teaching and

mechanics as a Chair topic has been made. Looking at

research on many aspects of mechanics and dyna-

its research prospects in relation to the large societal

mics, material behaviour, failure mechanisms and

needs, it appears to me that soil mechanics is

numerical geomechanics would overlap significantly.

awaiting a great future!

C U R R E N T S I T UAT I O N W I T H I N G E OT E C H N O LO GY In the current situation the geo-engineering section

After all, soil mechanics shares most of its back-

is part of the Department of Geotechnology together

ground with structural mechanics and due to the

It is noted that sofar the suitability of the current

with the sections of Petroleum Engineering, Applied

continuing growth of shared computer applications

organisational structure of soil mechanics in the

Geophysics and Applied Geology. The advantage of

also research products in the form of software are

section of geo-engineering within the Department

this organisational structure for soil mechanics within

often shared, with only partly complementary

of Geotechnology has not been evaluated as yet.

the section of geo-engineering may be that the

applications for soil mechanics. The differences

Hopefully my successor will find an opportunity to

organisational distance to the other civil engineering

concern mainly the multi-phase aspects of soil

review, evaluate and optimize the situation, for

sections is equal, thus enabling equal forms of

mechanics, but even this difference is decreasing as

which I believe negotiations for a better position

collaboration to all civil engineering sections rather

the hardening process of concrete is also being

with all sections and departments of the faculty

then tying soil mechanics to only one of the other

considered as a multi-phase process with even an

will be needed, such that more civil engineering

four or five civil engineering Departments, while

additional chemical component. Particularly fruitful

students are attracted and the envisaged Master

temporizing collaboration with the others. The

collaboration can be foreseen with the section of

teaching programme can be realized, so enthusing

advantages of the current situation for soil mechanics

computational mechanics on various topics and

both more civil engineering Master students and

concern also aspects of the experimental research on

concerning both teaching and research. However, for

future PhDs for soil mechanics, who will be able to

Petroleum Engineering, in particular the failure of

soil mechanics a governing disadvantage could be

address the large range of research questions with large

rock by shearing and fracture mechanisms and

that the Master teaching programme (300 hrs) could

relevance for society, thus justifying the Chair.

possibly the unsaturated flow of water, air and heat.

not be fitted within the Departmental teaching

In addition, geophysical research on the shallow

programme. Furthermore, the faculty-wide colla-

subsurface may in the longer term improve the

borative teaching and research should not become

– Broere W., Brinkgreve R. B. J., (2002).

insight into the heterogeneity of the ground, giving

hampered in any way. This would require detailed

Phased simulation of a tunnel boring process in

soil mechanics another tool for field investigation.

discussions on sharing the teaching topics so

soft soil, Numerical Methods in Geotechnical

However, the major disadvantage is that most

maximizing the teaching efficiency while realizing

Engineering, Mestat. (ed.), Presses de

teaching and research topics concern different

the envisaged full width of soil mechanics teaching

l’ENPC/LCPC, Paris, 529-536.

non-civil engineering application fields, which may

and agreement on sharing teaching and research with

alienate civil engineering students from taking soil

other Departments of the Faculty.

mechanics for their Master study.

P OT E N T I A L O P T I O N W I T H HYD R AU L I C E N G I N E E R I N G A N D F LU I D M E C H A N I C S



REFERENCES

– Pigott P. T., Hanrahan E. T., Somers N., (1992). Major canal reconstruction in peat areas, Proc. Inst.

P OT E N T I A L O P T I O N W I T H R OA D A N D R A I LWAY E N G I N E E R I N G

Civ. Engrs, Water Marit. and Energy, Vol. 96(3), 141-152.

Another potential option would be to form a new relatively small Department together with the

– Thornton C., (2000). Numerical simulations of

The option of combining the teaching and research

current section of Road- and Railway Engineering.

the deviatoric shear deformation of granular media,

on soil mechanics with the sections of Hydraulic

This might also enable the reorganization of the

Géotechnique, Vol. 50(1), 43-53.

Engineering and Fluid Mechanics would be similar to

section of geo-engineering, e.g. allowing for further

the situation I found in 2002. However, here faculty-

improvement of the teaching programme of geo-

wide collaboration in teaching and research and

environmental engineering.

GEOinternational – October 2008

53


10 E J A A R G A N G NUMMER 4 OK TOBER 2008

Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 2 Beleidsplan NGO Promovendi op het gebied van geokunststoffen

25 jaar NGO


Geokunst wordt mede mogelijk gemaakt door: Subsponsors Colbond BV Postbus 9600 6800 TC Arnhem Tel. 026 - 366 4600 Fax 026 - 366 5812 E-mail geosynthetics@colbond.com www.colbond-geosynthetics.com Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV Postbus 236 7600 AE Almelo Tel. 0546 - 54 48 11 Fax 0546 - 54 44 90 www.tencate.com NAUE Benelux Gewerbestrasse 2 32339 Espelkamp-Fiestel Duitsland Tel. +49 5743 41-0 Fax +49 5743 41-240 E-mail info@naue.com www.naue.com

56

GEOkunst – oktober 2008

De collectieve leden van de NGO zijn:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Bonar Technical Fabrics NV, Zele Bouwdienst Rijkswaterstaat, Utrecht Colbond BV, Arnhem CUR, Stichting, Gouda Enviro Advice BV, Nieuwegein Fugro Ingenieursbureau BV, Leidschendam 7. Genap BV, ’s-Heerenberg 8. Deltares, Delft 9. Geotechnics Holland BV, Amsterdam 10. GeoTipptex Kft, Koudekerk a/d Rijn 11. Geopex Product (Europe) BV, Gouderak 12. Holcim Grondstoffen BV, Krimpen a/d IJssel 13. Movares Nederland BV, Utrecht 14. Intercodam Infra BV, Amsterdam 15. InfraDelft BV, Delft 16. Joosten Kunststoffen, Gendt 17. Kem Products NV, Heist op den Berg (B) 18. Kiwa NV, Rijswijk 19. NAUE Benelux, Espelkamp-Fiestel 20. Ooms Nederland Holding, Scharwoude 21. Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam 22. Prosé Kunststoffen BV, Britsum

23. Quality Services BV, Bennekom 24. Robusta BV, Genemuiden 25. Rijkswaterstaat DWW, Delft 26. Schmitz Foam Products BV, Roermond 27. Stybenex, Zaltbommel 28. Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV, Almelo 29. Tensar International BV, Oostvoorne 30. Terre Armee BV, Waddinxveen 31. TNO Ind. Div. Prod Onderzoek, Eindhoven 32. T&F Handelsonderneming BV, Oosteinde 33. Trisoplast® Mineral Liners, Kerkdriel 34. Unidek BV, Gemert 35. Van Oord Dredging and Marine Contractors, Rotterdam 36. Van Oord Nederland BV, Gorinchem 37. Voorbij Groep BV, Amsterdam 38. Zinkcon Boskalis Baggermij., Papendrecht 39. Ceco BV, Maastricht


Van de redactie Beste Geokunst lezers,

Bezetting van de commissies

De NGO bestaat dit jaar 25 jaar en viert dat met de leden op 7 en 8

Bijeenkomsten Maarten Broens, Hans van Marle, Aard Bax,

september in Edinburgh voor de opening van EuroGeo IV. De NGO

Tom Ligtvoet.

is opgericht door een stel enthousiastelingen in 1983. De gedachte

Innovatie en Kennisoverdracht Cor Zwanenburg, Arian de Bondt,

werd geboren in november 1982 in Las Vegas tijdens de tweede

Ed Berendsen, Milan Dus̆kov, Theo Huybrechts, Fred Jonker,

internationale conferentie over geokunststoffen. De NGO is op

Jack Oostveen, Edwin Zengerink, Erik Vastenburg.

8 december 1983 formeel opgericht en is officieel de ‘Dutch Chapter’

PR en Geokunst Shaun O’Hagan, Adam Bezuijen, Julian van Dijk,

van de IGS (International Geosynthetics Society).

Constant Brok, Milan Dus̆kov, Wim Kragten, Ronald de Niet en

Onder de enthousiastelingen in 1982 in Las Vegas, waren: Koos van

Colette Sloots.

Harten, die de eerste voorzitter werd, Wim Kragten, de huidige secretaris, Koos Mouw, onder Van Harten als vicevoorzitter en later

Een dankwoordje aan deze personen lijkt mij hier op zijn plaats.

zelf voorzitter, Cor van den Berg, Henk Blanker, Ton Maagdenberg

Zonder deze mensen, zou de NGO niet zijn wat het nu is.

en Henk Dunnewind.

Heel hartelijk dank dus voor jullie inzet en betrokkenheid. Wij zullen hier op proosten tijdens de viering in Edinburgh.

