A I 1. I I t I I GRONDMECHANICA

Transcriptie

1 T A2 9.0 t GRONDMECHANCA

2 A2 9.0 TALUDBEKLEDNGEN TALUDBEKLEDNG] VAN GEZETTE STEEN VEROUDERNG VAN STEENZETTNGEN

3 Steltjesweg 2 Postbus 69, 2600 AB Delft Telefoon Telex solnl Telefax Vestgngen n Belgë en Engeland Postgro Bank Mees en Hope NV Reknr K.v.K. S Delft TALUDBEKLEDNGEN VAN GEZETTE STEEN VEROUDERNG VAN STEENZETTNGEN CO-36860/3 maart 99 St/Abg/30 Opgesteld n opdracht van: Rj kswaterstaat Denst Weg- en Waterbouwkunde AFDELNG WATERBOUWKUNDGE CONSTRUCTES projectleder: r. T. Stoutjesdjk projectbegeleder: r. A. Bezujen afdelngshoofd: r. P. Lubkng GRONDMECHANCA Op alle aanbedngen en op alle te sluten overeenkomsten alsmede de daarut voortvloeende leverngen van densten en produktenen de daarut voortvloeende utvoerngen van werkzaamheden, zjn van toepassng de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan de Stchtng Waterbouwkundg Laboratorum, welke zjn gedeponeerd ter Grffe van de Arrondssementsrechtbank te 's-gravenhage en bj de Kamers van Koophandel en Fabreken.

4 GLOBALE SAMENVATTNG GRONDMECHANCA Dt rapport behandelt de veranderng van fyssche egenschappen van een constructe van gezette steen n de tjd. Met name wordt gekeken naar de nzandng van flter en spleten tussen de blokken en verwerng van mjnsteen. Verslag wordt utgebracht van monsternames. Bestaande doorlatendhedsrelates worden getoetst aan de resultaten van metngen. Er s onderzocht of de hudge berekenngsmethoden geldg zjn bj vermnderde doorlatendhed van flter en toplaag. Er worden berekenngen gepresenteerd met vermnderde doorlatendheden. Van het proces van nzanden van top- en flterlaag wordt een kwaltateve fyssche beschrjvng gegeven. TREFWOORDEN: Steenzettngen, verouderng, doorlatendhed, verwerng, mjnsteen, nzandng

5 ÖO-3H86O/3 datum : maart 99 NHOUD: LJST VAN BJLAGEN LJST VAN SYMBOLEN SAMENVATTNG EN CONCLUSES ^W? GRONDMECHANCA. NLEDNG 2. TOETSEN BESTAANDE DOORLATENDHEDSRELATES 3 2. nledng Doorlatendhedsrelates Lauwersmeerdam, onderzoek Stuate Analyse van grondmonsters n stu doorlatendhedsproeven Materaal tussen en onder de koperslakblokken Lauwersmeerdam, onderzoek Beschrjvng van het onderzoek Dchthedsbepalngen Korrelverdelngen Doorlatendhedsmetngen Monstername Breskens Monstername Werum Concluses 7 3. VERWERNG VAN MJNSTEEN 8 3. nledng Het spljtngsmodel Verfcate van het model Concluses BEREKENNGEN MET HET PROGRAMMA STEENZET/ nledng Utgangsstuate Geometre en materalen Golfbelastng Berekenng Berekenngen met vermnderde doorlatendheden Toplaagdoorlatendhed neemt af Flterdoorlatendhed neemt af Flter- en toplaagdoorlatendhed nemen af Concluses 32 blz. V V

6 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 ÏÏÏÊBHm GRONDMECHANC 5. BEPERKNGEN VAN DE HUDGE ONTWERPMETHODEN nledng dmensonale stromng Elastsche bergng Brukbaarhed van ontwerpmethoden BESCHRJVNG VEROUDERNG 4 6. nledng Kwaltateve beschrjvng verouderng Utspoelen van spleetvullng Concluses 50 REFERENTES 52 BJLAGEN APPENDX A APPENDX B

7 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 & M GRONDMECHANCA datum : maart 99 LJST VAN BJLAGEN:. Lauwersmeerdam 990 Djkaanzcht 2. Lauwersmeerdam 990 Opengebroken gloong 3. Lauwersmeerdam 990 Materaal tussen blokken + opbouw zettng 4. Lauwersmeerdam 990 Grndflter 5. Lauwersmeerdam 990 Mjnsteen 6. Lauwersmeerdam 990 Dchthedsmetng met gpsvervangmethode 7. Doorlatendhed Lauwersmeerdam 983 en 990 Gemeten versus berekende doorlatendhed 8. Verwerng van mjnsteen Verfcate van spljtngsmodel 9. Blokbewegng bj afnemende toplaagdoorlatendhed 0. Elastsche bergng. Volumeke massa van zand-grndmengsel Als functe van percentage zand 2. Doorlatendhed van zand-grndmengsel Als functe van percentage zand

