Page 39

Geotextiel als pipingremmend scherm, hoe werkt het?

Prof. Dr. Ir. Adam Bezuijen Universiteit Gent/Deltares

Ir. Vera van Beek Deltares/Universiteit Delft

Dipl.-Ing. Ulrich Förster Deltares

Figuur 1 - Definitie schets en kenmerkende ‘zandkrater’ (foto V&W beeldbank).

Piping erosie of zandmeevoerende wellen Piping erosie of zandmeevoerende wellen ontstaan wanneer een dijklichaam van ondoorlatend materiaal (meestal klei) gelegen is op een doorlatende zandige laag, zie figuur 1. De grondwaterstroming in het zand concentreert zich bij het uittreepunt in de buurt van de teen van de dijk met als gevolg dat bij een relatief klein verhang (0.05 tot 0.1) over het gehele dijklichaam (H/L in figuur 1) het verhang bij de ter plaatse van het uittreepunt toch zo groot (ongeveer 1) wordt dat er zandtransport op kan treden aan de teen van de dijk (of in een sloot achter de dijk). Dit zandtransport leidt dan tot een ‘pipe’ onder de dijk en de kenmerkende ‘zandkrater’, zie ook figuur 1. Bij welk verval deze pipe kan doorgroeien is afhankelijk van de condities in en rond de pipe en de stroming naar de pipe toe. Voor pipes onder een vrijwel horizontale kleilaag kan dit verval berekend worden met het model van Sellmeijer, 1988 [6].

In de literatuur (bijvoorbeeld Terzaghi en Peck, 1967 [4]) wordt ook een ander pipingmechanisme beschreven. Piping zoals die kan optreden bij damwanden, of in het algemeen bij een ondoorlatend verticaal scherm in zand waarover een waterstandsverschil staat, zie figuur 2. Wanneer het opwaartse verticale verhang aan de benedenstroomse kant van de damwand te groot wordt (ook hier geldt dat een verhang van ongeveer 1 kritisch is), zal de korrelspanning verdwijnen en het zand fluïdiseren. Dit kan eveneens leiden tot een zandkrater en, afhankelijk van de verankering van de damwand, tot falen van de damwand. Het eerste mechanisme, waarbij zich een pipe vormt onder een horizontale ondoorlatende laag, treedt op bij een te groot horizontaal verhang. Bij een dijklichaam is de meest gebruikelijke methode om piping te voorkomen dit verhang te verkleinen door L lang genoeg te maken, bijvoorbeeld door een zogenaamde

38

Geokunst - januari 2014

pipingberm aan te leggen. Bij kunstwerken, bijvoorbeeld sluizen, is dat niet mogelijk en worden traditioneel één of meer pipingremmende schermen toegepast. Kort gezegd worden deze schermen ontworpen zodanig dat het tweede mechanisme, fluïdisatie van zand achter het scherm wordt voorkomen. Daartoe wordt numeriek of met de fragmentenmethode (zie onderzoeksrapport Zandmeevoerende wellen [5]) het stijghoogteverschil tussen de onderste punt van het scherm en de bovenkant van het zandpakket berekend en aan de hand daarvan wordt bepaald of verweking kan optreden. Wanneer nu een geotextiel wordt aangelegd als pipingremmende maatregel, dienen beide hierboven beschreven mechanismen beschouwd te worden. Wanneer het geotextiel waterdoorlatend is maar zanddicht, zal het eerste mechanisme, pipe vorming, een rol spelen, maar zal door het geotextiel die pipe niet kunnen doorgroeien. Wel kan dan het tweede mechanisme belangrijk worden als er een verticaal verhang optreedt. Dit zal verderop worden onderzocht. Bij een ondoorlatend geotextiel is dit uiteraard te beschouwen als een scherm en zal het tweede mechanisme het belangrijkste zijn. Maar ook daar zal, afhankelijk van de positie van het scherm, zich eerst een pipe vormen tot bij het scherm. Berekeningen Uitgangspunt bij de berekeningen was de geometrie van de IJkdijk proefopstelling [3]. In de IJkdijkproeven is een situatie met en zonder geotextiel getest. De belangrijkste afmetingen zijn weergegeven in figuur 3. Uit de proeven is gebleken dat het geotextiel nauwelijks invloed had op het begin van pipevorming; dat gebeurde in beide situaties bij eenzelfde waterstandsverschil over de dijk. Vervolgens werd de pipe gestopt door het geotextiel waardoor er geen bezwijken van de dijk door piping optrad ondanks dat de waterstand aan het einde van de proef 70 cm hoger was dan de waterstand die bij de dijk zonder geotextiel tot bezwijken

Profile for Uitgeverij Educom

Geotechniek januari 2014  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Geotechniek januari 2014  

Onafhankelijk vakblad voor het geotechnische werkveld

Advertisement