Vanaf het begin heeft de NGO gedraaid op enthousiaste vrijwilligers. In de beginperiode hebben pioniers zoals Koos Mouw, Gert den

Nu over tot de orde van de dag: in dit jubileumnummer van Geokunst

Hoedt en Hans Dorr een voortrekkersrol gehad. Later, in de tweede

hebben wij het vervolg van het artikel over paalmatrassystemen van

bestuursperiode traden Hendrik Bijnsdorp, Hans van Marle en

Suzanne van Eekelen et al in de vorige uitgave. Deze keer het verband

Andries Steerenberg toe. Hendrik zou later een enorme inzet leveren

tussen praktijk en theorie rondom het proefproject de Kyotoweg.

bij het opzetten van het blad Geokunst en heeft eigenhandig de eerste

Samen met Adam Bezuijen laat Suzanne de tekst door middel van

NGO website gebouwd. Andries is een record van drie periodes

knappe illustraties en grafieken mooi tot leven komen. Je zou

(12 jaar) secretaris geweest en Hans speelt nog steeds een actieve

kunnen concluderen dat de Duitse EBGEO rekenmethode zo gek

rol bij het organiseren van bijeenkomsten. Internationaal heeft de

nog niet is en dat enige aanpassing van de British Standard op zijn

NGO hoog aanzien. Wij hebben een eigen blad en website, zijn er als

plaats zou zijn. Verder hebben wij voor u een indruk van de proef-

eerste IGS Chapter in geslaagd om een Master Class te organiseren,

schriften van de, voor zover ik weet, enige twee Nederlandse

die in 2007 van start is gegaan bij de TU Delft en steken veel energie

promovendi op geokunststoffen Arian de Bondt over asfaltwapening

in het ondersteunen van innovatie en kennisoverdracht. Er zijn zeer

en Milan Dus̆kov over EPS hardschuim. Dat deze proefschriften

goede contacten met de TU Delft en met een aantal HBO instellingen.

ook bestuursleden voor de NGO hebben opgeleverd is natuurlijk

De huidige NGO wordt voor een groot deel gedragen door de volgende

niet toevallig. In het derde artikel blikt NGO voorzitter Arian de

20 personen:

Bondt terug op het NGO beleidsplan 2003 – 2008: Welke doelen uit het beleidsplan zijn gehaald en welke niet en wat de toekomstvisie

Bestuur

van de NGO is. Ten slotte is een aantal anekdotes en foto’s verzameld

Arian de Bondt

voorzitter

in een artikel over beginperiode en de jaren daarna.

Wim Kragten

secretaris

Mede namens de redactie wens ik u veel leesplezier met deze

Milan Dus̆kov

penningmeester

jubileumuitgave van Geokunst.

Maarten Broens

voorzitter commissie bijeenkomsten

Cor Zwanenburg

voorzitter commissie Innovatie en Kennisoverdracht

Shaun O’Hagan

Shaun O’Hagan

voorzitter commissie PR en Geokunst

Eindredacteur Geokunst

Colofon

Geokunst wordt uitgegeven door de Nederlandse Geotextiel-

Tekstredactie

C. Sloots

Eindredactie

S. O’Hagan

Redactieraad

C. Brok, A. Bezuijen, M. Dus̆kov,

organisatie. Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers, ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-, weg- en waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden.

J. van Dijk, W. Kragten, R. de Niet Een abonnement kan worden aangevraagd bij: Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

Productie

Uitgeverij Educom BV, Rotterdam

Postbus 7053, 3430 JB Nieuwegein Tel. 030 - 605 6399

Fax 030 - 605 5249

www.ngo.nl

GEOkunst – oktober 2008

57


ir. Suzanne van Eekelen Deltares ir. Adam Bezuijen Deltares en TU Delft

Inleiding

Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 2

Vergelijking ontwerpmodellen met veldmetingen aan de Kyotoweg In de vorige GeoKunst schreef een aantal leden van de CUR-werkgroep (Van Eekelen en Jansen, 2008a) over een casestudie: met de drie modellen werd een parameterstudie uitgevoerd, en de resultaten werden vergeleken met numerieke (Plaxis)berekeningen. In deze publicatie worden de voorspellingen van

twee modellen, BS8006 en EBGEO, vergeleken met twee jaar metingen aan de Kyotoweg. Bush-Jenner wordt buiten beschouwing gelaten, omdat dit model dat uitgaat van 3 of 4 lagen geotextiel niet van toepassing is op een constructie als de Kyotoweg, omdat de Kyotoweg maar één laag wapening heeft.

Figuur 1 Rekenstap 1: Opsplitsen van de belasting in drie delen: deel A gaat rechtstreeks naar de palen, deel B gaat via de geotextiel wapening naar de palen, deel C wordt gedragen door de ondergrond. In BS8006 is C = 0. Deze figuur laat ook de locatie van de drukopnemers boven (TPC t1) en onder het geotextiel (TPC b1) zien.

Figuur 2 De Kyotoweg: matras van baggerspeciemengsel, gewapend met geogrid, op houten palen

58

GEOkunst – oktober 2008

In GeoKunst, nr 2, 2008, beschreef Jan Heemstra enkele voorlopers van paalmatrassytemen, beide bedoeld om stabiele weglichamen in slappe bodemgebieden te maken. In de tijd waar Jan Heemstra over schreef, rekende men niet echt tijdens het ontwerpproces van dit soort geavanceerde constructies. Tegenwoordig doen we dat wel en daarom werkt een CUR werkgroep samen met Delft Cluster aan het opstellen van een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassystemen.

Boogwerking, de basis voor het ontwerp van paalmatrassen De basisgedachte van het ontwerp van een gewapend matras op palen is boogwerking. Boogwerking betekent dat belasting naar stijve elementen wordt 'getrokken'. Bij paalmatrassen gaat de belasting in de aardebaan zijwaarts rechtstreeks naar de palen. Het gedeelte van de belasting dat niet rechtstreeks naar de palen gaat rust op de wapening onderin het matras, en eventueel op de slappe ondergrond. De belasting op de ondergrond is bij een paalmatrassysteem veel lager dan bij een traditionele wegbaanconstructie. Bijna alle ontwerpmodellen voor paalmatrassystemen werken met drie rekenstappen: 1 Splitsen van de totale belasting in twee of drie delen, zie figuur 1. 2 Deel B+C uit figuur 1 wordt verondersteld zich te concentreren op de relatief smalle stroken geotextielwapening tussen de paaldeksels. Het resultaat is een lijnbelasting WT. Deze lijnbelasting kan gelijkmatig verdeeld zijn of driehoekig. 3 Uit de lijnbelasting WT wordt een trekspanning in de geotextielwapening berekend. Deze publicatie richt zich op het vergelijken van de in veldmetingen gemeten waarden van A, B en C en de resultaten van de ontwerpmodellen BS8006 en EBGEO. Deze modellen worden beschreven in de vorige paalmatrassenpublicatie in GeoKunst (Van Eekelen & Janssen, 2008a).

Beschrijving veldmetingen in de Kyotoweg In november 2005 is bij Giessenburg de Kyotoweg gebouwd, een proefvak waarin sindsdien metingen worden gedaan. De Kyotoweg is een matras van gemengd baggerspecie op houten palen, zie figuur 2. De matras bestaat uit een mengsel van baggerspecie, cement en klei. Meestal worden paalmatrassen aangelegd met een menggranulaat. Tabel 1 geeft de eigen-


schappen van het baggerspeciemengsel (Hegemann-mengsel). γ is het volume gewicht, W is het watergehalte, Kv is de verticale permeabiliteit, ϕ is de interne wrijvinghoek en coh is de cohesie. Omdat het vochtgehalte in de aardebaan van de Kyotoweg varieert (er ligt geen afsluitende toplaag op), wordt gerekend met een gemiddeld volume gewicht (γgemiddeld). De beddingsconstante van de slappe ondergrond is bepaald met laboratoriumproeven op monsters, en is k = 554 kN/m3. De drukken op de palen worden al twee jaar gemeten. Hiervoor werden zowel boven als onder de geotextiel wapening, precies boven een aantal palen, een aantal drukopnemers aangebracht, zie figuur 1. In deze publicatie vergelijken we deze drukken met voorspellingen van BS8006 en EBGEO.

Basis voor de vergelijking tussen metingen en voorspellingen Figuur 1 laat zien dat TPC t1 belastingsdeel A meet. TPC t2 en t3 staan niet in de figuur, maar zijn ieder op een andere paal, op dezelfde wijze aangebracht bovenop de geotextiel wapening. Drukopnemer TPC b1 meet A + B. TPC b1 maakt het bovendien mogelijk C uit te rekenen: C = totale belasting - TPC b1.