8 bladnummer : - V - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 LJST VAN SYMBOLEN: a a b b k k k' Ko 5' D 50 ' D 90 Les m v n P APmax s T T v A z p A w w GRONDMECHANCA lneare Forchhemer coëffcënt [s/m] beschouwde tjdsduur bj verweren [jaar] kwadratsche Forchhemer coëffcënt [s 2 /m 2 ] dkte flterlaag [m] dmenseloze parameters [-] kans op halverng bj verweren [-] consoldatecoëffcënt [m 2 /s] dkte grovere spleetvullng [m] dkte toplaag [m] karaktersteke dameters [m] fracte van materaal bj verweren [-] wrjvngscoëffcënt [-] versnellng van de zwaartekracht [m/s 2 ] verhang [-] doorlatendhedscoëffcënt van Darcy [m/s] doorlatendhed van flter [m/s] doorlatendhed van toplaag [m/s] verhoudng tussen horzontale en vertcale gronddruk [-] elastsche bergngslengte [ra] samendrukbaarhed van korrelskelet [m 2 /N] porostet [-] druk [kpa] maxmale verschldruk over blokken [kpa] breedte van spleet tussen blokken [m] perode [s] dkte van geotextel [m] stroomsnelhed n flter [m/s] stroomsnelhed n spleet [m/s] grootte van blokbewegng [m] hoogte van de spleetvullng [m] samendrukbaarhed van porënwater [m 2 /N] <P S - P w )/P y verhoudng tussen blokoppervlak en ["] spleetoppervlak [-] stromngsweerstand n flter [-] soorteljk gewcht materaal [N/m 3 ] soorteljk gewcht water [N/m 3 ] schufspannng tussen spleet en spleetvullng [kpa] vscostet van water [kg/ms] leklengte [m] relaxatetjd bj verweren [jaar]

9 / m GRONDMECHANCA datum : maart 99 SAMENVATTNG EN CONCLUSES De leeftjd van een constructe kan nvloed hebben op de fyssche egenschappen van de constructe. n dt rapport wordt nagegaan n hoeverre een steenzettng onderhevg s aan verouderng. Onder verouderng wordt dan verstaan: het veranderen van fyssche egenschappen n de tjd. Gedacht kan worden aan afnemende doorlatendheden door het nzanden van flter en toplaag, of het verweren van mjnsteen. Een eerste nvalshoek om dt probleem op te lossen s de praktjk. Er zjn dre locates bezocht, te weten de Lauwersmeerdam, Breskens en Werum. n alle dre de gevallen werd geconstateerd, dat er nderdaad verouderng van de constructe was opgetreden. De spleten tussen de blokken waren vrjwel geheel gevuld met materaal, waardoor de doorlatendhed van de toplaag afgenomen s. Ut monsters van de flterlagen bleek, dat er zo'n 5 a 25% van het fltermateraal ut zand en slb bestaat. Bj de Lauwersmeerdam n 990 werd zelfs een percentage zand gevonden van meer dan 50%. Bj de monstername n Werum kon worden aangetoond dat dt fjne materaal waarschjnljk afkomstg s van het voorland. Met de resultaten van twee onderzoeken aan de Lauwersmeerdam (Rjkswaterstaat n en Grondmechanca Delft n 990) zjn dverse vergeljkngen mogeljk. Ten eerste s van een aantal monsters zowel de doorlatendhed als de porostet en de korrelverdelng bepaald. Op grond hervan zjn de bestaande relates om de doorlatendhed te berekenen getoetst. De berekende waarden lggen tussen 0.5 en 2 maal de gemeten waarden. Gezen de nauwkeurghed waarmee doorgaans de doorlatendhed bekend s, s deze overeenkomst redeljk. Het toetsngsgebed s beperkt. Als tweede resultaat van bede onderzoeken aan de Lauwersmeerdam s een vergeljk van de doorlatendheden mogeljk. Er s tussen bede onderzoeken een perode van acht jaar verstreken. De korrelverdelngen

