RAPPORTAGE AIO SVT. West- en Oostdijk Piping en microstabiliteit proeven. Betreft: inzet GeoBeads meetsystemen

Transcriptie

1 RAPPORTAGE AIO SVT West- en Oostdijk Piping en microstabiliteit proeven Betreft: inzet GeoBeads meetsystemen Proeven uitgevoerd tussen 21 en 27 augustus 2012 Locatie: Stichting IJkdijk test terrein (Groningen) Rapportage opgesteld door: Alert Solutions BV Drs. Erik T. Peters Drs. Pepijn P. van der Vliet Contactgegevens: Alert Solutions BV, Molengraaffsingel 12-14, 2629 JD Delft E. / M. E. Peters / P. van der Vliet

2 Versie beheer Versie nr Opgesteld door Verzonden aan Datum Toelichting V1.0 Alert Solutions BV St. IJkdijk Rapportage opgesteld conform gewenste opzet aangegeven door St. IJkdijk. V2.0 Alert Solutions BV St. IJkdijk Aanpassingen doorgevoerd op basis van opmerkingen en vragen mevr. G. de Vries en de heer A. Koelewijn (Deltares) op 13 november Inhoudsopgave Deel A Factual Report... 3 Deel B - Analyse Deel C Meerwaarde voorspellingen Bijlagen Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 2 van 25

3 RAPPORTAGE AIO SVT Oost en West dijk Deel A Factual Report Alert Solutions BV Alert Solutions BV ontwikkelt en levert sensor netwerken voor continue monitoring van infrastructurele werken. Onder de naam GeoBeads zijn intussen meer dan 50 projecten ingericht met online monitoring systemen. Systemen waarmee de klant op elk moment van de dag inzicht heeft in de toestand van het gemonitorde object. Alert Solutions is reeds sinds de start betrokken bij de experimenten van de Stichting IJkdijk en levert tevens de meetnetten voor meerdere LiveDijken. Alert Solutions heeft ook actief aan de AIO-SVT proeven deelgenomen. Opzet Alert Solutions meetsysteem Oost- en Westdijk Alert Solutions BV heeft in beide piping dijken waterspanningsmeters (WSM s) geplaatst. Bij zandmeevoerende wellen ( piping ) ontstaan kanaaltjes onder de dijk die het water afvoeren uit het dijklichaam en waarin zand mee kan spoelen. Volgens de theorie van het faalmechanisme piping ontstaan de kanaaltjes bij de teen van de dijk aan de uitstroomzijde ( binnenteen ) en groeien deze door uitspoeling van zand onder de dijk verder door naar de rivierzijde. Daar waar de kanaaltjes groeien zal dit zich manifesteren als daling van de lokale waterspanning. Door de waterspanningen continu te meten wordt zichtbaar wanneer de waterdrukken scherpe dalingen laten zien, wat dan kan wijzen op het ontstaan van piping. Er zijn twee types Alert Solutions waterspanningsmeters toegepast, de ACE-250 en VCP-250. Deze twee types zijn elektronisch identiek, maar verschillen qua behuizing. Beid etypes hebben een silicium (MEMS technologie) druksensorelement, zoals deze ook te vinden is in de GeoBeads digitale sensoren van Alert Solutions. De ACE-250 en VCP-250 hebben een analoog uitgangssignaal van 0-10V, welke een lineaire respons vertoont op drukverandering. Figuur 1, de toegepaste Alert Solutions WSM s in de Oost- en Westdijk ACE-250 waterspanningsmeter VCP-250 waterspanningsmeter Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 3 van 25

4 De ACE-250 is de standaard commercieel geleverde waterspanningsmeter voor geboorde en gesondeerde verticale installaties. De VCP-250 is een variant met lagere productiekosten, geschikt voor directe plaatsing op de zand-klei interface. Wij verwachten geen verschillen in werking of nauwkeurigheid tussen deze twee varianten. Tabel 1: Karakteristieken van de sensoren Locatie Oost dijk West dijk Type WSM ACE-250 VCP-250 Aantal 10 stuks 6 stuks Afmeting Buisvormig (D X L) 22 x 150 mm Rechthoekig (B X H X L) 30 x 30 x 80 mm Uitgangssignaal 0-10V 0-10V Meeteenheid na digitaliseren kpa, mbar kpa, mbar Meetbereik kpa kpa Resolutie 0,004% full-scale (0,01 kpa) 0,004% full-scale (0,01 kpa) Meetnauwkeurigheid 0,02% full-scale (0,05 kpa) 0,02% full-scale (0,05 kpa) Calibratie Direct voor installatie op basis van luchtdruk t.o.v. KNMI metingen Direct voor installatie op basis van luchtdruk t.o.v. KNMI metingen De WSM s zijn in twee rijen evenwijdig aan de teen van de dijk op de overgang van zand naar klei geplaatst. Voor deze configuratie is gekozen omdat juist op het grensvlak tussen klei en zand het ontstaan van piping kanalen wordt verwacht. Bij het ontstaan van piping zullen de kanalen groeien vanuit de binnenteen van de dijk naar de kern van de dijk toe. Om die ontwikkeling te volgen worden twee rijen van opnemers achter elkaar geplaatst. Zodra een pipingkanaal de eerste rij sensoren bereikt zal daar de waterspanning afnemen (vereffening met benedenstrooms), terwijl het verhang tussen beide rijen (verschil in waterspanning) hiermee juist toeneemt. Zodra het pipingkanaal verder groeit tot de tweede rij opnemers zal ook daar de waterspanning dalen en daarmee het verhang tussen beide rijen ook. In de Oostelijke piping dijk zijn in totaal 10 sensoren geplaatst (5 per rij), in de Westelijke dijk in totaal 6 sensoren (3 per rij). De onderlinge afstand tussen de rijen respectievelijk 70 en 50 cm. De sensoren zijn op het zandbed geplaatst (met de sensor naar beneden gericht) direct voorafgaand aan het aanbrengen van het kleidek. Om de sensoren goed op plaats te houden, is rondom de sensoren een bergje bentoniet geplaatst. Zie Figuur 2 voor het bovenaanzicht van de locatie van de sensoren en een foto van installatie. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 4 van 25

5 Figuur 2: bovenaanzicht locatie sensoren en foto s van installatie. De aangegeven afstanden zijn vanaf het middelpunt van de betonbalk aan de binnenzijde, oftewel het hart van de binnenteen. Het verschil in het aantal geplaatste waterspanningsmeters in de twee dijken heeft twee redenen: - Beschikbaarheid van sensorelementen ten tijde van de installatie - Verwachting (op basis van de IJkdijk pipingproef uit 2009) dat vorming van aanzienlijk pipingkanalen in een doorlopende zandlaag ook op 3 meter afstand een waarneembare waterspanningsverlaging geeft. Hiermee zou een onderlinge sensorafstand van 6 meter dus voldoende moeten zijn om piping te detecteren onder het proefdijkvak. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 5 van 25

