Stabiliteit van steenzettingen onder golfaanval - boven de waterlijn - onder een horizontale overgangsconstructie

Transcriptie

1

2

3 Stabiliteit van steenzettingen onder golfaanval - boven de waterlijn - onder een horizontale overgangsconstructie P. van Steeg M. Klein Breteler Deltares, 2009

4

5

6

7 18 november 2009, definitief Samenvatting Deel I: Stabiliteit van steenzettingen boven de waterlijn Rijkswaterstaat Waterdienst heeft Deltares opdracht gegeven om de stabiliteit van een dijkbekleding boven de stilwaterlijn te onderzoeken door deze in de Deltagoot te beproeven. Dit is gedaan voor twee typen steenzettingen: Blokken en zuilen, beiden geplaatst op een granulair filter. De blokken hadden een afmeting van 0,20 m x 0,20 m x 0,10 m. De zuilen waren 0,08 m hoog: dit waren verzaagde palissadepalen met een diameter van 0,11 m. Dit is ingebouwd op een 1:3 talud. In beide gevallen is een filter met een dikte van 0.05 m toegepast. Dit rapport beschrijft de opzet van de proeven in de Deltagoot, de uitvoering van de proeven en de resultaten van het onderzoek. Tijdens de experimenten trad verschillende keren schade op aan zowel de zuilen als de blokken, waaruit een nieuw stabiliteitscriterium voor steenzettingen boven de waterlijn is afgeleid. STEENTOETS2008 berekent de stabiliteit van de steenzetting boven de waterlijn door een steenzetting onder de waterlijn door te rekenen en de uitkomst hiervan te corrigeren door een stabiliteitsfactor van f bovenbeloop = 0,8 toe te passen. In dit rapport is een minder conservatief criterium gevonden. Dit is een formule die is weergegeven in Paragraaf 4.5. Uit deze formule blijkt een maximale stabiliteitsfactor van f bovenbeloop = 0,55. Er wordt aanbevolen om dit stabiliteitscriterium in STEENTOETS2008 op te nemen.

8

9 Samenvatting Deel II: Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie In opdracht van Rijkswaterstaat Waterdienst heeft Deltares onderzoek uitgevoerd naar de stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie. Hiertoe is een serie grootschalige experimenten uitgevoerd in de Deltagoot van Deltares. Dit experiment is zodanig uitgevoerd dat er naast elkaar een testsectie met een overgangsconstructie en een testsectie zonder overgangsconstructie is beproefd. De steenzetting bestond uit basalton van 20 cm dik geplaatst op een filter van circa 10 cm dikte. De hypothese was dat de overgangsconstructie de stabiliteit van de steenzetting eronder negatief zou beïnvloeden. Dit is enerzijds doordat de sterkte minder wordt als gevolg van het ontbreken van de klemwerking in de richting evenwijdig aan het talud, anderzijds doordat de belasting hoger wordt aangezien de drukken in het filter naar verwachting hoger zouden worden. Tijdens de experimenten bleek dat de sterkte niet minder is geworden. De klemwerking bleek nog steeds plaats te vinden aangezien het inwasmateriaal zorgde voor voldoende contact met de overgangsconstructie en het bovengelegen basalton. De belasting, gemeten met drukopnemers onder en boven de constructie, week direct onder de overgangsconstructie niet significant af ten opzichte van de sectie waar geen overgangsconstructie was geplaatst. Echter, op een lagergelegen punt was de belasting wel wat hoger. Tijdens de experimenten is er geen schade opgetreden aan de steenzetting. Dit zou volgens het programma STEENTOETS2008 echter wel het geval moeten zijn. Dit leidt tot de conclusie dat STEENTOETS2008 conservatieve aannames hanteert met betrekking tot de invloed van een overgangsconstructie op de stabiliteit van een steenzetting. Om deze reden wordt er aanbevolen om STEENTOETS2008 aan te passen met betrekking tot de overgangsconstructies.

10

11 Inhoud Deel I: Stabiliteit van steenzettingen boven de waterlijn Deel II: Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

12

13 18 november 2009, definitief Deel I: Stabiliteit van steenzettingen boven de waterlijn Stabiliteit van steenzettingen boven de waterlijn

14

15 18 november 2009, definitief Inhoud Lijst van Tabellen Lijst van Figuren Lijst van Foto's Lijst van Symbolen i iii v vii 1 Inleiding 1 2 Modelopstelling Meetlocatie Deltagoot Opzet van de proeven Opbouw dijkprofiel Testsectie 1: Blokken Testsectie 2: Zuilen Randafwerking van de testsecties Metingen Drukmetingen Golfhoogtemetingen Spleetbreedtemetingen (blokken) Proevenprogramma 7 3 Resultaten Drukmetingen Inleiding Van tijdssignaal naar overschrijdingsverdeling Vergelijken van de overschrijdingsverdelingen Golfmetingen Spleetbreedten Observaties 11 4 Analyse Inleiding Sterkte van de bekleding boven de waterlijn Belasting op de bekleding boven de waterlijn Beschrijving belastingen Analyse belastingen Stabiliteit van de bekleding boven de waterlijn Vergelijking van de testresultaten met de resultaten berekend met STEENTOETS Vergelijking van de stabiliteit van Serie L, N en H Formule voor reductiefactor boven de waterlijn 23 5 Conclusies en aanbevelingen 27 Referenties 29 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn i

16 18 november 2009, definitief Bijlage(n) A Tabellen B Figuren C Foto s D Vergelijkende berekening met STEENTOETS2008 D.1 Inleiding D.2 Berekening: Bepaling maximale golfhoogte Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn ii

17 18 november 2009, definitief Lijst van Tabellen In hoofdtekst: Tabel 2.1 Locatie en specificatie van de drukopnemers in de zuilen...5 Tabel 2.2 Locatie en specificatie van de drukopnemers in de blokken... 5 Tabel 3.1 Correctiewaarden voor de verschillende drukopnemers en testen t.b.v. bepalen stijghoogteverschil Tabel 4.1 Resultaten STEENTOETS2008 en Deltagootproeven Tabel 4.2 Significante golfhoogten behorende bij schadecategorieën en invloedsfactoren voor zuilen...23 Tabel 4.3 Significante golfhoogten behorende bij schadecategorieën en invloedsfactoren voor blokken In bijlagen: Tabel A.1 Uitgevoerd proevenprogramma, gemeten golfcondities en waargenomen schade... Tabel A.2 Spleetbreedtes voor test N1... Tabel A.3 Spleetbreedten na test L3... Tabel A.4 Spleetbreedten na test N3... Tabel A.5 Specificaties drukopnemers in zuilen... Tabel A.6 Specificaties drukopnemers in blokken... Tabel D.1 Resultaten berekening STEENTOETS Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn i

18

19 18 november 2009, definitief Lijst van Figuren In hoofdtekst: Figuur 2.1 Overzicht positie drukopnemers... 6 Figuur 3.1 Bepaling correcties met betrekking tot de waterstand en de stijghoogteverschillen Figuur 4.1 Grafische weergave van de vergelijking tussen resultaten STEENTOETS2008 en Deltagootproeven...20 Figuur 4.2 De correctiefactor f bovenbeloop als functie van z/z 2%...25 In bijlagen: Figuur B.1 Posities van golfhoogtemeters en opstelling t.o.v. het golfschot... Figuur B.2 Overzicht modelopstelling... Figuur B.3 Overzicht testsectie 1: Blokken... Figuur B.4 Overzicht testsectie 2: Zuilen... Figuur B.5 Posities van spleetmetingen bij testsectie 1: Blokken... Figuur B.6 Zeefkromme van filtermateriaal en inwasmateriaal... Figuur B.7 Golfhoogte overschrijdingskrommen en energie dichtheidsspectra... Figuur B.8 Bouwtekening drukopnemers in de zuilen... Figuur B.9 Gemeten 2% waarden... Figuur B.10 Overschrijdingskrommen drukopnemers... Figuur B.11 Vergelijking metingen met andere testresultaten... Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn iii

20

21 18 november 2009, definitief Lijst van Foto's In bijlagen: Foto C.1 Aanbrengen van de zandcementstabilisatie... Foto C.2 Aanbrengen van de zandcementstabilisatie... Foto C.3 Aanbrengen van de filterlaag... Foto C.4 Aanbrengen van de zuilen... Foto C.5 Aanbrengen van de zuilen en de blokken... Foto C.6 Overzicht opstelling... Foto C.7 Detail van de steenzetting van zuilen... Foto C.8 Detail van steenzetting van de blokken... Foto C.9 Overzicht zuilen... Foto C.10 Overzicht blokken... Foto C.11 Detail drukopnemers in de zuilen en overgangsconstructie... Foto C.12 Detail drukopnemers in de blokken en overgangsconstructie... Foto C.13 Detail aansluiting zuilen op gootwand en betonnen talud... Foto C.14 Detail aansluiting blokken op gootwand en betonnen talud... Foto C.15 Detail aansluiting zuilen en blokken... Foto C.16 Schade aan zuilen tijdens test N1... Foto C.17 Aangebrachte plaat bij de zuilen na test L1... Foto C.18 Aangebrachte plaat bij de zuilen na test L1... Foto C.19 Golven tijdens test L2... Foto C.20 Schade aan onderste blokkenrij tijdens test L2... Foto C.21 Aangebrachte plaat bij de blokken na test L2... Foto C.22 Aangebrachte plaat bij de blokken na test L2... Foto C.23 Lichte kattenrug bij de zuilen na test L3... Foto C.24 Schade aan blokken... Foto C.25 Aangebracht wapeningsnet tijdens proef N5... Foto C.26 Schade aan zuilen tijdens proef N5... Foto C.27 Golfaanval tijdens test L6... Foto C.28 Golfaanval tijdens test L6... Foto C.29 Schade na test H2... Foto C.30 Schade na test H2... Foto C.31 Schade na test H3... Foto C.32 Schade na test H3... Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn v

22

23 18 november 2009, definitief Lijst van Symbolen Symbool Eenheid Betekenis B (m) Blokbreedte C (m) Correctiewaarde m.b.t. het stijghoogteverschil D (m) Dikte van de toplaag D n (m) Nominale diameter van granulair materiaal D f (m) Zeefdiameter van granulair materiaal E(f) (m 2 s) Energiedichtheid als functie van f F (-) Stabiliteitsparameter ( 2/3 H ( D )) H m0 (m) Significante golfhoogte, bepaald uit het spectrum H s (m) Significante golfhoogte (in dit rapport gebaseerd op H m0 ) H s,max (m) Grootste gemeten inkomende golfhoogte H ssz.boven.swl (m) Significante golfhoogte met de steenzetting boven de stilwaterlijn H ssz.onder.swl (m) Significante golfhoogte met de steenzetting onder de stilwaterlijn N (-) Aantal golven tijdens een proef S f (m 2 /Hz) Spectrale dichtheid T m-1.0 (s) Spectrale golfperiode T p (s) Periode bij de piek van het golfspectrum X (m) Horizontale afstand tot het golfschot Z (m) Verticale afstand tot de bodem van de goot b (m) Dikte van de filterlaag f (Hz) Golffrequentie f bovenbeloop (-) Correctiefactor voor stabiliteit van een bekleding boven de stilwaterlijn g (m/s 2 ) Gravitatie versnelling h (m) Waterdiepte t.o.v. de gootbodem m 0 (m 2 ) Nulde moment van de energiedichtheid ( E( f ) df ) p (kn/m 2 ) Druk s m-1.0 (-) Golfsteilheid op basis van T m-1.0 s op (-) Golfsteilheid op basis van T p z (m) Verticale afstand t.o.v. de stilwaterlijn ( o ) Taludhelling b (-) Correctiefactor voor de berm f (-) Correctiefactor voor de permeabiliteit en de ruwheid van het talud (-) Correctiefactor voor schuine golfaanval (-) Relatieve soortelijke massa van de toplaagelementen s w ( ) s (kg/m 3 ) Soortelijke massa van de toplaagelementen op (-) Brekerparameter ( tan( ) ) s op op s w Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn vii

24 18 november 2009, definitief Symbool Eenheid Betekenis m-1.0 (-) Brekerparamter ( tan( ) ) b o w s m 1.0 (m) Stijghoogte op de toplaag (m) Stijghoogte onder de toplaag (m) Stijghoogteverschil (%) Percentage open oppervlakte van de toplaag Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn viii

25 18 november 2009, definitief 1 Inleiding Om het ontwerp en toetsen van dijkbekledingen te optimaliseren is meer inzicht nodig in de stabiliteit van dijkbekledingen boven de waterlijn. Dit kan om de volgende twee redenen van belang zijn: 1 Ontwerp van nieuwe dijken Bij het ontwerp van nieuwe dijken kan men het ontwerp van het gedeelte boven de waterlijn optimaler uitvoeren indien men meer kennis van de stabiliteit van de toplaag bezit. Uiteraard moet hierbij terdege rekening gehouden worden met zeespiegelstijging en de ontwikkelingen in het beleid, zoals de aanbevelingen van de commissie Veerman. Daardoor zou een bekleding die nu boven het ontwerppeil ligt, in de toekomst wel eens deels eronder kunnen komen te liggen. 2 Toetsen van huidige dijken Mogelijkerwijs kunnen dijken in de vijfjaarlijkse toetsing afgekeurd worden vanwege een te zwakke toplaag. In sommige gevallen is er, vanwege een gebrek aan kennis, een conservatieve toetsregel waardoor dijken worden afgekeurd. Indien kan worden aangetoond dat een toetsregel te conservatief is, kunnen deze regels worden aangescherpt en worden dijkbekledingen niet afgekeurd gebaseerd op een te conservatieve toetsregel. Hierdoor draagt het onderzoek bij aan het scherper toetsen. De huidige kennis omtrent de stabiliteit van steenzettingen boven de waterlijn is opgenomen in STEENTOETS2008 (Klein Breteler 2009). Het vermoeden bestaat dat de resultaten conservatief zijn. Het onderzoek richt zich op een nadere kwantificering van de stabiliteit boven de waterlijn zodat STEENTOETS2008 verbeterd kan worden. Om deze redenen heeft Rijkswaterstaat Waterdienst opdracht gegeven aan Deltares om de stabiliteit van dijkbekledingen boven de stilwaterlijn te testen door middel van een modelonderzoek in de Deltagoot van Deltares. Het onderzoek is uitgevoerd door Deltares onder leiding van ir. M. Klein Breteler en ir. P. van Steeg. De kwaliteitscontrole is verzorgd door ir. R. t Hart. Gedurende het project is veelvoudig overleg geweest met ing. Y. Provoost van Projectbureau Zeeweringen en ir. R. Bosters om de experimenten te optimaliseren. De heer Y. Provoost heeft namens Projectbureau Zeeweringen de testen L1 en L2 bekeken op vrijdag 27 maart Allereerst is de meetopstelling beschreven in Hoofdstuk 2. Vervolgens zijn de resultaten besproken (Hoofdstuk 3) en geanalyseerd (Hoofdstuk 4). Tot slot zijn de conclusies en aanbevelingen beschreven (Hoofdstuk 5). Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 1

26 18 november 2009, definitief 2 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

27 18 november 2009, definitief 2 Modelopstelling 2.1 Meetlocatie Deltagoot De locatie van de proeven is de Deltagoot van Deltares. De goot heeft een lengte van 240 m, een breedte van 5 m en een diepte van 7 m. In deze faciliteit kunnen constructies beproefd worden bij een waterdiepte van circa 1 tot circa 5.5 m. Golfcondities met een maximale significante golfhoogte van H s 1.6 m en golfperiodes van 1 tot 12 s kunnen worden gegenereerd. De maximale capaciteit is afhankelijk van de waterdiepte, type golfspectrum en de modelopstelling. Voor de golfschotsturing kan er gebruik gemaakt worden van eerste orde en tweede orde sturing. Voor relatief korte golven op ondiep water zorgt de tweede orde golfschotsturing ervoor dat er minder stoorgolven ontstaan in de goot aangezien deze golfschotsturing beter aansluit op de relatief korte golftoppen en lange golfdalen die normaal zijn bij dit soort condities. Het golfschot is verder uitgerust met een actief reflectiecompensatiesysteem (ARC), zodat de golfenergie die reflecteert op de constructie, niet opnieuw reflecteert op het golfschot. Daardoor wordt voorkomen dat deze reflectie de golfcondities beïnvloedt. 2.2 Opzet van de proeven Opbouw dijkprofiel In dit verslag wordt gebruik gemaakt van een coördinatenstelsel. Hierbij geldt het volgende: X = afstand tot het golfschot (m) Z = hoogte ten opzichte van de gootbodem (m) Alle maten die in dit verslag worden genoemd zijn modelmaten en geen prototypematen. De beoogde geometrische schaal van het model is circa 1 : 2. Om de proeven uit te voeren is een bestaand dijklichaam gebruikt dat in een eerder experiment is gebruikt. Dit dijkprofiel is beschreven in Wolters & Klein Breteler (2007). Het dijkprofiel heeft een taludhelling van 1:3 en een kruinhoogte van Z = 8,3 m. De teen van het dijkprofiel ligt op X = 169,84 m. De kern van de dijk bestaat uit zand. De opbouw van de dijk is op te delen in 3 onderdelen: het onderste gedeelte (beton en zogenaamde blokken op hun kant), het middengedeelte (de testsectie bestaande uit zuilen en blokken) en het bovenste gedeelte (beton). Een overzicht van de constructie is weergegeven in Figuur B.1 t/m Figuur B.5 in Bijlage B en Foto C.6 in Bijlage C. Vanaf de teen, Z = 0,00 m, tot Z = 2,20 m bestaat het talud uit een betonlaag. Vanaf Z = 2,20 m tot Z = 4,80 m is het talud opgebouwd uit zogenaamde blokken op hun kant. Dit is onderdeel van een constructie die in een eerdere test is gebruikt en vanwege praktische redenen is gebruikt in deze proefopstelling. Deze blokken van 50 x 50 x 25 cm zijn geplaatst op een filter van 11,5 cm dik dat bestaat uit steenslag met een korrelgrootte van 4-20 mm. Voor meer informatie over dit gedeelte van de opstelling wordt verwezen naar Wolters en Klein Breteler (2007). Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 3

28 18 november 2009, definitief Vanaf Z = 4,80 m tot Z = 5,49 m zijn twee testsecties naast elkaar aangelegd. Op de ene helft van deze sectie wordt de stabiliteit van blokken getest, op de andere helft wordt de stabiliteit van zuilen getest. Deze worden in detail besproken in Paragraaf en Paragraaf Vanaf Z = 5,49 m tot de kruin, Z = 8,30 m, bestaat het talud uit beton Testsectie 1: Blokken Op de onderliggende zandcement stabilisatie is steenslag aangebracht. Deze filterlaag van steenslag is 5 cm dik en heeft een korrelgrootte van 5-8 mm. Een zeefkromme van dit materiaal is weergegeven in Figuur B.6 in Bijlage B. Op de steenslag zijn blokken gezet (20 cm x 20 cm, 10 cm dik). De blokken zijn koud tegen elkaar geplaatst in halfsteensverband. Hierbij zijn geen afstandshouders toegepast. Van vier blokken is de soortelijke massa bepaald: 2347, 2366, 2354 en 2352 kg/m 3. De gemiddelde soortelijke massa is derhalve s = 2355 kg/m 3. De relatieve soortelijke massa heeft een gemiddelde waarde van = 1,36 ( D = 0,136 m) Testsectie 2: Zuilen Op de zandcement stabilisatie is steenslag aangebracht. Deze filterlaag bestaat uit een mix (50% - 50%) van twee standaardgradaties: mm en mm. Een zeefkromme van dit materiaal is weergegeven in Figuur B.6 in Bijlage B. De dikte van de filterlaag is 5 cm, de D f15 = 13 mm. Op de filterlaag is een dun flexibel gaas aangebracht om uitspoeling van het filter te voorkomen. De dikte van dit gaas is circa 1 mm, de maaswijdte bedraagt circa 4 mm. Op dit gaas zijn zuilen met een toplaagdikte van 8 cm geplaatst. De zuilen zijn gemaakt door zogenaamde palissadepalen te verzagen. Een palissadepaal is een ronde zuil waar een hap uit is genomen. Dit is goed te zien Foto C.7 in Bijlage C. De zuil heeft een diameter van 11 cm. Het percentage open oppervlak van de zetting bedraagt circa 11,6 %. Er is gekozen voor dit type zuil om de in de praktijk gebruikelijke betonzuilen zo goed mogelijk op schaal te kunnen simuleren met betrekking tot het percentage open oppervlakte, maatgevende diameter, dichtheid en vorm. Van vier zuilen is de soortelijke massa bepaald: 2296 kg/m 3, 2399 kg/m 3, 2341 kg/m 3 en 2318 kg/m 3. De gemiddelde soortelijke massa is derhalve s = 2339 kg/m 3. De relatieve soortelijke massa heeft een gemiddelde waarde van = ( D = m). De zuilen zijn zodanig gezet dat het hapje uit de cirkelvormige doorsnede in de even rijen naar beneden is gericht en in de oneven rijen naar boven. Hierbij is de onderste rij in de testsectie rij nummer 1. Dit is goed zichtbaar op Foto C.7 van Bijlage C. Op deze manier ontstaat een patroon waarbij een percentage open oppervlakte wordt gerealiseerd dat dicht in de buurt komt Basalton en Hydroblocks in het prototype Randafwerking van de testsecties De testsecties met blokken en zuilen hebben ieder vier randen die afgewerkt zijn: Overgang naar lagergelegen talud Het lagergelegen talud bestaat uit de zogenaamde blokken op hun kant. De blokken en de zuilen in de testsecties zijn hier koud tegenaan geplaatst. Dit is weergegeven in Foto C.11 en Foto C.12 in Bijlage C. Door het verschil in dikte van de toplagen sluiten de filterlagen niet op 4 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

29 18 november 2009, definitief elkaar aan, zodat dit als een hydraulisch dichte overgangsconstructie moet worden aangemerkt. Overgang naar naastgelegen testsectie De blokken en zuilen zijn gescheiden door een stalen profiel. Het profiel is verankerd aan de blokkenzetting onder de testsectie (blokken op hun kant) en de betonplaat boven de testsectie. Dit is weergegeven in Foto C.2. Dit profiel loopt door de filterlaag heen zodat geen ongewenste zijdelingse stroming door het filter plaats kan vinden. Een tweede stalen profiel is gedeeltelijk over de blokken geplaatst, waarmee ongewenste schade aan de randen van de opstelling voorkomen wordt. Tussen het profiel en de blokken en tussen het profiel en de zuilen is een rubberen strip geplaatst zodat de toplaag niet muurvast tussen de gootwanden kan komen te zitten. De overgang is weergegeven in Foto C.5 en Foto C.6 in Bijlage C. Overgang naar gootwand Aan de betonnen gootwand is een stalen profiel bevestigd. Dit stalen profiel is gedeeltelijk over de toplaagelementen geplaatst. Tussen het stalen profiel en de blokken en zuilen zijn rubberen strips geplaatst zodat wordt voorkomen dat de toplaagelementen niet muurvast geklemd zitten. De overgangen zijn weergegeven in Foto C.13 en Foto C.14 van Bijlage C. Overgang naar bovenliggende betonnen talud De overgang tussen de blokken en het bovenliggende talud is volgegoten met mortel zodat ongewenste schade hier wordt voorkomen. De overgang is weergegeven in Foto C.13 en Foto C.14 van Bijlage C. 2.3 Metingen Drukmetingen Om de stijghoogteverschillen op de toplaag te bepalen zijn op verschillende locaties in de steenzetting drukopnemers aangebracht. Deze drukopnemers zijn zowel op de bovenkant als op de onderkant van de zuilen en blokken aangebracht. Een overzicht van de locatie van de drukopnemers is weergegeven in, Tabel 2.1, Tabel 2.2, Figuur 2.1 en Figuur B.3 en Figuur B.4 in Bijlage B Tabel 2.1 Nummer Boven/ onder Locatie en specificatie van de drukopnemers in de zuilen positie Afstand vanaf overgang (m) Afstand vanaf gootwand (m) Waterstand t.o.v. DRO Serie L Series N Serie L Series N Serie H h=4,50m h=4,80m h=4,54m h=4,84m h=5,34m DRO 1 boven 1 0,05 1,07-0,316-0,016-0,276 0,024 0,524 DRO 2 boven 2 0,52 1,13-0,464-0,164-0,424-0,124 0,376 DRO 3 onder 1 0,05 1,18-0,212 0,088-0,172 0,128 0,628 DRO 4 onder 2 0,52 1,24-0,360-0,060-0,320-0,020 0,480 Tabel 2.2 Nummer Boven/ onder Locatie en specificatie van de drukopnemers in de blokken Waterstand t.o.v. DRO Afstand vanaf Afstand vanaf positie overgang (m) gootwand (m) Serie L Series N Serie L Series N Serie H h=4,50m h=4,80m h=4,54m h=4,84m h=5,34m DRO 5 boven 1 0,1 1,25-0,332-0,032-0,292 0,008 0,508 DRO 6 onder 1 0,1 1,25-0,237 0,063-0,197 0,103 0,603 DRO 7 boven 2 0,5 1,25-0,458-0,158-0,418-0,118 0,382 DRO 8 onder ,25-0,363-0,063-0,323-0,023 0,477 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 5