10 bladnummer : - V - ^^- /- r,^. (.rn(. Ar-s- AM/ A ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 TJjBgjBr ( j K U N Ü M c L H A N LA van het fltermateraal laten zen, dat het percentage zand n het grndflter s toegenomen van 25 a 30% tot meer dan 50% van de totale massa. De doorlatendheden zjn ongeveer geljk gebleven. Ten derde s bekeken of de mjnsteen n de perode verder s verweerd. Het spljtngsmodel van Den Adel s getoetst aan de korrelverdelngen zoals de bj de onderzoeken zjn gevonden. Het bljkt, dat het model goed gebrukt kan worden, mts de relaxatetjd van het proces net op twee jaar, maar op twaalf jaar wordt gesteld. Deze concluse moet echter met de nodge voorzchtghed gehanteerd worden, omdat er voor de mjnsteen n 983 slechts korrelverdelng bekend s. Voor de mjnsteen n 990 s een gemddelde bepaald ut meerdere zeefkrommes. Voor de stuate n 990 s dus sprake van een gemddelde kromme met een zekere spredng. Om het effect van verouderng van een steenzettng te beschrjven zjn berekenngen utgevoerd met het programma STEENZET/+. Verouderng s n dt verband vertaald met afnemende doorlatendhed van toplaag en flter. Bj een afnemende toplaagdoorlatendhed neemt n eerste nstante zowel de verschldruk over de blokken als de blokbewegng toe. Neemt de doorlatendhed van de toplaag nog verder af, dan neemt de verschldruk over de blokken, zonder blokbewegng, nog steeds toe. De berekende blokbewegng neemt echter af. Bj een erg klene toplaagdoorlatendhed kan de hoeveelhed water n de flterlaag nauweljks veranderen. Daardoor kan er slechts weng water vanut de flterlaag naar het bewegende blok toestromen. Dt heeft tot gevolg, dat de blokbewegng afneemt. Bj afname van de flterdoorlatendhed neemt de verschldruk over de blokken af. Bj zeer lage flterdoorlatendhed s de stromng n het flter mnmaal, maar zjn er n het flter wel grote verhangen aanwezg. nden zowel flterdoorlatendhed als toplaagdoorlatendhed afnemen, bljken de varates n maxmale verschldrukken over de blokken gerng te zjn. Omdat de toestromng van water onder de blokken door

11 bladnummer : - V - ons kenmerk: CO-368 datum : maart 99 ons kenmerk: CO-36860/3 MmKESk GRONDMECHANCA bede verschjnselen belemmerd wordt, neemt een eventuele blokbewegng af. n de hudge rekenmethoden (zoals STEENZET en ANAMOS) wordt een aantal aannamen gedaan de de oplossng vereenvoudgen. Onderzocht s n hoeverre deze aannamen geldg zjn voor een verouderende constructe. Geconcludeerd s, dat nden het flter dchtslbt de nvloed van elastsche bergng op de grondwaterstromng al snel net meer verwaarloosd kan worden. Het utlchten van een blok ut de zettng wordt echter mnder waarschjnljk, omdat door de vermnderde doorlatendheden net voldoende water onder het blok kan toestromen. De hudge methoden verlezen bj afnemende flterdoorlatendhed dus welswaar aan theoretsche geldghed, maar het verschjnsel dat bestudeerd wordt (het utlchten van een blok ut de zettng ten gevolge van golfbelastng), treedt mnder waarschjnljk op. Er moet echter rekenng gehouden worden met de mogeljkhed, dat een ander schademechansme voor een verouderde zettng domnant wordt, bjvoorbeeld het ontstaan van gljvlakken of verwekng n het met zand gevulde flter onder een golfbelastng. Wellcht moet de stabltet van een verouderde zettng op een andere wjze beoordeeld worden, dan de stabltet van een 'verse' zettng. Van het proces verouderng door nzanden van flterlaag en vullen van de spleten tussen de blokken s een kwaltateve beschrjvng gegeven. Er s aangegeven dat door een extra term n de vergeljkng voor de stromngsweerstand en het aanpassen van de grondwaterstromng aan elastsche bergng de hudge methoden aan te passen zjn om berekenngen met verouderde constructes ut te voeren. Er s tevens een hypothese gegeven hoe het mogeljk s dat de spleetvullng onder redeljk grote verhangen net ut de spleten wordt gedrukt. n een modelonderzoek zouden zowel de termen de de stromngsweerstand beschrjven n de Forchhemerrelate bj een gevulde spleet als de stabltet van de spleetvullng getest kunnen worden. Daarnaast kan de

12 CO-MU/3 mm GRONDMECHANCA datum : maart 99 stromng n een grndflter met zand getest worden. Er moet echter wel degeljk bedacht worden, dat de hudge methoden voor rekenen met een vermnderde doorlatendhed van het flter hun beperkngen hebben. Daarom s het noodzakeljk onderzoek te doen naar de processen de gaan spelen als het flter dchtslbt. De vraag gaat spelen of de blokken stabel bljven op een ondergrond van zand en grnd. Een antwoord op deze vraag s er nog net.