6 Tabel 2: RD-Coordinaten van de waterspanningsmeters in de Oostdijk, zoals ingemeten door de proefleiding tijdens de bouw, en gerapporteerd op de As-built bouwtekening opgemaakt door Bovisie op 24 juli Meetpunt Sensor ID bouwtekening RD_X [m] RD_Y [m] Z [m NAP] Coordinatensysteem Opmerking AS213 GB , ,042-1,113 RDNAPTRANS AS214 GB , ,73-1,1 RDNAPTRANS AS215 GB , ,536-1,05 RDNAPTRANS AS216 GB , ,3-1,023 RDNAPTRANS AS217 GB , ,029-0,987 RDNAPTRANS AS218 GB , ,702-1,151 RDNAPTRANS AS219 GB , ,39-1,168 RDNAPTRANS AS220 GB , ,078-1,084 RDNAPTRANS AS221 GB , ,834-1,091 RDNAPTRANS * coordinaten staan op bouwtekening bij GB10, maar horen wel degelijk bij GB9 AS222 GB , ,6-1,052 RDNAPTRANS * gecorrigeerd m.b.v. Deltares meetpunt 32 Tabel 3: RD-Coordinaten van de waterspanningsmeters in de Westdijk, zoals ingemeten door de proefleiding tijdens de bouw, en gerapporteerd op de As-built bouwtekening opgemaakt door Bovisie op 24 juli Meetpunt Sensor ID bouwtekening RD_X [m] RD_Y [m] Z [m NAP] Coordinatensysteem Opmerking SVT01 GB , ,333-0,72 RDNAPTRANS SVT02 GB , ,51-0,666 RDNAPTRANS SVT03 GB , ,7-0,653 RDNAPTRANS SVT04 GB , ,046-0,699 RDNAPTRANS SVT05 GB , ,188-0,682 RDNAPTRANS SVT06 n.b., op basis Deltares # , ,664-0,623 RDNAPTRANS ** Niet ingemeten tijdens bouw. Ligt direct naast Deltares meetpunt 23 Elke waterspanningsmeter (WSM) is met een eigen kabel op een Alert Solutions Junction Box (JB) (1 JB per dijk) aan de zijkant (buitenkant van het terrein) van de dijken aangesloten. De signalen van de analoge waterspanningsmeters worden in de JB s gedigitaliseerd en omgezet naar eenheden druk (in dit geval mbars). Hierin zijn de calibratiecoefficienten (offset bij luchtdruk) direct meegenomen. De JB s zijn ieder met één netwerkkabel naar de geplaatste veldkast geleid. De veldkast kan de data direct naar meerdere locaties doorsturen. In dit geval is de data direct en gelijktijdig aan TNO AnySense en de externe Alert Solutions dataserver geleverd. Tevens zijn de metingen gedurende het experiment lokaal opgeslagen. Figuur 2: foto Junction Box (links) en veldkast (rechts) Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 6 van 25

7 De plaatsing van de sensoren heeft op de daarvoor toegewezen momenten tijdens de bouw van de proefdijken plaatsgevonden. De 10 sensoren in de Oostdijk zijn geplaatst op 22 juni De 6 sensoren in de Westdijk zijn geplaatst op 27 juni De rest van de systeeminrichting, bestaande uit 2 JB s en 1 veldkast, is op dinsdag 24 juli 2012 geplaatst. Direct daarop is het systeem ingeschakeld. Metingen Alert Solutions Alle sensoren en het meetsysteem zijn vanaf plaatsing op 24 juli 2012 volledigoperationeel. Vanaf dat moment zijn de metingen ook beschikbaar voor TNO AnySense. Vanaf welk moment de opslag in de AnySense database daadwerkelijk heeft plaatsgevonden is bij Alert Solutions niet bekend. Voorafgaand aan de proefuitvoering zijn er nog enkele perioden geweest dat de metingen niet doorliepen. Dit is voor alle sensoren en systemen (ook op de Zuiddijk, zie desbetreffende rapport) op dezelfde momenten geweest. Dit duidt op externe omstandigheden die betrekking hadden op het gehele IJkdijk terrein. Dit was waarschijnlijk (al dan niet gepland) het gevolg van bouwwerkzaamheden, bijvoorbeeld aan de algehele energievoorziening. Tijdens de proefuitvoeringen zijn er geen onderbrekingen geweest en heeft het meetsysteem volcontinu meetdata geleverd. Onderstaande twee grafieken (Figuur 3) laten meetwaarden van de sensoren in Osstdijk en West dijk zien over de gehele meetperiode vanaf installatie (24 juli 2012) tot na het bezwijken van de dijken. NB. Bij praktijkinstallaties in dijkvakken levert Alert Solutions doorgaans meetsystemen met autonome stroomvoorziening en eigen internetverbinding. Tijdens de AIO-SVT proeven is gebruik gemaakt van de centrale infrastructuur op het IJkdijk proefterrein. Figuur 3: drukmeetdata van alle geplaatste sensoren in de Oost- en Westdijk voor de periode 24 juli tot en met 27 augustus. Tijdens de opbouw van het proefterrein zijn er enkele periodes van onderbreking geweest. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 7 van 25

8 Toelichting op datamiddeling De meetfrequentie van de sensoren heeft gedurende de gehele meetperiode 1 meting per minuut bedragen. Wanneer wij grafieken presenteren gaan wij automatische over naar middeling van de data (bijvoorbeeld 1 meetwaarden per 10minuten of per 1 uur) indien het aantal meetpunten in de grafiek anders te groot wordt. In de as-titel is telkens aangegeven of gebruik gemaakt is van data middeling. In de navolgende grafieken wordt de meetdata weergegeven als de parameter waterspanning. Dit is de ondergrondse sensor gemeten absolute druk minus de in de veldkast gemeten luchtdruk. Figuur 4: Gemeten waterspanningen van de tien (10) sensoren geinstalleerd in de Oostelijke dijk (start experiment tot na doorbraak) Start experiment volgens logboek (news channel): Moment van bezwijken volgens proefleiding: 21 augustus 2012, uur 27 augustus 2012, uur Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 8 van 25

9 Figuur 5A en 5B: gemeten waterspanningen in de Oostdijk (grensvlak zand-klei) rond het moment van bezwijken. Op 27 augustus is vanaf 9 uur s ochtends Nederlandse tijd is een toename van de waterspanningen bij vrijwel alle sensoren waarneembaar (figuur 5A). De toename is op de tweede rij sensoren (2,2 meter vanaf de teen) het sterkst bij AS218, aan de oostzijde van het dijkvak. Bij de eerste rij sensoren zien we dit ook met name aan de oostzijde, bij AS213 en AS214, terug. Vanaf uur zien we een versnelling in de toename van waterspanning. Deze versnelling start iets eerder aan de oostzijde van het dijkvak dan aan de westzijde. Vergelijk AS213 en 214 met AS216 en AS217. De waterspanningen pieken ten slotte rond uur. Vier sensoren uit de tweede rij (AS219 t/m AS222) vallen kort na elkaar uit tijdens het bezwijken van de dijk. Dit komt waarschijnlijk door breuk van de sensorkabels als gevolg van uitspoelen en wegschuiven van het dijklichaam.). Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 9 van 25