Foto 1 Aanbrengen houten palen voor de Kyotoweg.

Voorspellingen met BS8006 en EBGEO Tabel 2 laat vijf voorspellingen zien voor de Kyotoweg: twee met EBGEO en drie met BS8006.  De eerste EBGEO voorspelling rekent zonder ondergrondondersteuning, zodat deze voorspellingen goed te vergelijken zijn met de BS8006 voorspellingen.  De tweede EBGEO voorspelling rekent wel met ondergrondondersteuning en sluit daarmee aan op de metingen, die laten zien dat de ondergrond na 2 jaar nog altijd substantieel meedraagt.  De eerste (oorspronkelijke versie van) BS8006 voorspelling rekent met de spanningsverdeling volgens de oorspronkelijke bedoeling van BS8006. Voor deze benadering leidde Jones (1990) formules af voor de lijn-last WT. Hierbij ging hij uit van Marston et al (1913) en een 2D configuratie (muren in de grond in plaats van palen). Het gevolg van Jones' 2D benadering is dat er relatief hoge trekspanningen worden gevonden, zoals wordt uitgelegd in Van Eekelen en Bezuijen (2008b).

Foto 2 Aanbrengen geogrids voor de Kyotoweg.

γnat

γdroog

γgemiddeld

W

Kv

ϕ

coh.

kN/m3

kN/m3

kN/m3

%

m/s

o

kPa

22.2

17.0

18.6

18.1

2.1 E-9

33.8

11.5

Tabel 1 Eigenschappen van het Hegemann baggerspeciemengsel.

GEOkunst – oktober 2008

59


EBGEO Parameter

EBGEO zonder steun van slappe ondergrond

EBGEO met steun van slappe ondergrond

BS8006 Oorspronkelijke versie van BS8006 2D benadering

BS8006 3D interpretatie van lijnlast op wapeningsstrip tussen palen *

Aangepaste versie van BS8006 volledig 3D **

Lastverdeling Totale belasting (zou gelijk moeten zijn aan A+B+C)

kN kPa

34.50 21.39

34.50 21.39

Belastingsdeel A, rechtstreeks op palen (kPa)

kN kPa

10.73 151.8

5.51 77.9

Belastingsdeel B op geotextiel wapening (kPa)

kN kPa

23.77 15.41

11.06 7.17

28.99 18.80 ***

47.95 ***** 31.09 ****

28.99 18.80

Belastingsdeel C, op ondergrond, bij k = 554 kN/m3 and EA geotextiel = 1500 kN/m3

kN kPa

0 0

12.71 8.24

0 0

0 0

0 0

Lijn-last WT, veroorzaakt door B+C, op strook geotextiel wapening tussen twee naast elkaar liggen paaldeksels.

kN/m'

11.88

23.88

14.44

88.27

61.97

Voorspelde trekspanning in geotextiel wapening Trekspanning in

kN/m'

60.71

28.25

geotextiel wapening

Rekenfactoren voor vergelijking met literatuurbronnen E = belasting op paal A / totale belasting (kN/kN)

0.31

0.16

1 - E = belasting op geotextiel wapening / totale belasting (kN/kN)

0.69

0.84

1.39 *****

0.84

Stress Reduction Ratio SRR – = (gemiddelde druk op geotextiel wapening B + op slappe ondergrond C) / totale belasting (kPa/ kPa)

0.72

0.88

1.45 *****

0.88

Waarden die vet cursief zijn gedrukt, worden vergeleken met metingen.

waar s is de hart op hartafstand tussen de palen, zie Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

* In overeenstemming met Love et al (2008) en Russel & Pierpoint (1997),

**** Berekend uit WT volgens BS8006 en een 3D relatie tussen WT

zoals wordt beschreven in Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

en de gemiddelde verticale belasting op de geotextiel wapening

** Gemodificeerd BS8006 (Van Eekelen en Bezuijen 2008b).

p'r: p'r = 2WT/(s+a), zie Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

*** Berekend uit WT volgens BS8006 en een 2D relatie tussen WT en de

***** Geen vertical evenwicht, zie Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

gemiddelde verticale belasting op de geotextiel wapening p'r: p'r = WT/s

Tabel 2 Twee EBGEO- en drie BS8006-voorspellingen voor de Kyotoweg.

 De tweede BS8006 voorspelling rekent met de interpretatie die in veel literatuur terug is te vinden (bijvoorbeeld Love en Milligan (2003), Russel en Pierpoint (1997)). Deze auteurs gingen er vanuit dat Jones een 3D benadering zou hebben gebruikt voor het afleiden van de formules voor de lijnbelasting WT. Deze benadering leidt niet tot andere trekspanningen, maar wel tot een andere lastverdeling (tussen A, B en C) en andere in de literatuur veel gebruikte spanningsverdelingsfactoren

60

GEOkunst – oktober 2008

E (= A/totale belasting in kN/kN) of SRR (= (B+C)/totale belasting in kPa/kPa). En dat zijn nou net de waarden waarmee veel auteurs de verschillende modellen vergelijken.  De derde BS8006 voorspelling geeft de resultaten van een aangepaste Britse norm (Van Eekelen en Bezuijen, 2008b). Dit is de enige van de drie BS8006 versies waarin het verticale evenwicht altijd klopt, en waarin een volledige 3D benadering is opgenomen.

Vergelijking metingen en berekeningen Figuur 3 vergelijkt de gemeten en berekende belasting (A) die rechtstreeks op de palen werkt. De belasting op de palen voor het geval er geen boogwerking zou zijn is: γ *H (+p) = (18.6 * 1.15 + p) = 21.39 + p kPa, waarbij de bovenbelasting p = 0 kPa. De afstand tussen de horizontale lijn op deze hoogte van 21.39 kPa en de metingen is een maat voor de boogwerking. De metingen laten zien dat het enige maanden


Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 2

Figuur 3 Belastingsdeel A (kPa) dat rechtstreeks naar de palen gaat.

Figuur 4 Gemiddelde verticale belasting B (kPa) die via de geotextiel wapening naar de palen gaat.

Figuur 5 Belastingsdeel C (kPa) dat via de geotextiel wapening naar de palen gaat.

Foto 3 Het storten van het baggerspeciemengsel op de geogrids.

heeft geduurd voordat de boogwerking goed tot ontwikkeling was gekomen. De boogwerking wordt ontwikkeld door zettingen in en onder de aardebaan, en cementatie van het baggerspeciemengsel. Bij het toepassen van menggranulaat in plaats van een baggerspeciemengsel wordt ook cementatie gevonden en kan de opbouw van de boogwerking op dezelfde manier worden beschouwd. Vanaf juli 2006 zijn de metingen min of meer constant. De schommelingen die overblijven worden vooral veroorzaakt door het weer (vochtgehalte in de aardebaan), zoals uitvoerig is besproken in Van Eekelen en Bezuijen (2007). We zien dat EBGEO de rechtstreekse belasting A op de palen overschat. BS8006 benadert de metingen veel beter. Dit is echter niet zo belangrijk. Belastingsaandeel B is veel belangrijker, daar die rechtstreeks de trekspanning in de geotextiel bepaalt. Voor het ontwerp van de palen wordt er meestal vanuit gegaan dat de palen uiteindelijk alle belasting dragen, dus A + B + C. Figuur 4 laat de gemiddelde verticale belasting van de geotextiel wapening zien. De meetresultaten-curve is bepaald door het gemiddelde van TPC t1, t2 en t3 van LPT b1 af te trekken. De figuur laat zien dat de EBGEO voorspelling goed overeenstemt met de metingen. Vooral als het meedragen van de ondergrond mee wordt genomen, benadert EBGEO de metingen zeer

GEOkunst – oktober 2008

61


goed. Dit is een belangrijke conclusie, omdat deze waarde B de trekspanning in het geogrid bepaalt. Merk op dat de 3D-interpretatie van BS8006 een belasting op het geotextiel voorspelt die hoger is dan de belasting die in het systeem aanwezig is! Figuur 5 laat zien dat de slappe ondergrond al twee jaar meedraagt. De belasting van de slappe ondergrond neemt niet af. BS8006 gaat er vanuit dat de ondergrond helemaal niet meedraagt, dus C=0. EBGEO doet het beter, maar voorspelt een wat te lage belasting van de ondergrond. Pas als de stijfheid van de ondergrond flink (factor 2 à 3) wordt opgehoogd, vindt EBGEO waarden die overeenkomen met de metingen. We concluderen dat alle rekenmethoden uitgaan van een lagere invloed van de ondergrond dan we tot nu toe in de Kyotoweg meten.