30 18 november 2009, definitief blokken zuilen 7/ /6 3 1 blokken op hun kant overgang Figuur 2.1 Overzicht positie drukopnemers De drukopnemers in de sectie met blokken zijn zodanig aangebracht dat in een blok zowel een drukopnemer is geplaatst die de druk aan de bovenzijde meet en een drukopnemer die de druk aan de onderzijde van de blokken meet. Een blok met twee drukopnemers vormt samen een meetset. Er zijn twee meetsets in de sectie met blokken aangebracht, één set in de rij tegen de onderste overgangsconstructie en één set op circa 0,40 m van de overgangsconstructie. Om praktische redenen was het niet mogelijk om twee drukopnemers in een enkele zuil te plaatsen. De afmetingen van de zuilen waren hiervoor niet toereikend. Om deze reden is er een zuil waarbij de druk aan de bovenzijde van de zuil wordt gemeten en een ernaast gelegen zuil waarbij de druk aan de onderzijde van de zuil wordt gemeten. Deze twee zuilen met twee drukopnemers vormen samen een meetset. In totaal zijn er ook in de sectie met de zuilen twee meetsets aangebracht. Een dwarsdoorsnede van een zuil met een ingebouwde drukopnemer is weergegeven in Figuur B.8 van Bijlage B. De drukken zijn opgenomen met een bemonsteringsfrequentie van 100 Hz en zijn analoog gefilterd met 50 Hz. Op de bovengenoemde manier is het mogelijk om in iedere testsectie op twee locaties de verschildruk te bepalen. De manier waarop de signalen zijn verwerkt, wordt besproken in Hoofdstuk Golfhoogtemetingen De golfhoogte is gemeten door middel van drie golfhoogtemeters. Deze golfhoogtemeters meten de golfhoogte op basis van de gemeten elektrische weerstand. De golfhoogtemeters zijn geïnstalleerd op X = 80.0 m, X = 87.0 m en X = Hierbij is X de afstand tot het 6 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

31 18 november 2009, definitief golfschot. Dit is toegepast bij Test 1 tot en met Test 11. Bij Test 12 tot en met Test 14 zijn golfhoogtemeters gebruikt die zijn geïnstalleerd op X = 80 m, X = 83 m en X = 84.5 m meter. De afstanden tussen de golfhoogtemeters (GHM) zijn bepaald met behulp van de techniek van Mansard & Funke (1980). Met deze methodiek kunnen de inkomende en de gereflecteerde golven bepaald worden. De calibratie van de GHM s is uitgevoerd door middel van verplaatsbare golfhoogtemeters van het type oppervlaktevolger. Door middel van de signalen zijn de volgende parameters bepaald: Spectrale dichtheid S(f) (m 2 /Hz) Piekperiode van het spectrum T p (s) Spectrale periode van het spectrum T m-1.0 (s) Golfhoogte overschrijdingskrommen Inkomende significante golfhoogte H m0 (m) Spleetbreedtemetingen (blokken) Voor en tijdens de proevenserie is op verschillende locaties de breedte van de spleten tussen de blokken opgemeten. Een overzicht van de locaties waar is gemeten is weergegeven in Figuur B.5 in Bijlage B. De maximale diepte van de spleetmeting bedraagt 6 cm. 2.4 Proevenprogramma Het proevenprogramma is uitgevoerd in drie series proeven. Iedere serie heeft zijn eigen specifieke waterstand. Bij de serie Lage waterstand (L) ligt de waterstand 30 cm of 26 cm onder de onderzijde van de testsectie. Bij de serie Normale waterstand (N) ligt de waterstand op de onderzijde van de testsectie of 4 cm daarboven. Bij de serie Hoge waterstand (H) ligt de waterstand 54 cm boven de onderzijde van de testsectie. De serie Normale waterstand (N) is gekozen zodat de te beproeven steenzetting exact boven de waterspiegel ligt. De serie Lage waterstand (L) en Hoge waterstand (H) kunnen worden gezien als een gevoeligheidsanalyse met betrekking tot de waterstand. Daarnaast fungeert de serie Hoge waterstand ook als referentiemeting aangezien deze testserie als een normale steenzetting onder de waterlijn beschouwd kan worden. Om mogelijke schade tijdens het proevenprogramma zo lang mogelijk uit te stellen is de volgorde van de testen zodanig gekozen dat de testen van de verschillende series door elkaar worden uitgevoerd. Bij alle series is gebruik gemaakt van een Pierson-Moskowitz spectrum en een golfsteilheid van s 0p = aangezien dit een goede benadering is voor de zeegang langs de Nederlandse kust. Het uitgevoerde proevenprogramma en de gemeten golfcondities van elke proef zijn weergegeven in Tabel A.1 van Bijlage A. Hier zijn de volgende symbolen gebruikt: h = waterdiepte (m) H s = significante golfhoogte (m) N = aantal golven (-) s op = golfsteilheid op basis van diepwater golflengte (-) T p = golfperiode bij de piek van het spectrum (s) T m-1.0 = spectrale golfperiode (s) L op = golflengte op diep water op basis van de piekperiode (m) Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 7

32 18 november 2009, definitief Voorbeelden van de golfhoogte overschrijdingskrommen en energiedichtheidspectra zijn gepresenteerd in Figuur B.7 van Bijlage B. Doordat bij test N1 bezwijken van de zuilen optrad, is het voorgenomen proevenprogramma aangepast. Er is besloten om test N1 te herhalen met een lagere waterstand (test L1) Echter, ook hierbij trad schade op. Aangezien in zowel test N1 als test L1 schade bij dezelfde zuil in de onderste rij optrad, bestond het vermoeden dat dit te maken heeft met de overgang tussen de blokken op hun kant naar de zuilen. In de praktijk kan er voor gekozen worden om dit in te gieten. Om ingieten te simuleren is met een metalen strip de onderste rij zuilen vastgezet. Test L1 is herhaald als test L2. Hierbij is echter de waterstand 4 cm verhoogd, gelijk aan het verschil in hoogte van de zuilen in de eerste en de tweede rij. Tevens is besloten om bij de nog resterende proeven de waterstand met 4 cm te verhogen ten opzichte van de oorspronkelijke waterstand. 8 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

33 18 november 2009, definitief 3 Resultaten 3.1 Drukmetingen Inleiding Teneinde de resultaten van de Deltagootproeven te kunnen gebruiken voor een gedegen analyse is op de gemeten druksignalen een aantal basisbewerkingen uitgevoerd. Het doel daarvan is vooral om de zeer grote hoeveelheid meetgegevens terug te brengen tot een beperkt aantal overzichtelijke figuren en tabellen, die een gedetailleerde analyse verder ondersteunen Van tijdssignaal naar overschrijdingsverdeling De belangrijkste belasting op de bekleding is de resultante van de druk onder de bekleding en de druk op de bekleding: het drukverschil. Dit drukverschil bestaat uit een dynamische en een statische component. De dynamische component wordt gevormd door de golfbewegingen. De statische component wordt gevormd door het hoogteverschil tussen de drukopnemers op de bekleding en de drukopnemers in het filter. De drukken zijn bemonsterd met 100 Hz en analoog gefilterd met 50 Hz. Aangezien de interesse alleen ligt in de dynamische component is de statische component niet in de bewerking meegenomen. Dit is gedaan door, voor aanvang van elke test, de drukopnemers te nullen en door de meetsignalen van de drukopnemers boven SWL te corrigeren met de plaatshoogte ten opzichte van SWL. Voorafgaand aan de eigenlijke statistische verwerking, zijn alle gemeten drukken vertaald naar stijghoogten waarbij de positie van de drukopnemer als referentie dient. p g w Met: = stijghoogte ten opzichte van de locatie van de drukopnemer (m) p = druk ten opzichte van de druk zonder golven (kn/m 2 ) w = soortelijke massa van water (kg/m3 ) g = gravitatie als gevolg van de zwaartekracht (m/s 2 ) Het verkregen signaal wordt in het vervolg van dit verslag aangeduid als ruw stijghoogte signaal. Het stijghoogteverschil is bepaald door de stijghoogte op de bekleding en onder de bekleding van elkaar af te trekken en te corrigeren voor de hoogte boven SWL voor de drukopnemers boven SWL. w o b C Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 9

34 18 november 2009, definitief Met: w = stijghoogteverschil (m) o = stijghoogte onder de bekleding (m) b = stijghoogte op de bekleding (m) C = correctiewaarde voor het gedeelte van het toplaagelement boven water De correctiewaarde voor het gedeelte van het toplaagelement boven water wordt als volgt berekend: C 0 = drukopnemer C ( zdro h) cos D C Dcos C Z DRO h D = correctiewaarde = hoogte van bovenste DRO t.o.v. gootbodem = waterstand t.o.v. gootbodem = dikte toplaagelement = hoek van het talud Figuur 3.1 Bepaling correcties met betrekking tot de waterstand en de stijghoogteverschillen De verschillende correctiewaarden zijn berekend en weergegeven in Tabel 3.1. Tabel 3.1 Correctiewaarden voor de verschillende drukopnemers en testen t.b.v. bepalen stijghoogteverschil waterstand t.o.v. DRO (m) h =4.50 m (L) h =4.54 m (L) h =4.80 m (N) h =4.84 m (N) h =5.34 m (H) DRO 1/3 0,076 0,076 0,015 0,000 0 DRO 2/4 0,076 0,076 0,076 0,076 0 DRO 5/6 0,095 0,095 0,030 0,000 0 DRO 7/8 0,095 0,095 0,095 0,095 0 Het verkregen signaal wordt in het verslag aangeduid als ruw stijghoogteverschilsignaal. Er wordt aangenomen dat de locale positieve maxima in het ruwe stijghoogteverschilsignaal de maatgevende belasting geven. De zwaarte van deze belasting wordt samengevat in een overschrijdingsverdeling. Echter, wanneer dit wordt gedaan blijkt er een springerig karakter te ontstaan met vele maxima. Dit aantal maxima is veel groter dan het aantal golven waardoor een vertekend beeld van de overschrijdingsverdelingen wordt gegeven. Vergelijking van overschrijdingsverdelingen van verschillende testen wordt hierdoor slecht mogelijk. 10 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

35 18 november 2009, definitief Om dit probleem te ondervangen is de methode van piekdetectie in het stijghoogteverschil zodanig aangepast dat slechts de hoogste piek in een golf wordt meegenomen in de analyse. Hiertoe is het ruwe stijghoogtesignaal van de drukopnemer in het filter gefilterd in het frequentiedomein. De filtering in het frequentiedomein is uitgevoerd met een high-pass filter van 0,1 Hz en een low-pass filter van 0,8 Hz. Het gevormde signaal wordt in dit verslag aangeduid als gefilterd stijghoogte signaal. Het maximum van het ruwe stijghoogteverschil kan nu worden bepaald. Het overschrijdingspercentage is vervolgens berekend door het aantal overschrijdingen te delen door het inkomende aantal golven. Het totale aantal inkomende golven is gebaseerd op de golfhoogtemeters. Het blijkt dat het aantal pieken iets lager is dan het aantal golven waardoor de overschrijdingslijn stopt bij een overschrijdingsfrequentie die kleiner is dan 100 %. De overschrijdingsverdelingen van de stijghoogteverschillen van test L3, N3 en H2 zijn weergegeven in Figuur B Vergelijken van de overschrijdingsverdelingen Teneinde de overschrijdingsverdelingen beter met elkaar te kunnen vergelijken zijn de 2% waarden van de overschrijdingsverdelingen van alle testen geplot als functie van de toegepaste golfhoogte. Tijdens de serie met een hogere waterstand (serie H) zijn er geen metingen uitgevoerd in de testsectie met zuilen. De resultaten zijn weergegeven in Figuur B.9 van Bijlage B. 3.2 Golfmetingen De gemeten golfkarakteristieken zijn weergegeven in Tabel A.1 van Bijlage A. Alle golfkarakteristieken zijn gebaseerd op een spectrale analyse. Overschrijdingskrommen van de golfhoogte en golfspectra van alle testen zijn weergeven in Figuur B.7 van Bijlage B. 3.3 Spleetbreedten De breedte van de enkele spleten tussen de blokken is opgemeten. De posities waar gemeten is, is aangegeven in Figuur B.5 van Bijlage B. Er is gemeten voor aanvang van test N1, na test L3 en na test N3. Deze meting vond plaats tot een maximum van 6 cm onder de bovenzijde van de toplaag. Deze metingen kunnen dus niet als representatief voor de bepaling van de doorlatendheid van de toplaag worden beschouwd. Resultaten van deze metingen zijn weergegeven in Tabel A.2, Tabel A.3 en Tabel A.4 van Bijlage A. Bij test L3 en test N3 was het niet mogelijk om de spleetbreedte van rij Z-A nummer 3 en nummer 4 (Zie Figuur B.5) op te meten omdat hier een afdekplaat over was geplaatst. Bij test N1 rij Z-A nummer 3 en nummer 4 is de spleetbreedte aanzienlijk groter dan de overige spleten. Dit komt door de onderliggende toplaag van blokken op hun kant waar een gedeelte van een blok is beschadigd. Deze beschadiging is echter niet over de volle dikte van het blok. Dit is weergegeven in Foto C.12 van Bijlage C. 3.4 Observaties Test N1 De waterstand bij test N1 was gelijk aan de onderkant van de testsectie (h = 4,80 m). De doelwaarde van de significante golfhoogte was H s = 0,86 m, de doelwaarde van golf piekperiode was T p = 4,28 s. Echter, doordat een zuil uit de constructie is verdwenen tijdens de test is de test afgebroken. Hierdoor heeft de test slechts 115 golven geduurd. De gemeten significante golfhoogte tijdens deze test was H s = 0,82 m, de piekperiode was T p = 4,05 s. De afwijkende waarden van de doelparameters en de gemeten waarden is te verklaren door de korte duur van de test. Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 11

36 18 november 2009, definitief Een zuil in de onderste rij is uit de toplaag verdwenen maar het filter is onaangetast gebleven dankzij het net tussen de toplaag en het filter. Dit is aangegeven in Foto C.16 in Bijlage C. Een aanzienlijke hoeveelheid inwasmateriaal is tijdens deze test uitgespoeld. Hierdoor lijken de zuilen ook wat losser te liggen. Na de test is een spleetbreedtemeting uitgevoerd. De resultaten zijn weergegeven in Tabel A.3 van Bijlage A. Om de stabiliteit voor de volgende proeven weer op peil te brengen is het inwasmateriaal aangevuld. Bij de sectie met blokken is geen schade waargenomen. Naar aanleiding van deze schade is besloten om het oorspronkelijke proevenprogramma aan te passen. De schade is volledig hersteld. Test L1 De waterstand bij Test L1 is 0,30 m onder de onderkant van de testsectie (h = 4,50 m). De gemeten significante golfhoogte bedraagt H s = 0,86 m, de gemeten piekperiode bedraagt T p = 4,03 s. Het aantal golven bedraagt 328. Een zuil in de onderste rij is uit de toplaag verdwenen. Dit was dezelfde zuil als in test N1. Omdat dezelfde zuil als bij test N1 is bezweken, is na afloop van test L1 gecontroleerd of deze zuil losser was geplaatst dan andere zuilen. Dit is gedaan door met de hand hieraan te trekken. Zonder inwasmateriaal lag deze zuil los tussen de andere zuilen (geen klemming). Wanneer inwasmateriaal is toegevoegd bleek deze zuil goed ingeklemd te zijn tussen de andere zuilen. Bij de blokken is geen schade waargenomen. Aangezien er het vermoeden bestaat dat de eerste rij zuilen minder ingeklemd liggen dan de overige zuilen, is er besloten om de laagste rij zuilen vast te zetten met een stalen profiel. Dit simuleert het ingieten van de eerste rij. Dit is weergegeven in Foto C.17 en Foto C.18 van Bijlage C. Test L1 zal daarom worden herhaald als test L2. De waterstand is hierbij 4 cm verhoogd, gelijk aan het hoogteverschil over een enkele zuil. Om de invloed van de belastingduur zo veel mogelijk te minimaliseren is het inwasmateriaal aangevuld. Daardoor wordt bereikt dat elke proef onafhankelijk is van de ervoor uitgevoerde proeven. Test L2 De waterstand ligt 30 cm onder de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 4,54 m). De gemeten significante golfhoogte bedroeg H s = 0,85 m, de gemeten piekperiode bedroeg T p = 4,17 s. Het aantal golven is gelijk aan N = 750. Tijdens de proef bleken twee blokken te bewegen. De locaties van deze blokken zijn aangegeven in Foto C.20. Omdat dit ook een blok met een drukopnemer was, is besloten om de proef af te breken om mogelijke schade aan de drukopnemer te voorkomen. Aan de zuilen is geen schade waargenomen. Aangezien het blok dat bewoog geplaatst is tegen de overgangsconstructie, en dit gedeelte van de overgangsconstructie een afgebrokkelde rand heeft, is besloten om dit blok te 12 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

37 18 november 2009, definitief stabiliseren door deze met een stalen strip te bevestigen zoals is weergegeven in Foto C.21 en Foto C.22 van Bijlage C. Na het stabiliseren van de strip is test L2 hervat als test L2a. Na de test L2 is het inwasmateriaal daarom niet aangevuld. Test L2a Test L2a is een aanvulling op test L2. De gemeten significante golfhoogte was H s = 0,90 m, de golfpiekperiode was T p = 4,15 s. Het aantal golven is gelijk aan 267. De golfcondities van proef L2 en L2a tezamen waren: H s = 0,86 m en T p = 4,17 s. Bij zowel de zuilen als de blokken is er geen schade waargenomen. Na de test is het inwasmateriaal niet aangevuld. Test L3 De waterstand ligt 30 cm onder de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 4,54 m). De gemeten significante golfhoogte bedroeg H s = 0,92 m, de gemeten piekperiode bedroeg T p = 4,39 s. Het aantal golven is gelijk aan N = Er is geen schade waargenomen bij de blokken. Na de test zijn de spleetbreedtes opgemeten. De resultaten hiervan zijn weergegeven in Tabel A.3 van Bijlage A. De spleetbreedtes van de langsvoegen zijn afgenomen met circa 14 % ten opzichte van de meting voor test N1. De spleetbreedtes van de stootvoegen zijn toegenomen met circa 34 % ten opzichte van de meting na test N1. Bij de zuilen ontstond een zeer lichte klokvormige opbolling. Dit is weergegeven in Foto C.23. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test N2 De waterstand ligt gelijk aan de bovenkant van de zuilen in de tweede rij (h = 4,84 m). De gemeten golfhoogte bedroeg H s = 0,80 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 4,05 s. Het aantal golven is gelijk aan 977. Aan zowel de zuilen als de blokken is geen schade waargenomen. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test N3 De waterstand ligt gelijk aan de bovenkant van de zuilen in de tweede rij (h = 4,84 m). De gemeten golfhoogte is H s = 0,94 m, de golf piekperiode is gelijk aan T p = 4,42 s. Het aantal golven is gelijk aan 997. Na de test zijn de spleetbreedtes bij de blokken opgemeten. De resultaten zijn weergegeven in Tabel A.5 van Bijlage A. De locaties van de metingen zijn weergegeven in Figuur B.5 van Bijlage B. De spleetbreedte van de langsvoegen is toegenomen met circa 30 % ten opzichte van de meting voor test N1. De spleetbreedte van de stootvoegen is toegenomen met circa 65 % ten opzichte van de meting na test N1. Dit duidt zeer waarschijnlijk op een horizontale opbolling. Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 13

38 18 november 2009, definitief Aan zowel de zuilen als de blokken is geen schade waargenomen. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test L4 De waterstand ligt 0,30 m onder de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 4,54 m). De gemeten golfhoogte is H s = 1,10 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 4,77 s. Het aantal golven is gelijk aan N = Aan zowel de zuilen als de blokken is geen schade waargenomen. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test N4 De waterstand ligt gelijk aan de bovenkant van de zuilen in de tweede rij (h = 4,84 m). De gemeten golfhoogte is H s = 1,10 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 4,41 s. Het aantal golven is gelijk aan N = 306. De proef is eerder afgebroken vanwege schade aan de blokken. Een blok is tijdens de test uit de bekleding gespoeld. Dit is weergegeven op Foto C.24 van Bijlage C. Er is besloten om het proevenprogramma met de blokken te beëindigen en het proevenprogramma alleen voort te zetten met de zuilen. Om deze reden is het gedeelte van het talud met blokken afgedekt met een wapeningsnet. Op deze manier kon er geen schade meer ontstaan aan de blokken tijdens het vervolg van het proevenprogramma. Na het aanbrengen van het wapeningsnet is test N4 opnieuw opgestart als test N4a. Test N4a De waterstand ligt gelijk aan de bovenkant van de zuilen in de tweede rij (h = 4.84 m). De gemeten golfhoogte is H s = 1,10 m, de gemeten golf piekperiode is gelijk aan T p = 4,70 s. Het aantal golven is gelijk aan N = 714. Tijdens de proef is er geen schade aan de zuilen ontstaan. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test L5 De waterstand ligt 0,30 m onder de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 4,54 m). De gemeten golfhoogte is H s = 1,28 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 5,23 s. Het aantal golven is gelijk aan N = Tijdens de proef is er geen schade aan de zuilen ontstaan. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test N5 De waterstand ligt gelijk aan de bovenkant van de zuilen in de tweede rij (h = 4,84 m). De gemeten golfhoogte is H s = 1,32 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 5,12 s. Het aantal golven is gelijk aan N = 433. Tijdens de test is een zuil uit de constructie verdwenen. De proef is daarna gelijk afgebroken om verdere schade te voorkomen. Een foto van de schade is weergegeven als Foto C.26 in Bijlage C. De schade is na de proef hersteld en het inwasmateriaal is aangevuld. 14 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

39 18 november 2009, definitief Test L6 De waterstand ligt 0,30 m onder de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 4,54 m). De gemeten golfhoogte is H s = 1,46 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 5,69 s. Het aantal golven is gelijk aan N = Foto s van de golven tijdens test L6 zijn C.27 en C.28 van Bijlage C. Tijdens de proef is er geen schade aan de zuilen ontstaan. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test H1 De waterstand ligt 0,50 m boven de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 5,34 m). De gemeten golfhoogte is H s = 0,51 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 3,28 s. Het aantal golven is gelijk aan N = Om schade aan de drukopnemers bij de zuilen te voorkomen zijn de drukopnemers voor de test verwijderd. Wel zijn de drukopnemers bij de blokken gebruikt. Er dient echter rekening mee gehouden te worden dat deze drukken mogelijkerwijs verstoord zijn door het wapeningsnet dat deze steenzetting afdekte. Tijdens de proef is er geen schade aan de zuilen ontstaan. Na de test is het inwasmateriaal aangevuld. Test H2 De waterstand ligt 0,50 m boven de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 5,34 m). De gemeten golfhoogte is H s = 0,51 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 3,28 s. Het aantal golven is gelijk aan N = Tijdens de proef is er lichte schade aan de zuilen ontstaan. Dit is aangegeven in Foto C.29 en Foto C.30 van Bijlage C. In de 5 e t/m de 9 e rij zijn zuilen iets omhoog gekomen in de vorm van een kattenrug. In de 9 e rij (0,24 m verticale afstand t.o.v. SWL) was dit het ergste. Daar zijn enkele zuilen 3 cm omhoog gekomen. Na de test is het talud zoveel mogelijk hersteld. De zuilen die hoger stonden zijn zo ver mogelijk terug in het talud aangebracht. Het is echter niet gelukt om deze volledig terug te krijgen. De zuilen staken na herstel maximaal 20 mm uit het talud. Daarnaast is het inwasmateriaal aangevuld. Test H3 De waterstand ligt 0,50 m boven de bovenkant van de zuil in de tweede rij (h = 5,34 m). De gemeten golfhoogte is H s = 0,61 m, de gemeten piekperiode is gelijk aan T p = 3,37 s. Het aantal golven is gelijk aan N = 330. Na circa 180 golven is een zuil uit de constructie verdwenen. Dit gebeurde in de 9 e rij, deze rij gaf tijdens proef H2 ook al de grootste vervorming. De proef is toen niet stopgezet om het schadeverloop te kunnen observeren. Na circa 330 golven zijn er meerdere zuilen uit het talud verdwenen en ontstond er een gat van vijf zuilen. Vervolgens is besloten om de test af te breken. Het talud na test H3 is weergegeven in Foto C.31 en Foto C.32 van Bijlage C. Test H3 was de laatste test uit het proevenprogramma. Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 15