10 Figuur 6: Gemeten waterspanningen van de zes (6) sensoren geinstalleerd in de Westelijke dijk (start experiment tot na doorbraak) Start experiment volgens logboek: Doorbraak volgens proefleiding: 21 augustus 2012, uur 26 augustus 2012, 8.24 uur Figuur 7: gemeten waterspanningen rondom het bezwijkmoment. Op 26 augustus om 8.28 uur Nederlandse piekt de waterspanning van de sensoren op de tweede rij (SVT04, 05 en 06), waarna een scherpe daling van de waterspanningen waarneembaaris. Dit duidt op het bezwijken van de dijk en het uitstromen van het bassin.de waterspanning was daarvoor het hoogst opgelopen bij sensor SVT06, aan de oostzijde van de Westdijk. Alle sensoren blijven functioneel, ook na het bezwijken van de Westdijk. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 10 van 25

11 Figuur 8: Inzicht in continue en stabiele meet- en verzendfrequentie van de sensoren in de Oost- en Westdijk (het betreft hier de meetmomenten zoals door het Alert Solutions systeem opgeleverd) Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 11 van 25

12 Figuur 9: Luchtdruk metingen veldkast Alert Solutions ten opzichte van drukmetingen locatie Eelde (BRON: knmi). (NB. Het KNMI levert geen luchtdrukmetingen vanuit het nabijer gelegen meetstation Nieuw-Beerta). Figuur 10: Eerste keer openzetten van het DMC systeem in de Westdijk De metingen laten op 24 augustus wanneer voor de eerste keer de DMC buizen worden geopend duidelijk de invloed van het openzetten van het DMC systeem zien. De waterspanning (hier getoond in stijghoogte) neemt direct af met name als gevolg van het openen van de laagste DMC buis. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 12 van 25

13 Figuur 11: Tweede serie acties rondom het DMC systeem in de Westdijk Op 25 augustus zijn volgens logboek meerdere acties ondernomen met het DMC systeem. Wanneer het logboek op grafiek 11 wordt gelegd, zijn alle stappen in waterspanning direct te herleiden op het openen dichtzetten van de diepst gelegen buis. De invloed van het openen van de bovenliggende buis in de zandkern van het dijklichaam is niet te herleiden tot veranderingen in waterspanningen bij onze sensoren onder de de dijk. Aangezien wij geen sensoren aangebracht hebben in de zandkern, kunnen wij geen uitspraak doen over de invloed van de bovenste drainagebusi op de waterhuishouding in die grondlaag. Wanneer volgens logboek op 25 augustus om uur (NL tijd) de onderste buis wordt gesloten en op volle pomp capaciteit het waterniveau wordt verhoogd, leidt dit direct tot sterk oplopende waterspanningen. Kenmerken van het Alert Solutions systeem Nauwkeurigheid De ingezette sensoren hebben een nauwkeurigheid van 0,02% over het volledige meetbereik van 0 tot 250 kpa. Dit komt overeen met 0,05 kpa, gelijk aan ongeveer 0,5 cm waterkolom. Voorafgaand aan inzet in het veld worden de sensoren allen geijkt bij kamertemperatuur ten opzichte van de druk gemeten door het KNMI. Deze offset calibratie coefficient wordt per sensor bepaald en direct verwerkt in de meetserie van Alert Solutions. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 13 van 25

14 We corrigeren de absolute drukmetingen voor luchtdruk op basis van de door ons lokaal gemeten luchtdruk met een identiek sensorelement als de WSM s. Onze druksensoren hebben een geïntegreerde temperatuurcompensatie, operationeel van -40 tot +125 graden Celsius. Reikwijdte De waterspanningsmeters van Alert Solutions geven elk een puntmeting, dat wil zeggen dat zij de lokaal aanwezige waterspanning (of beter, de totale waterdruk) bij het sensorelement waarnemen. De grootte van het gebied waarvoor de meetwaarde van een sensor representatief is hangt derhalve met een aantal factoren samen, met name de de homogeniteit en de doorlatendheid van het grondpakket waarin de sensor geplaatst wordt. In de twee (Oost en West) proeven AIO-SVT gericht op piping en micro instabiliteit hebben wij te maken met een homogeen zandpakket onder het dijklichaam Metingdichtheid In de Oostdijk is gekozen voor een configuratie met in elk van de twee rijen één sensor per 3 meter strekkende dijk. In de Westdijk in elke rij één sensor per 6 meter strekkende dijk. Het is onze verwachting (op basis van de IJkdijk pipingproef uit 2009) dat vorming van aanzienlijke pipingkanalen in een doorlopende zandlaag ook op 3 meter afstand een waarneembare waterspanningsverlaging geeft. Hiermee zou een onderlinge sensorafstand van 6 meter dus voldoende moeten zijn om piping te detecteren onder het proefdijkvak. Meetfrequentie Met het in deze twee proefdijken geinstalleerde systeem kan voor elke sensor gelijktijdig zonder problemen tot 1 meting per 10 seconden worden uitgevoerd. Gezien de duur van de proef en het ingeschatte verloop van significante veranderingen is gekozen voor een meetfrequentie per waterspanningsmeter van 1 meting per minuut. Voor een deel van de sensoren hebben we een frequentie van 1 meting per 1 ½ minuut aangehouden. Deze zijn per abuis op een ander meetinterval ingeregeld. Mate van redundantie De mate van redundantie wordt door meerdere factoren bepaald. Hier noemen we vier factoren waar specifiek in deze proeven rekening mee is gehouden. 1. Dichtheid meetnet: In de Oostbak is voor een hogere meetdichtheid gekozen dan in de Westbak. Op deze wijze kan een netwerk dichter of ruimer worden opgezet. Afhankelijk van de dichtheid kan de uitval van 1 sensor opgevangen worden door de beschikbare metingen in de nabijheid. In de praktijk is het van belang de minimaal gewenste meetdichtheid vast te stellen en vervolgens kan er voor gekozen worden op de cruciale posities bijvoorbeeld twee sensoren te plaatsen. 2. Ontkoppelde signaal doorgifte: wanneer een sensor uit zou vallen, dan heeft dat verder geen enkel effect op het functioneren van de andere sensoren. Uitval blijft dus een lokaal probleem. 3. Stroomvoorziening: In de veldkast is tijdens de proefuitvoering een extra accu geplaatst welke direct en automatisch in werking treedt wanneer de vaste stroomvoorziening zou uitvallen. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 14 van 25