Deze conclusies sluiten goed aan bij de conclusies van de paalmatraspublicatie in de vorige GeoKunst (Van Eekelen en Jansen 2008a). Deze publicatie laat zien dat EBGEO consistente resultaten geeft en vindt een goede overeenstemming tussen eindige elementenberekeningen en EBGEO.

–Van Eekelen, S.J.M. en Bezuijen, A., 2007, Ook slappe ondergrond steunt aardebaan op palen, Land + Water, mei 2007, pp 36-37.

Vervolgonderzoek EBGEO schrijft een minimale aardebaandikte voor die voor Nederlandse omstandigheden nogal hoog ligt, zeker in combinatie met grote hart-op-hart-afstanden zoals bij prefab betonnen palen gebruikelijk. In Duitsland vormt deze eis geen probleem omdat aardebanen daar doorgaans toch al dikker zijn. Vervolgonderzoek zal de geldigheid van de EBGEO-rekenregels voor dunnere aardebaan moeten aantonen.

Conclusies EBGEO benadert de metingen in de Kyotoweg een stuk beter dan BS8006. De metingen laten zien dat boogwerking zich in een paar maanden tijd goed ontwikkelt en blijft bestaan. Het meedragen van de slappe ondergrond onder de Kyotoweg is significant en wordt al twee jaar lang niet minder. De Britse norm heeft diverse inconsistenties. Met aangepaste formules wordt BS8006 consistenter, er wordt dan verticaal evenwicht gevonden, en de formules zijn volledig 3D. De resultaten worden beter, maar EBGEO blijft de metingen in de Kyotoweg beter benaderen.

(DGGT). Fachsektion ‘Kunststoffe in der Geotechnik’ Arbeitskreis AK 5.2 ‘Berechnung und Dimensionierung von Erdkörpern mit Bewehrungen aus Geokunststoffen’.

Met dank aan Delft Cluster, Deltares, werkgroepleden van de CUR-werkgroep ‘Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen’ en CUR Bouw en Infra.

Referenties – British Standard, BS 8006 (1995) Code of practice for strengthened/reinforced soils and other fills. BSi, including amendments March 1999. – EBGEO: Entwurf der Empfehlung ‘Bewehrte Erdkörper auf punkt- oder linienförmigen Traggliedern’, juli 2004, Entwurf EBGEO Kapitel 6.9. Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V.

– Van Eekelen, Suzanne, Jansen, Hein, (m.m.v. Marijn Brugman, Martin de Kant, Jan van Dalen, Piet van Duijnen, Jeroen Dijkstra, Theo Huybregts, Constant Brok, Rudolf Andringa), (2008a) Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 1. Verslag van een casestudie, GeoKunst nr. 3, 2008. – Van Eekelen, Suzanne en Bezuijen, Adam, 2008b, Considering the basic starting points of the design of piled embankments in the British Standard BS8006, wordt gepubliceerd in de proceedings van EuroGeo4, paper nummer 315, september 2008, Edinbourgh, Schotland. – Van Eekelen, Suzanne, Bezuijen, Adam & Alexiew, Dimiter, 2008c, Piled Embankments in the Netherlands, a Full-scale Test, Comparing 2 years of measurements with design calculations, wordt gepubliceerd in de proceedings van EuroGeo4, paper nummer 315, september 2008, Edinbourgh, Schotland. – Jan Heemstra, 2008, Wat wij nu nog van Keverling Buisman kunnen leren: De betekenis van klassieke matrassen in de wegenbouw voor de paalmatras van vandaag, GeoKunst april 2008, nr 2, blz 54-57 – Jones, C.J.F.P., Lawson, C.R., Ayres, D.J. 1990, Geotextile reinforced piled embankments, Geotextiles, Geomembranes and Related Products, Den Hoedt (ed.) 1990 Balkema, Rotterdam, ISBN 90 6191 119 2, pp 155-160. – Love, Jerry and Milligan, George 2003, Design methods for basally reinforced pilesupported embankments over soft ground, Ground Engineering, March 2003. – Russell and Pierpoint 1997, An assessment of design methods for piled embankments, Ground engineering, Nov. 1997, pp 39-44. – Marston, Anderson, 1913, The theory of load pipes ditches and tests of cement and clay drain tile and sewer pipes Iowa Engineering Experiment station Armes, Bull. 31, Iowa, 1913. 

Foto 3 Kyotoweg

62

GEOkunst – oktober 2008


Dr.ir. A.H. de Bondt Voorzitter NGO Bij het 20-jarig jubileum van de NGO in 2003 is in

Beleidsplan NGO: terugblik op periode 2003-2008 en toekomstbeeld

de Efteling het beleidsplan 2003-2008 officieel gepresenteerd. In het onderstaande wordt in grote lijnen ingegaan op de behaalde (en niet behaalde) resultaten en wordt een vooruitblik gegeven voor de komende jaren. Dit borduurt voort op een ledenbijeenkomst

Doelstelling NGO De doelstelling van de NGO in 2003 was het vergroten en verbreiden van de kennis over geokunststoffen en de verantwoorde toepassing ervan. Dit is onveranderd gebleven en zal in de naaste toekomst ook zo zijn.

Kennis over geokunststoffen vergroten Het vergroten van de kennis door de NGO gebeurt traditiegetrouw door de initiatie van onderzoek in het vakgebied en door deelname (in welke vorm dan ook) aan onderzoek. Daarnaast zijn het volgen van internationale ontwikkelingen en de stimulering van normalisatie-activiteiten ook mogelijkheden tot kennisvergroting. Deze werkzaamheden hebben in de afgelopen jaren plaatsgevonden via onder andere CUR, Delft-Cluster en NEN. Dit zal dan ook voortgezet worden. Gezien de beleidswijziging bij CROW is de relatie met deze toch ook belangrijke organisatie helaas enigszins verwaterd. Ook wordt getracht om consortia van bedrijven bij elkaar te brengen die gezamenlijk of onderzoek doen of bijvoorbeeld een nieuw geokunststofproduct of applicatie ontwikkelen. Met de oprichting van de commissie Innovatie & Kennisoverdracht is de NGO bezig om ook meer innovatie bij de NGO-leden zelf te stimuleren; dit zowel op technisch vlak alsmede door het (laten) uitzoeken van subsidiemogelijkheden. Meer kennis is namelijk wenselijk, maar innovaties door de concrete toepassing van nieuw ontwikkelde kennis is natuurlijk de hoofdzaak. Via diverse Hogescholen en de TU Delft wordt ook gepoogd meer afstudeeronderwerpen (en afstudeerders) op het gebied van geokunststoffen te verkrijgen. Op de langere termijn leidt dit dan ook weer tot fundamenteel onderzoek en promovendi bij de TU’s. Op het gebied van innovatie moet er wellicht ook meer lateraal gedacht worden; wat gebeurt er in andere sectoren? Biedt bijvoorbeeld Defensie meer kansen voor het testen van prototypes dan de GWW-sector?

Kennis over geokunststoffen verbreiden De kennisbehoefte verschilt per doelgroep.

Ontwerpers hebben behoefte aan neutrale, betrouwbare informatie over ontwerpmogelijkheden met geokunststoffen. In de afgelopen periode heeft de NGO dan ook een grootschalige inventarisatie gepleegd omtrent de wereldwijd beschikbare software. De resultaten zijn via www.ngo.nl vrij beschikbaar. Verwerkers van geokunststoffen zijn een moeilijk te bereiken doelgroep. Men is niet bereid om veel (reis)tijd te investeren in het volgen van workshops en dergelijke. Hoe de uitvoerder en toezichthouder praktische kennis bij te brengen is een uitdaging. Eerdere pogingen zijn niet succesvol gebleken. Het onderwijs had en heeft grote aandacht. In de afgelopen periode zijn bijvoorbeeld de mini-lectures gereedgekomen, een handig hulpmiddel voor docenten. Ook wordt er geprobeerd de Hogescholen aan de dynamische geokunststoffenwereld te binden door middel van een speciaal lidmaatschap. Als hoogtepunt kan genoemd worden dat er samen met de TU Delft een Masterclass Geosynthetics is opgezet. In de komende jaren zal dit verder uitgebouwd worden door hier een up-to-date boek aan te koppelen en ook deelnemers uit het bedrijfsleven de mogelijkheid te bieden de Masterclass te volgen. Via lezingenmiddagen werden en worden actuele onderwerpen voor het voetlicht gebracht. Gezien de trend in de laatste jaren dat men in de branche minder tijd heeft of krijgt om naar bijeenkomsten te gaan en het feit dat er een overmaat aan bijeenkomsten is, is dit aspect van het NGO-gebeuren tegenwoordig moeilijk realiseerbaar. Er wordt dan ook meer samengewerkt met andere partijen in de sector (vaak per toepassingsgebied) en bijvoorbeeld ook met de Belgische zusterorganisatie (de BGS). Succesvol waren dan ook de lezingenmiddagen in Breda en Zeebrugge de laatste jaren. Wellicht moet er ook meer aandacht komen voor de vele innovaties in het (voor Nederland grote) buitenland. Een groot succes is al vele jaren het vakblad Geokunst (als katern in Geotechniek). Dit wordt

die in de zomer van 2005 is gehouden.

zeer gewaardeerd. De NGO doet er alles aan om potentiële sponsors te overtuigen om Geokunst financieel te steunen. Helaas is de bereidheid van de collectieve leden om zich aan het blad als sponsor te binden zodanig laag dat het voortbestaan van Geokunst al enkele jaren kritiek is. Een lastige opgave voor de komende jaren is om Geokunst levend te houden. Dat kan niet zonder de steun van de leden. Wij zullen u in de komende jaren hierop blijven aanspreken. De website is met circa 30 hits per dag een goed middel om kennis te verbreiden. Continu vernieuwen en periodiek verfrissen zal dan ook hier het beleid voor de komende jaren zijn.