13 co- 3 l686o/3 jpjy GRONDMECHANCA datum : maart 99. NLEDNG n het fundamenteel onderzoek steenzettngen s tot op heden voornameljk de aandacht gercht op "neuwe" constructes. De rekenregels zjn voor een belangrjk deel afgeled ut en getoetst aan modelproeven aan gloongen met een ouderdom van ten hoogste enkele weken. Er zjn echter aanwjzgngen ut enkele praktjkgevallen dat de leeftjd van een steenzettng wel degeljk nvloed heeft op de egenschappen van de constructe. Herbj kan gedacht worden aan een vermnderde doorlatendhed van de toplaag ten gevolge van opvullng van de spleten met zand en slb of een vermnderde doorlatendhed van het flter door het bnnendrngen van fjn materaal. Een bjzonder geval herbj s een flterlaag van mjnsteen, waarbj de mogeljkhed aanwezg s, dat door verwerng van mjnsteen de doorlatendhed van de laag afneemt. n het berekenen van de stabltet van een steenzettng zjn de doorlatendheden van toplaag en flterlaag zeer belangrjke gegevens. Als de doorlatendheden veranderen met de leeftjd van een gloong, dan s het allereerst van belang deze veranderng te kwalfceren. Kan aangetoond worden, dat de verouderngsverschjnselen een gunstge utwerkng hebben op de stabltet, dan s kwantfceren van de verschjnselen van ondergeschkt belang. Zo net, dan moet onderzocht worden n welke mate de hudge dmensonerngsregels aangepast denen te worden. n dt rapport wordt ook aandacht besteed aan enkele onderzoeken ter plaatse. Het eerste onderzoek betreft een pelbusonderzoek aan de Lauwersmeerdam utgevoerd door Rjkswaterstaat [] n 982/983. Dt werd gecombneerd met onderzoek naar korrelverdelng en doorlatendhed van de verschllende onderdelen van de dam. Het tweede onderzoek s gedaan op dezelfde locate n 990. Dt onderzoek levert vergeljkbare waarden op. De resultaten van bede onderzoeken komen n deze notte aan de orde. Daarnaast zjn monsters genomen n Breskens en n Werum.

14 bladnummer : An /-n/mvrm nr-*~ A *,»- A ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 fftpjy GRONDMECHANCA n deze notte worden de volgende onderdelen nader utgewerkt: de bestaande doorlatendhedsrelates voor granular materaal worden getoetst aan de doorlatendheden zoals de zjn gevonden bj de onderzoeken aan de Lauwersmeerdam de resultaten van het onderzoek aan de Lauwersmeerdam n 990 worden gerapporteerd en vergeleken met de resultaten van 982. Dt geldt zowel voor korrelverdelngen en doorlatendheden als voor de eventuele verwerng van mjnsteen de utkomsten van enkele STEENZET/+ berekenngen zjn gebrukt om de nvloed van vermnderde doorlatendheden van toplaag en flterlaag aan te geven er wordt aangegeven waar de beperkngen van de hudge ontwerpmethoden lggen bj afnemende doorlatendhed van toplaag en flter. Het begrp "elastsche bergng" speelt herbj een belangrjke rol er wordt een kwaltatef model gegeven, waarn de sedmentate n een gloong wordt beschreven en de nvloed van deze sedmentate op de doorlatendhed. Er wordt aangegeven welk onderzoek nodg s om dt model kwanttatef te maken. Deze notte s een onderdeel van het fundamenteel onderzoek naar de ontwerpmethodek van taludbekledngen van gezette steen. Dt onderzoek loopt snds 98. Het wordt utgevoerd door het Waterloopkundg Laboratorum en Grondmechanca Delft n opdracht van de Denst Weg- en Waterbouwkunde (DWW). DWW fungeert herbj als utvoerend orgaan van de Technsche Advescommsse voor de Waterkerngen (TAW), projectgroep A2.

15 bladnummer : onsjcenxnerk: CO-36860/3 ^ ^ GRONDMECHANCA 2. TOETSEN BESTAANDE DOORLATENDHEDSRELATES 2. nledng n dt hoofdstuk worden de doorlatendhedsrelates voor granular materaal, zoals de n het steenzettngsonderzoek worden aanbevolen, getoetst aan de gemeten doorlatendheden van de onderzoeken aan de Lauwersmeerdam. Hertoe worden n de volgende paragraaf eerst de te toetsen relates gegeven. 2.2 Doorlatendhedsrelates n het kader van het steenzettngsonderzoek s door Den Adel [] aangetoond, dat de Forchhemer vergeljkng voor doorlatendhed goed brukbaar s. Tevens zjn n dt onderzoek de coëffcënten van deze relate vastgelegd. n algemene vorm ludt de Forchhemer relate: met: av f + bv =,. (2.) a = lneare coëffcënt [s/m] b = kwadratsche coëffcënt [sa/m 2 ] = verhang [-] v = stroomsnelhed n het granulare materaal [m/s] n deze vorm s de Forchhemer vergeljkng een verhoudng tussen verhang en stroomsnelhed n het materaal. Door v. ut (2.) te elmneren met behulp van de vergeljkng van Darcy: v f - k (2.2) s het verband tussen doorlatendhed k en het verhang af te leden:

16 c O :3Ï6860/3 ^ ^ GRONDMECHANCA datum : maart 99 * 4b > (2.3) Voor granular, net sltg materaal met karaktersteke dameter tussen 80 um en 0,4 m s door Den Adel gevonden: c v ( - n)" «-» :r^r- (2-5) n deze formules zjn c. en c_ dmenseloze parameters, v s de vscostet van water, g de versnellng van de zwaartekracht, n het porëngehalte en D. s de karaktersteke dameter van het materaal. De vscostet s te berekenen met: v w = 40*0" 6 /(20 + T) (2.6) waarn T de watertemperatuur s n graden Celsus. De waarden van c n en c_ zjn heronder gegeven. omschrjvng c_ c? medaan 60 2,2 ondergrens 75 0,9 bovengrens 350 5,3 Tabel 2.. Waarden van c Q en c_

17 bladnummer : Hplttr GRONDMECHANCA ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 Zoals ut vergeljkng (2.3) bljkt, s de doorlatendhed een functe van het verhang. Dt kan een probleem vormen nden het verhang net bekend s en men toch een doorlatendhed van het materaal wl weten, of als men een formule heeft de alleen geldg s voor een Darcy doorlatendhed. Het s echter mogeljk om vergeljkng (2.3) te lnearseren. n [3] kest men voor lnearsate door - 0,3, zodat de gelnearseerde vergeljkng voor de doorlatendhed k wordt: k. -a + > (aa +,2 b),,?) K 0,6 b K4 " n Beter s het om ut te gaan van een freatsche ljn, de, boven het punt waar de golf zch bevndt, evenwjdg loopt aan het talud. Dt resulteert bj een taludhellng van : 4 n een verhang = 0,25 en bj een taludhellng : 3 n - 0,33. n deze vorm geschreven s de doorlatendhed van granular materaal alleen afhankeljk van porëngehalte, karaktersteke dameter en watertemperatuur. 2.3 Lauwersmeerdam. onderzoek Stuate n 982 en 983 s door de Denst Weg- en Waterbouwkunde van Rjkswaterstaat n opdracht van de Technsche Advescommsse voor de Waterkerngen (TAW) een pelbusonderzoek utgevoerd n de Lauwersmeerdam. Doel van het onderzoek was het verbeteren van de kenns op het gebed van grondwaterbewegng n zeedjken. De kern van de Lauwersmeerdam bestaat ut zand. De bekledng s n het najaar van 969 aangebracht en bestaat ut een asfaltbetonlaag op het bovenste deel van het butentalud, en n het gebed van golfaanval een steenzettng. Deze steenzettng bestaat ut koperslakblokken met een

18 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA dkte van 0,25 m, met daaronder een utvullaag van grnd (0,08 m dk) en een laag mjnsteen van crca m dk. De teen van de dam wordt beschermd door een znkstuk met bestortng. Het onderzoek bestond ut het maken en analyseren van monsters en borngen, n stu doorlatendhedsproeven en het meten en narekenen van grondwaterstanden n de dam. Op de eerste twee aspecten van het onderzoek zal n de volgende paragrafen worden ngegaan Analyse van grondmonsters Van een aantal monsters werd n het laboratorum zowel de korrelverdelng als de doorlatendhed bj verschllende porëngehalten bepaald. Dt s zeer geschkt om de doorlatendhed na te rekenen met vergeljkng (2.7). Een omschrjvng van de monsters en de verdelng n gewchtspercentages zand, grnd en slb s gegeven n de onderstaande tabel. monsterno (ontslbd) % zand 95,0 96,8 00,0 25,0 29,0 98,0 % grnd 2,0 0,0 0,0 74,0 70,0 0,0 % slb 3,0 3,2 0,0.0,0 2,0 plaats zand onder asfalt zand onder asfalt grnd onder blokken onderste deel talud grnd onder blokken bovenste deel talud zand onder mj nsteenlaag Tabel 2.2. Omschrjvng van monsters, Lauwersmeerdam 982 Herbj s aangehouden, dat de grens tussen zand en slb lgt bj 0,063 mm. Materaal groter dan 2 mm wordt grnd genoemd.