15 4. Data opslag & doorgifte: Bij de AIO-SVT proef is de data via een vaste ethernet kabel direct doorgestuurd naar TNO Anysense, alsook lokaal opgeslagen op SD card en gelijktijdig naar de Alert Solutions server verstuurd. Robuustheid Het monitoring systeem heeft alle veranderingen gedurende de proefuitvoering tot aan doorbraak van de dijk zonder onderbreking, uitval of schade doorstaan. Alle systeemonderdelen zijn ontworpen en in andere projecten reeds beproefd voor het uitvoeren van meerjarige continue monitoring. Voor de volledigheid, in de Oostdijk zijn vier sensoren, pas na bezwijken van de dijk, uitgevallen ten gevolge van kabelbreuk. Aanlooptijd Doorgaans houden wij bij het installeren van waterspanningsmeters een stabilisatieperiode van 2 tot 3 dagen aan volgend op installatie. Dit heeft met name te maken met wegvloeien van eventuele overdrukken die als gevolg van machinaal gesondeerde plaatsing kunnen ontstaan. Dit is echter bij deze proefdijken niet aan de orde aangezien de waterspanningsmeters gedurende het bouwproces neergelegd zijn op de overgang tussen zand en klei. Overigens zijn de sensoren zijn bij deze proeven pas ruime tijd (ongeveer een maand) na plaatsing aangesloten op de uitleesapparatuur. De proefuitvoering startte nogmaals een maand later. Op dat moment waren de sensoren dus al twee maanden aanwezig in het grondpakket. Informatie verwerkingstijd Het Alert Solutions systeem biedt binnen het IJkdijk ethernet de meetwaarden real-time zonder vertraging en direct in fysische eenheden (mbar druk) aan. De meetwaarden zijn dan in de sensor reeds gecorrigeerd voor calibratie en temperatuur variatie. Deze data is direct door de visualisatie partijen gebruikt. Luchtdruk is apart met een identiek opgebouwde druksensor gemeten en in de live datastream beschikbaar gemaakt. Aan alle visualisatiepartijen is een memo gestuurd met aanwijzingen hoe luchtdrukcompensatie tot waterspanningsmeetwaarden leidt. Daarnaast is beschreven hoe men op basis van waterspanning en inbouwdiepte tot bepaling van de stijghoogte komt. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 15 van 25

16 Kader 1: deel van de memo aan visualisatie partijen over verwerking van waterspanningsmetingen: Meetwaarden worden weergegeven in fysieke eenheden (mbar, Celsius, graden inclinatie). Temperatuur compensatie, ruis verminderingen en calibratie coefficienten zijn geintegreerd in de digitale sensor modules. Er is geen verdere voorbewerking van de data benodigd. Tevens is het niet nodig de sensoren na installatie te hercalibreren. Voor omrekening naar veelgebruikte geotechnische parameters kunnen de volgende formules worden gehanteerd: Waterspanning = gemeten absolute druk -/- luchtdruk (of wel P_water = P_totaal -/- P_lucht). Stijghoogte = Installatie diepte + potentiele waterkolom (ofwel H_water[m) = Sensordiepte[m] + (P_water[mbar] / (100 * 0,98)) ). Om deze omrekening te ondersteunen is een luchtdruk referentie sensor in het veldsysteem opgenomen. Diepte en stijghoogte worden normaal gesproken in meters ten opzichte van NAP weergegeven. In het Alert Solutions online data panel, de web applicatie die wij zelf gebruiken voor visualisatie van gegevens, is de verwerking tot luchtdrukgecompenseerde waterspanning en stijghoogte als selecteerbare functie geautomatiseerd. Interpretatie De meeteenheden totale waterdruk, waterspanning en stijghoogte zijn door geotechnici op waarde in te schatten. Het zijn veel gebruikte parameters, die bijvoorbeeld ook direct in stabiliteitsmodellen worden ingevoerd. De interpretatie van de informatie is direct uit te voeren. In het specifieke geval van detectie van de vorming van pipingkanalen kan het tevens handig zijn om het verhang tussen de waterspanningssensoren van de twee geinstalleerde rijen te bekijken. Een piek (eerst scherpe stijging en daarna scherpe daling) in het verhang duidt immers op een voorbijgroeiend piping kanaal. De bepaling van het verhang is simpelweg het verschil tussen twee achter elkaar liggende sensoren van de twee rijen. Dit betreft dus een rekenkundige handeling, die in onze ogen in een dataverwerking en visualisatie omgeving een eenvoudige handeling zou moeten zijn. In het Alert Solutions data panel konden wij het verhang dan ook live volgen ten behoeve van een realtime piping detectie. Samenvatting Alert Solutions meetsysteem Alert Solutions heeft in de piping dijken in totaal 16 waterspanningsmeters geplaatst; De waterspanningsmeters hebben een meetbereik van 0 tot 250 kpa en een nauwkeurigheid van 0,05 kpa; De metingen zijn doorgezet naar TNO AnySense, lokale opslag en het eigen Data Panel van Alert Solutions; De metingen zijn tijdens de proefuitvoering zonder onderbrekingen geleverd. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 16 van 25

17 Deel B - Analyse BELANGRIJK Wij zien het als leverancier van datastromen uit meetinstrumenten niet als onze rol om uitspraken te doen over de stabiliteit van de dijk. Dat is aan betrokken geotechnici. Wij zien het als onze verantwoordelijkheid om hen de relevante informatie aan te bieden tot goed onderbouwde oordeelsvorming te komen. Daarbij gaan wij nadrukkelijk verder dan het opleveren van ruwe datastromen. Vertaalslagen naar waterspanningen, stijghoogten en bijvoorbeeld het tonen van het druk verhang tussen bepaalde posities in de dijk zijn daar voorbeelden van. Data visualisatie en interpretatie Om een indruk te vormen over de toestand van de dijk, hebben wij voornamelijk naar het verhang (zijnde het drukverschil tussen de gemeten waarden van de sensoren in rij 1 versus rij 2) gekeken. In de toestand dat zich geen piping voordoet zou dit verhang direct evenredig moeten zijn met het waterniveauverschil tussen de bak en de binnenteen van de dijk. Dus bij 2 meter water in de bak, en een totale breedte van de dijk van 15 meter (= de kwelweglengte), een afstand tussen beide sensor rijen van 1,5 meter, zou het drukverschil tussen beide rijen logischerwijs 10% * 2 meter = 20cm water zijn, overeenkomend met 0,981*20 = 19,6 mbar. Hier wordt dan geen rekening gehouden met de specifieke grondopbouw van de dijk die uiteraard invloed kan hebben op intredepunten van het water en dienovereenkomstig met drukverschillen. Het vullen van de bak Het vullen van de bak heeft volgens het logboek vanaf start experiment plaatsgevonden in opeenvolgende stappen van 50 cm, 50 cm, 20 cm en 20 cm. De momenten en grootte van stappen in het verhang tussen de sensorrijen onder de westdijk komen goed overeen met de meldingen in het logboek (zie figuur 12). Nadat de bak de opvolgende nacht verder niet wordt gevuld, zien we het verhang langzaam teruglopen. In de vroege ochtend is vervolgens het niveau in de bak naar 160 cm gebracht. Dit is einde van grafiek 12. Het drukverschil tussen de sensoren geeft dan ook, conform verwachting, bijna 16 mbar aan. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 17 van 25

