SBW hervalidatie piping: A4. Analyse centrifugeproeven

SBW hervalidatie piping: A4. Analyse centrifugeproeven

Van Beek, V.

Rijkswaterstaat

2009-04-21

Doel van het SBW piping project is het identificeren van onzekerheden binnen de huidige piping toetsingsregels en deze eventueel te verkleinen of elimineren. Het programma is gestart met kleine schaalproeven om invloeden van verschillende zandkarakteristieken te bestuderen. Uit deze proeven volgt de invloed van de verschillende zandkarakteristieken op het pipingproces. Aan de hand hiervan wordt geprobeerd een nieuwe of aangepaste rekenregel op te stellen. Deze rekenregel zal getoetst worden in medium schaal proeven en mogelijk gevalideerd worden in een full-scale proef. Deze proevenseries richten zich met name op valideren en mogelijk verbeteren van het model van Sellmeijer. Sellmeijer beschrijft het ontstaan van kanaaltjes en veronderstelt vervolgens progressieve erosie en bezwijken van de dijk. Er is echter onvoldoende informatie beschikbaar over het proces van progressieve erosie en bezwijken. Het is onbekend of er na het ontstaan van een doorgaande pipe nog veel reststerkte is, voordat bezwijken van de dijk optreedt. Het verdient daarom aanbeveling het gehele proces van het ontwikkelen van kleine kanaaltjes tot bezwijken te bestuderen. In dit rapport worden de analyse van de centrifugeproeven beschreven, waarin op kleine schaal onderzocht wordt hoe kleine kanaaltjes kunnen leiden tot dijkdoorbraak. Door de proeven in de geocentrifuge uit te voeren kunnen de sterkte-eigenschappen van de klei correct gemodelleerd worden. Omdat het onbekend is hoe het proces van piping schaalt in de centrifuge zijn voorbereidende proeven uitgevoerd. Deze zijn uitgevoerd om de hoofdproeven goed te kunnen ontwerpen. In deze proeven is vastgesteld dat er een gering schaaleffect aanwezig is, de kritieke vervallen zijn bij 30g enkele centimeters lager dan bij 1g. Op basis van deze informatie zijn de hoofdproeven ontworpen. In deze hoofdproeven is een kleidijk op een zandlaag geplaatst, waarna het verval over de dijk opgevoerd is totdat bezwijken van de waterkering plaatsvindt door piping. In de hoofdproeven is het bezwijkgedrag van de dijk onderzocht. De meest belangrijke conclusies uit deze proevenserie zijn de volgende: • Op het moment dat er een (vrijwel) doorgaand kanaal gevormd is stagneert de kanaalvorming. Dit wordt hoogstwaarschijnlijk veroorzaakt door vervorming van de dijk. Dit wordt bevestigd door de beeldanalyse en de waterspanningsmeters. Bezwijken van de dijk vindt hierdoor pas bij een veel hoger verval plaats dan het verval waarbij doorgaande kanaalvorming plaatsvindt. In de proef is er dus significante reststerkte waargenomen. • Het inzakken van de dijk is op grote schaal mogelijk minder relevant. De kanaaltjes zijn in deze proevenserie relatief groot, waardoor vervormingen sneller op kunnen treden. Het verdient aanbeveling dit met Plaxis berekeningen te ondersteunen. Op basis van deze berekeningen en op basis van grotere schaal proeven zou mogelijk vastgesteld kunnen worden in hoeverre de dijk in de praktijk ook reststerkte vertoont na het optreden van piping.

piping
waterkering
geotechnisch falen
dijk

TPN100400

http://resolver.tudelft.nl/uuid:85b89708-6742-4e71-afa2-e4f02105b213

Deltares

101451-004 Deltares rapport voor waterdienst

Hydraulic Engineering Reports

report

(c) 2009 Deltares