De NGO als organisatie De leden beslaan het brede veld van partijen in de branche (van onderzoeksinstituten, via ingenieursbureau’s, aannemers tot opdrachtgevers, leveranciers en producenten). Het is de verwachting dat dit zo blijft. Door fusies, een meer Europese (in plaats van een nationale) oriëntatie of simpelweg korte-termijn beleid is er helaas wel een enkele producent weggevallen als lid. Daarnaast ontbreken toch wel de ingenieursbureau’s. Om hier een trendbreuk in te bereiken en de zichtbaarheid te vergroten, profileert de NGO zich meer via bijvoorbeeld stands op beurzen en andere evenementen. Daarnaast hebben de verschillende commissies bij tijd en wijle versterking nodig, aangezien het werk door een kleine club actievelingen wordt uitgevoerd. Onder andere ter versteviging van de onderlinge band en het genereren van nieuwe ideeën, wordt het 25-jarig bestaan voor aanvang van het 4e EuroGeo-congres in Edinburgh gevierd.

Tot slot Concluderend kan gemeld worden dat de wereld van geosynthetica boeiend was, is en zeker zal blijven. Met name door de duurder en schaarser wordende natuurlijke hulpbronnen. Blijf dus de komende jaren de website: www.ngo.nl volgen! 

GEOkunst – oktober 2008

63


Dr. ir. A.H. (Arian) de Bondt Ooms Nederland Holding/Groep Dr.ir. M. (Milan) Dus̆kov InfraDelft bv.

Het maatschappelijk nut van het proefschrift van A.H. de Bondt:

Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays

Promovendi op het gebied van geokunststoffen Gezien het 25-jarig bestaan van de NGO is het interessant na te gaan, wat er gedaan is met het werk van promovendi op het gebied van geokunststoffen bij Technische Universiteiten in de afgelopen jaren. Het betreft hier de ‘impact’ op het gebied van bijvoorbeeld kennisniveau en gebruik in de markt, internationaal aanzien voor Nederland en natuurlijk niet te vergeten de persoonlijke ontwikkeling van de desbetreffende onderzoeker (promoveren heeft ook een educatief karakter!). Voor zover ons bekend telt Nederland twee promovendi op het gebied van

Dit promotieonderzoek werd uitgevoerd bij de sectie Verkeersbouwkunde van de afdeling Civiele Techniek van de TU Delft en was gefinancierd door de Stichting Technische Wetenschappen (STW). De bijdrage vanuit de industrie betrof ondersteuning bij het bereiden van proefstukken ten behoeve van laboratoriumonderzoek. Binnen het STWproject zat ook de ontwikkeling van het eindige elementenmethode-programma CAPA. Dit deel werd getrokken door de sectie Toegepaste Mechanica en is in nauwe samenwerking met het onderstaande werk gerealiseerd.

Samenvatting proefschrift Reflectiescheurgroei in asfaltoverlagingen kan

worden veroorzaakt door verkeer, temperatuurvariaties (dagelijks of seizoensgebonden) en/of ongelijkmatige bewegingen van de ondergrond; de laatste kunnen neerwaarts (zettingen), opwaarts (vorstheffing) of horizontaal (krimp van klei) gericht zijn. Tijdens het ontwerp van nieuwe verhardingsconstructies dient het potentiële risico van ‘reflectiescheurgroei’ vanuit funderingslagen te worden meegenomen, door te streven naar een optimaal patroon van scheuren of voegen. Geringere afstanden tussen scheuren en voegen houdt namelijk in, dat de bewegingen bij de plaateinden zullen afnemen (zowel verticaal als horizontaal); echter de buigstijfheid van de totale constructie zal minder worden, met een grotere doorbuiging

geokunststoffen. Beiden zijn bestuursleden van de NGO: Arian de Bondt (voorzitter) en Milan Dus̆kov (penningmeester). Een verslag van beide promovendi…

bij een passerende aslast tot gevolg. Voor het vertragen of tegenhouden van reflectiescheurgroei in asfaltoverlagingen, die aangebracht zullen worden op bestaande verhardingsconstructies die in een gescheurde staat verkeren, kunnen naast geoptimaliseerde of gemodificeerde asfaltmengsels, zogeheten ’stress relieving’ of ‘reinforcing systems’ worden gebruikt. Een ’stress-relieving system’ maakt het mogelijk dat onderliggende verhardingslagen kunnen bewegen, zonder dat grote trekspanningen in het bovenliggende asfalt ontstaan. Een ’stressrelieving system’ bestaat uit een dunne laag bitumen (dikte: enkele mm’s), die een lage afschuifstijfheid dient te genereren bij de overgang tussen overlaging en bestaand oppervlak. Toepassing van vliezen en doeken dient hier als ‘container’ van bitumen in de uitvoeringsfase; opname van bitumen is hun taak.

Foto 1 Overzicht van rond 1999 in de markt beschikbare asfaltwapeningsproducten

64

GEOkunst – oktober 2008

Het plaatsen van een ‘reinforcing system’ in de vorm van grids, netten of weefsels op de overgang oud/nieuw betekent, dat aan de onderzijde van de overlaging zelfs na het locaal bezwijken (scheuren) van het asfalt, trek overgebracht kan worden. Mits er voldoende hechting tussen wapening en omliggend asfalt aanwezig is, is het mogelijk het scheurdoorgroeiproces in de overlaging te vertragen of zelfs te stoppen. De toepassing van de eindige elementen methode is de enige aanpak die geschikt is voor het ontwerp van asfaltoverlagingen op discontinue constructies. Dit omdat het alleen op deze wijze


mogelijk is scheuren en voegen, verschillende typen belastingen, het doorgroeien van scheuren, slip tussen verhardingslagen en de effecten van een wapening in de analyse te verdisconteren. Het correct modelleren van de rekstijfheid van de wapening en de mate van aanhechting is hierbij van groot belang. In een eindige elementen analyse dienen ‘interface’ elementen ter karakterisering van de adhesie tussen de verschillende verhardingslagen. De ontwerpparameters die noodzakelijkerwijs experimenteel bepaald dienen te worden, zijn de afschuifstijfheid en afschuifsterkte van de ‘interface’ en de bezwijkslip. De waarden hiervan zijn een functie van de textuur (ruwheid) van het oude oppervlak, de mengselcomponenten van de overlaging en de mechanische eigenschappen van het gebruikte bitumen. Uit laboratoriummetingen op kernen genomen uit wegen bleek dat de afschuifstijfheid toeneemt bij een grotere afschuifsnelheid en een lagere temperatuur. Voor het modelleren van de discontinuïteiten (scheuren en voegen) kunnen ook ‘interface’ elementen worden gebruikt. Ter verkrijging van invoer voor deze elementen is een afschuifopstelling voor scheuren ontworpen en gebouwd, die geen buigend moment langs de scheur levert; verder is het mogelijk representatief bereide proefstukken in de vorm van balken te gebruiken. Scheurvertandingsexperimenten op scheuren geprepareerd in grind- en dichtasfaltbetonproefstukken bij een temperatuur van 20 °C, gaven aan dat de afschuifstijfheid en sterkte hiervan toenemen met een grotere normaaldruk en verplaatsingssnelheid; zonder druk kan geen schuifkracht worden overgebracht. Cyclische proeven wezen uit dat de wijze van afname van de afschuifstijfheid sterk afhangt van de belastingsamplitude. Om inzicht te verkrijgen in het effect van de aanwezigheid van wapening op de lastoverdrachtsmogelijkheden van scheuren, zijn ook afschuifproeven verricht op gewapende scheuren. De proefstukken waren verkregen uit een speciaal aangelegde strook asfalt, welke met gebruikelijk wegenbouwmaterieel gemaakt was. Uit een serie van afschuifproeven op gewapende scheuren in dichtasfaltbeton kon geconcludeerd worden, dat dit type scheuren dwarskracht kan overbrengen zonder extern opgelegde normaaldruk. Dit is mogelijk, doordat goed aangehechte wapening een normaalkracht

Foto 2 Oude reflectiescheur in A6 Friesland.