18 Figuur 12: Start vullen waterbassin Westdijk Kijken we naar alle sensoren dan zien we dat alle drukken stapsgewijs oplopen als gevolg van het vullen van de waterbak. Daarbij lopen conform verwachting de drukken van de rij sensoren die dichter bij de bak zijn gelegen harder op. Sensoren SVT02 t/m SVT06 laten ook zien dat de waterstijging over de volledige breedte van de dijk wordt geregistreerd. De momenten van stijgen vallen direct samen met het logboek (zie grafiek 13). Figuur 13: drukverloop van alle sensoren onder de Westdijk tijdens het initiele vullen van de bak. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 18 van 25

19 NB. Sensor SVT01 reageert veel minder duidelijk op de proefuitvoering. Wij vermoeden dat deze sensor na installatie tijdens de verdere opbouw van het dijklichaam mogelijk is gedraaid, waardoor de druksensorinlaat in de kleilaag terecht is gekomen in plaats van direct in de goed doorlatende zandlaag. Vanaf 22 aug, 16:00 uur vertoont de sensor wel gedrag overeenkomstig de overige sensoren. Wellicht is de sensor op dat moment door waterstroming vrijer komen te liggen en staat het meer in contact met de druk in de zandlaag. Later in de proefuitvoering vertoont de sensor echter weer verminderde responssnelheid. Ontstaan wellen Westdijk In de ochtend van 24 augustus worden de eerste zandmeevoerende wellen waargenomen. Dit geeft kleine maar niet zeer prominente pieken in de waarden van het verhang tussen sensoren. Voornamelijk in het centrum van de dijk. Het verhang tussen SVT02 en SVT05 loopt vanaf 23/08 om 22:00 uur op. Zie figuur 14. Dit duidt op een pipingkanaal. Als het verhang een piek vertoont op 24/08 om 00:30 uur en daarna sterk terugvalt, lijkt het pipingkanaal de tweede rij sensoren, op 220cm van de teen van de dijk, te passeren. Figuur 14: Verhang tussen sensor SVT05 en SVT02 gedurende de ochtend van 24 augustus Als in de loop van de ochtend, vanaf omstreeks 08:00 uur, het waterbassin verder wordt gevuld en daarmee het verval over de dijk wordt verhoogd, lijkt het ontstane pipingkanaal bij SVT05 weer dicht te vallen. We zien namelijk weer een sterke toename van het verhang. Einde ochtend, omstreeks 11:00 uur, worden beide DMC buizen opengezet, met een scherpe daling in het verhang tot gevolg. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 19 van 25

20 Figuur 11: Westdijk, verhang tussen sensoren gedurende de gehele proef Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 20 van 25

21 Het debiet van de DMC wordt meerdere malen bijgeregeld, terwijl het waterniveau in de bak verder stapsgewijs verhoogd wordt. Elke actie is zeer duidelijk waarneembaar in de meetwaarden, zoals reeds weergegeven in deel A van deze rapportage. Het sluiten van de DMC buizen vlak na het middaguur op 25 augustus geeft zowel het groeien van de pipingkanalen als het verweken van de zandkern van het dijklichaam vrij spel. Het is duidelijk dat aan de rechterzijde van de dijk (vanuit binnenteen bekeken) bij sensoren SVT03 en SVT06 de grootste dynamiek waarneembaar is. De scherpe dalingen in de waarnemingen SVT03 duiden op aanzienlijke uitstroom van water vanuit de teen van de dijk. Dit hangt zowel samen met groeien van piping kanalen alsook waterstroming door het dijklichaam zelf. Dieper onder de dijk, bij sensor SVT06, blijft de waterspanning nog onverminderd stijgen. Dit wijst erop dat de pipingkanalen nog niet doorlopend zijn. Uiteindelijk bezwijkt de dijk volgens microstabiliteit. Ontstaan wellen Oostdijk De situatie in de Oostdijk verloopt op een vergelijkbare wijze als bij de Westdijk, waarbij het verschil is dat er geen actieve regeling van de werking van de grindkoffer mogelijk is. Verder is er geen voorziening getroffen om de infiltratie van water in de zandkern van het dijklichaam te verminderen danwel af te voeren. Ook bij de Oostdijk (zie grafiek 15) zien wij in de metingen duidelijk de proefuitvoering terug middels het stapsgewijs vullen van de waterbak. Verder zijn er op diverse momenten in het verhang sterke dalingen zichtbaar duidend op piping kanalen die voorbij de tweede rij sensoren groeien. Een voorbeeld van een dergelijke daling is omcirkeld in de grafiek. Later in de proefuitvoering zien we dergelijke pieken in het verhang opnieuw terug. Dit kan betekenen dat het pipingkanaal eerst is dichtgevallen, waarna het bij hoger verval over de proefbak opnieuw groeit (tot voorbij de tweede rij sensoren). Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 21 van 25

22 Figuur 15: Verhang tussen sensor AS218 en AS213, uitgedrukt als Druk AS218 -/- Druk AS213 We zien in deze metingen echter op geen moment een signatuur in de waterspanning (of het verhang tussen sensoren) dat duidt op doorlopende kanalen onder het dijklichaam, uitstrekkend van binnenteen tot buitenteen. Zou dat namelijk het geval zijn, dan valt bij een steeds ruimer wordend kanaal het verhang na een initiele stijging terug naar een waarde van vrijwel 0. Dit doet zich hier niet voor. Ook bij de andere sensor locaties in de Oostdijk zien we een dergelijke ontwikkeling zich niet voltrekken. Deze dijk faalt uiteindelijk ook op microstabiliteit. Micro stabiliteit Alert Solutions heeft ervoor gekozen in deze twee proefdijken te concentreren op waterspaningsmetingen op de interface zussen zand en klei onder de dijk ten behoeve van detectie van piping. Wij hebben het detecteren van infiltratie in en verweking van de zandkern van de dijk overgelaten aan andere sensorpartijen, met het vertrouwen dat er zodoende een totaalbeeld beschikbaar zou zijn voor de visualisatiepartijen. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 22 van 25