19 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA De resultaten van monsteranalyse, doorlatendhedsproeven en berekende doorlatendhed zjn n tabel 2.3 aangehouden op 0 C. monsterno (ontslbd) n [-] 38,7 42,8 45,9 40,8 42,3 44,3 39,2 40,4 42,8 26,8 32,8 32,6 23,2 38,9 44,3 [mm] 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,20 0,20 0,20 0,5? 0,32 0,32 0,0 0,0 weergegeven. De watertemperatuur s k(gemeten) [m/s] 0,6*0-*,2*0-*,6*0-* 0,9*0-*,2*0-*,4*0 0,9*0-*,*0-*,4*0» 0,2*0 n.v.t.,7*0-* 0,4*0» 0,8*0-»,9*0» k(berekend) [m/s],2*0»,9*0» 2,6*0-»,5*0-»,8*0» 2,2*0»,4*0-»,6*0-» 2,*0» 0,2*0» n.v.t. 0,6*0» 0,2*0» 0,9*0-*,6*0-* Tabel 2.3. Doorlatendheden monsters, Lauwersmeerdam 982 n de tabel ontbreken de gegevens voor monster 2 bj een hoge porostet. De oorzaak hervan s, dat bj deze hoge porostet tjdens een doorlatendhedsproef de zandkorrels tussen het grnd utspoelen. De korrelverdelng verandert herdoor, en de gemeten doorlatendhed s net de van het oorspronkeljke monster. Een ander opvallend punt s, dat vrjwel alle gemeten waarden lager zjn dan de berekende, behalve monster 22 bj een hoge porostet. Aangezen monster 22, evenals monster 2, een monster s met een hoog percentage aan grnd, kan het zjn dat ook her een (klen) deel van de zandfracte tussen het grndskelet s utgespoeld. De gemeten doorlatendhed wordt dan te groot.

20 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 m GRONDMECHANCA De overeenkomst tussen gemeten en berekende waarden s redeljk. De berekende waarden lggen tussen de helft en het dubbele van de gemeten waarden. De berekende waarden lggen n het algemeen hoger dan de gemeten waarden. De varate n porostet s vrj groot, maar de range van karaktersteke dameters s klen. Het toetsngsgebed s derhalve beperkt n stu nfltrateproeven Op het gedeelte van het talud met steenzettng zjn enkele nfltrateproeven gedaan. Het prncpe van deze proeven s eenvoudg: op het talud wordt een bak neergezet waarvan de onderkant open s. Deze bak wordt gevuld met water. Vervolgens wordt bjgehouden welke hoeveelhed water het talud n verdwjnt. De proef s utgevoerd op de toplaag van koperslakblokken, vervolgens op de onderlggende utvullaag van grnd, en ten slotte op de flterlaag van mjnsteen. n tabel 2.4 staan de gegevens van de nfltrateproeven. Tevens zjn de doorlatendheden berekend. De watertemperatuur s aangenomen op 0 C. Van de n stu proeven zjn geen grondmonsters geanalyseerd. Porostet en D,_ zjn geschat op grond van ze e f krommes van vergeljkbare monsters. nr omschrjvng koperslakblokken boven n talud mjnsteen + grnd onder n talud mjnsteen + grnd boven n talud mjnsteen boven n talud n [-] _ D [mm] _ 0,30 0,50 0,500 k(gem) [m/s] <,3*0-6 5,6*0- B 8,0*0-6 6,3*0--» k(ber) [m/s] - 4,3*0-6 5,6*0-6 6,3*0-«Tabel 2.4. n stu doorlatendhedsmetngen, Lauwersmeerdam 982

21 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 R^Wr GRONDMECHANCA De methode s net erg nauwkeurg. Gemeten wordt de doorlatendhed van een aantal lagen. Deze wordt sterk bepaald door de mnst doorlatende laag. Bovenden kan het water zowel loodrecht op het talud, als evenwjdg aan het talud wegstromen. De gemeten doorlatendhed s dus samengesteld ut de doorlatendhed loodrecht op het talud en de doorlatendhed evenwjdg aan het talud. Voor de doorlatendhed van de toplaag van koperslakblokken kon slechts worden bepaald, dat deze klener was.3 * 0 m/s. Het s gebrukeljk de verhoudng tussen doorlatendhed van flter en toplaag ut te drukken n de leklengte, gedefneerd als: met: A = <J(bkD/k') (2.8) k = doorlatendhed flter k' = doorlatendhed toplaag D b - dkte flter = dkte toplaag Een waarde van k' =.0 B van de flterlaag k = m/s, gecombneerd met een doorlatendhed m/s (gemeten voor grnd + mjnsteen) a m/s (gemeten voor mjnsteen) geeft een geschatte leklengte van de constructe van,5 m a 4,5 m. n hoofdstuk 4 zal getracht worden deze stuate na te rekenen met het programma STEENZET/ Materaal tussen en onder de koperslakblokken Er zjn enkele monsters genomen van het materaal tussen en onder de koperslakblokken. Van deze monsters s een korrelverdelng bepaald. Het materaal tussen de blokken bestaat grotendeels ut zand, waarbj opvallend s, dat lager op de hellng het percentage grof zand groter