Foto 3 Ontwikkelde 4punts-afschuifopstelling met steundrukmogelijkheden.

Foto 4 Beproeving van gewapend asfaltblok (zonder steundruk).

GEOkunst – oktober 2008

65


bij de scheur kan ontwikkelen, wat inhoudt dat wrijving langs de scheurvlakken optreedt. Uit metingen op verschillende in de handel verkrijgbare wapenings-systemen, bij een temperatuur van 20 °C, bleek duidelijk, dat niet alleen de rekstijfheid van de wapening een rol speelt, maar ook de weerstand tegen uittrekken. De wijze waarop de knopen tussen de ribben/ strengen van een wapeningsproduct zijn gefabriceerd, bepaalt of uittrekweerstand wordt gegenereerd via opsluiting van materiaal in de mazen (grids) of via adhesie langs de strengen (weefsels). Na een uitgebreid lastoverdrachtsmeetprogramma bij dwarsscheuren op de A50 (later aangeduid met A6) kon vastgesteld worden dat met de huidige stand van de techniek, de valgewichtdeflectometer het meest geschikte gereedschap is om de in-situ afschuifstijfheid van discontinuïteiten in verhardingen te bepalen; dit omdat het de voor asfalt benodigde verplaatsingssnelheden kan genereren en simpel is. Dit type metingen dienen wel op het juiste moment in het seizoen plaats te vinden. Uit eindige elementen analyses is gebleken dat de bijdrage van een asfaltwapening toeneemt naarmate de rekstijfheid ervan groter is en de verharding meer doorbuiging vertoont. In het geval van semi-stijve en stijve constructies dient voornamelijk op thermisch geïnduceerde scheurdoorgroei te worden gedimensioneerd. De analyses gaven aan dat wapenings-systemen in deze laatste situatie zeer effectief kunnen zijn.

Historische ontwikkelingen qua gebruik van asfaltwapening in de Nederlandse markt Rond 1970 waren er de eerste toepassingen van asfaltwapening in Nederland. Er kwam zelfs een werkgroep van het toenmalige StudieCentrum Wegenbouw (B7). De producten zijn niet doorgebroken, vanwege problemen bij de installatie (verwerking), een slechte hechting met het omliggende asfalt, gebruik van te korte verankeringslengtes (Hollandse zuinigheid!) en het niet kunnen aantonen van het effect met behulp van deflectiemetingen.

66

GEOkunst – oktober 2008

Halverwege de jaren tachtig van de vorige eeuw was er wel een doorbraak van verschillende producttypen. Dit was voornamelijk mogelijk doordat de verschillende producten inmiddels waren verbeterd (andere fabrikanten) en er inmiddels weinig nieuwbouw van wegen meer was, maar wel (achterstallig) onderhoud. Ook hadden wegbeheerders geen budget meer voor altijd maar weer een dik asfaltpakket, maar werd er gezocht naar alternatieven. Sinds begin jaren negentig is wapening van asfalt een algemeen geaccepteerde oplossing bij scheurproblemen in verhardingsconstructies. Ofschoon het heel moeilijk is vanuit de circa 5 à 10 actieve leveranciers van geokunststoffen voor asfalt in Nederland, een eenduidig beeld te verkrijgen met betrekking tot het volume aan verwerkte producten per jaar (gemiddeld over een aantal jaren bezien) worden informeel getallen genoemd tussen de 0,5 en 1,0 miljoen m2 per jaar. Ter oriëntatie: dit betekent 50 à 100 km lengte weg met een breedte van 10 m.

 Geokunststoffen in asfalt een plaats geven binnen de CEN-normen;

Resultaten van het promotieonderzoek op de lange termijn

Tot slot

Als concrete ‘deliverables’ van dit promotieonderzoek kunnen genoemd worden:  Kennis en inzicht in reflectiescheurgroei (basiselementen voor ontwerpsoftware);  Antwoorden op de vraag: hoe werken ’stress-relieving systems’ (‘glijlagen’)?;  Duidelijkheid over waar asfaltwapening zijn werkingsmechanisme aan ontleend;  Stimulans voor de markt door presentaties en publicaties;  Creëren van uitdagingen voor marktpartijen (onder andere productontwikkeling);  Inzicht in zinvolle functionele product- en systeemeisen;  Regelen en bijhouden (op de lange termijn) van proef- en observatievakken;

 Genereren van een COST348-rapportage (WG4) over de status met betrekking tot de ontwerpmogelijkheden met deze materialen;  In gang zetten van de trend om met deze materialen echte (innovatieve en voegloze) constructies te verwezenlijken en niet meer te denken in een standaard gewapende asfaltoverlaging;  Opzetten (samen met België en Frankrijk) van een 4-jaarlijks RILEM-congres over deze materie, inclusief elke 10 jaar een state-of-the-art rapport. Dit congres komt in 2012 weer naar Nederland (Maastricht 1996 was de laatste keer;  Creëren van een goede exportpositie voor de Nederlandse (wegenbouw)aannemerij op dit vlak.

Concluderend kan gemeld worden dat de investering die Nederland BV ooit gedaan heeft in een promotieonderzoek op het gebied van geokunststoffen in asfalt er op de lange termijn bezien zeker uitgekomen is. Brainstorming over nieuw fundamenteel onderzoek aan de hand van (innovatieve) geokunststoftoepassingen met potentie in de GWW-sector, is dus zeker nodig. De NGO zal hier een stuwende factor in moeten zijn, met andere woorden partijen met elkaar in contact brengen en ten bate van onderzoeksfinancierende overheidsorganisaties de economische potentie op de lange termijn in kaart brengen.  Dr. ir. A.H. (Arian) de Bondt is Manager Research & Development bij Ooms Nederland Holding/Groep. Meer informatie over het (compleet te downloaden) in mei 1999 afgeronde werk van de Bondt wordt verwezen naar de website: www.ooms.nl/adebondt/adbproef.html.


Promovendi op het gebied van geokunststoffen

Proefschrift van Milan Dus̆kov:

Onderzoek op EPS-hardschuim als lichtgewicht funderingsmateriaal in verhardingsconstructies Inleiding Toepassing van geëxpandeerde polystyreen (geo)hardschuim-EPS als licht funderings- en ophoogmateriaal leidt tot reductie van de zettingen die gepaard gaan met de aanleg van wegconstructies in gebieden met slecht dragende grond. De lage elasticiteitsmodulus van EPS hardschuim beïnvloedt echter het gedrag van de bovenliggende lagen van de wegconstructie. In vergelijking met overige funderingsmaterialen heeft EPS, naast een extreem laag soortelijk gewicht en een lage elasticiteitsmodulus, ook een lage wateropname en lage warmtegeleidingscoëfficiënt. Om te onderzoeken in welke mate toepassing van EPS van invloed is op het structurele gedrag van wegverhardingen is het promotieonderzoek 'EPS as a Light-Weight Sub-base Material in Pavement Structures' uitgevoerd op het Laboratorium voor Weg- en Spoorwegbouwkunde van de Technische Universiteit te Delft. Het onderzoek bestond uit materiaalonderzoek op EPS, in-situ metingen en numerieke analyses van het structureel gedrag van verhardingen met een EPS-laag.