40 18 november 2009, definitief 16 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

41 18 november 2009, definitief 4 Analyse 4.1 Inleiding Om de stabiliteit van een steenzetting boven de waterlijn in kaart te brengen is het noodzakelijk om de verschillende fysische aspecten in kaart te brengen. De stabiliteit van een constructie bestaat (in een vereenvoudigd model) uit de sterkte en de belastingen. Er wordt aangenomen dat de sterkte, bestaande uit het eigen gewicht van de toplaagelementen, en de klemwerking niet worden beïnvloed door het feit dat de steenzetting boven de waterlijn ligt. De belastingen worden echter wel beïnvloed door het feit dat de steenzetting boven de waterlijn ligt, omdat bijvoorbeeld vrijwel alle golfklappen niet direct op het beoogde deel van de steenzetting vallen, maar daaronder. In Paragraaf 4.2 is de sterkte van de bekleding geanalyseerd, in Paragraaf 4.3 de belasting en in Paragraaf 4.4 de stabiliteit. Tevens is er een vergelijking met de resultaten van STEENTOETS2008 gegeven. In Paragraaf 4.5 zijn de conclusies beschreven. 4.2 Sterkte van de bekleding boven de waterlijn De sterkte van een bekleding wordt voornamelijk gevormd door het eigen gewicht van de toplaagelementen en de inklemming. In deze analyse wordt aangenomen dat er geen andere aspecten zijn die bijdragen aan de sterkte van de toplaag. Het eigen gewicht van de toplaagelementen zal niet anders zijn voor een bekleding boven de waterlijn. Er wordt aangenomen dat als er een opwaarts stijghoogteverschil is, er ook een waterdruk aan de bovenzijde van de toplaag voorkomt. Daardoor moet het onderwater gewicht nog steeds genomen worden met betrekking tot het eigen gewicht van de toplaagelementen. De inklemming van de toplaagelementen zal in principe ook niet veranderen indien een bekleding boven de waterlijn wordt geplaatst. Echter, er dient rekening te worden gehouden met een mogelijke invloed van een overgang tussen twee typen toplaagelementen. Uit de testen in de Deltagoot bleek dat enkele elementen direct boven de horizontale overgang niet goed ingeklemd waren en daardoor al bij een relatief lage golf uit de toplaag werden gedrukt. Wanneer hier echter maatregelen worden getroffen om dit te voorkomen (bijvoorbeeld het ingieten van deze overgang) kan worden gesteld dat er geen invloed is op de klemming, en dus ook de sterkte, van de bekleding boven de waterlijn. 4.3 Belasting op de bekleding boven de waterlijn Beschrijving belastingen De belasting op de bekleding wordt gevormd door de verschildrukken op de bekleding. Deze verschildrukken worden weergegeven als 2% stijghoogteverschillen en zijn weergegeven in Figuur B.9. De manier waarop deze stijghoogteverschillen zijn bepaald is weergegeven in paragraaf 3.1. In Figuur B.9 zijn zes figuren weergegeven. De figuren aan de linkerzijde geven de stijghoogteverschillen weer in de meetsecties waar blokken zijn geplaatst. De figuren aan de rechterzijde geven de stijghoogteverschillen weer in de meetsecties waar de zuilen zijn geplaatst. Dit is weergegeven voor de drie verschillende waterstanden (serie L, N, en H). Bij de serie met de hoge waterstand (test serie H) zijn geen meetgegevens beschikbaar voor de Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 17

42 18 november 2009, definitief meetsectie met zuilen omdat bij deze testserie de drukopnemers waren verwijderd om schade aan deze drukopnemers te voorkomen. De resultaten van test N1 zijn niet meegenomen omdat deze test slechts 115 golven duurde in plaats van circa 1000 golven zoals bij alle andere testen. Om een vergelijking te kunnen maken met de testen die zijn beschreven in deel 2 van dit rapport is er in de figuur rechtsonder van Figuur B.9 een dataserie toegevoegd. Deze dataserie is vergelijkbaar met de metingen beschreven in deel 1 van dit rapport omdat de verticale afstand tussen de drukopnemers en de waterstand (h - Z DRO ) vrijwel gelijk is. Uit de dataserie verkregen uit deel 2 van dit rapport zijn de data gebruikt die voldoen aan de volgende voorwaarde: Voor vergelijking van Basalton uit deel 2 met blokken (DRO 5-6) uit deel 1: (h - Z DRO =0.60 m): 0.55 m < h - Z DRO < 0.65 m (5.1) Aan vergelijking (5.1) voldoen de volgende testen zoals beschreven in deel 2 van dit rapport: Test A1: DRO9-10; DRO11-12; DRO21-22; DRO23-24 Test A3: DRO25-26 Test B2: DRO9-10 Test C1: DRO13-14; DRO25-26 Test C2: DRO11-12; DRO23-24 Voor vergelijking van Basalton uit deel 2 met blokken (DRO 7-8) uit deel 1: (h - Z DRO =0.48 m): 0.43 m < h - Z DRO < 0.53 m (5.2) Aan vergelijking (5.2) voldoen de volgende testen zoals beschreven in deel 2 van dit rapport: Test A2: DRO9-10; DRO21-22 Test B1: DRO13-14 TestB2: DRO11-12; DRO23-24 De resultaten zijn weergegeven in de grafiek rechtsonder in Figuur B Analyse belastingen In Figuur B.9 zijn drie verschillende processen waar te nemen. Dit zijn: 1 Invloed van toenemende golfhoogte op het 2% stijghoogteverschil, 2% 2 Invloed van toenemende waterstand op het 2% stijghoogteverschil, 2% 3 Invloed van het bekledingstype op het 2% stijghoogteverschil, 2% 1 Invloed van toenemende golfhoogte op het 2% stijghoogteverschil, 2% Voor alle situaties geldt dat, naarmate de significante golfhoogte H s toeneemt, het 2% stijghoogteverschil ook toeneemt. Dit is overeenkomstig de verwachting. 2 Invloed van toenemende waterstand op het 2% stijghoogteverschil, 2% De gemeten stijghoogteverschillen bij test serie H zijn hoger dan de gemeten stijghoogteverschillen van testserie N, die weer hoger zijn dan de gemeten stijghoogteverschillen van testserie L. Een toenemende waterstand leidt dus tot een toenemend stijghoogteverschil. Dit is overeenkomstig de verwachting aangezien bij een hogere waterstand meer golfklappen op de meetsectie zullen vallen en dus hogere stijghoogteverschillen zullen optreden. 18 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

43 18 november 2009, definitief 3 Invloed van het bekledingstype op het 2% stijghoogteverschil, 2% In de figuur zijn drie typen bekledingen weergegeven. Dit zijn zuilen, blokken en Basalton. De laatste is ontleend aan het onderzoek dat is beschreven in deel 2 van dit rapport. Helaas kunnen niet alle drie de bekledingstypen met elkaar worden vergeleken aangezien er niet van alle drie de elementen data beschikbaar is over hetzelfde domein. Als de bekleding onder de waterlijn ligt, zou je verwachten dat de stijghoogteverschillen bij de blokken groter is dan bij de zuilen. De blokken hebben immers een grotere leklengte. Er is geen significant verschil tussen de gemeten stijghoogteverschillen bij de testsectie met de zuilen en de testsectie met de blokken met lage waterstand (serie L). Dit zou te maken kunnen hebben met het gebrek aan golfklappen en/of een lagere freatische lijn als de leklengte groter is. Bij de serie N is het stijghoogteverschil bij de blokken bij de waterlijn groter dan bij de zuilen, zoals te verwachten is (DROdro 1-3 en 5-6). In de figuren met metingen met hoge waterstand (serie H) lijkt de trend in de stijghoogteverschillen voor de blokken goed aan te sluiten op die van de Basalton. Gebaseerd op deze serie H lijkt er dus niet veel invloed te zijn van het type bekleding op de stijghoogteverschillen, en dat is vreemd. Het feit dat er geëxtrapoleerd moet worden maakt de vergelijking echter moeilijker. 4.4 Stabiliteit van de bekleding boven de waterlijn De analyse naar de stabiliteit is op twee manieren uitgevoerd: 1 Vergelijking van de testresultaten met de resultaten berekend met STEENTOETS Vergelijking van de stabiliteit van Serie L, N en H Vergelijking van de testresultaten met de resultaten berekend met STEENTOETS2008 De maximaal toelaatbare significante golfhoogte H s is voor de drie verschillende testseries bepaald met STEENTOETS2008 (versie 1.01). Dit staat beschreven in Bijlage D. Hierbij is per testserie de maximaal toelaatbare golfhoogte bepaald. De resultaten van de berekeningen met STEENTOETS2008 en de resultaten van de Deltagootproeven zijn weergegeven in Tabel 4.1 en Figuur 4.1. Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 19

44 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 18 november 2009, definitief Tabel 4.1 Series L Series N Series H Resultaten STEENTOETS2008 en Deltagootproeven STEENTOETS2008 Deltagoot H s max,toelaatbaar (m) H s, geen schade (m) H s, bezwijken (m) Blokken 0,60 1,10 niet gemeten Zuilen 0,56 1,46 niet gemeten Blokken 0,60 0,94 1,10 Zuilen 0,56 1,10 1,32 Blokken 0,41 niet gemeten niet gemeten Zuilen 0,44 0,51 0,61 1,60 STEENTOETS berekening Zuilen 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Blokken 1,60 1,40 STEENTOETS berekening 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Figuur 4.1 Grafische weergave van de vergelijking tussen resultaten STEENTOETS2008 en Deltagootproeven In Figuur 4.1 zijn met de groene indicatoren de proeven aangegeven waarbij geen schade is opgetreden. De rode indicatoren geven de proeven aan waarbij wel schade is opgetreden. 20 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

45 18 november 2009, definitief De verticale lege ruimte tussen de rode en groene indicatoren geven het domein aan wat de significante golfhoogte zou kunnen zijn indien de constructie nog net niet zou bezwijken. De gele stip geeft de berekening van STEENTOETS2008 aan. In een ideaal geval zou de gele stip dus op het boveneinde van de groene indicatoren liggen, of iets lager, omdat verwacht mag worden dat STEENTOETS een veilig resultaat geeft. Het verschil tussen de verwachte waarde en de veilige waarde zoals wordt berekend in STEENTOETS2008 is beschreven in Peters (2008). Volgens Peters bedraagt de correctiefactor voor niet-geklemde zettingen 1,21 indien er wordt uitgegaan dat het modelpunt gemiddeld op het faalpunt dient te liggen. Bij de referentiesectie (serie H, zuilen) blijkt STEENTOETS2008 met betrekking tot de maximale golfhoogte een iets lagere waarde te geven dan bij de experimenten is gemeten. STEENTOETS geeft dus een iets te conservatieve waarde. De gemeten waarden zijn ook vergeleken met andere metingen en berekeningen. De zuilen zijn vergeleken met Basalton, Hydroblocks, C-star en Pit-polygoonzuilen. Dit is weergegeven in Figuur B.11. Hieruit blijkt dat de metingen goed overeenkomen met eerdere metingen en berekeningen. Voor de blokken kan een dergelijke analyse niet worden uitgevoerd aangezien de blokken niet zijn getest met een hoge waterstand. Bij de series waarbij de steenzetting boven de waterlijn is geplaatst (serie L en N) blijkt de voorspelling van STEENTOETS2008 te conservatief Vergelijking van de stabiliteit van Serie L, N en H Inleiding De stabiliteit van Serie N en Serie L wordt in deze paragraaf met Serie H vergeleken. Aangezien de waterstand bij Serie H maar liefst een golfhoogte boven de horizontale overgang lag, kan deze serie worden beschouwd als een situatie met een golfaanval op een steenzetting die onder de waterlijn ligt. Deze serie proeven kan daardoor als een referentie dienen voor de proeven met lagere waterstand en steenzetting boven de waterlijn. Deze analyse is gebaseerd op de schadegevallen na fixatie van de toplaagelementen tegen de overgangsconstructie. In de praktijk betekent dit dat de toplaagelementen tegen de overgangsconstructie gefixeerd dienen te worden (bijvoorbeeld door middel van ingieten). De vergelijking dient als basis voor het bepalen van de een correctiefactor voor het bovenbeloop, f bovenbeloop. Deze correctiefactor geeft de verhouding weer tussen de stabiliteit van de steenzetting onder en boven de waterlijn. Hiertoe zijn de maximale toelaatbare significante golfhoogten benodigd waarbij de toplaag volgens STEENTOETS2008 nog net het oordeel goed krijgt. Toelichting berekening Voor de interpretatie van de proefresultaten wordt aangesloten op de schadecategorieën van Klein Breteler (2009): a) de grootste golfhoogte (H s ) waarbij een verplaatsing van een blok ten opzichte van een naastliggend blok kleiner dan 10 % van de dikte van de blok optrad b) de kleinste golfhoogte (H s ) waarbij een verplaatsing van een blok ten opzichte van een naastliggend blok tussen 10% en 20% van de dikte van het blok optrad c) de kleinste golfhoogte (H s ) waarbij een verplaatsing van een blok ten opzichte van een naastliggend blok tussen 20% en 50% van de dikte van het blok optrad Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 21

46 18 november 2009, definitief d) de kleinste golfhoogte (H s ) waarbij een verplaatsing van een blok ten opzichte van een naastliggend blok groter dan 50% van de dikte van het blok optrad (meestal is het blok dan door de golven geheel uit de bekleding gelicht) De rekenresultaten van STEENTOETS2008 komen overeen met de grootste golfhoogte waarbij de toplaag nog net het toetsresultaat goed krijgt. Volgens deze systematiek zou dit in het ideale geval overeen moeten komen met de proefresultaten uit de schadecategorie c. Idealiter wordt de correctiefactor dus als volgt bepaald: f bovenbeloop H H scatc,. onder. waterlijn scatc,. boven. waterlijn (5.3) Hierbij zijn de waarden gebaseerd op de testresultaten. Helaas is het echter niet gelukt om bij alle proeven de categorie C te identificeren. Veelal trad er na een test met schadecategorie A of B, de schadecategorie D op. De werkelijke waarde van de significante golfhoogte ligt dus tussen deze twee testen in. In dit geval is de significante golfhoogte behorende bij schadecategorie C als volgt bepaald: H s, Cat. A/ B s, Cat. D H scatc,. (5.4) 2 H Met behulp van vergelijking (5.3) en vergelijking (5.4) is het dus mogelijk om de verwachte waarde van de correctiefactor, f, te bepalen. Echter, vergelijking (5.4) suggereert dat de werkelijke waarde van de significante golfhoogte bij schadecategorie C midden tussen de waarde van de significante golfhoogte behorende bij schadecategorie A/B en D ligt. Dit hoeft echter niet het geval te zijn, want het kan ook dicht bij die van A/B of D liggen. Deze onzekerheden zijn tevens in kaart gebracht door minimale en maximale waarden van de significante golfhoogte in rekening te brengen: f bovenbeloop,min f bovenbeloop,max H H scatc,. onder. waterlijn scatd,. boven. waterlijn H H scatc,. onder. waterlijn scatab,. / boven. waterlijn (5.5) (5.6) In sommige gevallen is het niet gelukt om de constructie te laten bezwijken. In deze gevallen is er dus geen schadepunt verkregen. Wel is het dan mogelijk om een minimale en een maximale waarde van de correctiefactor te bepalen. De minimale theoretische waarde van de correctiefactor is gelijk aan f min = 0, de maximale waarde van de correctiefactor is gelijk aan de waarde verkregen uit vergelijking (5.6) waarbij de hoogst gebruikte golfconditie wordt toegepast:: (H s,cat.a/b ),onder.water = max (H s ) Bepaling parameters (zuilen) Bij test H1 (h = 5,34 m, H s = 0,40 m en T p = 2,90 m) is geen schade opgetreden (schadecategorie A / B).De test H2 (h = 5,34 m, H s = 0.51 m, T p = 3.28 s) valt met een blokbeweging ter grootte van 38% van de toplaagdikte in schadecategorie C. 22 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

47 18 november 2009, definitief Bij test H3 (h = 5,34 m, H s = 0.61 m, T p = 3.37 s) zijn er zuilen uit de steenzetting gelicht. De steenzetting na test H3 wordt daarmee als bezweken beschouwd. Bij test N4 (h = 4,84 m, H s = 1,10 m en T p = 4,70 s) is geen schade opgetreden, bij Test N5 (h = 4,84 m, H s = 1,32 m en T p = 5,12 s) zijn er zuilen uit de steenzetting gelicht (schadecategorie D). De schadecategorie C zit tussen deze twee proeven in. Test L6 (h = 4.54 m, H s = 1.46 m en T p = 5.69 s) is de proef met de grootste significante golfhoogte. Hierbij is geen schade opgetreden (schadecategorie A / B). Helaas is het, vanwege de beperkte capaciteit van het golfschot, niet gelukt om de steenzetting zwaarder te belasten waardoor het niet mogelijk is om aan te geven bij welke significante golfhoogte de constructie zou bezwijken. Op basis van het bovenstaande zijn in Tabel 4.2 parameters weergegeven met betrekking tot de invloedsfactor f bovenbeloop. Tabel 4.2 Serie Significante golfhoogten behorende bij schadecategorieën en invloedsfactoren voor zuilen H s,cat.a/b H s,cat.c H s,cat.d f bovenbeloop f bovenbeloop, min f bovenbeloop, max (-) (m) (m) (m) (-) (-) L N * H * bepaald met behulp van vergelijking (5.4) Bepaling parameters (blokken) Test serie H is bij de blokken niet uitgevoerd. Om deze reden is gebruik gemaakt van een de berekening met STEENTOETS2008. De met STEENTOETS2008 berekende maximale waarde bedraagt H s = 0.41 m. Er wordt aangenomen dat dit schadecategorie C is. Bij test N3 (h = 4.84 m, H s = 0.94 m, T p = 4.42 s) is geen schade opgetreden (schadecategorie A / B). Bij test N4 (h = 4.84 m, H s = 1.10 m, T p = 4.41 s) bezweek de constructie (Schadecategorie D). De schadecategorie C zit tussen deze twee proeven in. Bij test L4 (h = 4.54 m, H s = 1.10 m, T p = 4.77 s) is geen schade opgetreden (schadecategorie A / B). Er is binnen testserie L geen test uitgevoerd met een zwaardere golfconditie. Hierdoor is het niet mogelijk om de significante golfhoogte behorende bij schadecategorie C en schadecategorie D te bepalen. Tabel 4.3 Serie Significante golfhoogten behorende bij schadecategorieën en invloedsfactoren voor blokken H s,cat.a/b H s,cat.c H s,cat.d f bovenbeloop f bovenbeloop, min f bovenbeloop, max (-) (m) (m) (m) (-) (-) L N * H * bepaald met behulp van vergelijking (5.4) 4.5 Formule voor reductiefactor boven de waterlijn De resulterende waarden zoals weergegeven in Tabel 4.2 en Tabel 4.3 zijn grafisch weergegeven in Figuur 4.2. Op de horizontale as is de verticale afstand tussen het laagste gedeelte van de bewuste bekleding en de stilwaterlijn dimensieloos gemaakt door deze te delen door het 2% golfoploopniveau boven de Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 23

48 18 november 2009, definitief stilwaterlijn, z 2%. Gezien de fysica mag verwacht worden dat de locatie ten opzichte van het 2% golfoploopniveau een goede indicatie is van de grootte van de belasting. z 2% = 2% golfoploopniveau boven de stilwaterlijn (m) z = hoogte boven de stilwaterlijn (m) f bovenbeloop = correctiefactor voor de steenzetting boven de waterlijn (-) De z 2% waarde (voor gladde taluds) kan als volgt worden berekend (EurOtop, 2007): z2% 1.65 b f m 1,0H m 0met een maximum van Waarbij: z H % b f m0 m 1.0 H m0 = significante golfhoogte gebaseerd op de spectrale analyse: 4 m 0 b = correctiefactor voor de berm f = correctiefactor voor de permeabiliteit en ruwheid van het talud = correctiefactor voor schuine golfaanval m-1.0 = breaker parameter gebaseerd op T m-1.0 In de figuur valt op dat de punten van de zuilen lager liggen dan die van de blokken. In verhouding tot de stabiliteit op een normaal talud, zijn de zuilen dus stabieler dan blokken. Dit sluit aan op de verwachting, omdat zuilen met name gevoelig zijn voor golfklappen en juist die zijn boven de waterlijn zeer schaars tot volledig afwezig. Voor blokken geldt dat ze met name gevoelig zijn voor stijghoogtefronten. Na de golfklap raast er een translatiegolf het talud op, die ook boven de waterlijn een stijghoogtefront geeft. Zo n translatiegolf geeft kennelijk nog een belangrijke belasting. Verder zouden blokken wat gevoeliger kunnen zijn voor een hoog oplopende freatische lijn in het filter. Op basis van de bovenstaande analyse is een formule opgesteld waarmee de reductiefactor kan worden bepaald. Deze formule is tot stand gekomen door gebruik te maken van de volgende aannames: 1 De reductiefactor onder de waterlijn (z/z 2% < 0) bedraagt f bovenbeloop = 1 Het is denkbaar dat er in het gebied tussen de maximale golfklap en de waterlijn ook een reductiefactor kan worden toegepast. Aangezien hier geen metingen zijn uitgevoerd wordt vooralsnog aanbevolen om voor dit gebied geen correctiefactor toe te passen. Dit verklaart de sprong in Figuur 4.2. Er wordt gebruik gemaakt van de gevonden waarden zoals samengevat in 2 Tabel 4.2 en Tabel Er wordt aangenomen dat de steenzetting op het 2% golfoploopniveau (z/z 2% = 1) een theoretische dikte van 0,00 m (f bovenbeloop = 0) mag hebben. 4 Er wordt aangenomen dat de correctiefactor lineair verloopt met de hoogte boven de stilwaterlijn 5 De belastingparameter dient een waarde te hebben van 0 H s / D 1. Dit sluit aan op de formules voor steenzettingen op de kruin en het binnentalud van havendammen. 24 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

49 18 november 2009, definitief voorgestelde factor huidige factor in STEENTOETS metingen blokken metingen zuilen z/z 2% Figuur 4.2 De correctiefactor f bovenbeloop als functie van z/z 2% Op basis van de punten die hierboven genoemd zijn, is het volgende (conservatieve) functievoorschrift opgesteld: z fbovenbeloop voor 0 < z/z 2% 1 (5.7) z 2% Hierbij dienen de volgende randvoorwaarde in acht genomen te worden: H 1 s 15 D (5.8) Indien niet aan deze randvoorwaarde wordt voldaan, dient de dikte van de steenzetting zodanig gekozen te worden dat de dimensieloze parameter gelijk is aan H s / D = 15. Deze voorwaarde is gebaseerd op de formules voor havendammen, die ook in STEENTOETS2008 (versie 1.01) zijn opgenomen, en is hierin meegenomen om een minimale dikte van de steenzetting te garanderen. 2 Deze analyse is gebaseerd op de schadegevallen na fixatie van de toplaagelementen tegen de overgangsconstructie. In de praktijk betekent dit dat de toplaagelementen tegen de overgangsconstructie ook gefixeerd dienen te worden (bijvoorbeeld door middel van ingieten). 3 Dit is een conservatieve benadering voor een toepassing met bermen. Wanneer een berm wordt toegepast, wordt dit in vergelijking (5.7) verdisconteerd door de parameter z 2% waarin de invloed van een berm wordt meegenomen. De manier waarop een berm in STEENTOETS2008 ingevoerd dient te worden is beschreven Klein Breteler (2009). Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 25

50 18 november 2009, definitief 26 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