22 bladnummer : =^^^^= ons kenmerk: CO-36860/3 pto^ GRONDMECHANCA datum : maart 99 s. Het materaal onder de blokken bestaat voornameljk ut grof zand en grnd. Met behulp van röntgen-analyses en dfferenteel thermsche analyses werd de samenstellng van de fjne fracte (klener dan 38 urn) van een aantal monsters van materaal tussen en drect onder de blokken bepaald. Herbj bleek, dat zowel slb (60 tot 70% van de fjne fracte) vanaf de butenkant, als mjnsteen (30 tot 40% van de fjne fracte) door nterne erose tussen en onder de koperslakblokken terecht was gekomen. 2.4 Lauwersmeerdam. onderzoek Beschrjvng van het onderzoek n jun 990 s opneuw een onderzoek gedaan naar de egenschappen van de materalen van de bekledng van de Lauwersmeerdam. Het accent lag herbj op de egenschappen van de flterlaag van mjnsteen, en de utvullaag van grnd. Nadat de koperslakblokken waren verwjderd, werden van de grndlaag en op ver verschllende deptes van de mjnsteenlaag monsters genomen. De dchthed werd bepaald met behulp van de gps-vervang-methode. n bjlagenummers tot en met 6 s een ndruk gegeven van de stuate ter plaatse. Ter plaatse kon een aantal constaterngen gedaan worden. Ten eerste waren de spleten tussen de koperslakblokken voor een groot deel gevuld met zand en klene steentjes en schelpen (ze ook bjlage 3). Van dt materaal zjn twee monsters genomen. Ut de korrelverdelngen bljkt, dat het materaal voor 70% bestaat ut fjn zand (klener dan 200 pro) en voor 30% ut wat grover materaal. De grndlaag bleek sterk verzand (ze bjlage 4). n de mjnsteenlaag was ogenschjnljk geen zand aanwezg.

23 bladnummer : - - _^u GRONDMECHANCA datum : maart Dchthedsbepalng Met behulp van de gps-vervang-methode werd de dchthed bepaald. Deze procedure houdt n, dat bj het monsternemen het talud eerst vlak wordt afgewerkt. Vervolgens wordt een plaat met een rond gat n het mdden op het talud gelegd. Door het gat wordt materaal ut het talud genomen tot een rond gat s ontstaan van ongeveer 0 cm depte. De hoeveelhed materaal wordt gewogen. Het gat wordt opgevuld door een sneldrogend materaal, bjvoorbeeld gps. Er ontstaat dan een halfrond gpsblok, dat ut het talud genomen kan worden en waarvan het volume bepaald kan worden. Op deze wjze s nu het gewcht en het volume bekend, en dus de dchthed. Op deze wjze zjn dchtheden van het zand-grndmengsel bepaald de varëren van 500 kg/m 3 tot 700 kg/m 3. De corresponderende porëngehaltes bj een soorteljke massa van 2650 kg/m 3 zjn 0,43 en 0,36. Dt zjn onwaarschjnljke waarden voor een grnd-zandmengsel. De verklarng hervoor kan worden gegeven door een eenvoudge proef ut te voeren op het materaal. De werkwjze s als volgt. Vul een maatglas met het materaal dat een vochtpercentage heeft van zo'n 5%. Het materaal s dan verstoord, losgepakt en engzns samenhangend. Er ontstaan grote rumtes tussen het materaal. De dchthed s bepaald op ongeveer 650 kg/m 3 porëngehalte van 0,38. bj een Vervolgens wordt het monster voorzchtg verzadgd met water. Herdoor verlest het materaal zjn samenhang. Het monster zakt n elkaar n het maatglas. De dchthed neemt toe tot 950 kg/m 3 en het porëngehalte s nu 0,26. Door engszns te trllen en te schudden met het maatglas verdcht het materaal nog verder. Zonder veel moete wordt een grnd-zandmengsel gevonden met een dchthed van 250 kg/m 3 een porëngehalte van 0,9. en