Materiaalonderzoek, in-situ metingen en numerieke analyse De uitgebreide beproeving van het EPS-hard-

Aanleg Zwijnskade 2001.

schuim was gericht op de bepaling van de elastische en permanente deformaties van EPS onder zowel cyclische als statische belasting, de bepaling van de maximale wateropname en vaststelling van de invloed welke wateropname en blootstelling aan vries/dooi cycli hebben op de mechanische eigenschappen van EPS. Valgewicht-deflectiemetingen (op zowel asfaltals betonsteenverhardingen) en asfaltrekmetingen zijn uitgevoerd voor evaluatie van de structurele conditie van verhardingen met een EPS laag. De asfaltverharding van de Matlingeweg te Rotterdam was interessant voor onderzoek vanwege de aanwezige zware verkeerbelasting. De reden voor de reconstructie met EPS-hardschuim in 1990 was de grote (ongelijkmatige) zettingen van de oorspronkelijke verhardingsconstructie. Een paar weken na de reconstructie moest een overlaag aangebracht worden vanwege lokaal bezwijken van de asfaltverharding. Naast een drie jaar durende observatie van deze verhardingsconstructie zijn op drie betonsteenverhardingen in een woonwijk met lage verkeersbelastingen gedurende 2,5 jaar valgewicht-deflectiemetingen uitgevoerd. Wat numerieke analyses van het structureel gedrag van verhardingen met een EPS-laag

Figuur 1 Driedimensionaal verhardingsmodel berekend met het CAPA-3D programma

betreft zijn er drie verschillende analyses, gebaseerd op de eindige elementen methode, uitgevoerd. Ten eerste zijn eendimensionale berekeningen van het temperatuurverloop in asfaltverhardingen uitgevoerd met het programma WEGTEM. Ten tweede zijn spannings-, reken deflectiewaarden in asfaltverhardingen uitgerekend met het DIANA programma. In het kader van deze axiaal-symmetrische analyse is het spanningsafhankelijke materiaalgedrag in de ongebonden funderingslagen gesimuleerd. Ten slotte is de karakteristieke blokstructuur in de EPS laag geïmplementeerd in een driedimensionaal verhardingsmodel en berekend met het CAPA-3D programma.

Nieuwe ontwerpprocedure Het ontbrekende deel in de ontwerpprocedure voor lichtgewichtverhardingen met een EPSlaag was het criterium voor het EPS zelf. Er was geen toelaatbare negatieve rekwaarde door verkeersbelasting vastgesteld. Op basis van de onderzoeksresultaten (uitgebreid materiaalonderzoek inclusief cyclische uniaxiale proeven en kruipproeven) is geconcludeerd dat, zo lang de elastische rek in de EPS-blokken ten gevolge van cyclische (verkeers)belasting beperkt blijft, de optredende permanente deformatie in de EPS-laag is te verwaarlozen. Op basis daarvan wordt als ontwerpcriterium voor de EPS-laag een maximale elastische rek ten gevolge van verkeersbelasting van 0,4% voorgeschreven. Op basis van de conclusies uit het onderzoek is de nieuwe ontwerpprocedure voor wegconstructie met EPS blokken als lichtgewicht ophoogmateriaal ontwikkeld en gepubliceerd als CROW publicatie 150 ‘De toepassingsrichtlijn voor EPS in de wegenbouw’. Dr.ir. M. (Milan) Dus̆kov is directeur/eigenaar van het bureau InfraDelft bv. Meer informatie over het afgeronde werk van Dus̆kov op: www.infradelft.nl. 

GEOkunst – oktober 2008

67


De NGO is in 1983 opgericht. Het 1e bestuur bestond uit 9 leden.

Anekdotes over de oprichting van de NGO en de jaren daarna

Van links naar rechts: Koos Mouw, Hans Dorr, Henk Blanker, Koos van Harten (voorzitter), Wouter van Wijk, Cor van den Berg en Albert-Jan Woestenek. Niet op de foto, maar wel degelijk van het 1e bestuur, Gert den Hoedt en Cor Kenter.

De akte van oprichting is gepasseerd op 8 december 1983 te Rotterdam. Over hoe de vorming van NGO tot stand kwam en over enkele hoogtepunten in de jaren erna, kunt u lezen in de anekdotes van twee oud bestuursleden, tevens ereleden voor het leven. Een oude rot in het vak, de huidige secretaris, doet er nog een klein schepje bovenop.

Koos Mouw – ex voorzitter en erelid ‘In 1977 is een eerste initiatief genomen door de Fransen door in Parijs een eerste internationaal congres over geokunststoffen te houden. De tweede werd gehouden in Las Vegas. Daar ook is het initiatief genomen om een internationaal platform op te richten, de International Geosynthetic Society (IGS). Door de Nederlandse vertegenwoordigers is daar een hele sessie gewijd aan de Oosterscheldewerken en de daar gebruikte geokunststoffen, waarbij de zaal stampvol zat. Nu vanuit Nederland het voortouw werd genomen in deze ontwikkelingen wilde men dat graag zo houden. De daar aanwezige Nederlanders besloten dat zij een Nederlandse

vereniging zouden oprichten die een platform moest worden voor kennisuitwisseling omtrent het verantwoord toepassen van Geokunststoffen in de civiele techniek’. ‘Hoewel IGS het besluit eerder had genomen, bleek het nogal wat voeten in de aarde te

hebben voordat de vereniging daadwerkelijk was opgericht. In Nederland was dat wat sneller voor elkaar, in 1983 is de Nederlandse Geotextielorganisatie opgericht. Op een IGS congres in 1986 in Wenen hebben wij het boek 'Geotextiles and Geomembranes'

Akte van oprichting.

Omgeving waarin het 2e Internationaal congres over geosynthetics werd gehouden.

68

GEOkunst – oktober 2008


Wim Kragten (midden) Las Vegas 1982.

uitgedeeld. Het schrijven daarvan was al eerder gestart, maar onder de vlag van NGO is het bij dit congres gepresenteerd. Met letterlijk de kofferbak vol keurig ingepakte boeken togen wij naar de Nederlandse Ambassade in Wenen waar het boek aan het IGS bestuur werd gepresenteerd. Daarvóór werd het eerste exemplaar aan de toenmalige Minister Van Ardenne van Economisch Zaken overhandigd. De wijze waarop het NGO-bestuur de organisatie van het vierde Internationale geotextiel congres dat in 1990 in Den Haag werd gehouden, tijdens het derde congres in 1986 in Wenen heeft binnengehaald is zeker het vermelden waard. Het begon, zoals gebruikelijk, met een rondvraag van het IGS-bestuur. De NGO, die toentertijd twee bestuursleden in het IGS-bestuur had, vond het aan zijn stand verplicht om de concurrentie aan te gaan om het congres in 1990 te organiseren. In samenwerking met het ministerie van EZ, de EVD en het HOC werd er hard gewerkt aan een bid book. Voor de presentatie in Wenen werd een heel circus opgetuigd. Eerst was er de presentatie van het boek ‘Geotextiles and Geomembranes in Civil Engineering’ aan het IGS-bestuur in de Nederlandse Ambassade. Vervolgens werden alle congres deelnemers vanuit de NGO-stand bewerkt met folders en speciale Hollandse snuisterijen, zoals oranje, zelfklevende tulpjes voor op de badge en miniatuur klompjes als sleutelhanger. Deze laatste twee artikelen waren, vooral voor onze Aziatische vrienden, niet aan te slepen. Na enkele dagen moest een nieuwe partij worden ingevlogen. De concurrentie van andere landen was hevig en elke avond werd er ‘krijgsraad’ gehouden in de

lobby van het beroemde hotel Sacher, die door ons daartoe werd verbouwd tot vergaderruimte. Daar werden vaak heftige discussies gehouden over de te volgen strategie voor de volgende dagen. Uiteindelijk werd op de laatste dag van het congres, na een paar enerverende stemrondes, de fel begeerde nominatie binnengehaald. Op de sluiting van het 3e IGS congres presenteerde Gert den Hoedt handgeschreven sheets waarin hij in 21 talen meldde de congresgangers graag terug te zien in Den Haag! Uiteindelijk begon hiermee, toen, de eerste internationale manifestatie van de NGO’.

Gert den Hoedt - ex bestuurslid en erelid Een persoonlijk hoogtepunt voor Gert was zijn functie als ’secretary general’ van het vierde internationale congres van IGS dat 1990 plaatsvond in Den Haag. Hij was geknipt voor deze erebaan en had ook zijn aandeel geleverd in het binnenhalen van de nominatie tijdens het congres in Wenen. Gert beleefde de voorbereiding van het vierde congres in Den Haag en het congres zelf als een hele fijne tijd. ‘We hadden een leuke club mensen die het organiseerde. Ik zeg dit bevooroordeeld natuurlijk, maar het congres was een trendsetter in die zin dat de kwaliteit van de gemiddelde ‘paper’ hoog was. Anderen beoordeelden het congres achteraf ook goed. Op de laatste dag liep ik op mijn wenkbrauwen, maar het congres was geslaagd: leerzaam, leuk en ontspannen voor iedereen. Met uitzondering helaas voor onze voorzitter, Koos van Harten, die halverwege het congres ziek werd. Aan de organisatie van dit congres, en nog een paar dingetjes, heb ik mijn erelidmaatschap te danken. Daar moet je je niet zoveel bij

Sheets Gert den Hoedt, Wenen 1986.