51 18 november 2009, definitief 5 Conclusies en aanbevelingen In opdracht van de Waterdienst van Rijkswaterstaat heeft Deltares de stabiliteit van een steenzetting boven de waterlijn bestudeerd door het uitvoeren van fysieke modelproeven in de Deltagoot. Hiervoor is een opstelling gebouwd die bestond uit twee secties: een sectie met zuilen en een sectie met blokken, beide op een dun granulair filter. Alle proeven zijn uitgevoerd op een talud van 1:3 met een golfsteilheid van 0,03 ( op = 1,9). Er is tijdens het proevenprogramma verschillende keren schade opgetreden aan zowel de zuilen als de blokken, op basis waarvan conclusies kunnen worden getrokken ten aanzien van de stabiliteit. De stabiliteit van zowel de zuilen als de blokken boven de waterlijn bleek groter te zijn dan volgens STEENTOETS2008. De benodigde dikte van de steenzetting boven de waterlijn is volgens STEENTOETS2008 minstens anderhalf maal zo groot als nodig blijkt te zijn volgens de Deltagootproeven. De schade bij de proeven waarbij de testsectie boven de waterlijn lag trad altijd op vlak boven de overgangsconstructie. STEENTOETS2008 berekent de stabiliteit van de steenzetting boven de waterlijn door een steenzetting onder de waterlijn door te rekenen en de uitkomst hiervan te corrigeren door een stabiliteitsfactor van f bovenbeloop = 0,8 toe te passen. Gebaseerd op de metingen die zijn uitgevoerd in de Deltagoot wordt een formule voorgesteld zoals is weergegeven in Paragraaf 4.5. Wanneer deze formule wordt toegepast is de stabiliteitsfactor met betrekking tot het bovenbeloop altijd kleiner of gelijk aan 0,55: z fbovenbeloop voor 0 < z/z 2% 1 (6.1) z 2% Met: z 2% = 2% golfoploopniveau boven de stilwaterlijn (m) z = hoogte boven de stilwaterlijn (m) f bovenbeloop = correctiefactor voor de steenzetting boven de waterlijn (-) Voorwaarde bij de formule is dat elementen direct boven de overgangsconstructie goed ingeklemd zijn (al dan niet door ingieten). Deze formule sluit aan de veilige kant aan op de metingen voor zowel blokken als zuilen op een granulair filter. Aanbevolen wordt om de vaste factor in STEENTOETS2008 (f bovenbeloop = 0,8) te vervangen door bovenstaande formule. Alhoewel er een factor is afgeleid tot het 2% golfoploopniveau, dat betekent uiteraard nog niet dat er per se een harde bekleding tot dat niveau noodzakelijk is. Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 27

52 18 november 2009, definitief 28 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn

53 18 november 2009, definitief Referenties EurOtop, 2007, Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures: Assessment Manual, August 2007, Mansard, E.P.D. and Funke, E.R., 1980, The measurement of incident waves and reflected spectra using a least squares method, 17 th Int. Conf. Of Coastal Engineering, Sydney. Klein Breteler, M. (2009), Onderzoeksprogramma Kennisleemtes Steenbekledingen, validatie Steentoets 2008, Deltares verslag H4846, februari 2009 Peters, D.J., 2008, Veiligheidsbeschouwingen Steentoets 2008 Bepaling veiligheidsfactoren, 9S8953/R0001/416450/Nijm, november 2008 Wolters, G., en Klein Breteler, M. 2007, Stabiliteit van steenzetting met blokken op hun kant, grootschalig modelonderzoek in de Deltagoot, WL Delft Hydraulics rapport H4941, oktober 2007 Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn 29

54

55 18 november 2009, definitief A Tabellen Tabel A.1 Tabel A.2 Tabel A.3 Tabel A.4 Tabel A.5 Tabel A.6 Uitgevoerd proevenprogramma, gemeten golfcondities en waargenomen schade Spleetbreedtes voor test N1 Spleetbreedten na test L3 Spleetbreedten na test N3 Specificaties drukopnemers in zuilen Specificaties drukopnemers in blokken Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn A

56 Test h H s T p T m-1.0 L o,p s o,p N H s / D Schade number name (m) (m) (s) (s) (m) (-) (-) zuilen blokken zuilen blokken 1 N1 normaal 4,80 0,82 4,05 3,84 25,6 0, ,64 6,01 ja nee 2 L1 laag 4,50 0,86 4,02 3,84 25,3 0, ,03 6,32 ja nee 3 L2 laag 4,54 0,86 4,15 3,84 26,9 0, ,00 6,29 nee ja L2a laag 4,54 0,90 4,15 3,85 26,9 0, ,44 6,64 nee nee 4 L3 laag 4,54 0,92 4,39 3,98 30,1 0, ,64 6,79 nee* nee 5 N2 normaal 4,84 0,80 4,05 3,68 25,6 0, ,48 5,88 nee* nee 6 N3 normaal 4,84 0,94 4,42 4,00 30,5 0, ,79 6,91 nee* nee 7 L4 laag 4,54 1,10 4,77 4,44 35,5 0, ,28 8,09 nee* nee 8 N4 normaal 4,84 1,10 4,41 4,37 30,4 0, ,28 8,09 nee* ja N4a normaal 4,84 1,10 4,70 4,40 34,5 0, ,28 8,09 nee* afgedekt 9 L5 laag 4,54 1,28 5,23 4,91 42,7 0, ,96 9,41 nee afgedekt 10 N5 normaal 4,84 1,32 5,12 4,91 40,9 0, ,34 9,71 ja afgedekt 11 L6 laag 4,54 1,46 5,69 5,42 50,5 0, ,64 10,74 nee afgedekt 12 h1 hoog 5,34 0,40 2,9 2,62 13,1 0, ,74 2,94 nee afgedekt 13 h2 hoog 5,34 0,51 3,28 2,9 16,8 0, ,77 3,75 ja** afgedekt 14 h3 hoog 5,34 0,61 3,37 3,18 17,7 0, ,70 4,49 ja afgedekt Tabel A.1: Proevenprogramma, gemeten golfcondities en waargenomen schade * zeer lichte kattenrug ** blokjes tweede rij2-3 cm omhoog

57 nummer gemiddelde rij (mm) Z-A 1,65 1,15 2,05 19* 1,62 Spleetbreedte voor test N1: langsvoegen bij overgang blokken op hun kant en blokken * hier zat een scheur in de onderliggende steen (zie foto C.12) nummer gemiddelde rij (mm) AB 1,20 1,10 1,15 0,20 BC 1,40 1,35 1,55 1,55 1,09 CD 0,35 1,10 1,30 0,80 Spleetbreedte voor test N1: langsvoegen nummer gemiddelde rij (mm) A 0,65 1,20 0,60 0,90 B 0,95 0,55 0,65 0,95 0,79 C 0,65 0,50 0,95 0,95 Spleetbreedte voor test N1: stootvoegen Tabel A.2: Spleetbreedtes voor test N1 (zie Figuur B.5 voor locaties spleetbreedtemetingen) nummer gemiddelde rij (mm) Z-A 2,7 3,3 * * 3,00 Spleetbreedte na test L3:langsvoegen bij overgang blokken op hun kant en blokken * Hier kon i.v.m. een afdekplaat niet meer gemeten worden (zie Foto C.22) nummer rij AB 0,4 0,3 0,4 0,7 BC 1,5 1,4 1,0 1,45 CD 0,7 0,95 0,95 1,55 Spleetbreedte na test L3: langsvoegen gemiddelde (mm) 0,94 nummer gemiddelde rij (mm) A 0,75 2,3 1,0 0,35 B 1,0 0,8 0,85 1,0 1,06 C 1,05 0,8 0,95 1,85 Spleetbreedte na test L3: stootvoegen Tabel A.3: Spleetbreedten na test L3 (zie Figuur B.5 voor locaties spleetbreedtemetingen) nummer gemiddelde rij (mm) Z-A 2,65 3,50 * * 3,08 Spleetbreedte na test N3: langsvoegen bij overgang blokken op hunkant en blokken * Hier kon i.v.m. een afdekplaat niet meer gemeten worden (Zie foto C.22) nummer rij AB 0,70 0,85 0,85 1,70 BC 1,40 1,50 1,50 2,35 CD 1,45 1,90 1,40 1,40 Spleetbreedte na test N3: langsvoegen gemiddelde (mm) 1,42 nummer gemiddelde rij (mm) A 0,85 2,30 1,35 0,50 B 0,80 1,00 1,00 1,85 1,30 C 1,60 1,00 1,50 1,80 Spleetbreedte na test N3: stootvoegen Tabel A.4: Spleetbreedtes na test N3 (zie Figuur B.5 voor locaties spleetbreedtemetingen)

58 Nummer Boven/ onder positie Afstand vanaf Afstand vanaf overgang (m) gootwand (m) DRO 1 boven 1 0,05 1,07 DRO 2 boven 2 0,52 1,125 DRO 3 onder 1 0,05 1,18 DRO 4 onder 2 0,52 1,235 Tabel A.5: Specificatie drukopnemers in zuilen blokken zuilen 7/8 4 2 Nummer Boven/ onder positie Afstand vanaf Afstand vanaf overgang (m) gootwand (m) DRO 5 boven 1 0,10 1,25 DRO 6 onder 1 0,10 1,25 DRO 7 boven 2 0,50 1,25 DRO 8 onder 2 0,50 1,25 Tabel A.6: Specificaties drukopnemers in blokken 5/6 3 1 blokken op hun kant overgang

59 18 november 2009, definitief B Figuren Figuur B.1 Figuur B.2 Figuur B.3 Figuur B.4 Figuur B.5 Figuur B.6 Figuur B.7 Figuur B.8 Figuur B.9 Figuur B.10 Figuur B.11 Posities van golfhoogtemeters en opstelling t.o.v. het golfschot Overzicht modelopstelling Overzicht testsectie 1: Blokken Overzicht testsectie 2: Zuilen Posities van spleetmetingen bij testsectie 1: Blokken Zeefkromme van filtermateriaal en inwasmateriaal Golfhoogte overschrijdingskrommen en energie dichtheidsspectra Bouwtekening drukopnemers in de zuilen Gemeten 2% waarden Overschrijdingskrommen drukopnemers Vergelijking metingen met andere testresultaten Stabiliteit steenzetting boven de waterlijn B

60 Posities van golfhoogtemeters en opstelling t.o.v. het golfschot Deltares Fig. B.1

61 kruin Overzicht modelopstelling Deltares Fig. B.2

62 Overzicht testsectie 1: Blokken Deltares Fig. B.3

63 Overzicht testsectie 2: Zuilen Deltares Fig. B.4

64 Posities van spleetmetingen bij testsectie 1 Deltares Fig. B.5

65 100 filtermateriaal onder zuilen Zeef [mm] filtermateriaal onder blokken / inwasmateriaal bij zuilen Zeef [mm] Zeefkromme van filtermateriaal toegepast onder zuilen Zeefkromme toegepast onder blokken en als inwasmateriaal bij zuilen Deltares Bijlage B.6

66

67

68

69

70 kabelhouder kabelhouder al. beschermplaatje, vastgelijmd drukopnemer Bouwtekening drukopnemer in de zuilen Deltares Fig. B.8

71 Series L (h = 4.54 m) Series L (h = 4.54 m) w2% (blokken) DRO 5-6 w2% (blokken) DRO w2% (zuilen) DRO 1-3 w2% (zuilen) DRO H s (m) H s (m) Series N (h = 4.84 m) Series N (h = 4.84 m) w2% (blokken) DRO 5-6 w2% (blokken) DRO w2% (zuilen) DRO 1-3 w2% (zuilen) DRO H s (m) H s (m) Series H (h = 5.34 m) Series H (h = 5.34 m) w2% (blokken) DRO 5-6 w2% (blokken) DRO w2% (zuilen deel 2) vergelijkbaar met DRO5-6 w2% (zuilen deel 2) vergelijkbaar met DRO H s (m) H s (m) Gemeten 2% waarden Deltares Fig. B.9

72

73

74

75 Basalton ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 op (-) Steentoets 4.0 (6-ksi-regel) Basalton, D = 20 cm, langeduurproeven, N = Basalton, langeduurproeven, nov , schade=a Basalton 1997, D = 20 cm, N = 1000 Basalton, 26, schade=a Basalton (niet ingewassen), D = 20 cm Basalton M1900 (niet ingewassen), 4, schade=d Kunstmatige zuilen Test H1 Kunstmatige zuilen Test H2 Kunstmatige zuilen Test H3 Vergelijking metingen met eerdere testresultaten Basalton Deltares FIG. B.11a

76 8 Hydroblocks ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 op (-) Steentoets 4.0 (6-ksi-regel) Lange duur onderzoek; D = 15 cm; N=1000 Lange duur onderzoek; D = 15 cm; N=1642 Hydroblocks 15 cm, langeduurproeven, 5250, schade=a Hydroblocks 15 cm, langeduurproeven, 5251, schade=d Hergebruikte Hydroblocks 15 cm, langeduurproeven, , schade=d Lange duur onderzoek; D = 20 cm; N=11000 Hydroblocks 20 cm, langeduurproeven, , schade=a Hydroblocks 20 cm, langeduurproeven, , schade=d Hydroblocks, D = 20 cm, 1998 Hydroblocks, 20 cm, 1998, 5, schade=b Hydroblocks, 20 cm, 1998, 6, schade=c Hydroblocks, D = 15 cm, lange golven Hydroblocks, 15, schade=a Hydroblocks, 16, schade=a Hydroblocks, 25, schade=a Hydroblocks, 26, schade=d Kunstmatige zuilen Test H1 Kunstmatige zuilen Test H2 Kunstmatige zuilen Test H3 Vergelijking metingen met eerdere testresultaten Hydroblocks Deltares FIG. B.11b

77 8 C-Star en Pit-Polygoonzuilen ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 op (-) Steentoets 4.0 (6-ksi-regel) C-Star, D = 18 cm, N = 1000 C-Star, D = 18 cm, N = 3000 C-Star, D = 18 cm, N = Deltagoot 2007, T15, schade=a Deltagoot 2007, T24-32, schade=b Deltagoot 2007, T24-34, schade=c Pit-polygoonzuilen, 20 cm, 1998 Pit-polygoonzuilen, 20 cm, 1998, 4, schade=b Pit-polygoonzuilen, 20 cm, 1998, 5, schade=c Pit-polygoonzuilen, 20 cm, 1998, 6, schade=d Kunstmatige zuilen Test H1 Kunstmatige zuilen Test H2 Kunstmatige zuilen Test H3 Vergelijking metingen met eerdere testresultaten C- Star en Pit-polygoonzuilen Deltares FIG. B.11c

78

79

80 Aanbrengen van de zandcementstabilisatie Foto C.1 en C.2 Deltares Bijlage C

81 Aanbrengen van de filterlaag Aanbrengen van de zuilen Foto C.3 en C.4 Deltares Bijlage C

82 Aanbrengen van de zuilen en de blokken Overzicht opstelling Foto C.5 en C.6 Deltares Bijlage C

83 Detail van de steenzetting van zuilen Detail van steenzetting van de blokken Foto C.7 en C.8 Deltares Bijlage C

84 Overzicht zuilen Overzicht blokken Foto C.9 en C.10 Deltares Bijlage C

85 Detail drukopnemers in de zuilen en overgangsconstructie Detail drukopnemers in de blokken en overgangsconstructie Foto C.11 en C.12 Deltares Bijlage C

86 Betonnen talud Gootwand Betonnen talud Gootwand Detail aansluiting zuilen op gootwand en betonnen talud Detail aansluiting blokken op gootwand en betonnen talud Foto C.13 en C.14 Deltares Bijlage C

87 Detail aansluiting zuilen en blokken Schade aan zuilen tijdens test N1 Foto C.15 en C.16 Deltares Bijlage C

88 Aangebrachte plaat bij de zuilen na test L1 Foto C.17 en C.18 Deltares Bijlage C

89 blok met drukopnemer. Dit blok bewoog tijdens test L2 Dit blok bewoog tijdens test L2 Golven tijdens Test L2 Schade aan onderste blokken rij tijdens Test L2 Foto C.19 en C.20 Deltares Bijlage C

90 Aangebrachte plaat bij de blokken na test L2 Foto C.21 en C.22 Deltares Bijlage C

91 verdwenen blok Uitgespoeld filtermateriaal Lichte kattenrug bij de zuilen na test L3 Schade aan blokken Foto C.23 en C.24 Deltares Bijlage C

92 verdwenen zuil Aangebracht wapeningsnet tijdens proef N5 Schade aan zuilen tijdens proef N5 Foto C.25 en C.26 Deltares Bijlage C

93 Golfaanval tijdens test L6 Golfaanval tijdens test L6 Foto C.27 en C.28 Deltares Bijlage C

94 Schade na test H2 Schade na test H2 Foto C.29 en C.30 Deltares Bijlage C

95 Schade na test H3 Schade na test H3 Foto C.31 en C.32 Deltares Bijlage C

96

97

98

99

100

101 18 november 2009, definitief Deel II: Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

102

103 18 november 2009, definitief Inhoud Lijst van Tabellen Lijst van Figuren Lijst van Foto's Lijst van Symbolen i iii v vii 1 Inleiding 1 2 Modelopstelling Hypothese Meetlocatie Deltagoot Opzet van de proeven Opbouw dijkprofiel Filter Basalton Overgangsconstructie Waterscheidend folie in het filter Inwasmateriaal Bekabeling Metingen Drukmetingen Golfhoogtemetingen Profielmetingen Positiebepaling met behulp van waterpas Handmetingen t.b.v. bepaling van de dikte van het filter Hydraulische condities Proevenprogramma 9 3 Resultaten Drukmetingen Inleiding Van tijdssignaal naar overschrijdingsverdeling Vergelijken van overschrijdingsverdelingen Conclusie Verzakkingen en filterdikte met profielmetingen en waterpas Dikte van de filterlaag direct na aanleg Filterlaagdikte na afloop proeven Spleetdieptemetingen Observaties 16 4 Analyse Inleiding Sterkte van de bekleding Inleiding: Eigen gewicht en inklemming Invloed van de overgangsconstructie op de inklemming. 18 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie i

104 18 november 2009, definitief Conclusie Belastingen Inleiding Analyse overschrijdingswaarden Analyse tijdsignaal Stabiliteit Vergelijking met resultaten STEENTOETS Conclusie 23 5 Conclusies en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen 25 6 Literatuur 27 Bijlage(n) A Tabellen B Figuren C Foto s A C D D Uitwerking verschillen in raai B en raai C E D.1 Inleiding E D.2 Verschil in de dikte van de filterlaag, b E D.2.1 Conclusie met betrekking tot de invloed van de dikte van de filterlaag op het stijghoogteverschil. G D.3 Verschil in relatief open oppervlak toplaag, G D.3.1 Conclusie met betrekking tot de invloed van het relatief open oppervlak van de toplaag ( ) op het stijghoogteverschil ( ). H D.4 Verschil in mate van vulling van het inwasmateriaal (gebaseerd op test E1) I D.4.1 Bepaling verschillen in testsectie met betrekking tot mate van vulling van het inwasmateriaal tussen de spleten. I D.4.2 Analyse invloed van verschil in vullingsgraad van de spleten met inwasmateriaal J D.4.3 Conclusie met betrekking tot de invloed van het inwasmateriaal op de verschillen in Lijn B en Lijn C K D.5 Verschil in aansluiting van het basalton op de overgangsconstructie L D.6 Afwijkingen in de meetapparatuur L D.7 Lekkages in het filter rondom of onder overgangsconstructie L D.8 Overige geometrische afwijkingen M D.9 Samenvatting en conclusie van mogelijke oorzaken in gemeten stijghoogteverschillen in Lijn A en Lijn B M E Berekening stabiliteit met STEENTOETS2008 E-1 E.1 Inleiding E-1 E.2 Berekening 1: bepaling maximale golfhoogte en maatgevende waterstand E-1 E.2.1 Invoerparameters E-1 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie ii

105 18 november 2009, definitief Lijst van Tabellen Tabellen weergegeven in de tekst Tabel 2.1 Locatie en specificatie van de drukopnemers...7 Tabel 2.2 Proevenprogramma met gerealiseerde waarden Tabel 4.1 Locatie van de maxima van de gemeten drukken en de overgangsconstructie (OVG) Tabel 4.2 Overzicht stijghoogteverschillen berekend met STEENTOETS Tabellen weergegeven in de bijlagen Tabel A.1 Tabel D.1 Tabel D.2 Tabel D.3 Tabel E.1 Minimum gemeten afstand tussen basalton en de overgangsconstructie Overzicht van percentage open oppervlakte bij lijn B en lijn C Gemeten speetdieptes en de afgeleide waarde van de hoogte van het inwasmateriaal en de fractie na test E1 Overzicht van de afwijkingen in de gemeten stijghoogteverschillen tussen Lijn B en Lijn C. Resultaten berekening STEENTOETS2008 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie i

106

107 18 november 2009, definitief Lijst van Figuren Figuren weergegeven in de tekst Figuur 2.1 Definitie van de parameter d Figuur 4.1 Overzicht stabiliteit van een steenzetting onder golfbelasting...17 Figuur 4.2 Schematisatie m.b.t. inklemming met en zonder overgangsconstructie Figuur 4.3 Schematisatie van inklemming onder de overgangsconstructie met inwasmateriaal...19 Figuren weergegeven in de bijlagen Figuur B.1 Overzicht modelopstelling Figuur B.2 Dwarsdoorsnede testsectie Figuur B.3 Bovenaanzicht testsectie Figuur B.4 Overzicht drukopnemers, raaien en lijnen Figuur B.5 Dikte van de filterlaag: handmeting vs. profielmeting Figuur B.6 Zakking talud: waterpasmeting vs. profielmeting Figuur B.7 Gemeten filterdikte na het testprogramma (handmeting) Figuur B.8 Golfhoogte overschrijdingskrommen en energie dichtheidsspectra Figuur B.9 Overschrijdingskrommen van verschildrukken Figuur B.10 Overschrijdingskrommen van drukken onder overgangsconstructie Figuur B.11 1%, 2%, 5% en 10% stijghoogteverschillen Figuur B.12 2% drukken in het filter Figuur B.13 2% drukken op de bekleding Figuur B.14 Afwijking van het stijghoogteverschil tussen referentiesectie en testsectie Figuur B.15 Tijdsignaal Figuur B.16 Zeefkromme van het inwasmateriaal en filtermateriaal Figuur D.1 Stijghoogteverschil als functie van de dikte van de filterlaag b Figuur D.2 Voorbeeld bepaling open oppervlakte Figuur D.3 Stijghoogteverschil als functie van het percentage open oppervlak Figuur D.4 Locaties van spleetbreedtemetingen in Lijn A (links), Lijn B (midden) en Lijn C (rechts) Figuur D.5 Schematisatie invloed van de mate van vulling van het inwasmateriaal op het stijghoogteverschil ( ) Figuur D.6 Verband tussen de mate van vulling en de leklengte Figuur D.7 Verband tussen de leklengte en het stijghoogteverschil Figuur D.8 Dwarsstroming indien het waterscheidende folie slecht zou aansluiten op de overgangsconstrucite Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie iii

108

109 18 november 2009, definitief Lijst van Foto's Foto C.1 Overzicht opstelling voordat filterlaag wordt aangebracht Foto C.2 Aanbrengen ondoorlatende filterscheiding Foto C.3 Overgangsconstructie in aanbouw Foto C.4 Aansluiting overgangsconstructie met gootwand Foto C.5 Verzagen van (grotere) basaltonzuilen Foto C.6 Verzaagde basaltonzuilen Foto C.7 Overzicht constructie voor aanbrengen filterlaag Foto C.8 Waterscheidend folie in filter Foto C.9 Zijaanzicht overgangsconstructie Foto C.10 Overzicht overgangsconstructie Foto C.11 Zetten van basalton door een professionele zetter Foto C.12 Overzicht van de constructie tijdens aanbouw Foto C.13 Overzicht constructie na aanbrengen basalton Foto C.14 Overzicht constructie na aanbrengen basalton (2) Foto C.15 Overzicht overgangsconstructie Foto C.16 Overzicht overgangsconstructie Foto C.17 Detail overgangsconstructie: zuil 1, 2 en 3 Foto C.18 Detail overgangsconstructie: zuil 2, 3, 4, 5, 6 Foto C.19 Detail overgangsconstructie: zuil 5, 6, 7, 8, 9 Foto C.20 Detail overgangsconstructie: zuil 8, 9, 10, 11 Foto C.21 Detail overgangsconstructie: zuil 11, 12, 13, 14 Foto C.22 Overzicht na aanbrengen bekabeling Foto C.23 Uitvoering van de experimenten Foto C.24 Uitvoering van de experimenten Foto C.25 Uitvoering van de experimenten Foto C.26 Uitvoering van de experimenten Foto C.27 Situatie onder overgangsconstructie (overzicht) na test E1 Foto C.28 Situatie na test E1 rondom DRO 15 t/m 20 Foto C.29 Situatie na test E1 rondom DRO 1 t/m 4 Foto C.30 Situatie na test E1 rondom DRO 6 t/m 8 Foto C.31 Situatie na test E1 Foto C.32 Situatie na test E1 Foto C.33 Situatie na test E1 Foto C.34 Situatie na test E1 Foto C.35 Situatie na test E1 Foto C.36 Situatie na test E1 Foto C.37 Situatie na test E1 Foto D.1 Detail van de aansluiting van de basalton met drukopnemers op de overgangsconstructie (links: Lijn B, rechts: Lijn C) Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie v