23 Deel C Meerwaarde voorspellingen We verwijzen naar onze opmerkingen in deel B van de rapportage. Wij zien het niet als onze rol om vanuit geotechnisch of grondmechanisch oogpunt uitspraken te doen over de stabiliteit van de dijk. In die lijn zien wij het ook niet als onze rol om voorspellingen te doen of voorspellingsmodellen te ontwikkelen ten aanzien van dijkstabiliteit. Wij zijn een leverancier van geotechnische meetinstrumenten en data-acquisitie netwerken, waarmee wij het doel hebben om nuttige, direct interpreteerbare informatie te leveren op het moment dat deze nodig is bij analisten en beslissers. Wij pretenderen dus niet enige meerwaarde toe te voegen met onze voorspellingen. Wel hebben wij in het kader van een leuke uitdaging, op basis van de eigen meetdata en enige ervaring van meettrends in andere projecten, enkele voorspellingen ingediend. Hierna een beknopt overzicht. Voorspellingen Oostdijk Nummer Ingediend Voorspelling bezwijken 1 22 augustus 2012, 13:11 uur Piping, centrum dijklichaam, 24 augustus 13:00 uur. Gezien dunne kleideklaag over zandkern is microstabiliteit kansrijk bij niet doorgroeien pipingkanlen voorbij grindkoffer augustus 2012, 12:39 uur 3 24 augustus 2012, 13:47 uur 4 25 augustus 2012, uur (NL) 5 26 augustus 2012, uur (NL) Piping, centrum dijklichaam, indien verhang over de bak minimaal 2,4 meter is, 24 augustus 11:00 uur Piping, centrum dijklichaam, 24 augustus, uur (UTC) / 22:00 (NL) indien verhang over de bak minimaal 2,4 meter. Doorlopende pipingkanalen indien verhang over de bak minimaal 2,60 meter. Verweking dijklichaam, afschuiven binnentalud middels microstabiliteit bij 3,2 m verhang over de bak. (falen rond 13:30 uur op 26/08) Toen bij een blijvend groot verhang er nog geen teken in de waterspanningsmeetdata (absoluut en verhang tussen twee rijen sensoren) waarneembaar was van doorgroeien en verruimen van pipingkanalen is onze voorspelling van het bezwijkmechanisme verschoven van piping naar microstabiliteit. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 23 van 25

24 Voorspellingen Westdijk Nummer Ingediend Voorspelling bezwijken 1 22 augustus 2012, 14:17 uur Dijk faalt niet. (uitgaande dat DMC systemen na opening niet meer gesloten zal worden) 2 23 augustus 2012, 12:56 uur Dijk faalt niet volgens piping of microstabiliteit (uitgaande dat DMC systemen na opening niet meer gesloten zal worden) Indien het waterniveau in de bak boven kruinhoogte wordt gebracht kan de dijk falen door erosie 3 24 augustus 2012, 13:18 uur (*) 4 24 augustus 2012, 16:13 uur 5 25 augustus 2012, 13:05 uur van het talud t.g.v. overtoppping. Dijk faalt volgens piping op 24/08 14:00 UTC / 16:00 NL (uitgaande dat DMC systemen na opening niet meer gesloten zal worden en er niet actief aan de DMC buizen gepompt gaat worden.) Groei van piping kanalen zet door bij verhang boven 2,00 meter over de westbak. Dijk faalt niet volgens piping of microstabiliteit (uitgaande dat DMC systemen na opening niet meer gesloten zal worden en bijgeregeld wordt naar gelang nodig om zandmeevoerende wellen te stoppen.) Indien het waterniveau in de bak boven kruinhoogte wordt gebracht kan de dijk falen door erosie van het talud t.g.v. overtoppping. Dijk faalt niet volgens piping of microstabiliteit (uitgaande dat DMC systemen na opening niet meer gesloten zal worden en bijgeregeld wordt naar gelang nodig om zandmeevoerende wellen en verweking te stoppen.) Indien het waterniveau in de bak boven kruinhoogte wordt gebracht (> 3.60) zal de dijk falen door erosie van het talud t.g.v. overtopping. Dit vindt plaats helemaal links (westelijk) op het dijkvak gezien de iets geringere kruinhoogte daar. (*) Op het moment dat wij voorspelling 3 uitbrachten, gingen wij er vanuit dat de DMC buizen volledig open stonden. Uit metingen maakten wij op dat dit niet voldoende was om piping te stoppen. Bij navraag na de voorspelling bleek de buis pas voor 5% open te staan en verder bijgeregeld te gaan worden. Dit leidde direct tot inbreng van voorspelling 4. Wat het voorspellen van al dan niet bezwijken van de Westdijk zeer lastig maakte is dat het voor ons niet duidelijk was welk beleid er gevoerd zou worden aangaande het openzetten van de DMC buizen. Zo was het ons niet duidelijk (a) of er na initieel openen het debiet nog verder actief bijgeregeld zou worden en (b) of de buizen op enig moment weer dichtgezet zou worden. Daarom zijn de voorspellingen nadrukkelijk afhankelijk gemaakt van de acties op de DMC buizen. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 24 van 25

25 Bijlagen Volledige tekst van de ingediende voorspellingen voor de Oostdijk en de Westdijk. Rapportage Alert Solutions - AIO-SVT Piping experimenten Pagina 25 van 25

26 Voorspelling faalmechanisme Eastdijk Alert Solutions BV Indiener: Alert Solutions BV, Erik Peters / Pepijn van der Vliet Tijdstip voorspelling: 22 augustus 2012, uur Dijk: Eastdijk Voorspelling: 24 augustus, uur Volgnummer: 1 Beschrijving faalmechanisme Faalmechanisme De dijk heeft een opbouw die tot de vorming van zandmeevoerende wellen kan leiden. Daar staat tegenover dat de aangebrachte grindkoffer tot een sterke vertraging van een dergelijke ontwikkeling kan leiden, wat de kans op micro instabiliteit zal doen tonemen. Zeker gezien de relaief dunne klei deklaag. Op dit moment gaan wij er vooralsnog vanuit dat de zijk zal bezwijken door het ontstaan van zandmeevoerende wellen onder de dijk door. Uiteindelijk zal een van de wellen dermate veel materiaal uitspoelen dat op die locatie de dijk inzakt waarna een bres in het dijklichaam ontstaat en deze vervolgens door water overspoeling bezwijkt. De ontstane verweking van de zandkern tijdens de proef zal bij fysieke vervorming van de dijk tot versnelde wegspoeling van materiaal leiden en het bezwijken vergroten. Signaal We volgen het verschil in de drukopbouw tussen de twee rijen sensoren onder de dijk. Daarbij vergelijken we de drukken van telkens twee sensoren die in de stroomrichting met elkaar liggen (het Verhang ). Daar waar dit Verhang oploopt, is dat een indicatie van potentieel risicovolle locaties voor het optreden van piping. De locaties onder de dijk waar het Verhang het grootste is, danwel het sterkst oploopt, hebben gezien de wetenschap dat de dijk gelijkmatig is opgebouwd - het grootste risico op het ontstaan van zandmeevoerende wellen. Wanneer dergelijke wellen ontstaan zal dat in de metingen terug komen doordat het verhang scherp afneemt (de druk egaliseert). Het is juist die signatuur (eerste oplopend verhang tot een piek, met scherp afnemend verhang daarna) die zal wijzen op het aanwezig zijn van wellen onder de dijk.