GEOkunst – oktober 2008

69


voorstellen hoor. Je hebt die titel voor het leven, je hoeft geen contributie meer te betalen en af en toe komt het voor dat ze je advies ergens over vragen’.

applaus de zaal rond en verdwenen weer via een zijingang. Velen van ons verwachtten het dessert, maar de taarten waren niet echt. Las Vegas was een en al show.

Wim Kragten - oude rot in het vak en huidige secretaris van de NGO

Er werd niet alleen smakelijk gegeten tijdens dit verblijf. Het handjevol Nederlanders dat op dit congres aanwezig was, was unaniem van mening dat Nederland rijp was voor een eigen geotextielorganisatie. Onder de bezielende leiding van professor Koos van Harten en ir Cor van den Berg is veel werk verzet om in 1983 de Nederlandse Geotextielorganisatie het licht te laten zien.’

Over zijn trip naar Las Vegas: ‘Tijdens de reis naar het tweede Internationale Geotextielcongres in Las Vegas in de nazomer van 1982 zijn, in mijn herinnering, de eerste contacten ontstaan over de oprichting van de NGO. Van het bezoek aan het congres zelf herinner ik mij nog enkele leuke anekdotes.

EuroGeo1 Mijn toenmalige collega Henk Blanker en ik waren tijdens het congres ondergebracht in het kolossale MGM hotel. Het hotel maakte diepe indruk op ons door zijn grote hotelkamers en het gebruik van grote hoeveelheden marmer in het gebouw zelf. We hadden een lange reis achter de rug en wilden iets eten. Ik bestelde via roomservice vier sandwiches en twee blikjes bier. Twintig minuten later werd er op mijn deur geklopt en stond er een indrukwekkende donkere bediende in wit jacquet met gouden knopen en een schitterend gedekte tafel met vier sandwiches en twee in ijskoelers gelegde blikjes bier voor de deur. Het ‘diner’ werd in 10 minuten verorberd en ik was 80 dollar armer (dat was erg veel geld in die tijd). Het afscheidsdiner was omgeven met alle pracht en praal. Vooral het dessert werd met het nodige tromgeroffel en bijbehorende versierselen gepresenteerd. Geheel onverwachts ging het licht uit en kwamen er allerlei koks met reusachtig geflambeerde ijstaarten de zaal binnen. De koks liepen op de maat van de muziek en het

Voorzitters van de NGO op een rij.

70

GEOkunst – oktober 2008

Het laatste grote event dat door de NGO werd georganiseerd was the First European Geosynthetics Conference and Exibition ‘EuroGeo1’ in Maastricht in 1996. De organisatie van dit congres werd gedragen door het bestuur en de collectieve leden van de NGO. Het toenmalige bestuur (Koos Mouw, Wim Voskamp, Andries Steerenberg, Max Nods, Marianne Geense, Hendrik Bijnsdorp en Ad van de Burg) hebben zich hiervoor enorm ingezet. EuroGeo1 werd zodanig strak georganiseerd, dat er een behoorlijk positief saldo overbleef voor de NGO. Wij zijn nu 12 jaar verder en EuroGeo4 staat voor de deur. In september werd het 25 jarig jubileum van de NGO tijdens EuroGeo4 gevierd. Een verslag daarvan treft u aan in de volgende uitgave van Geokunst.

NGO Voorzitters Ten slotte de (gewezen) voorzitters van de NGO op een rij. Van links naar rechts: Koos van Harten, Koos Mouw, Louis de Quelerij en Arian de Bondt. 

EuroGeo1, Maastricht 1996.


Grond onder controle met Enkagrid ® Grondwapening of grondstabilisatie zijn vaak noodzakelijk bij het vervaardigen van steile hellingen of bij het aanleggen van wegen, pleinen of parkeerplaatsen op slappe ondergrond. Geogrids zijn daarvoor een krachtig instrument. Ze nemen door hun geometrische structuur en door het polymeer waaruit ze zijn vervaardigd krach ten op die de grond zelf niet kan opnemen. Daardoor is besparing mogelijk op alternatieve funderingslagen en kunt u – ook op smalle stroken – hoge wallen realiseren.

Colbond’s Enkagrid is het geogrid met de krachtigste eigenschappen In dit voorbeeld wordt gewerkt aan een 6 meter hoge geluidswal onder 70°. Enkagrid PRO werd ingezet. Enkagrid PRO is een uni-axiaal grid dat in verschillende sterktes de trek- en afschuifkrachten als gevolg van de steile bouw opneemt. Na constructie werd de wal via hydroseeding ingezaaid.

Enkagrid MAX wordt veelvuldig toegepast voor grondstabilisatie bij constructies op slappe grond. Enkagrid TRC (niet op de foto) is een variant van Enkagrid die behalve voor stabilisatie van grond ook zorgt voor scheiding en filtratie van grondlagen.

Hoe sterk een grid moet zijn hangt af van een aantal elementen zoals: De toepassing, de gewenste levensduur, de grondsoort en PH-waarde, de draagkracht van de grond en de verwachte boven- of verkeersbelasting. Bij de keus voor een geogrid voor steile toepassingen wordt vaak gekeken naar maximale trek- of breuksterkte. Deze waarde zegt echter veel over de sterkte op korte termijn maar niets over sterkte op lange termijn. Het laatste wordt voornamelijk bepaald door de mate waarin een grid op lange termijn uitgerekt wordt, ook wel kruipgedrag genoemd. Enkagrid scoort op deze factor veruit als beste. Een recent vernieuwd BBA certificaat voor Enkagrid laat een kruipfactor van maar liefst 68% zien bij een levensduur van 120 jaar! Het sterke punt van Enkagrid is dat het gemaakt is van geëxtrudeerde polyester (PET) strips. Polyester is bij dezelfde rek duidelijk sterker dan polyethyleen, een materiaal dat in andere grids vaak wordt gebruikt. Concreet betekent dit dat Enkagrid PRO 60 met een breukwsterkte van 60 kN/m bij een levensduur van 120 jaar even goed presteert als een hoge dichtheid polyethyleen grid (HDPE) van plusminus 90 kN/m breuksterkte. Daarmee bespaart u op kosten voor grondsto en.

Kortom: Enkagrid is de juiste keuze als het gaat om grond-wapening en grondversterking. Enkagrid is beschikbaar in sterktes van 20 kN/m tot 180 kN/m treksterkte.

Enkagrid is een geregistreerd merk van Colbond bv.

Enkagrid: Een sterke keuze voor grondversterking of grondwapening

De grafiek toont de verandering van het trek-rek gedrag en de kruipeigenschappen als gevolg van een constante belasting. Op basis van deze wetenschap kunnen reductiefactoren worden bepaald en betrouwbare stabiliteitsberekeningen worden uitgevoerd voor bouwconstructies met een levensduur van 120 jaar. Opvallend is het verschil in de lange duur ontwerp sterkte tussen hoogwaardig PET (68%) en PE (39%). Waarden zijn gebaseerd op wetenschappelijke en commerciële publicaties.

• Wereldwijd beproefd sterk geogrid. • Voor (bouw)wegen, funderingen, pleinen, startbanen, parkeerplaatsen, steile hellingen met of zonder schanskorven, hoge wallen op smalle stroken, taluds, oevervoorzieningen, dijklichamen, landhoofden etc. • Volledige technische ondersteuning door Colbond. • Bestekteksten en een speciaal ontwerpprogramma voor Enkagrid staan tot uw beschikking.

Meer informatie: Voor advies, berekening, bestekteksten en ontwerpprogramma neemt u telefonisch contact op met dhr. Ronald Janssen: +31 (0)6 1097 9523 of +31 (0)26 366 4600 Of per mail op ronald.janssen@colbond.com Kijkt u ook eens op www.colbond-geosynthetics.nl


E I P G A O H L C O S E D H C N A R G L A R R O U Z U T N L E T U C N E M U N O M

+

De som is meer dan de delen... Dat geldt zéker voor VITRUVIUS. Het kwaliteitsvakblad over archeologie, cultuurlandschap en monumentenzorg. Diepgaand maar onderhoudend; hoog niveau maar toegankelijk. Een keur aan gerenommeerde namen uit de vakgebieden dragen bij aan de fraai verzorgde uitgaven. Vitruvius bereikt iedereen die meetelt

op de drie werkterreinen. Vitruvius verschijnt niet in de winkel. Nederland 4x per jaar € 45,België 4x per jaar € 55,Mail voor een (cadeau)abonnement naar: info@uitgeverijeducom.nl


Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek oktober 2008  

Twaalfde jaargang nummer 4 oktober 2008 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Geotechniek oktober 2008  

Twaalfde jaargang nummer 4 oktober 2008 Onafhankelijk vakblad voor het Geotechnische werkveld

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded

Recommendations could not be loaded