110

111 18 november 2009, definitief Lijst van Symbolen Symbool Eenheid Betekenis b m Dikte van de filterlaag b voora2 m Dikte van de filterlaag voor aanvang van test A2 d OVG m diepte van de overgangsconstructie ( dovg H h OVG ) Dimensieloze diepte van de overgangsconstructie dovg dovg ( d OVG H ) s D m Dikte van de toplaag D basalton m Dikte van het basalton g m/s 2 Versnelling ten gevolge van de zwaartekracht h m Waterstand ten opzichte van de bodem van de goot h OVG m Hoogte van de overgangsconstructie ten opzichte van de bodem van de goot H s m Significante golfhoogte L op m Golflengte gebaseerd op de piekperiode N - Aantal golven in een test p kn/m 2 Druk s op - Golfsteilheid gebaseerd op de piekperiode S(f) (m 2 /Hz) Spectrale dichtheid T p (s) Piekperiode van het spectrum T m-1.0 (s) Spectrale periode van het spectrum X m Horizontale afstand ten opzichte van het golfschot y naverwijderen m Gemeten hoogte van de constructie na het verwijderen van de basalton en het filter met behulp van de profiler y voora2 Gemeten hoogte van de constructie voor test A2 met behulp van de profiler Z m Verticale afstand ten opzichte van de bodem van de goot o m Hoek van het talud Leklengte s, l kg/m 3 Soortelijke massa van basalton met lagere dichtheid s, h kg/m 3 Soortelijke massa van basalton met hogere dichtheid w kg/m 3 Soortelijke massa van water m Stijghoogte op de toplaag b o w m m Stijghoogte onder de toplaag Stijghoogteverschil % Percentage open oppervlakte van de toplaag Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie vii

112

113 18 november 2009, definitief 1 Inleiding Om het ontwerpen en toetsen van dijkbekledingen te optimaliseren is meer inzicht nodig in de stabiliteit van dijkbekledingen bij een horizontale overgangsconstructie die is aangebracht in het dijkprofiel. Dit kan om een drietal redenen van belang zijn: 1. Ontwerpen van nieuwe dijken Bij het ontwerp van nieuwe dijken kan men het ontwerp van de dijkbekleding bij een horizontale overgangsconstructie optimaler uitvoeren indien men over meer kennis van de stabiliteit van dit gedeelte van de dijk bezit. 2. Toetsen van de huidige dijken Mogelijkerwijs kunnen dijken in de vijfjaarlijkse toetsing afgekeurd worden vanwege een te zwakke toplaag. In sommige gevallen is er, vanwege een gebrek aan kennis, een conservatieve toetsregel, waardoor dijken worden afgekeurd. Indien kan worden aangetoond dat een toetsregel te conservatief is, kunnen deze regels worden aangescherpt en worden dijkbekledingen niet meer ten onrechte afgekeurd gebaseerd op een te conservatieve toetsregel. 3. Robuustheid van bestaande dijken (zeespiegelstijging) Aangenomen dat de zeespiegel de komende jaren zal stijgen, zullen dijken een belasting ondervinden op een hoger gedeelte van het talud dan waar de dijk voor ontworpen was. Mogelijkerwijs is deze belasting in de zone waar een overgangsconstructie is geplaatst. De huidige kennis omtrent de invloed van overgangsconstructies op de stabiliteit van steenzettingen is opgenomen in STEENTOETS2008 (Klein Breteler 2009a). Het vermoeden bestaat dat de resultaten hiermee conservatief zijn. Het onderzoek richt zich op een nadere kwantificering van de invloed, zodat STEENTOETS2008 verbeterd kan worden. Om deze redenen heeft Rijkswaterstaat Waterdienst opdracht gegeven aan Deltares om de stabiliteit van dijkbekledingen onder horizontale overgangsconstructies te onderzoeken door middel van een grootschalig modelonderzoek in de Deltagoot van Deltares. Het onderzoek is uitgevoerd door Deltares onder leiding van ir. M. Klein Breteler en ir. P. van Steeg. De kwaliteitscontrole is verzorgd door ir. R. t Hart. Gedurende het project is veelvoudig overleg geweest met ing. Y. Provoost van Projectbureau Zeeweringen en ir. R. Bosters om de experimenten te optimaliseren. Allereerst zal de meetopstelling worden beschreven (Hoofdstuk 2). Vervolgens zullen de resultaten worden besproken (Hoofdstuk 3) en geanalyseerd (Hoofdstuk 4). Tot slot zullen de conclusies en aanbevelingen worden beschreven (Hoofdstuk 5). Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 1

114 18 november 2009, definitief 2 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

115 18 november 2009, definitief 2 Modelopstelling 2.1 Hypothese Er wordt aangenomen dat de toplaagstabiliteit van de steenzetting direct onder de overgangsconstructie het laagst is. Deze aanname is gebaseerd op zowel de veronderstelde invloed van de overgangsconstructie op de sterkte als op de belasting. De sterkte wordt naar verwachting negatief beïnvloed doordat de inklemming minder is. De inklemming is minder doordat er geen normaalkracht van de bovenliggende rij zuilen kan worden opgenomen, aangezien de overgangsconstructie deze zal blokkeren. De belasting wordt beïnvloed doordat de overgangsconstructie de waterbeweging in het filter blokkeert. Naar verwachting leidt dit direct onder de overgangsconstructie tot een verhoogde waterdruk onder de toplaag en dus tot een groter stijghoogteverschil over de toplaag: een hogere belasting. De hypothese is dus dat de stabiliteit direct onder de overgangsconstructie het laagste is doordat de sterkte op deze locatie kleiner is dan elders en de belasting groter. Om deze hypothese te testen is er een meetopstelling opgebouwd zoals is beschreven in de volgende paragrafen. 2.2 Meetlocatie Deltagoot De locatie van de proeven is de Deltagoot van Deltares. De goot heeft een lengte van 240 m, een breedte van 5 m en een diepte van 7 m. In deze faciliteit kunnen constructies beproefd worden bij een waterdiepte van circa 1 tot circa 5,5 m. Golfcondities met een maximale significante golfhoogte van H s 1,6 m en golfperiodes van 1 tot 12 s kunnen worden gegenereerd. De maximale capaciteit is afhankelijk van de waterdiepte, type golfspectrum en de modelopstelling. Voor de sturing van het golfschot kan er gebruik gemaakt worden van eerste orde en tweede orde sturing. Voor relatief korte golven op ondiep water zorgt de tweede orde golfschotsturing ervoor dat er minder stoorgolven ontstaan in de goot aangezien deze golfschotsturing beter aansluit op de relatief korte golftoppen en lange golfdalen die normaal zijn bij dit soort condities. Het golfschot is verder uitgerust met een actief reflectiecompensatiesysteem (ARC), zodat de golfenergie die reflecteert op de constructie, niet opnieuw reflecteert op het golfschot. Daardoor wordt voorkomen dat deze reflecties de golfcondities beïnvloeden. 2.3 Opzet van de proeven Opbouw dijkprofiel In dit verslag wordt gebruik gemaakt van een coördinatenstelsel. Hierbij geldt het volgende: X = afstand tot het golfschot (m) Z = hoogte ten opzichte van de gootbodem (m) Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 3

116 18 november 2009, definitief Om de proeven uit te voeren is een bestaand dijklichaam gebruikt dat in een eerder experiment is gebruikt. Dit dijkprofiel is in detail beschreven in Wolters & Klein Breteler (2007). Het dijkprofiel heeft een taludhelling van 1:3 en een kruinhoogte van Z = 8,3 m. De teen van het dijkprofiel ligt op X = 169,84 m. De kern van de dijk bestaat uit zand. De opbouw van de dijk is op te delen in drie onderdelen: het onderste gedeelte (zogenaamde blokken op hun kant), het middengedeelte (Basalton) en het bovenste gedeelte (beton). Een overzicht van de constructie is weergegeven in Figuur B.1 t/m Figuur B.4 van Bijlage B en Foto C.13 in Bijlage C. Vanaf Z = 0,00 m tot Z = 2,20 m bestaat het talud uit een betonlaag. Vanaf Z = 2,20 m Z = 3,46 m is het talud opgebouwd uit zogenaamde blokken op hun kant. Dit is onderdeel van een constructie die in een eerdere test is gebruikt en vanwege praktische redenen is gebruikt in deze proefopstelling. Deze blokken van 50 x 50 x 25 cm zijn geplaatst op een filter van 11,5 cm dik en bestaat uit steenslag met een korrelgrootte van 4-20 mm. Voor meer informatie over dit gedeelte van de modelopstelling wordt verwezen naar Wolters en Klein Breteler (2007). Vanaf Z = 3,46 m tot Z = 5,46 m is een steenzetting bestaande uit basalton aangebracht. Deze basaltonlaag wordt onderbroken door een overgangsconstructie die is aangebracht op Z = 4,10 m. De overgangsconstructie heeft een lengte van 3,75 m. Aangezien de Deltagoot een breedte heeft van 5,00 m is er een sectie van 1,25 m waar geen overgangsconstructie is geplaatst. Op deze manier zijn er twee vakken naast elkaar gecreëerd; een vak met een overgangsconstructie en een vak zonder overgangsconstructie. In het vervolg van dit verslag worden deze vakken aangeduid met respectievelijk testsectie en referentiesectie. Verdere specificaties van de basalton, het onderliggende filter en de overgangsconstructie worden in de volgende sectie beschreven. Vanaf Z = 5,46 m tot Z = 8,30 m bestaat het talud uit beton Filter Het filter is aangebracht op een laag zand-cementstabilisatie. Het doel was om het filter met een dikte van 0,10 m aan te brengen. Helaas bleek achteraf dat deze dikte varieerde tussen 0,10 cm en circa 0,14 m. Dit wordt uitvoeriger beschreven in Sectie 3.2. Het filter bestaat uit steenslag van mm. De zeefkromme van het filter is weergegeven in Figuur B.16. Er is gekozen voor dit type en dikte van het filter op basis van een analyse in STEENTOETS2008 (versie 1.00). In deze analyse is het filter zodanig gekozen dat, bij de gekozen specificaties van het basalton en de maximum haalbare golfhoogte, de constructie volgens STEENTOETS2008 zou bezwijken Basalton De steenbekleding bestaat uit een basaltonzetting van het type steunset met een dikte van D = 0,198 m. Er zijn twee typen Basalton toegepast. Deze hebben een verschillende dichtheid. In het vervolg van dit verslag worden deze typen aangeduid met basalton met hogere dichtheid en basalton met lagere dichtheid. Van vier blokken van de basalton met hogere dichtheid is de soortelijke massa bepaald: 2901, 2878, 2860 en 2820 kg/m 3. De gemiddelde soortelijke massa was derhalve s, h = 4 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

117 18 november 2009, definitief 2865 kg/m 3. Ook van vier blokken van de basalton met lagere dichtheid is de soortelijke massa bepaald: 2306, 2328, 2296 en 2333 kg/m 3. De gemiddelde soortelijke massa was derhalve s, l = 2316 kg/m 3 De basalton met de lagere dichtheid is onder de overgangsconstructie aangebracht om schadetesten uit te kunnen voeren. De basalton met de hogere dichtheid is boven, naast en schuin onder de overgangsconstructie aangebracht en fungeert als dummymateriaal. In Figuur B.3 in Bijlage B is een overzicht gegeven van de locatie van de basalton met hogere en lagere dichtheid. Ook is dit goed te zien in Foto C.12 en Foto C.14 in Bijlage C. Op deze foto s zijn de basaltonblokken met een hogere dichtheid donkerder gekleurd. Alle basaltonblokken voorzien van meetinstrumenten hebben ook een hogere dichtheid. Hier is voor gekozen om de kans op schade aan de meetinstrumenten zo klein mogelijk te houden. De basalton is gezet door een professionele steenzetter (zie ook Foto C.11). Voor de opstelling zijn prototype basaltonblokken gebruikt. Om, behalve de dikte van de blokken, ook de lengtematen van de basalton zo goed mogelijk te schalen zijn de grootste basaltonblokken in een set niet gebruikt. Enkele grotere blokken zijn verzaagd tot blokken die kleiner zijn dan de blokken die worden gebruikt in de standaard set (Foto C.5 en Foto C.6). Tussen de gootwand en de basalton is een rubberlaag aangebracht Overgangsconstructie In de opstelling is een overgangsconstructie van het type b0 aangebracht, namelijk een overgangsconstructie waarbij de betonband, houten schot, of palenrij de stroming in het filter blokkeert, en de normaalkracht van het bovenliggende segment wordt tegengehouden. Deze sectie beschrijft de details van deze overgangsconstructie. Ook worden de overgangen naar het lager gelegen talud (Z=3.46 m) en het hoger gelegen talud (Z = 5.46 m) beschreven. De overgangsconstructie bestaat uit rechthoekige betonnen balken van 1,00 m x 0,10 m x 0,30 m. Eén balk is ingekort tot een lengte van 0,75 m. De profielen zijn aan elkaar bevestigd door middel van twee hoekstalen. De hoekstalen hebben een dikte van 0,8 cm. De hoekstalen zijn weergegeven op Foto C.9. Op deze manier is een overgangsconstructie met een totale lengte van 3,75 m verkregen. Dit is weergegeven op Foto C.3 en Foto C.9. Om de veiligheid van het personeel tijdens de aanlegfase van de opstelling te garanderen is de overgangsconstructie tijdens de bouw van de opstelling verankerd aan de onderliggende zand-cementstabilisatie (Foto C.3). Nadat het filtermateriaal en de Basalton aan de golfschotzijde van de overgangsconstructie is aangebracht, is de verankering verwijderd zodat de overgangsconstructie slechts rust op de ondergrond. De aansluiting van de overgangsconstructie op de ondergrond direct na de bouw is weergegeven op Foto C.1, C.3 en C.7. De filterlaag is door het aanbrengen van de constructie volledig afgesloten en de betonnen balken zijn verankerd in de filterlaag. Doordat de ruimte tussen Basalton en de overgangsconstructie betrekkelijk klein was, is in feite een goed onderhouden overgangsconstructie weergegeven. Het is denkbaar dat in de praktijk na verloop van tijd een bredere spleet tussen de steenzetting en de overgangsconstructie kan ontstaan. Doorgaans zal een dijkbeheerder een dergelijk brede spleet (van orde 5 cm of breder) gaan vullen met bijvoorbeeld gietasfalt. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 5

118 18 november 2009, definitief Na het aanleggen van de filterlaag is er boven en onder de overgangsconstructie een fijnmazig net op het filter aangebracht. Dit gaas is aan een zijde ingeklemd tussen de filterlaag en de overgangsconstructie. Het gaas kon op geen manier een kracht overbrengen op het filter of de basalton. Dit is gedaan om uitspoeling van het filter rondom de overgangsconstructie te voorkomen. Dit net is weergegeven op Foto C.9 en C.10. De doorlatendheid van dit net is zodanig dat dit de stabiliteit of stijghoogteverschillen niet beïnvloedt. De aansluiting van de overgangsconstructie op de basaltonblokken onder de overgangsconstructie is zodanig uitgevoerd dat er contact is tussen slechts enkele basaltonblokken en de overgangsconstructie. Een overzicht, inclusief nummering, is weergegeven op Foto C.15. Details van de aansluiting zijn weergegeven in Foto C.17 tot en met Foto C.21. Direct na het plaatsen van de basalton en de overgangsconstructie was er contact met de overgangsconstructie en de basaltblokken 1, 7, 13 en 14. Zuil 4 ligt erg dicht tegen de overgangsconstructie aan (circa 1 mm) maar maakt hier geen contact mee voordat de zuilen werden ingewassen. De gemeten afstanden tussen de zuilen en de overgangsconstructie zijn weergegeven in Tabel A.1 van Bijlage A. De aansluiting van de overgangsconstructie op de basalton boven de overgangsconstructie is weergegeven op Foto C.17 tot en met Foto C.21. Vrijwel alle blokken maken contact met de overgangsconstructie. De aansluiting van de overgangsconstructie op de gootwand is door middel van een ingeklemd stuk rubber. Dit is weergegeven op Foto C.4. Overige overgangsconstructies De overgang van de blokken op hun kant naar de basalton (Z = 3.46 m) is gerealiseerd door de basalton blokken los tegen de blokken op hun kant te plaatsen. Deze overgang is niet ingegoten. De overgang van de basalton naar het betonnen boventalud (Z = 5.46 m) is niet ingegoten Waterscheidend folie in het filter Om te voorkomen dat er een stroming door het filter van de testsectie van of naar de referentiesectie kan plaatsvinden is er een waterscheidend folie in het filter geplaatst. Dit folie loopt evenwijdig aan de as van de goot. De locatie van het folie voordat het filter is geplaatst is weergegeven in Foto C.7. Foto C.8 geeft de situatie weer nadat het filter is aangebracht. Het folie is over de volledige lengte van de testsectie aangebracht. Het folie sluit aan op de blokken op hun kant (Z = 3.46 m) en het betonnen boventalud (Z =5.46 m). Het folie is direct naast de overgangsconstructie aangebracht. Dit is weergegeven op Foto C.7 en C.9. De locatie van het waterscheidend folie is ook weergegeven als gestippelde lijn in Figuur B Inwasmateriaal Na het aanbrengen van de overgangsconstructie en de basalton zijn de testsectie en de referentiesectie ingeveegd met inwasmateriaal. Het inwasmateriaal bestaat uit steenslag van 4-32 mm. Een zeefkromme hiervan is weergegeven in Figuur B.16. De constructie na het inwassen is weergegeven op Foto C Bekabeling Op de constructie zijn kabels ten behoeve van de drukopnemers aangebracht. Deze kabels staken maximaal 3 cm boven de toplaag uit. Teneinde de beïnvloeding van de kabels te 6 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

119 18 november 2009, definitief minimaliseren zijn deze evenwijdig aan de goot aangebracht. Ter hoogte van het betonnen boventalud zijn de kabels onder een schuine hoek naar de gootwand aangelegd. De locatie van de kabels is weergegeven op Foto C Metingen Drukmetingen Om de stijghoogteverschillen op de toplaag te bepalen zijn op verschillende locaties in de steenzetting drukopnemers aangebracht. Deze drukopnemers zijn zowel aan de bovenkant als aan de onderkant van de basalton aangebracht. Een overzicht van de locatie van de drukopnemers is weergegeven in Tabel 2.1 en Figuur B.4 in Bijlage B. Tabel 2.1 Locatie en specificatie van de drukopnemers DRO onder /op toplaag referentie/testsectie boven / onder OVG Lijn hor Lijn Vert X Z (m) (m) 1 op testsectie onder OVG C D 181,940 3,983 2 onder testsectie onder OVG C D 182,002 3,798 3 op testsectie onder OVG C E 182,154 4,045 4 onder testsectie onder OVG C E 182,216 3,860 5 op testsectie onder OVG B D 181,940 3,992 6 onder testsectie onder OVG B D 182,002 3,807 7 op testsectie onder OVG B E 182,154 4,059 8 onder testsectie onder OVG B E 182,216 3,874 9 op testsectie boven OVG C F 182,535 4, onder testsectie boven OVG C F 182,597 4, op testsectie boven OVG C G 182,765 4, onder testsectie boven OVG C G 182,827 4, op testsectie boven OVG C H 183,290 4, onder testsectie boven OVG C H 183,352 4, op referentiesectie onder OVG A D 181,940 3, onder referentiesectie onder OVG A D 182,002 3, op referentiesectie onder OVG A n.v.t. 182,025 4, onder referentiesectie onder OVG A n.v.t. 182,087 3, op referentiesectie onder OVG A E 182,146 4, onder referentiesectie onder OVG A E 182,208 3, op referentiesectie boven OVG A F 182,535 4, onder referentiesectie boven OVG A F 182,597 4, op referentiesectie boven OVG A G 182,765 4, onder referentiesectie boven OVG A G 182,827 4, op referentiesectie boven OVG A H 183,290 4, onder referentiesectie boven OVG A H 183,352 4,242 De drukopnemers zijn in verschillende lijnen aangebracht (Zie ook Figuur B.4 in Bijlage B). Lijn A, B en C geven het drukverloop weer tegen het talud op. Op deze manier is het mogelijk om een vergelijking te maken tussen de sectie waar de overgangsconstructie is toegepast en de sectie waar geen overgangsconstructie is toegepast. Lijn D en E geven de drukhoogte weer evenwijdig aan de waterlijn en onder de overgangsconstructie. Lijn F, G en H geven de drukhoogte weer evenwijdig aan de waterlijn en boven de overgangsconstructie. De drukken zijn opgenomen met een bemonsteringsfrequentie van 100 Hz en zijn analoog gefilterd met 50 Hz. Op elke positie is zowel onder als boven de steenzetting een drukopnemer geplaatst. De verschildruk kan op deze manier op elke positie worden bepaald. De manier waarop de signalen zijn verwerkt, wordt besproken in sectie 3.1. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 7

120 18 november 2009, definitief Golfhoogtemetingen De golfhoogte is gemeten door middel van drie golfhoogtemeters. De golfhoogtemeters zijn geïnstalleerd op X =80,0 m, X = 87,0 m en X =89,5 m. Hierbij is X de afstand vanaf het golfschot. De afstanden tussen de golfhoogtemeters (GHM) zijn bepaald met behulp van de techniek van Mansard & Funke (1980). Met deze methodiek kunnen de inkomende en de gereflecteerde golven bepaald worden. De calibratie van de GHM s is uitgevoerd door middel van verplaatsbare golfhoogtemeters van het type oppervlaktevolger. Door middel van de signalen zijn de volgende parameters bepaald: Spectrale dichtheid S(f) (m 2 /Hz) Piekperiode van het spectrum T p (s) Spectrale periode van het spectrum T m-1.0 (s) Golfhoogteoverschrijdingskrommen Inkomende significante golfhoogte H m0 (m) Profielmetingen Het profiel van de constructie is voor aanvang van de testen en na elke test bepaald met behulp van een zogenaamde profiler. Deze profiler is een klein wieltje dat de constructie zeer nauwkeurig volgt en daarmee de positie van de constructie met een nauwkeurigheid van circa 1 mm vast kan leggen. De profiler is op vier lijnen toegepast. Deze lijnen zijn aangegeven als Lijn 1 tot en met Lijn 4 in Figuur B.4 van Bijlage B. Tijdens het uitvoeren van metingen met de profiler wordt deze altijd gecontroleerd door een meting uit te voeren op een (vast) referentiepunt. Tijdens deze testmeting bleek helaas dat de profiler een foutieve waarde gaf waardoor deze metingen niet betrouwbaar zijn. Helaas is het niet gelukt om deze fout te reproduceren en de fout in de gemeten waarden te corrigeren. Hierdoor is het niet gelukt om de exacte dikte van de filterlaag te bepalen. Wel zijn de grenzen bepaald waartussen de waarde van de filterlaagdikte zou moeten liggen. Uit een analyse beschreven in paragraaf D.2 van bijlage D blijkt dat, wanneer de onzekerheid van de filterlaagdikte wordt omgerekend in de onzekerheid met betrekking tot de belastingen uitgedrukt in het 2% stijghoogteverschil 2%, er een kleine marge is met betrekking tot de belastingen Positiebepaling met behulp van waterpas Van enkele drukopnemers is de hoogte ten opzicht van een vast referentiepunt bepaald met behulp van een waterpasinstrument. Dit is gedaan voor het testprogramma en na de uitvoer van enkele testen Handmetingen t.b.v. bepaling van de dikte van het filter Na de laatste test is de toplaag en het filter verwijderd. Tijdens het verwijderen van deze materialen is op verschillende posities de dikte van de filterlaag opgemeten met behulp van een meetlat. 2.5 Hydraulische condities In het proevenprogramma zijn twee parameters gevarieerd. Dit zijn de significante golfhoogte H s en de dimensieloze waterstand d/h s waarbij d = verticale afstand tussen de zeezijde van de overgangsconstructie en de waterstand, zie ook Figuur 2.1. De golfsteilheid s op is gedurende het proevenprogramma gelijk gebleven. 8 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