27 Tot op heden is een dergelijk signatuur in de data nog niet aanwezig, op basis waarvan wij concluderen dat nog geen (grote) kanalen zijn ontstaan. Locatie Sinds de start van het vullen van de oostbak met water is met name in het midden van de Eastdijk het Verhang het sterkst opgelopen. Wij verwachten op basis van dit inzicht dat de dijk dan ook in het centrum zal bezwijken. Hiervoor heeft Alert Solutions de volgende meetdata gebruikt: Absolute drukmetingen van de GeoBeads sensoren. De voorspelling is gebaseerd op de volgende parameter: De waterspanningen op de interface tussen zand en klei onder de dijk. De meetinstrumenten GeoBeads sensoren voor registratie van absolute druk aangebracht in twee raaien op de zand- klei overgang en de GeoBeads sensoren voor luchtdruk metingen. De voorspelling is gebaseerd op de metingen van sensoren: Alert Solutions sensoren GB1 t/m GB10 (Deltares notatie). Zie hieronder grafische weergave van de locatie van sensoren.

28 Bijlage (grafiek met indicatie gebruikt voor voorspelling) De sensoren AS218 en AS213 liggen in lijn van de potentiele waterstroming (haaks op de dijk) en liggen 1,5m uit elkaar. Uitgaande van een lineair drukverloop door de dijk heen (en een dijkbreedte van 15 m) zou je een verhang van 10% van de watrhoogte verwachten. Tot op heden is de bak in drie stappen (van respectievelijk 50 cm, 50 cm en 20 cm) gevuld. Dit zou volgens voorgaande bij lineair vergang) overeenkomen met respectievelijk 5, 5 en 2 mbar. Getoonde grafiek toont deze verhang verhoging. Dit wijst ons op lineair verloop, en mogelijk dus nog beperkt effect van de grindkoffer. Overige gegevens geen

29 Voorspelling faalmechanisme Eastdijk Alert Solutions BV Indiener: Alert Solutions BV, Erik Peters / Pepijn van der Vliet Tijdstip voorspelling: 23 augustus 2012, uur Dijk: Eastdijk Voorspelling: 24 augustus, uur Volgnummer: 2 Beschrijving faalmechanisme Faalmechanisme De dijk heeft een opbouw die tot de vorming van zandmeevoerende wellen kan leiden. Daar staat tegenover dat de aangebrachte grindkoffer tot een sterke vertraging van een dergelijke ontwikkeling kan leiden, wat de kans op micro instabiliteit zal doen toenemen. Zeker gezien de relaief dunne klei deklaag. Op dit moment gaan wij er vooralsnog vanuit dat de zijk zal bezwijken door het ontstaan van zandmeevoerende wellen onder de dijk door. Uiteindelijk zal een van de wellen dermate veel materiaal uitspoelen dat op die locatie de dijk inzakt waarna een bres in het dijklichaam ontstaat en deze vervolgens door water overspoeling bezwijkt. De ontstane verweking van de zandkern tijdens de proef zal bij fysieke vervorming van de dijk tot versnelde wegspoeling van materiaal leiden en het bezwijken vergroten. Signaal We volgen het verschil in de drukopbouw tussen de twee rijen sensoren onder de dijk. Daarbij vergelijken we de drukken van telkens twee sensoren die in de stroomrichting met elkaar liggen (het Verhang ). Daar waar dit Verhang oploopt, is dat een indicatie van potentieel risicovolle locaties voor het optreden van piping. De locaties onder de dijk waar het Verhang het grootste is, danwel het sterkst oploopt, hebben gezien de wetenschap dat de dijk gelijkmatig is opgebouwd - het grootste risico op het ontstaan van zandmeevoerende wellen. Wanneer dergelijke wellen ontstaan zal dat in de metingen terug komen doordat het verhang scherp afneemt (de druk egaliseert). Het is juist die signatuur (eerste oplopend verhang tot een piek, met scherp afnemend verhang daarna) die zal wijzen op het aanwezig zijn van wellen onder de dijk.

30 Tot op heden is een dergelijk signatuur in de data nog niet aanwezig, op basis waarvan wij concluderen dat nog geen (grote) kanalen zijn ontstaan. Met een waterniveauverschil van 1,60m (aanwezig op moment van dit schrijven) verwachten wij wel dat eerste kleine welvorming kan gaan optreden. Locatie Sinds de start van het vullen van de oostbak met water is met name in het midden van de Eastdijk het Verhang het sterkst opgelopen, bijna tweemaal zo hoge waarde als aan de uiterste zijkant van de bak. Wij verwachten op basis van dit inzicht dat in de dijk dan ook in het centrum het eerst kanaalvorming zal optreden en vervolgens ook daar zal bezwijken. Wij verwachten dat er een waterniveauverschil van 2,4 meter nodig zal zijn om falen tot stand te brengen. Hiervoor heeft Alert Solutions de volgende meetdata gebruikt: Absolute drukmetingen van de GeoBeads waterspanningsmeters type ACE-250. De voorspelling is gebaseerd op de volgende parameter: De waterspanningen (en verschillen hiertussen, zgn. verhang) op de interface tussen zand en klei onder de dijk. De meetinstrumenten GeoBeads waterspanningsmeters (type ACE-250) voor registratie van absolute druk aangebracht in twee rijen op de zand-klei overgang en de GeoBeads barometer voor luchtdruk metingen. De voorspelling is gebaseerd op de metingen van sensoren: Alert Solutions sensoren GB1 t/m GB10 (Deltares notatie). Zie hieronder grafische weergave van de locatie van sensoren.

31 Bijlage (grafiek met indicatie gebruikt voor voorspelling) De sensoren AS220 en AS215 liggen in lijn van de potentiele waterstroming (haaks op de dijk) en liggen 1,5m uit elkaar. Op de middellijn van de dijk is het verhang tussen twee naastliggende waterspanningsmeters het hoogst, wat duidt op een meest waarschijnlijke plek van (piping)kanaalvorming.

32 Voorspelling faalmechanisme Eastdijk Alert Solutions BV Indiener: Alert Solutions BV, Erik Peters / Pepijn van der Vliet Tijdstip voorspelling: 24 augustus 2012, uur Dijk: Eastdijk Voorspelling: 24 augustus, uur (UTC)/ 22:00 (NL) indien verhang over de bak minimaal 2,40 meter. Volgnummer: 3 Beschrijving faalmechanisme Faalmechanisme De dijk heeft een opbouw die tot de vorming van zandmeevoerende wellen kan leiden. Daar staat tegenover dat de aangebrachte grindkoffer tot een sterke vertraging van een dergelijke ontwikkeling kan leiden, wat de kans op micro instabiliteit zal doen toenemen. Zeker gezien de relaief dunne klei deklaag. Op dit moment gaan wij er vooralsnog vanuit dat de zijk zal bezwijken door het ontstaan van zandmeevoerende wellen onder de dijk door. Uiteindelijk zal een van de wellen dermate veel materiaal uitspoelen dat op die locatie de dijk inzakt waarna een bres in het dijklichaam ontstaat en deze vervolgens door water overspoeling bezwijkt. De ontstane verweking van de zandkern tijdens de proef zal bij fysieke vervorming van de dijk tot versnelde wegspoeling van materiaal leiden en het bezwijken vergroten. Signaal We volgen het verschil in de drukopbouw tussen de twee rijen sensoren onder de dijk. Daarbij vergelijken we de drukken van telkens twee sensoren die in de stroomrichting met elkaar liggen (het Verhang ). Wanneer dergelijke wellen ontstaan zal dat in de metingen terugkomen doordat het verhang scherp afneemt (de druk egaliseert). Het is juist die signatuur (eerste oplopend verhang tot een piek, met scherp afnemend verhang daarna) die zal wijzen op het aanwezig zijn van wellen onder de dijk.