121 18 november 2009, definitief d Figuur 2.1 Definitie van de parameter d. De duur van elke test is circa 1000 golven of totdat schade optreedt. Iedere test bestaat uit onregelmatige golven met een JONSWAP spectrum (peak enhancement factor = 3,3) en een golfsteilheid gebaseerd op de piekperiode van s o,p = 0,03. Hier is voor gekozen aangezien dit een goede benadering voor de zeegang langs de Nederlandse kust. 2.6 Proevenprogramma De in deze sectie beschreven waarden zijn allen doelwaarden en niet noodzakelijkerwijs de gemeten waarden. De eerste drie testen (test A1, A2 en A3) die zijn uitgevoerd hadden allen een significante golfhoogte van H s = 0,80 m. De dimensieloze parameter d/h s is gevarieerd en had waarden van 0,5, 0,7 en 0,9. Doel van deze proevenserie was het zoeken naar een situatie waarbij het stijghoogteverschil maximaal was direct onder de overgangsconstructie. Er is aangenomen dat de stabiliteit direct onder de overgangsconstructie het laagste is (zie ook paragraaf 2.1). Het is van belang om de dimensieloze parameter d/h s zodanig te kiezen dat het minimum van de grafiek in Figuur 2.2 wordt gevonden zodat de maximale invloed van de overgangsconstructie gevonden wordt. H s / D d/h s Figuur 2.2 Theoretisch model verband tussen de waterstand en de stabiliteit Bij de volgende twee testen (test B1 en B2) was de significante golfhoogte H s = 1,00 m. De dimensieloze parameter d/h s was 0,5 en 0,7. Vervolgens zijn twee testen (test C1 en C2) uitgevoerd met een golfhoogte die 15% hoger was dan de voorgaande testen: H s = 1,15 m. Ook bij deze testen was de dimensieloze parameter d/h s 0,5 en 0,7. De golfhoogte is bij de twee opvolgende testen met 15% verhoogd. Test D1: H s = 1,32 m en Test E1: H s = 1,52 m. In beide gevallen was de dimensieloze parameter gelijk aan d/h s = 0,7. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 9

122 18 november 2009, definitief Tabel 2.2 Test Proevenprogramma met gerealiseerde waarden Waterstand dim.loze diepte OVG H s T p T m-1.0 N L o,p s o,p o,p H s D h s -h OVG h s (h s -h OVG )/ H s number name (m) (-) (m) (s) (s) (-) (m) (-) (-) (-) 1 A A A B B C C D E Na elke test is de steenzetting opnieuw ingewassen met inwasmateriaal. Om deze reden kan elke proef als een proef op een nieuwe zetting worden geïnterpreteerd. 10 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

123 18 november 2009, definitief 3 Resultaten 3.1 Drukmetingen Inleiding Teneinde de resultaten van de Deltagootproeven te kunnen gebruiken voor een gedegen analyse is op de gemeten druksignalen een aantal basisbewerkingen uitgevoerd. Het doel daarvan is vooral om een zeer grote hoeveelheid meetgegevens terug te brengen tot een beperkt aantal overzichtelijke figuren en tabellen, die de gedetailleerde analyse verder ondersteunen Van tijdssignaal naar overschrijdingsverdeling De belangrijkste belasting op de bekleding is de resultante van de druk onder de bekleding en de druk op de bekleding: het drukverschil. Dit drukverschil bestaat uit een dynamische en een statische component. De dynamische component wordt gevormd door de golfbewegingen. De statische component wordt gevormd door het hoogteverschil tussen de drukopnemers op de bekleding en de drukopnemers in het filter. Alle drukopnemers liggen bij stilstaand water onder de waterlijn. Aangezien de interesse alleen ligt in de dynamische component is de statische component niet in de bewerking meegenomen. Dit is gedaan door, voor aanvang van de testen, de drukopnemers te nullen. De drukken zijn bemonsterd met 100 Hz en analoog gefilterd met 50 Hz. Voorafgaand aan de eigenlijke statistische verwerkingen, zijn alle gemeten drukken vertaald naar stijghoogten waarbij de positie van de drukopnemer als referentie dient. p g w Met: = stijghoogte ten opzichte van de locatie van de drukopnemer (m) p = druk ten opzichte van de druk zonder golven (kn/m 2 ) w = soortelijke massa van water (kg/m 3 ) g = gravitatie als gevolg van de zwaartekracht (m/s 2 ) Het verkregen signaal wordt in het vervolg van dit verslag aangeduid als ruw stijghoogte signaal. Het stijghoogteverschil is bepaald door de stijghoogte op de bekleding en onder de bekleding van elkaar af te trekken: w o b Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 11

124 18 november 2009, definitief Met: w = stijghoogteverschil (m) o = stijghoogte onder de bekleding (m) b = stijghoogte op de bekleding (m) Het verkregen signaal wordt in het verslag aangeduid als ruw stijghoogteverschil signaal Er wordt aangenomen dat de locale positieve maxima in het ruw stijghoogteverschil signaal de maatgevende belastingen geven. De zwaarte van deze belasting wordt samengevat in een overschrijdingsverdeling. Echter, wanneer dit wordt gedaan blijkt er een springerig karakter te ontstaan met vele maxima. Dit aantal maxima is veel groter dan het aantal golven waardoor een vertekend beeld van de overschrijdingsverdelingen wordt gegeven. Vergelijking van overschrijdingsverdelingen van verschillende testen wordt hierdoor slecht mogelijk. Om dit probleem te ondervangen is de methode van piekdetectie in het stijghoogteverschil zodanig aangepast dat slechts de hoogste piek in een golf wordt meegenomen in de analyse. Hiertoe is het ruw stijghoogte signaal van de drukopnemer in het filter gefilterd in het frequentiedomein. De filtering in het frequentiedomein is uitgevoerd met een high-pass filter van 0,1 Hz en een low-pass filter van 0,8 Hz. Op deze manier zijn hoogfrequente trillingen en laagfrequente oscillaties gefilterd. Het gevormde signaal wordt in dit verslag aangeduid als gefilterd stijghoogte signaal. Het maximum van het ruw stijghoogteverschil signaal tussen twee negatieve nuldoorgangen (gebaseerd op gefilterd stijghoogte signaal) kan nu worden bepaald. Het overschrijdingspercentage is vervolgens berekend door het aantal overschrijdingen te delen door het inkomende aantal golven. Het totale aantal inkomende golven is gebaseerd op de golfhoogtemeters. Het blijkt dat het aantal pieken iets lager is dan het aantal golven waardoor de overschrijdingslijn stopt bij een overschrijdingsfrequentie die kleiner is dan 100%. De overschrijdingsverdelingen van de stijghoogteverschillen van test E1 zijn weergegeven in Figuur B.9a tot en met Figuur B.9e. Deze zijn zodanig gepresenteerd dat het mogelijk is om verschillende combinaties van drukopnemers met elkaar te kunnen vergelijken. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om met behulp van Figuur B.9a de stijghoogteverschillen van de verschillende drukopnemers die zijn geplaatst op Lijn A (zie Figuur B.4) met elkaar te vergelijken. De overige figuren geven hetzelfde weer voor Lijn B tot en met Lijn H. De overschrijdingsverdelingen van de stijghoogten per drukopnemer zijn weergegeven in Figuur B Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

125

126 18 november 2009, definitief Vergelijken van overschrijdingsverdelingen Teneinde de overschrijdingsverdelingen beter te kunnen vergelijken zijn de 1%, 2%, 5% en 10% waarden van de overschrijdingsverdelingen van alle testen geplot als functie van de dimensieloze diepte van de overgangsconstructie. Hierbij is de dimensieloze diepte van de overgangsconstructie als volgt bepaald: d OVG Waarbij d H OVG s d OVG = dimensieloze diepte van de overgangsconstructie (-) d OVG = diepte van de overgangsconstructie (m) ( OVG OVG d h h ) H s = significante golfhoogte (m) h = waterstand t.o.v. de bodem van de goot h = hoogte van de overgangsconstructie t.o.v. de bodem van de goot OVG De resultaten zijn weergegeven in Figuur B.11. Hetzelfde is gedaan voor de 2% waarden van de gemeten drukken in het filter (Figuur B.12) en de gemeten drukken op de bekleding (Figuur B.13). Op de horizontale as is de dimensieloze diepte van de overgangsconstructie weergegeven. In de genoemde figuren zijn ook de dimensieloze dieptes van de overgangsconstructie zelf geplaatst door middel van een verticale streep Conclusie De grote hoeveelheden data verkregen uit de druksignalen zijn gereduceerd tot een beperkte hoeveelheid data welke is gepresenteerd als overschrijdingsverdelingen en overschrijdingswaarden. Een analyse van de ruwe signalen en de overschrijdingswaarden zal worden uitgevoerd in Sectie Verzakkingen en filterdikte met profielmetingen en waterpas De dikte van de filterlaag is voor het uitvoeren van de proeven en na het uitvoeren van de proeven vastgesteld. Verschillen tussen deze metingen worden verklaard door de drie volgende aspecten: 1. De filterlaag is dunner of dikker geworden De filterlaag kan dunner of dikker zijn geworden doordat er inwasmateriaal in- of uitgespoeld is of doordat het filtermateriaal is verplaatst binnen het filter waardoor lokaal dunnere of dikkere locaties ontstaan. 2. Op de Basalton zijn referenties aangebracht waar de metingen met het waterpasinstrument op zijn uitgevoerd. Mogelijkerwijs zijn deze referentiepunten evenwijdig aan het talud enigszins verzakt waardoor een meetfout is ontstaan. 3. Een meetonnauwkeurigheid in de profiler (zie ook paragraaf 2.4.3) De dikte van deze filterlaag is niet direct gemeten tijdens het opbouwen van de proeven. Dit is echter gedaan door profielmetingen, waterpasmetingen en handmetingen na uitvoer van de proeven. Dit is in de volgende paragraven beschreven. 14 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

127 18 november 2009, definitief Dikte van de filterlaag direct na aanleg De dikte van de filterlaag direct na aanleg is bepaald op 2 manieren: 1. Door middel van profielmetingen Door de profielmeting over het basalton voor aanvang van de proeven te vergelijken met de profielmeting na het verwijderen van de basaltonlaag en de filterlaag. Hierbij dient echter wel gerealiseerd te worden dat er een meetfout is ontstaan bij de metingen die zijn uitgevoerd met deze profiler (zie ook paragraaf 2.4.3). De dikte wordt vervolgens als volgt bepaald: b ( y y )cos( ) D (3.1) voora2 voora2 naverwijderen Basalton Hierbij is: b voora2 = dikte van de filterlaag voor aanvang van test A2 D basalton = dikte van het basalton = m. y voora2 = gemeten hoogte van de constructie voor test A2 met behulp van de profiler y = gemeten hoogte van de constructie na het verwijderen van de naverwijderen basalton en het filter met behulp van de profiler = hoek van het talud Dit is gedaan voor 4 raaien (zie Figuur B.4 voor de positie van de raaien). 2. Door middel van handmetingen en verzakkingen gemeten met behulp van het waterpas. Hierbij worden de handgemeten diktes van de filterlaag tijdens het verwijderen van het filter en de basalton gecorrigeerd met de gemeten verzakkingen (met behulp van het waterpas): b 2,2 b 1 dz cos( ) (3.2) voora nae Hierbij is b nae1 = De handgemeten dikte van de filterlaag na test E1 dz = De gemeten verzakkingen met behulp van het waterpas Filterlaagdikte na afloop proeven De filterlaagdikte is na afloop van de proeven op 3 manieren bepaald: 1. Door middel van profielmetingen b ( y y )cos( ) D (3.3) nae1,1 nae1 naverwijderenfilterenbasalton Basalton waarbij D basalton = 0,198 m. 2. Door de filterdikte bepaald met behulp van vergelijking (3.1) te corrigeren voor verzakkingen gebaseerd op metingen met het waterpas. bnae1,2 bvoora2 dy handmeting cos( ) (3.4) Dit kan slechts gedaan worden op de plaatsen waar een handmeting is uitgevoerd. 3. Door middel van handmetingen Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 15

128 18 november 2009, definitief Bij het verwijderen van de basalton en de filterlaag is op verschillende plaatsen de filterdikte gemeten. 3.3 Spleetdieptemetingen Tijdens iedere proef spoelde een aanzienlijk deel van het inwasmateriaal weg. Na test E1 is op verschillende locaties de spleetdiepte opgemeten. De resultaten van deze metingen zijn weergegeven in Tabel D.2 in Bijlage D. 3.4 Observaties Tijdens de proeven zijn foto s van de golfbelasting gemaakt. Een selectie hiervan is weergegeven als Foto C.23 tot en met Foto C.26 in Bijlage C. Bij iedere proef spoelde een aanzienlijk gedeelte van het inwasmateriaal weg. Dit is om deze reden voor het begin van iedere proef opnieuw aangevuld. Er is tijdens de proeven geen schade geconstateerd. Aan het einde van de proef is de bekleding niet meer dan 0,5 cm gezakt evenwijdig aan het talud. Dit is waargenomen door de overgang van het basalton naar het betonnen boventalud (Z = 5,46 m) te inspecteren. Ook de basalton onder de overgangsconstructie (Z = 4,10 m) is niet meer dan 0,5 cm gezakt. 16 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

129 18 november 2009, definitief 4 Analyse 4.1 Inleiding Om de invloed van een overgangsconstructie op de stabiliteit van een bekleding in kaart te brengen is het noodzakelijk om de verschillende fysische aspecten in kaart te brengen. Dit is gedaan met behulp van Figuur 4.1. Stabiliteit Belasting Sterkte Inklemming Drukken op de bekleding Drukken onder de bekleding Gewicht van de elementen Inklemming evenwijdig aan waterlijn Inklemming loodrecht op waterlijn Invloed van de overgangsconstructie?????? Figuur 4.1 Overzicht stabiliteit van een steenzetting onder golfbelasting Het model zoals is weergegeven in Figuur 4.1 beperkt zich tot de stabiliteit van een steenzetting onder golfbelasting. Ook wordt in dit model aangenomen dat bezwijken alleen plaatsvindt doordat het drukverschil over de steenzetting zodanig groot is dat de bekledingselementen omhoog gedrukt worden en de constructie hierdoor bezwijkt. Andere faalmechanismen zijn niet in dit model opgenomen omdat ze buiten het kader van dit onderzoek vallen. De stabiliteit is onderverdeeld in de belasting en de sterkte. Indien de belasting groter is dan de sterkte zal bezwijken plaatsvinden. De sterkte van de bekleding wordt beschreven in Sectie 4.2, de belasting wordt beschreven in Sectie 4.3. In deze paragrafen worden de belasting en sterkte opgedeeld in kleinere fysische parameters en deelprocessen. Voor elk van deze deelprocessen zal worden aangegeven in hoeverre een overgangsconstructie een invloed heeft. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 17

130 18 november 2009, definitief 4.2 Sterkte van de bekleding Inleiding: Eigen gewicht en inklemming De sterkte van de bekleding wordt gevormd door twee eigenschappen van de bekleding. Dit zijn het eigen gewicht van de bekledingselementen en de eventuele inklemming. Het eigen gewicht van de bekledingselementen is niet beïnvloed door de toepassing van een overgangsconstructie. Hier zal dan ook niet meer aandacht aan worden besteed. De inklemming van de elementen is mogelijkerwijs negatief beïnvloed door het toepassen van een overgangsconstructie. Dit is uitgewerkt in de volgende secties Invloed van de overgangsconstructie op de inklemming. Inklemming van een element bestaat uit twee componenten: de inklemming in een richting die evenwijdig is aan de waterlijn en de inklemming in een richting haaks op de waterlijn en evenwijdig aan het talud. Er wordt aangenomen dat de inklemming in een richting die evenwijdig is aan de waterlijn niet wordt beïnvloed door de aanwezigheid van een overgangsconstructie. Mogelijkerwijs heeft een overgangsconstructie invloed op de inklemming in een richting haaks op de waterlijn. Dit is weergegeven in de schematisatie in Figuur 4.2. Geen inklemming mogelijk doordat elementen onder de overgangsconstructie geen aansluiting hebben met de overgangsconstructie Inklemming is hier mogelijk Figuur 4.2 Schematisatie m.b.t. inklemming met en zonder overgangsconstructie In de rechter figuur van Figuur 4.2 is inklemming mogelijk doordat het element aansluiting heeft met zowel het element onder en boven zichzelf. In de linker figuur is de steenzetting onder de overgangsconstructie enigszins verzakt (bijvoorbeeld ten gevolge van golfbelasting). Aangezien de overgangsconstructie niet mee kan verzakken, zakken de bovengelegen elementen ook niet mee. Hierdoor is inklemming van het element direct onder de overgangsconstructie niet goed mogelijk. De schematisatie zoals is weergegeven in de linker figuur is getest in de Deltagoot. Verschillende blokken hadden geen aansluiting met de bovengelegen overgangsconstructie. Echter, na het invegen van het inwasmateriaal is de indruk ontstaan dat klemming wel mogelijk was doordat de lege ruimte tussen de overgangsconstructie en het blok opgevuld is met het inwasmateriaal. Na verschillende testen bleek dat een groot gedeelte van het inwasmateriaal is uitgespoeld maar dat veelal enkele steentjes van het inwasmateriaal ingeklemd zaten tussen de basalton en de overgangsconstructie. Inklemming lijkt hierdoor toch mogelijk te zijn. Dit is schematisch weergegeven in Figuur Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

131 18 november 2009, definitief Figuur 4.3 Schematisatie van inklemming onder de overgangsconstructie met inwasmateriaal Conclusie Bij de proeven is waargenomen dat er inwasmateriaal tussen de overgangsconstructie en de daaronder liggende rij bekledingselementen vast komt te zitten. Volgens de hierboven beschreven theorie kan dit mogelijk leiden tot een inklemmingsmechanisme. Indien dit het geval is, dan is het zeer aannemelijk dat het inwasmateriaal van groot belang is bij de sterkte van een bekleding direct onder de overgangsconstructie. 4.3 Belastingen Inleiding De belastingen op de bekledingen worden gevormd door de drukken in het filter en de drukken op de bekleding. Wanneer deze tijdssignalen van elkaar worden afgetrokken ontstaat het drukverschil. Het drukverschil is omgerekend in het stijghoogteverschil Analyse overschrijdingswaarden De 1%, 2%, 5% en 10% overschrijdingswaarden van de stijghoogteverschillen zijn weergegeven in Figuur B.11. De 2% overschrijdingswaarden van de drukken in het filter zijn weergegeven in Figuur B.12. De 2% overschrijdingswaarden van de drukken op de bekleding zijn weergegeven in Figuur B.13. Locatie van maxima van gemeten drukken en stijghoogteverschillen Uit Figuur B.13 is afgeleid dat de maximale drukken op de bekleding rondom de overgangsconstructie zijn gemeten indien de overgangsconstructie op een dimensieloze diepte van d/h s = 0,5 ligt. Bij d/h s = 0,7 en 0,9 worden de grootste drukken op de bekleding boven de overgangsconstructie gemeten. Uit Figuur B.12 is afgeleid dat de maximale drukken in het filter onder de overgangsconstructie zijn gemeten indien de overgangsconstructie op een dimensieloze diepte van d/h s = 0,5 ligt. Bij d/h s = 0,7 en 0,9 worden de grootste drukken in het filter boven de overgangsconstructie gemeten. Uit Figuur B.11 is afgeleid dat de maximale stijghoogteverschillen onder de overgangsconstructie zijn gemeten indien de overgangsconstructie op een dimensieloze diepte van d/h s = 0,5 ligt. Bij d/h s = 0,7 en 0,9 worden de grootste stijghoogteverschillen boven de overgangsconstructie gemeten. Hierbij wordt uitgegaan van de 2% waarden. Het bovenstaande is samengevat in Tabel 4.1. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 19

132 18 november 2009, definitief Tabel 4.1 Locatie van de maxima van de gemeten drukken en stijghoogteverschillen t.o.v. de overgangsconstructie (OVG). Stijghoogte / drukken op d OVG /H s = 0.5 d OVG /H s = 0.7 d OVG /H s = 0.9 bekleding Op OVG Boven OVG Boven OVG filter Onder OVG Boven OVG Boven OVG verschil Onder OVG Op/Boven OVG Boven OVG Vergelijking van de gemeten overschrijdingswaarden in de referentiesectie en de testsectie Teneinde de invloed van de overgangsconstructie meer inzichtelijk te maken zijn de 2% overschrijdingswaarden van de testsecties (Lijn B en Lijn C) vergeleken met de referentiesecties (Lijn A). Hierbij is het maximum 2% stijghoogteverschil van de referentiesectie vergeleken met het maximum 2% stijghoogteverschil onder de overgangsconstructie van de testsectie. Het verschil is uitgedrukt ten opzichte van het maximum stijghoogteverschil in de referentiesectie. In formulevorm is dit als volgt w2% B w2% C w2% BC Waarbij: w2%, lijnb w2%, lijna w2%, lijna w2%, lijnc w2%, lijna w2%, lijna w2% B w2% C 2 100% 100% w2%, lijna max{ DRO15 16; DRO17 18; DRO19 20; DRO21 22; DRO23 24; DRO25 26} w2%, lijnb max{ DRO5 6; DRO7 8} w2%, lijnc max{ DRO1 2; DRO3 4} Hetzelfde is uitgevoerd voor Lijn C. Vervolgens is ook nog de gemiddelde maximale afwijking van Lijn B en Lijn C bepaald. Het resultaat van deze analyse is weergeven in Figuur B.14. Uit de figuur blijkt er een behoorlijke spreiding te zijn in de invloed op het stijghoogteverschil. Theoretisch zou er tijdens elke proef met gelijke waarde van d/h s een ongeveer gelijke waarde van het procentuele verschil moeten zijn. Daarom wordt dit percentage gemiddeld voor de series met gelijke dimensieloze diepte van de overgangsconstructie. Voor d/h s = 0,5 is het stijghoogteverschil onder de overgangsconstructie gemiddeld ongeveer 14% groter. Voor d/h s = 0,7 is het stijghoogteverschil onder de overgangsconstructie gemiddeld ongeveer 9% groter. Voor d/h s = 0,9 is het stijghoogteverschil onder de overgangsconstructie gemiddeld ongeveer 30% kleiner. Hieruit blijkt dat de invloed van de overgangsconstructie op de stijghoogteverschillen vrij klein is. Tijdens het proevenprogramma leek het logischer om, na het uitvoeren van testseries A, B en C, de series D en E uit te voeren met een dimensieloze diepte van de overgangsconstructie 20 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

133 18 november 2009, definitief van d/h s = 0,7. Op basis van het bovenstaande lijkt het dat er, achteraf gezien, beter gekozen had kunnen worden voor een dimensieloze diepte van de overgangsconstructie van d/h s = 0,5. In Figuur B.11j zijn de stijghoogteverschillen zodanig weergegeven dat de invloed van de locatie van de overgangsconstructie in beeld wordt gebracht. Als voorbeeld wordt de bovenste plot genomen. Hierin zijn de stijghoogteverschillen van Test A1, Test A2 en Test A3 weergegeven. Bij al deze testen was de significante golfhoogte gelijk aan H s = 0,80 m. De waterstand (en dus de dimensieloze diepte van de overgangsconstructie) was bij deze testen anders. In de figuur valt te zien dat er geen significant verschil is tussen A1 (d/h s = 0,5) en Test A2 (d/h s = 0,7). Echter, Test A3 laat duidelijk een ander verloop zien. Ook is er geen significant verschil tussen Test B1 en B2 en tussen Test C1 en C2. Volgens de berekeningen in STEENTOETS2008 (zie Bijlage E) ligt de maatgevende waterstand zodanig dat de dimensieloze diepte van de overgangsconstructie gelijk is aan 0,4. Aangezien er uit de Deltagootproeven geen significant verschil blijkt tussen een dimensieloze diepte van de overgangsconstructie van 0,5 en 0,7 is het zeer aannemelijk dat de testen hebben plaatsgevonden in een range waar de verschildrukken maximaal zijn (conservatief). Uit de metingen blijkt dat de maximale invloed van de overgangsconstructie op de stijghoogteverschillen plaats vindt in de tweede rij stenen direct onder de overgangsconstructie. Hierbij dient echter opgemerkt te worden dat er alleen is gemeten in de eerste twee rijen onder de overgangsconstructie. Op basis van deze experimenten kan niet worden uitgesloten dat in een lagere rij stenen de invloed groter is hoewel dit onwaarschijnlijk is Analyse tijdsignaal Om een indruk van de belastingen te geven is in Figuur B.15a, Figuur B.15b en Figuur B.15c een gedeelte van het tijdsignaal weergegeven (t = 1215 s tot t = 1255 s) van test E1. In deze figuren zijn zowel de stijghoogte op de bekleding, de stijghoogte in het filter en het afgeleide stijghoogteverschil weergegeven. In het tijdssignaal is nauwelijks verschil te zien tussen de situatie waarbij een overgangsconstructie aanwezig is en waarbij dit niet het geval is. Dit geldt voor zowel het signaal op als onder de bekleding en dus ook voor het stijghoogteverschil. Dit is tevens op enkele andere tijdsstippen bekeken maar ook daar is geen opvallende afwijking of trend geconstateerd. 4.4 Stabiliteit Vergelijking met resultaten STEENTOETS2008 De resultaten van de Deltagootproeven zijn vergeleken met resultaten verkregen uit simulaties met STEENTOETS2008 Dit is weergegeven in Bijlage E (zie Tabel E.1). Variabelen die zijn vergeleken zijn de maximaal toelaatbare golfhoogte H s, de maatgevende ~ dimensieloze diepte van de overgangsconstructie d en de 2% waarden van de stijghoogteverschillen 2% Maximaal toelaatbare golfhoogte H s Volgens STEENTOETS2008 zou de maximale toelaatbare significante golfhoogte gelijk zijn aan H s = 0,95 m. Hierbij dient echter in ogenschouw te worden genomen dat STEENTOETS2008 geen verwachtingswaarde maar een veilige waarde geeft. Volgens Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 21

134 18 november 2009, definitief Peters (2008) is de ligging van faalpunten van de geklemd gemodelleerde zettingen gemiddeld een factor 1,2 boven het modelpunt. Dit geeft een maximaal toelaatbare significante golfhoogte volgens STEENTOETS2008 die gelijk is aan H s = 1.14 m. De opstelling in de Deltagoot is niet bezweken bij een golfhoogte van H s = 1,50 m. Hieruit blijkt dat STEENTOETS2008 de stabiliteit sterk onderschat. Waarschijnlijk is dit vooral een gevolg van het onderschatten van de klemming. In STEENTOETS2008 kan ook gerekend worden met een goede klemming onder de overgangsconstructie, namelijk door net te doen alsof het een overgangsconstructie is van het type c0. In dat geval is de maximaal toelaatbare golfhoogte volgens STEENTOETS2008 1,22 m. Gecorrigeerd met de veiligheidsmarge zoals hierboven is beschreven, is de maximaal toelaatbare significante golfhoogte volgens STEENTOETS2008 gelijk aan H s = 1.46 m. Dat resultaat is veel beter in overeenstemming met het proefresultaat in de Deltagoot. Gecombineerd met het feit dat de invloed van de overgangsconstructie op de belasting (maximale stijghoogteverschil) in dit geval niet zo groot is, leidt dit tot de conclusie dat met name de klemming in STEENTOETS2008 sterk wordt onderschat. Opgemerkt moet worden dat het inwasmateriaal zich vast kon wiggen tussen de zuilen en de overgangsconstructie, omdat de spleetbreedte niet al te groot was. Dit komt overeen met een goed onderhouden steenzetting. Aangenomen mag worden dat wanneer de spleetbreedte groter is dan orde 5 cm, de beheerder maatregelen gaat nemen om de stabiliteit te waarborgen. Hij kan dan bijvoorbeeld de spleet ingieten met gietasfalt. Maatgevende dimensieloze diepte van de overgangsconstructie De maatgevende dimensieloze diepte van de overgangsconstructie is volgens STEENTOETS2008 gelijk aan ~ d = 0,4. De testen zijn uitgevoerd bij een dimensieloze diepte van de overgangsconstructie van 0,5 en 0,7. Aangezien de resultaten in het fysieke model nauwelijks verschillen, is het zeer waarschijnlijk dat deze resultaten vergeleken kunnen worden met de resultaten van STEENTOETS2008. ~ d 2% waarden van de stijghoogteverschillen 2% De gemeten 2% waarden van de stijghoogteverschillen van test E1 liggen tussen 0,90 en 1,25 m. Met behulp van STEENTOETS2008 is de waarde van het 2% stijghoogteverschil bepaald voor situaties waarbij overgangsconstructies van het type a 0, b 0 en c 0 zijn gebruikt. De invoer voor deze exercities is dezelfde zoals is weergegeven in Bijlage E. De enige uitzondering hierop is het type overgangsconstructie. Hierbij zijn overgangsconstructies type a 0, b 0 en c 0 toegepast. De resultaten van deze exercitie zijn weergegeven in Tabel 4.2. Tabel 4.2 Overzicht stijghoogteverschillen berekend met STEENTOETS2008 (K1Z = zeezijde van golfklap type 1; K1L = landzijde van golfklap type 1; K2 = landzijde van golfklap type 2; HF = = landzijde van hoog golffront) Type overgangsconstructie Type golfklap Maatgevende K1Z K1L K2 HF waterstand (m) a b c Meting Deltagoot 0.90 < 2% < (uitgevoerd) Uit Tabel 4.2 kan worden afgelezen dat de maximale golfklap een stijghoogteverschil geeft van circa 0.93 m waarbij het nauwelijks iets uitmaakt of overgangsconstructie a 0, b 0 of c 0 22 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

135 18 november 2009, definitief wordt toegepast. De extreem grote invloed van de overgangsconstructie op de stijghoogteverschillen is reeds sterk verkleind door aanpassingen die dit voorjaar zijn uitgevoerd (Klein Breteler 2009c). De maatgevende golfklappen zijn in alle gevallen van het type K1Z; golfklaptype 1 aan de zeezijde. Voor een uitleg met betrekking tot het type golfklappen wordt verwezen naar Klein Breteler (2009a). De maatgevende waterstand is volgens STEENTOETS2008 lager dan de waterstand die bij test E1 is uitgevoerd. Mogelijk hadden de gemeten stijghoogteverschillen nog iets groter geweest indien een wat lagere waterstand zou zijn gebruikt. De invloed op het stijghoogteverschil en de stabiliteit is echter waarschijnlijk klein, omdat de lijn in Figuur 2.2 ongeveer horizontaal loopt in de buurt van het minimum Conclusie Uit de gemeten stijghoogtes blijkt een grote mate van spreiding waardoor een eenduidige conclusie lastig is te geven. Toch kunnen er enkele aspecten worden geconcludeerd. De belasting op de Basaltonzuilen die direct tegen de overgangsconstructie aan liggen lijkt niet significant zwaarder te zijn door de aanwezigheid van een overgangsconstructie. De metingen in de tweede rij onder de overgangsconstructie indiceren echter dat deze rij wel zwaarder wordt belast dan wanneer hier geen overgangsconstructie aanwezig zou zijn geweest. Het gemeten verloop van het stijghoogteverschil over het talud met een overgangsconstructie kan nog niet goed verklaard worden aangezien een goed begrip hiervan nog ontbreekt. Het onderzoek geeft geen aanleiding om de invloed van de overgangsconstructie op de berekende stijghoogteverschillen aan te passen. Er blijkt een groot verschil te zijn tussen de bezwijkgolfhoogte volgens STEENTOETS2008 en de resultaten uit dit Deltagootonderzoek. Door in de berekeningen uit te gaan van een goede klemming van de stenen direct onder een overgangsconstructie, wordt dit verschil grotendeels overbrugd. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 23

136

137 18 november 2009, definitief 5 Conclusies en aanbevelingen 5.1 Conclusies In opdracht van Rijkswaterstaat, Waterdienst heeft Deltares de invloed van een overgangsconstructie bestudeerd door het uitvoeren van fysieke modelproeven in de Deltagoot. Hiervoor is een opstelling gebouwd die bestond uit twee secties: een sectie zonder overgangsconstructie en een sectie met een overgangsconstructie. Er is tijdens het proevenprogramma geen schade opgetreden aan de bekleding. De stabiliteit van de steenzetting onder de constructie bleek fors groter dan volgens STEENTOETS2008. STEENTOETS2008 lijkt hiermee een zeer conservatieve waarde (overdreven veilig) te geven met betrekking tot de invloed van de overgangsconstructie. STEENTOETS2008 berekent een relatief lage stabiliteit van de steenzetting onder een overgangsconstructie als gevolg van twee aspecten: Het stijghoogteverschil over de toplaag is vlak onder de overgangsconstructie groter dan wanneer er geen overgangsconstructie zou zijn De klemming vlak onder een overgangsconstructie is gering Uit de uitgevoerde drukmetingen op de toplaag en in het filter bleek dat de overgangsconstructie geen significante invloed heeft gehad op de belastingen op de rij basaltonzuilen direct onder de overgangsconstructie. De rij daaronder bleek wel significant beïnvloed te zijn. Een goed begrip van de fysische processen die dit veroorzaken ontbreekt vooralsnog waardoor een degelijke verklaring van de gemeten waarden en gevonden trends ontbreekt. Het onderzoek geeft geen aanleiding om de invloed van de overgangsconstructie op de berekende stijghoogteverschillen aan te passen. Uit de proeven is gebleken dat er weliswaar een spleet zit tussen de overgangsconstructie en de bovenste rij Basaltonzuilen, maar dat dit niet betekent dat er geen klemming is in deze bovenste rij. De ruimte tussen de overgangsconstructie en de lagergelegen Basalton was tijdens de testen veelal (gedeeltelijk) opgevuld met inwasmateriaal wat klem zat tussen deze delen en dit heeft zeer waarschijnlijk een bijdrage geleverd aan de mate van klemming. Het is te verwachten dat dit ook in de praktijk zo zal gebeuren. Door in STEENTOETS2008 uit te gaan van een goede klemming in de bovenste rij onder de overgangsconstructie, wordt een rekenresultaat verkregen dat veel beter aansluit op de proefresultaten. 5.2 Aanbevelingen Op basis van de onderzoeksresultaten wordt het volgende aanbevolen: 1 Een goed fysisch begrip van de gemeten stijghoogteverschillen ontbreekt vooralsnog. Om de onderzoeksresultaten te kunnen extrapoleren naar andere situaties is het noodzakelijk om een goed begrip te krijgen van de fysische processen. Om deze reden wordt aanbevolen om een theoretische studie uit te voeren zodat de trends die in dit onderzoek zijn gevonden kunnen worden verklaard. Vooralsnog wordt aanbevolen de formules in STEENTOETS2008 met betrekking tot het stijghoogteverschil in relatie tot de invloed van de overgangsconstructie niet te wijzigen. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 25

138 18 november 2009, definitief 2 In STEENTOETS2008 moeten de formules voor de klemming aangepast worden. Overwogen kan worden een constante klemming in het hele talud aan te houden, of een vrij aanzienlijke minimumklemming in de bovenste rij. Deze aanbeveling is van toepassing voor goed onderhouden steenzettingen, met een spleetbreedte tussen de overgangsconstructie en de eronder gelegen steenzetting die ten hoogste gelijk is aan de D 50 van het inwasmateriaal.. 3 In de praktijk blijken er situaties te zijn waarbij de steenzetting onder de overgangsconstructie is bezweken. Hierbij is er aangenomen dat de oorzaak hiervan de overgangsconstructie is. Aangezien uit de proeven blijkt dat de stabiliteit van de constructie hoger is dan aanvankelijk werd aangenomen, wordt aanbevolen om deze aanname te controleren en ook andere mogelijke oorzaken te onderzoeken. 26 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

139 18 november 2009, definitief 6 Literatuur Bezuijen, A., Burger, A.M., en Klein Breteler, M., 1990, Taludbekleding van gezette steen, M1795 / H195 deel XXIV Samenvatting van onderzoeksresultaten , Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat ISBN Klein Breteler, M., 2009a, Documentatie STEENTOETS2008, Onderzoeksprogramma Kennisleemtes Steenbekledingen, Deltares Rapport H4846, februari 2009 Klein Breteler, M., 2009b, Gebruikershandleiding STEENTOETS2008, Onderzoeksprogramma Kennisleemtes Steenbekledingen, Deltares rapport H4846, juni 2009 Klein Breteler, M., 2009c, Validatie STEENTOETS2008, Onderzoeksprogramma Kennisleemtes Steenbekledingen, Deltares rapport H4846, februari 2009 Mansard, E.P.D. and Funke, E.R., 1980, The measurement of incident waves and reflected spectra using a least squares method, 17 th Int. Conf. Of Coastal Engineering, Sydney. Peters, D.J., 2008, Veiligheidsbeschouwingen Steentoets 2008 Bepaling veiligheidsfactoren, 9S8953/R0001/416450/Nijm, november 2008 Wolters, G., en Klein Breteler, M., 2007, Stabiliteit van steenzetting met blokken op hun kant, grootschalig onderzoek in de Deltagoot, WL Delft Hydraulics rapport H4941, oktober 2007 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie 27

140

141 18 november 2009, definitief A Tabellen Tabel A.1 Minimum gemeten afstand tussen Basalton en de overgangsconstructie Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie A

142 Zuilnr voor test A2 * 0,0 0,5 2,0 0,1 0,5 2,0 0,0 1,0 0,1 1,5 1,0 1,5 0,0 0,0 na test A2 A G G A G G G G A G G G A A na test A3 A G G A G G G G A G G G A A na test A1 A G G A G G G G A G G G A A na test B2 A G G A G G G G A G G G A A na test B1 A G G A G G G G A G G G A A na test C1 A G G A G G G G A G G G A A na test C2 A G G A G G G G A G G G A A na test D1 A G G A G G G G A G G G A A na test E1 A G G A G G G G A G G G A A na test E1 0,0 0,5 1,7 0,0 1,0 2,3 0,6 1,2 0,0 1,5 1,3 1,6 0,0 0,0 * opgemeten zonder inwasmateriaal (G: geen aansluiting, A: aansluiting Tabel A.1: minimum gemeten afstand tussen basalton en overgangsconstructie (cm's) (Zie foto C.15 voor de lokatie van de basalton met zuilnummers)

143 18 november 2009, definitief B Figuren Figuur B.1 Figuur B.2 Figuur B.3 Figuur B.4 Figuur B.5 Figuur B.6 Figuur B.7 Figuur B.8 Figuur B.9 Figuur B.10 Figuur B.11 Figuur B.12 Figuur B.13 Figuur B.14 Figuur B.15 Figuur B.16 Overzicht modelopstelling Dwarsdoorsnede testsectie Bovenaanzicht testsectie Overzicht drukopnemers, raaien en lijnen Dikte van de filterlaag: handmeting vs. profielmeting Zakking talud: waterpasmeting vs. profielmeting Gemeten filterdikte na het testprogramma (handmeting) Golfhoogte overschrijdingskrommen en energie dichtheidsspectra Overschrijdingskrommen van verschildrukken Overschrijdingskrommen van drukken onder overgangsconstructie 1%, 2%, 5% en 10% stijghoogteverschillen 2% drukken in het filter 2% drukken op de bekleding Afwijking van het stijghoogteverschil tussen referentiesectie en testsectie Tijdsignaal Zeefkromme van het inwasmateriaal en filtermateriaal Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie B

144

145

146

147

148 6 Overzicht raai1 150 voor A2 na E1 handmeting raai raai raai Dikte van de filterlaag: handmeting vs. profielmeting Deltares Overgangsconstructie Fig. B.5a

149 6 5 4 voor A2 na E1 handmeting Overzicht raai raai raai raai Dikte van de filterlaag: handmeting vs profielmeting Deltares Overgangsconstructie Fig. B.5b

150 160 Dikte van de filterlaag voor test A raai 1 raai 2 raai 3 raai positie vanaf golfschot (m) Dikte van de filterlaag na test E1 raai 1 raai 2 raai 3 raai positie vanaf golfschot (m) Dikte van de filterlaag: handmeting vs profielmeting Deltares Overgangsconstructie Fig. B.5c

151 160 Dikte van de filterlaag voor test A raai 1 90 raai 2 raai 3 raai positie vanaf golfschot (m) Dikte van de filterlaag na test E1 raai 1 raai 2 raai 3 raai positie vanaf golfschot (m) Dikte van de filterlaag: handmeting vs profielmeting Deltares Overgangsconstructie Fig. B.5d

152 30 20 raai 1 vs lijn C profiler waterpasmeting raai raai 3 vs lijn B raai 4 vs lijn A zakking talud: waterpasmeting vs profielmeting Deltares Overgangsconstructie Fig. B.6a

153 30 20 raai 1 vs lijn C profiler waterpasmeting raai raai 3 vs lijn B raai 4 vs lijn A zakking talud: waterpasmeting vs profielmeting Deltares Overgangsconstructie Fig. B.6b

154 Gemeten filterdikte na testprogramma Lijn A Lijn B Lijn C gemiddeld , ,2 181,4 181,6 181, ,2 182,4 Afstand vanaf golfschot (m) Gemeten filterdikte na testprogramma Overgangsconstructie Deltares Fig. B.7

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 1% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn A: zonder OVG B1 lijn A: zonder OVG C1 lijn A: zonder OVG D1 lijn A: zonder OVG E1 lijn A: zonder OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 1% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn B: met OVG B1 lijn B: met OVG C1 lijn B: met OVG D1 lijn B: met OVG E1 lijn B: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 1% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn C: met OVG B1 lijn C: met OVG C1 lijn C: met OVG D1 lijn C: met OVG E1 lijn C: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 1% stijghoogteverschil van test A1, B1, C1, D1 en E1 d / H s = 0,7 Deltares Fig. B.11a

174 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 1% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn A: zonder OVG B2 lijn A: zonder OVG C2 lijn A: zonder OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 1% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn B: met OVG B2 lijn B: met OVG C2 lijn B: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 1% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn C: met OVG B2 lijn C: met OVG C2 lijn C: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 1% stijghoogteverschil van test A2, B2 en C2 d / H s = 0,5 Deltares Fig. B.11b

175 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn A: zonder OVG B1 lijn A: zonder OVG C1 lijn A: zonder OVG D1 lijn A: zonder OVG E1 lijn A: zonder OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn B: met OVG B1 lijn B: met OVG C1 lijn B: met OVG D1 lijn B: met OVG E1 lijn B: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn C: met OVG B1 lijn C: met OVG C1 lijn C: met OVG D1 lijn C: met OVG E1 lijn C: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% stijghoogteverschil van test A1, B1, C1, D1 en E1 d / H s = 0,7 Deltares Fig. B.11c

176 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn A: zonder OVG B2 lijn A: zonder OVG C2 lijn A: zonder OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn B: met OVG B2 lijn B: met OVG C2 lijn B: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn C: met OVG B2 lijn C: met OVG C2 lijn C: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% stijghoogteverschil van test A2, B2 en C2 d / H s = 0,5 Deltares Fig B.11d

177 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 A3 lijn A: zonder OVG A3 0,5 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 A3 lijn B: met OVG A3 0,5 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 A3 lijn C: met OVg A3 0,5 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% stijghoogteverschil van test A3 d / H s = 0,89 Deltares Fig. B.11e

178 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 5% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn A: zonder OVG B1 lijn A: zonder OVG C1 lijn A: zonder OVG D1 lijn A: zonder OVG E1 lijn A: zonder OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 5% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn B: met OVG B1 lijn B: met OVG C1 lijn B: met OVG D1 lijn B: met OVG E1 lijn B: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 5% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn C: met OVG B1 lijn C: met OVG C1 lijn C: met OVG D1 lijn C: met OVG E1 lijn C: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 5% stijghoogteverschil van test A1, B1, C1, D1 en E1 d / H s = 0,7 Deltares Fig. B.11f

179 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 5% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn A: zonder OVG B2 lijn A: zonder OVG C2 lijn A: zonder OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 5% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn B: met OVG B2 lijn B: met OVG C2 lijn B: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 5% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn C: met OVG B2 lijn C: met OVG C2 lijn C: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 5% stijghoogteverschil van test A2, B2 en C2 d / H s = 0,5 Deltares Fig. B.11g

180 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 10% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn A: zonder OVG B1 lijn A: zonder OVG C1 lijn A: zonder OVG D1 lijn A: zonder OVG E1 lijn A: zonder OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 10% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn B: met OVG B1 lijn B: met OVG C1 lijn B: met OVG D1 lijn B: met OVG E1 lijn B: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 10% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 0,25 A1 lijn C: met OVG B1 lijn C: met OVG C1 lijn C: met OVG D1 lijn C: met OVG E1 lijn C: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 10% stijghoogteverschil van test A1, B1, C1, D1 en E1 d / H s = 0,7 Deltares Fig. B.11h

181 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 10% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn A: zonder OVG B2 lijn A: zonder OVG C2 lijn A: zonder OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 10% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn B: met OVG B2 lijn B: met OVG C2 lijn B: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 10% overschrijdingswaarden 1,5 1,25 1 0,75 0,5 A2 lijn C: met OVG B2 lijn C: met OVG C2 lijn C: met OVG A2 B2 C2 0,25 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 10% stijghoogteverschil van test A2, B2 en C2 d / H s = 0,5 Deltares Fig. B.11i

182 Resultaten test serie A: H s = 0,80 m 2% overschrijdingswaarden 1.2 A1 lijn A: zonder OVG A1 lijn B: met OVG 1 A1 lijn C: met OVG A2 lijn A: zonder OVG A2 lijn B: met OVG A2 lijn C: met OVG A3 lijn A: zonder OVG A3 lijn B: met OVG A3 lijn C: met OVG hoogte boven bodem (m) waterstand A1 waterstand A2 waterstand A3 overgangsconstructie Resultaten test serie B: H s = 1,00 m 2% overschrijdingswaarden B1 lijn A: zonder OVG B1 lijn B: met OVG 0.8 B1 lijn C: met OVG B2 lijn A: zonder OVG B2 lijn B: met OVG B2 lijn C: met OVG waterstand B1 waterstand B2 overgangsconstructie hoogte boven bodem (m) Resultaten test serie C: H s = 1,15 m 2% overschrijdingswaarden C1 lijn A: zonder OVG C1 lijn B: met OVG C1 lijn C: met OVG C2 lijn A: zonder OVG C2 lijn B: met OVG C2 lijn C: met OVG waterstand C waterstand C2 overgangsconstructie hoogte boven bodem (m) Vergelijking 2% stijghoogteverschillen Deltares Fig. B.11j

183 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden in het filter A1 lijn A: zonder OVG B1 lijn A: zonder OVG C1 lijn A: zonder OVG D1 lijn A: zonder OVG E1 lijn A: zonder OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden in het filter A1 lijn B: met OVG B1 lijn B: met OVG C1 lijn B: met OVG D1 lijn B: met OVG E1 lijn B: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden in het filter A1 lijn C: met OVG B1 lijn C: met OVG C1 lijn C: met OVG D1 lijn C: met OVG E1 lijn C: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% drukken in filter van test A1, B1, C1, D1 en E1 d / H s = 0,7 Deltares Fig. B.12a

184 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden in het filter A2 lijn A: zonder OVG B2 lijn A: zonder OVG C2 lijn A: zonder OVG A2 B2 C ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden in het filter A2 lijn B: met OVG B2 lijn B: met OVG C2 lijn B: met OVG A2 B2 C ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden in het filter A2 lijn C: met OVG B2 lijn C: met OVG C2 lijn C: met OVG A2 B2 C ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% drukken in filter van test A2, B2 en C2 d / H s = 0,5 Deltares Fig. B.12b

185 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden in het filter A3 lijn A: zonder OVG A ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden in het filter A3 lijn B: met OVG A ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden in het filter A3 lijn C: met OVg A ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% drukken in filter van test A3 d / H s = 0,89 Deltares Fig. B.12c

186 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A1 lijn A: zonder OVG B1 lijn A: zonder OVG C1 lijn A: zonder OVG D1 lijn A: zonder OVG E1 lijn A: zonder OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / Hs (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A1 lijn B: met OVG B1 lijn B: met OVG C1 lijn B: met OVG D1 lijn B: met OVG E1 lijn B: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A1 lijn C: met OVG B1 lijn C: met OVG C1 lijn C: met OVG D1 lijn C: met OVG E1 lijn C: met OVG A1 B1 C1 D1 E1 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% drukken op bekleding van test A1, B1, C1, D1 en E1 d / H s = 0,7 Deltares Fig. B.13a

187 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A2 lijn A: zonder OVG B2 lijn A: zonder OVG C2 lijn A: zonder OVG A2 B2 C ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A2 lijn B: met OVG B2 lijn B: met OVG C2 lijn B: met OVG A2 B2 C ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A2 lijn C: met OVG B2 lijn C: met OVG C2 lijn C: met OVG A2 B2 C ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) 2% drukken op bekleding van test A2, B2 en C2 d / H s = 0,5 Deltares Fig. B.13b

188 Vergelijking tussen metingen op referentiesectie (lijn A) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A3 lijn A: zonder OVG A ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / Hs (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn B) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A3 lijn B: met OVG A ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / H s (-) Vergelijking tussen metingen op testsectie (lijn C) 2% overschrijdingswaarden op bekleding A3 lijn C: met OVg A ,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 d / Hs (-) 2% drukken op bekleding van test A3 d / H s = 0,89 Deltares Fig. B.13c

189 40% 30% 20% 10% 0% -10% A1 A2 A3 B1 B2 C1 C2 D1 E1 lijn B lijn C gemiddeld -20% -30% -40% -50% testnaam Relatieve afwijking van stijghoogteverschillen in de testsectie t.o.v. de refertiesectie Deltares Fig. B.14

190 1.5 stijghoogte op bekleding tijd (s) stijghoogte onder bekleding tijd (s) 1 stijghoogteverschil DRO16-15 DRO20-19 DRO22-21 DRO24-23 DRO tijd (s) Tijdsignaal: Lijn A Deltares test E1 Lijn A zonder OVG Fig. B.15a

191 1.5 stijghoogte op bekleding tijd (s) stijghoogte onder bekleding tijd (s) stijghoogteverschil DRO06-05 DRO tijd (s) Tijdsignaal: Lijn B test E1 met OVG Lijn B Deltares Fig. B.15.b