33 Tot op heden is een dergelijk signatuur in de data nog niet aanwezig, op basis waarvan wij concluderen dat nog geen (grote) kanalen zijn ontstaan. Met een waterniveauverschil van 1,75m a 1,90 m (aanwezig op moment van dit schrijven) verwachten wij wel dat welvorming zal optreden. Wij verwachten vorming van zandmeevoerende wellen pas vanaf 2,20m verhang en substantiele groei van pipingkanalen vanaf 2,40m verhang over de bak. Locatie Sinds de start van het vullen van de oostbak met water is met name in het midden van de Eastdijk het Verhang het sterkst opgelopen. Wij verwachten op basis van dit inzicht dat in de dijk dan ook in het centrum het eerst kanaalvorming zal optreden en vervolgens ook daar zal bezwijken. Wij verwachten dat er een waterniveauverschil van 2,4 meter nodig zal zijn om falen tot stand te brengen. Hiervoor heeft Alert Solutions de volgende meetdata gebruikt: Absolute drukmetingen van de GeoBeads waterspanningsmeters type ACE-250. De voorspelling is gebaseerd op de volgende parameter: De waterspanningen (en verschillen hiertussen, zgn. verhang) op de interface tussen zand en klei onder de dijk. De meetinstrumenten GeoBeads waterspanningsmeters (type ACE-250) voor registratie van absolute druk aangebracht in twee rijen op de zand-klei overgang en de GeoBeads barometer voor luchtdruk metingen. De voorspelling is gebaseerd op de metingen van sensoren: Alert Solutions sensoren GB1 t/m GB10 (Deltares notatie). Zie hieronder grafische weergave van de locatie van sensoren.

34 Bijlage (grafiek met indicatie gebruikt voor voorspelling) Op de middellijn van de dijk is het verhang tussen twee naastliggende waterspanningsmeters het hoogst, wat duidt op een meest waarschijnlijke plek van (piping)kanaalvorming.

35 Voorspelling faalmechanisme Eastdijk Alert Solutions BV Indiener: Alert Solutions BV, Erik Peters / Pepijn van der Vliet Tijdstip voorspelling: 25 augustus 2012, uur (NL) Dijk: Eastdijk Voorspelling: Doorlopende pipingkanalen indien verhang over de bak minimaal 2,60 meter. Volgnummer: 4 Beschrijving faalmechanisme Faalmechanisme De dijk heeft een opbouw die tot de vorming van zandmeevoerende wellen kan leiden. Daar staat tegenover dat de aangebrachte grindkoffer tot een sterke vertraging van een dergelijke ontwikkeling kan leiden, wat de kans op micro instabiliteit zal doen toenemen. Zeker gezien de relaief dunne klei deklaag. Op dit moment gaan wij er vanuit dat de zijk zal bezwijken door het ontstaan van zandmeevoerende wellen onder de dijk door. Uiteindelijk zal een van de wellen dermate veel materiaal uitspoelen dat op die locatie de dijk inzakt waarna een bres in het dijklichaam ontstaat en deze vervolgens door water overspoeling bezwijkt. De ontstane verweking van de zandkern tijdens de proef zal bij fysieke vervorming van de dijk tot versnelde wegspoeling van materiaal leiden en het bezwijken vergroten. Signaal We volgen het verschil in de drukopbouw tussen de twee rijen sensoren onder de dijk. Daarbij vergelijken we de drukken van telkens twee sensoren die in de stroomrichting met elkaar liggen (het Verhang ). Wanneer dergelijke wellen ontstaan zal dat in de metingen terugkomen doordat het verhang scherp afneemt (de druk egaliseert). Het is juist die signatuur (eerste oplopend verhang tot een piek, met scherp afnemend verhang daarna) die zal wijzen op het aanwezig zijn van wellen onder de dijk.

36 Heden nacht hebben we signatuur in de data gezien, welke wijzt op het ontstaan van groeiende kanalen. Met een waterniveauverschil van 2,20 m (aanwezig op moment van dit schrijven) verwachten wij dat welvorming toe zal gaan nemen. In voorspellintg 3 hadden wij reeds aangegeven te verwachten dat vorming van zandmeevoerende wellen pas vanaf 2,20m verhang zou plaatsvinden. Wij denken dat een verhang van meer dan 2,60m over de bak nodig is om de kanalen te laten doorgroeien tot bovenstroomse zijde, ondanks de aanweigheid van de grindkoffer. Locatie Sinds de start van het vullen van de oostbak met water is met name in het midden van de Eastdijk het Verhang het sterkst opgelopen. Wij verwachten op basis van dit inzicht dat in de dijk dan ook in het centrum het eerst kanaalvorming zal optreden en vervolgens ook daar zal bezwijken. Hiervoor heeft Alert Solutions de volgende meetdata gebruikt: Absolute drukmetingen van de GeoBeads waterspanningsmeters type ACE-250. De voorspelling is gebaseerd op de volgende parameter: De waterspanningen (en verschillen hiertussen, zgn. verhang) op de interface tussen zand en klei onder de dijk. De meetinstrumenten GeoBeads waterspanningsmeters (type ACE-250) voor registratie van absolute druk aangebracht in twee rijen op de zand-klei overgang en de GeoBeads barometer voor luchtdruk metingen. De voorspelling is gebaseerd op de metingen van sensoren: Alert Solutions sensoren GB1 t/m GB10 (Deltares notatie). Zie hieronder grafische weergave van de locatie van sensoren.

37 Bijlage (grafiek met indicatie gebruikt voor voorspelling) Gehele proefperiode.

38 Ingezoomd op 25 augustus 0:00 tot 12:00 NL tijd. Op 25 augustus rond 3.00 uur NL zien we het verhang voor het eerste scherp teruglopen, hetzelfde gebeurt rond 8.30 uur NL. Dit lijkt het patroon van het optreden van piping te hebben. Daarna zien het verhang evenwel ook weer wat toenemen, wat zou kunnen wijze op dichtslibben. Daarbij vallen de stijgingen wel deels samen met het verhogen van het verhang in de bak (start rond 6.00 NL en 8.00 NL).