192 1.5 stijghoogte op bekleding tijd (s) stijghoogte onder bekleding tijd (s) 1 stijghoogteverschil DRO02-01 DRO04-03 DRO10-09 DRO12-11 DRO tijd (s) Tijdsignaal: Lijn C test E1 met OVG Lijn C Deltares Fig. B.15.c

193 inwasmateriaal groter dan kleiner dan Zeef [mm[ Filtermateriaal groter dan kleiner dan Zeef [mm[ Zeefkrommen van filter en inwasmateriaal Deltares Fig. B.16

194

195 18 november 2009, definitief C Foto s Foto C.1 Overzicht opstelling voordat filterlaag wordt aangebracht Foto C.2 Aanbrengen ondoorlatende filterscheiding Foto C.3 Overgangsconstructie in aanbouw Foto C.4 Aansluiting overgangsconstructie met gootwand Foto C.5 Verzagen van (grotere) basaltonzuilen Foto C.6 Verzaagde basaltonzuilen Foto C.7 Overzicht constructie voor aanbrengen filterlaag Foto C.8 Waterscheidend folie in filter Foto C.9 Zijaanzicht overgangsconstructie Foto C.10 Overzicht overgangsconstructie Foto C.11 Zetten van basalton door een professionele zetter Foto C.12 Overzicht van de constructie tijdens aanbouw Foto C.13 Overzicht constructie na aanbrengen basalton Foto C.14 Overzicht constructie na aanbrengen basalton (2) Foto C.15 Overzicht overgangsconstructie Foto C.16 Overzicht overgangsconstructie Foto C.17 Detail overgangsconstructie: zuil 1, 2 en 3 Foto C.18 Detail overgangsconstructie: zuil 2, 3, 4, 5, 6 Foto C.19 Detail overgangsconstructie: zuil 5, 6, 7, 8, 9 Foto C.20 Detail overgangsconstructie: zuil 8, 9, 10, 11 Foto C.21 Detail overgangsconstructie: zuil 11, 12, 13, 14 Foto C.22 Overzicht na aanbrengen bekabeling Foto C.23 Uitvoering van de experimenten Foto C.24 Uitvoering van de experimenten Foto C.25 Uitvoering van de experimenten Foto C.26 Uitvoering van de experimenten Foto C.27 Situatie onder overgangsconstructie (overzicht) na test E1 Foto C.28 Situatie na test E1 rondom DRO 15 t/m 20 Foto C.29 Situatie na test E1 rondom DRO 1 t/m 4 Foto C.30 Situatie na test E1 rondom DRO 6 t/m 8 Foto C.31 Situatie na test E1 Foto C.32 Situatie na test E1 Foto C.33 Situatie na test E1 Foto C.34 Situatie na test E1 Foto C.35 Situatie na test E1 Foto C.36 Situatie na test E1 Foto C.37 Situatie na test E1 Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie C

196 blokken op hun kant (ondertalud) overgangsconstructie waterdicht folie betonnen boventalud overzicht opstelling voordat filterlaag wordt aangebracht aanbrengen ondoorlatende filterscheiding Foto C.1 en C.2 Deltares Bijlage C

197 extra hoekstaal wordt nog aangebracht tijdelijke verankering (veiligheid tijdens werk) Rubber Overgangsconstructie in aanbouw aansluiting OVG-constructie met gootwand Foto C.3 en C.4 Deltares Bijlage C

198 verzagen van (grotere) basaltonzuilen verzaagde basaltonzuilen Foto C.5 en C.6 Deltares Bijlage C

199 Overzicht constructie voor aanbrengen filterlaag waterscheidend folie in filter Foto C.7 en C.8 Deltares Bijlage C

200 Zijaanzicht overgangsconstructie Overzicht overgangsconstructie Foto C.9 en C.10 Deltares Bijlage C

201 Zetten van basalton door een professionele zetter Overzicht van de constructie tijdens aanbouw Foto C.11 en C.12 Deltares Bijlage C

202 Overzicht construcite na aanbrengen basalton Foto C.13 en C.14 Deltares Bijlage C

203 Overzicht overgangsconstructie Foto C.15 en C.16 Deltares Bijlage C

204 Detail overgangsconstructie: zuil 1, 2 en 3 Detail overgangsconstructie, zuil 2, 3, 4, 5, 6 Foto C.17 en C.18 Deltares Bijlage C

205 Detail overgangsconstructie: zuil 5, 6, 7, 8, 9 Detail overgangsconstructie, zuil 8, 9, 10, 11 Foto C.19 en C.20 Deltares Bijlage C

206 Detail overgangsconstructie: zuil 11, 12, 13, 14 Foto C.21 en C.22 Deltares Bijlage C

207 Uitvoering van de experimenten Foto C.23 en C.24 Deltares Bijlage C

208 Uitvoering van de experimenten Foto C.25 en C.26 Deltares Bijlage C

209 Situatie onder overgangsconstructie (overzicht) na test E1 Situatie na test E1 rondom DRO 15 t/m 20 Foto C.27 en C.28 Deltares Bijlage C

210 Situatie na test E1 rondom DRO 1 t/m 4 Situatie na test E1 rondom DRO 6 t/m 8 Foto C.29 en C.30 Deltares Bijlage C

211 Situatie na test E1 Situatie na test E1 Foto C.31 en C.32 Deltares Bijlage C

212 Situatie na test E1 Situatie na test E1 Foto C.33 en C.34 Deltares Bijlage C

213 Situatie na test E1 Situatie na test E1 Foto C.35 en C.36 Deltares Bijlage C

214 Situatie na test E1 Situatie na test E1 Foto C. 37 Deltares Bijlage C

215 18 november 2009, definitief D Uitwerking verschillen in raai B en raai C D.1 Inleiding Uit de metingen bleek een significant verschil in stijghoogte in lijn B en lijn C. (Zie Figuur B.4 voor de locatie van lijn B en lijn C en zie Sectie 4.3 voor de gemeten verschillen). In deze bijlage worden de mogelijke verschillen in uitkomsten beschreven. Mogelijke redenen voor de afwijking tussen lijn B en lijn C zijn als volgt: Verschil in de dikte van de filterlaag, b Verschil in relatief open oppervlak toplaag, Verschil in mate van vulling van het inwasmateriaal Verschil in aansluiting van het basalton op de overgangsconstructie Afwijkingen in de meetapparatuur Lekkages in het filter rondom of onder overgangsconstructie Overige geometrische afwijkingen In de volgende paragrafen worden de bovenstaande mogelijke oorzaken besproken en daar waar mogelijk gekwantificeerd. D.2 Verschil in de dikte van de filterlaag, b Het bleek dat de filterlaag niet overal even dik was. Daarnaast is de filterlaag in de geïnstrumenteerde zone tijdens de experimenten plaatselijk dunner geworden. Zoals is beschreven in Sectie 3.2 is de dikte van de filterlaag op drie manieren bepaald: 1 Met behulp van een profielmeting Helaas bleek de profielmeting niet goed uitgevoerd te zijn door problemen met de software en is de verkregen data alleen kwalititatief te gebruiken en niet kwantitatief. 2 Met behulp van een waterpasmeting De waterpasmeting is een zeer betrouwbaar instrument. Met behulp van dit instrument wordt de hoogte van een aantal punten op het talud ingemeten voor een test. Na de test wordt dit herhaald. Indien deze metingen gelijk zijn aan elkaar, kan er worden geconcludeerd dat de filterlaag niet dunner is geworden. Indien deze metingen voor en na de test afwijken kunnen er twee mogelijke conclusies worden getrokken: Het basalton is evenwijdig aan het talud enigszins afgeschoven waardoor het meetpunt lager is komen te liggen. De filterlaag is dunner geworden waardoor het basalton lager is komen te liggen. Het is niet goed mogelijk om onderscheid te maken tussen de bovenstaande twee verklaringen. Er wordt hiermee omgegaan door de gemeten zakking als een bovengrens van de daadwerkelijke zakking te beschouwen. 3 Met een handmeting tijdens het verwijderen van de basalton en de filterlaag Deze handmeting is zeer nauwkeurig uitgevoerd op verschillende locaties en te beschouwen als zeer betrouwbaar. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

216 18 november 2009, definitief Gebaseerd op de bovenstaande metingen is er een gemiddelde dikte, een maximum dikte en een minimum dikte vastgesteld voor zowel Lijn A, B en C. In Bijlage B.1 t/m B.6 is een overzicht gegeven van de dikte van de filterlaag en de zakking gebaseerd op de profielmeting, de waterpasmeting en de handmeting. Het blijkt dat de filterlaag van plaats tot plaats circa 1.5 tot 2 cm varieert. Met behulp van STEENTOETS2008 is de invloed van deze dikte b op het stijghoogteverschil bepaald. Het resultaat van deze analyse is weergegeven in Figuur D.1. invloed van de dikte van de filterlaag 1 0,8 0,6 0,4 0, ,05 0,1 0,15 0,2 dikte van de filterlaag b (m) stijghoogteverschil Lijn A: gemiddelde dikte filter Lijn B: gemiddelde dikte filter Lijn C: gemiddelde dikte filter Lijn A: minimum dikte filter Lijn A: maximum dikte filter Lijn B: minimum dikte filter Lijn B: maximum dikte filter Lijn C: minimum dikte filter Lijn C: maximum dikte filter Fi_wmax_K1Z Fi_wmax_K1L Fi_wmax_K2 Fi_wmax_HF fi_wmax_sf Figuur D.1 Stijghoogteverschil als functie van de dikte van de filterlaag b (uitgewerkt met behulp van STEENTOETS2008, hierbij is de invloed van de overgangsconstructie niet meegerekend) In Figuur D.1 is te zien dat het stijghoogteverschil toeneemt bij een toenemende dikte van de filterlaag. In de figuur zijn ook de gemiddelde, minimum en maximum waarden van Lijn A, B en C uitgezet. Daarnaast zijn de waarden van de verschillende typen golfklappen weergegeven. Er is duidelijk te zien dat de golfklappen van het type K1Z de grootste waarden geven. Om Lijn B en Lijn C met elkaar te vergelijken zijn als uitgangspunt twee situatie, de verwachtingswaarden en het maximum verschil, genomen die in de volgende sectie worden beschreven. 1 Schatting verwachtingswaarde van de dikte van de filterlaag Wanneer wordt aangenomen dat de gemiddelde dikte gemeten over een lijn (bijvoorbeeld Lijn B, zie Figuur X) van de filterlaag representatief is, kunnen de volgende waarden worden bepaald: b LijnC = b LijnC, gemiddeld = m 2% = 0.90 m b LijnB = b LijnB, gemiddeld = m 2% = 0.92 m Op basis van bovengenoemde aanname is volgens STEENTOETS2008 het maatgevende stijghoogteverschil in Lijn B 2 % groter dan het stijghoogteverschil in lijn C. F Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

217 18 november 2009, definitief 2 Schatting maximaal verschil van de dikte van de filterlaag Om een bovengrens van het verschil in stijghoogte als gevolg van een verschil in de dikte van de filterlaag te vinden, wordt er aangenomen dat de representatieve waarden van de filterdiktes als volgt zijn: b LijnC = b LijnC,minimum = 0,100 m 2% = 0,880 m b LijnB = b LijnB, maximum = 0,133 m 2% = 0,934 m Hieruit blijkt dat het stijghoogteverschil in Lijn B maximaal 6 % groter is dan het stijghoogteverschil in lijn C. D.2.1 Conclusie met betrekking tot de invloed van de dikte van de filterlaag op het stijghoogteverschil. Naar verwachting is het stijghoogteverschil in Lijn B 2% hoger dan in Lijn C als gevolg van het verschil in de dikte van de filterlaag. De maximale invloed die het verschil in dikte van de filterlaag kan hebben op het stijghoogteverschil is 6%. D.3 Verschil in relatief open oppervlak toplaag, Om de invloed van het verschil van het relatief open oppervlak in rekening te brengen, is het relatief open oppervlak bepaald ter plaatse van drukopnemers DRO 1 t/m 7 en drukopnemers DRO 15 t/m 19 (zie Figuur B.4 in Bijlage B). Het relatief open oppervlak van de toplaag is bepaald door een genomen foto in te scannen en deze te analyseren. Een voorbeeld is gegeven in Figuur D.2. DRO 3-4 DRO 1-2 Figuur D.2 Voorbeeld bepaling open oppervlakte (links: foto en bewerking, rechts: resultaat voor DRO 3-4) In het voorbeeld in Figuur D.2 zijn de percentages open oppervlakte voor twee locaties bepaald; het rode vlak voor drukopnemer DRO 3-4 en het blauwe vlak voor drukopnemer DRO 1-2. In de linkerfiguur is dit uitgewerkt voor DRO 3-4. Met behulp van specifieke software zijn de oppervlaktes binnen deze vlakken bepaald alsmede de oppervlakte van het basalton binnen deze vlakten. Met behulp van deze gegevens zijn de relatieve open oppervlakten van de toplaag bepaald. De resultaten zijn weergegeven in Tabel D.1. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

218 18 november 2009, definitief Tabel D.1 Overzicht van percentage open oppervlakte bij lijn B en lijn C Lijn B Lijn C DRO DRO ,9% ,8% ,6% ,7% invloed van percentage open oppervlak 1 0,8 0,6 0,4 0, open oppervlak (%) stijghoogteverschil Lijn B: gemiddeld Lijn C: gemiddeld Lijn B: DRO 7-8 Lijn B: DRO 5-6 Lijn C: DRO 1-2 Lijn C: DRO 3-4 Fi_wmax_K1Z Fi_wmax_K1L Fi_wmax_K2 Fi_wmax_HF fi_wmax_sf Figuur D.3 Stijghoogteverschil als functie van het percentage open oppervlak (uitgewerkt met behulp van STEENTOETS2008) Om Lijn B en Lijn C met elkaar te vergelijken zijn als uitgangspunt twee situaties beschouwd: het gemiddelde percentage open oppervlak rondom de twee drukopnemers en het maximale verschil in percentage open oppervlak rondom een individuele drukopnemer. Indien de gemiddelden (vb: het gemiddelde van DRO 7-8 en DRO 5-6) met elkaar worden vergeleken is stijghoogteverschil in Lijn B -1.5 % groter dan die in Lijn C. Indien de drukopnemers met het maximale verschil in percentage open oppervlak met elkaar worden vergeleken is het stijghoogteverschil in Lijn B 1.5 % en -4.5 % groter dan die in Lijn C voor respectievelijk DRO 7-8/ DRO 3-4 en DRO 5-6/ DRO 1-2. Mogelijkerwijs leiden lokale variaties in de bekleding met betrekking tot doorlatendheid tot grotere extremen dan wanneer de doorlatendheid homogeen is. D.3.1 Conclusie met betrekking tot de invloed van het relatief open oppervlak van de toplaag ( ) op het stijghoogteverschil ( ). De invloed van de variaties in het percentage open oppervlak op de stijghoogteverschillen in Lijn B en Lijn C bedraagt tussen de -4.5 % en 1.5 %. De verwachtingswaarde is dat het stijghoogteverschil in Lijn B -1.5% groter is dan in Lijn C. H Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

219 18 november 2009, definitief D.4 Verschil in mate van vulling van het inwasmateriaal (gebaseerd op test E1) D.4.1 Bepaling verschillen in testsectie met betrekking tot mate van vulling van het inwasmateriaal tussen de spleten. Na test E1 zijn op verschillende plaatsen metingen uitgevoerd waarbij is bepaald hoe diep de spleten tussen het basalton zijn uitgespoeld. De locaties waarin de metingen zijn uitgevoerd zijn aangegeven in Figuur D.4. Figuur D.4 Locaties van spleetbreedtemetingen in Lijn A (links), Lijn B (midden) en Lijn C (rechts) De waarden van de metingen aangegeven in Figuur D.4 zijn weergegeven in Tabel D.2. Hierin is tevens de dieptemeting omgerekend in de hoogte van het inwasmateriaal (=D basalton -gemeten waarden). Ook is dit omgerekend in de mate van vulling (=hoogte van het inwasmateriaal/ D basalton ) Tabel D.2 Gemeten speetdieptes en de afgeleide waarde van de hoogte van het inwasmateriaal en de fractie na test E1 Gemeten spleetdiepte (mm) hoogte inwasmateriaal (mm) mate van vulling (-) DRO 1-2 DRO 5-6 DRO DRO 1-2 DRO 5-6 DRO DRO 1-2 DRO 5-6 DRO Locatie Lijn C Lijn B Lijn A Lijn C Lijn B Lijn A Lijn C Lijn B Lijn A ,54 0,36 0, ,19 0,31 0, ,14 0,55 0, ,25 0,65 0, ,74 0,52 0, ,62 0,41 0, ,61 0,36 0, ,16 0,67 0, ,10 0,59 0, ,42 0,53 0, ,67 0,21 0, ,40 0,22 0, ,48 0,50 0, ,52 0,71 0, ,39 0,38 0, ,48 0,56 0, ,38 0,52 0, ,01 0,60 0, ,04 0,72 0, ,02 0,56 0, ,36 0,25 0, ,31 Gemiddeld 127,71 103,45 100,10 70,29 94,55 97,90 0,35 0,48 0,49 stand. dev. 45,18 31,08 34,50 45,18 31,08 34,50 0,23 0,16 0,17 Om inzicht te geven in de gegeven waarden van Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

220 18 november 2009, definitief Tabel D.2 is er aangenomen dat de mate van vulling normaal is verdeeld over de circa 20 metingen. Er zijn echter te weinig metingen uitgevoerd om te kunnen verifiëren of dit een goede aanname is. Aangenomen wordt echter dat deze aanpak volstaat m.b.t. het inzicht in de onderlinge verschillen van Lijn A, B en C. In Tabel D.2 valt te zien dat de het gemiddelde en de standaard deviatie van Lijn A en Lijn B goed overeenkomen maar dat Lijn C afwijkt. Mogelijk geeft dit een verklaring voor de gemeten stijghoogteverschillen tussen Lijn B en Lijn C. Om dit te kunnen beoordelen is een kwantificering nodig. De voornaamste vraag die hierbij luidt is: In hoeverre is het stijghoogteverschil afhankelijk van de mate van vulling van het inwasmateriaal. Hier wordt in de volgende sectie op ingegaan. D.4.2 Analyse invloed van verschil in vullingsgraad van de spleten met inwasmateriaal Om de invloed van de mate van vulling van het inwasmateriaal te bepalen wordt in deze sectie een theoretische analyse uitgevoerd. Deze analyse is gebaseerd op de formules die zijn opgenomen in Steenteots2008 Hierbij wordt het gedachtemodel gevolgd zoals is weergegeven in Figuur D.5. Percentage open oppervlak ( ) Specificaties inwasmateriaal (d n15) doorlatendheid (k ) Leklengte ) Stijghoogte- verschil ( ) Mate van vulling Verband stijghoogteverschil en mate van vulling (mate van vulling)=?? Figuur D.5 Schematisatie invloed van de mate van vulling van het inwasmateriaal op het stijghoogteverschil ( ) In Figuur D.5. is te zien dat het percentage open oppervlak, de specificatie van het type inwasmateriaal en de mate van vulling van het inwasmateriaal van invloed zijn op de doorlatendheid van de toplaag (k ). Deze is van invloed op de leklengte ( ) en dus ook op het stijghoogteverschil ( volgende aanpak wordt het percentage open oppervlak ). In de constant gehouden op 11 %. Ook wordt de specificatie van het inwasmateriaal constant gehouden, dit wordt weergegeven met de d n15 van het inwasmateriaal: d n15 = 5 mm. Op basis hiervan is de doorlatendheid k en de leklengte bepaald. Het verschil in de leklengte tussen Lijn B en Lijn C blijkt circa 8% te zijn ( B = m, C = m). Tevens zijn de waarden met respectievelijk 25% en 75% van de overschrijdingsfrequentie gegeven. Deze waarden zijn gebaseerd op de aanname dat de mate van vulling van het inwasmateriaal standaard normaal is verdeeld en dat het gemiddelde en de standaard deviatie zoals in Tabel D.2 zijn afgeleid kunnen worden toegepast. Het verband tussen de mate van vulling en de leklengte is weergegeven in Figuur D.6. J Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

221 18 november 2009, definitief 0,32 0,31 0,30 0,29 0,28 0,27 Lijn B: 50% w aarde Lijn B: 25% w aarde Lijn B: 75% w aarde Lijn C: 50% w aarde Lijn C: 25% w aarde Lijn C: 75% w aarde 0,26 0,25 0,24 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 mate van vulling (-) Figuur D.6 Verband tussen de mate van vulling en de leklengte Nu de leklengte voor beide gevallen bekend is, kan het verband tussen het stijghoogteverschil en de mate van vulling worden bepaald. Dit wordt gedaan door in STEENTOETS2008 de leklengte aan te passen door het percentage open oppervlakte te variëren. Het is namelijk niet mogelijk om de mate van vulling van het inwasmateriaal in STEENTOETS2008 te variëren. Dit verband is weergegeven in Figuur D.7. Ook hierin zijn de 25% en 75% waarden weergegeven. 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Lijn B: 25% waarde Lijn B: 50% waarde Lijn B: 75% waarde Lijn C: 25% waarde Lijn C: 50% waarde Lijn C: 75% waarde 0,2 0,1 0 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,3 0,31 0,32 0,33 leklengte (m) Figuur D.7 Verband tussen de leklengte en het stijghoogteverschil D.4.3 Conclusie met betrekking tot de invloed van het inwasmateriaal op de verschillen in Lijn B en Lijn C In Figuur D.7 is de invloed van de leklengte op het stijghoogteverschil goed te zien. Indien de gemiddelde waarden van Lijn B en Lijn C vergeleken worden kan worden geconcludeerd dat het theoretische stijghoogteverschil in Lijn B 3.0% hoger is dan in Lijn C. Indien de 25% waarde van Lijn C wordt vergeleken met de 75% waarde in Lijn B dan is het theoretische stijghoogteverschil 8.7%. Indien de 75% waarde van Lijn C wordt vergeleken met de 25% waarde in Lijn B dan is het theoretische stijghoogteverschil -3.5%. Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie

222 18 november 2009, definitief D.5 Verschil in aansluiting van het basalton op de overgangsconstructie Een detail van de aansluiting van het basalton op de overgangsconstructie is weergegeven in Foto D.1 Foto D.1 Detail van de aansluiting van de basalton met drukopnemers op de overgangsconstructie (links: Lijn B, rechts: Lijn C) Op Foto D.1 valt duidelijk te zien dat de basalton op Lijn B (linkerfoto) goed aansluit op de overgangsconstructie terwijl er bij Lijn C (rechterfoto) een duidelijke spleet is te zien. Mogelijkerwijs kan de druk bij Lijn C op deze manier veel beter ontsnappen dan bij Lijn B. Een dergelijke analyse is uitgevoerd in Sectie D.3 waarbij het open oppervlak is beschouwd. Mogelijkerwijs is het zeer lokale verschil in het percentage open oppervlak van grote invloed op het stijghoogteverschil in Lijn B en Lijn C. D.6 Afwijkingen in de meetapparatuur Voordat de proeven werden uitgevoerd zijn de meetinstrumenten uitvoerig geijkt. Dit is enkele malen herhaald en nogmaals uitgevoerd na uitvoering van alle testen. Er bleken geen noemenswaardige afwijkingen in de ijking van de metingen. Uit ervaring is gebleken dat de totale fout bij elke drukopnemer kleiner is dan orde 5 mm (Klein Breteler et al, 2006). Bij de berekening van het stijghoogteverschil worden de waarden van twee drukopnemers van elkaar afgetrokken. De fout kan hierbij kwadratisch worden opgeteld: 2 x 5 mm =7 mm Bij een gemeten stijghoogteverschil van 1 m en een totale absolute meetfout van 7 mm is de relatieve meetfout dus 0.7 % D.7 Lekkages in het filter rondom of onder overgangsconstructie Een mogelijk verschil in drukken in het filter zou kunnen worden verklaard door een lekstroom in het filter. Deze lekstroom kan plaatsvinden op drie manieren: 1 Onder de overgangsconstructie door 2 Door de spleten van de overgangsconstructie 3 Een dwarsstroming tussen de testsectie en de referentiesectie Een stroming onder de overgangsconstructie door lijkt zeer onwaarschijnlijk. Tijdens het aanleggen van de testopstelling is zeer goed gecontroleerd of de overgangsconstructie aansloot op de ondergrond van de zandcementstabilisatie. Ook tijdens het afbreken van de constructie is dit goed visueel geïnspecteerd. In beide gevallen bleek dat de overgangsconstructie goed aansloot op de ondergrond en dat een stroming onder de overgangsconstructie zeer onwaarschijnlijk is. L Stabiliteit van steenzettingen onder een horizontale overgangsconstructie