24 co^860/3 datum ons kenmerk: : maart CO-36860/3 99 GRONDMECHANCA Het monsternemen s te vergeljken met het eerste deel van de proef. Er zjn monsters genomen op een verstoord talud (door het utnemen van de koperslakblokken en het lopen op het talud) met een mengsel met een laag vochtgehalte. Door de halfronde vorm van het monster heeft een verstorng van het materaal aan de oppervlakte een onevenredg grote nvloed. Voorts slut de plaat noot preces aan op het talud, maar zal deze rusten op de korrels de het meest utsteken. Dt heeft tot gevolg, dat het volume overschat wordt. Dt betekent, dat de dchthed n werkeljkhed hoger zal zjn dan bepaald volgens de gps-vervangmethode. De gevonden dchtheden wjzen dt ook ut. Voor de werkeljke stuate s het beter ut te gaan van de stuate tussen een los gepakt, verzadgd monster en een verdcht verzadgd monster. De dchthed lgt dan tussen 2000 en 200 kg/m 3 en het porëngehalte tussen 0,20 en 0, Korrelverdelngen Van de monsters van de utvullaag van grnd zjn n het laboratorum de korrelverdelngen bepaald. n tabel 2.5 s de onderverdelng gegeven van grnd, zand en slb van de monsters. Ut vergeljkng roet tabel 2.2 bljkt dat het percentage zand en slb n het grndflter s toegenomen ten opzchte van de stuate n 982. Er s zelfs meer zand dan grnd aangetroffen n de monsters. Gezen de porënrumte van een mengsel van alleen grnd (25-35%) kan het dus net zo zjn, dat alleen de porënrumte van het grnd s opgevuld. Er zt ook zand tussen de grndkorrels. Omdat de absolute hoeveelhed grnd hetzelfde moet zjn gebleven snds het onderzoek n 983 moet de absolute hoeveelhed zand zjn toegenomen. Er s oorspronkeljk sprake van een grndskelet, waartussen zch wat zandkorrels bevnden. Bj het her gevonden percentage zand s het dudeljk, dat er nu meer sprake s van zand met grnd ertussen, waarbj geen sprake meer s van een grndskelet. Omdat bj 25 a 35 % zand n het grndflter alle porën n het grnd al gevuld zjn, zal bj een zandpercentage van 50 è 60 %

25 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 het grndskelet ut elkaar gedrukt moeten zjn door het GRONDMECHANCA bnnendrngende zand. Dt ledt tot het zeer opmerkeljke resultaat, dat het volume van het grndflter moet zjn toegenomen. monsterno. Z zand Z grnd Z slb plaats M3. M grnd onder blokken bovenste deel talud grnd onder blokken bovenste deel talud Tabel 2.5. Omschrjvng van monsters, Lauwersmeerdam 990 Het maxmale volumegewcht en de mnmale porostet van een zandgrndmengsel (als de porënrumte volledg gevuld kan worden met zand en de volumeke gewchten van zand en grnd geljk worden gesteld) wordt gevonden bj een verhoudng tussen gewchtspercentages van zand en grnd de ongeveer geljk s aan het porëngetal van het grnd. n hoofdstuk 6.2 s dt verder utgewerkt. De korrelverdelng van het mjnsteen wordt n het volgende hoofdstuk behandeld (verwerng van mjnsteen) Doorlatendhed n een doorlatendhedsapparaat met een doorsnede van 300 mm zjn doorlatendheden bepaald van de grnd- en mjnsteenmonsters. n tabel 2.6 worden de resultaten vergeleken met het onderzoek ut 983.

26 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 monster 2 22 n stu M3. M4. onderzoek D 5 [mm] 0,5 0,32 0,30 0,50 0,5 0,5 n [-] 0,27 0,23 0,30 0,30 0,37 0,26 k [m/s] 2*0-< 4*0-' 6*0-< 8*0-' 4*0-< 6*0-» Tabel 2.6. Vergeljkng doorlatendhed grndflter 983 en 990 GRONDMECHANCA De gemeten waarden lggen dcht bj elkaar. Er kan geconcludeerd worden dat hoewel het percentage zand n het grndflter s toegenomen, er geen grote wjzgng n doorlatendhed s gevonden. Dt was ook net te verwachten: n bede gevallen zal de doorlatendhed van het zand-grnd mengsel voornameljk door het zand bepaald worden. De Forchhemer relate voor doorlatendhed geeft voor M3. en M4. waarden van 3*0-» m/s en 9*0-6 m/s. n bjlage 7 zjn de gemeten en berekende waarden voor de doorlatendhed van de onderzoeken n 983 en 990 grafsch gepresenteerd. Voor het mjnsteen wordt een doorlatendhed gevonden de vareert tussen 5*0 4 m/s en 2*0 3 m/s. De waarde van de n stu metng n 983 (k = 6*0-4 m/s) lgt her tussenn. 2.5 Monstername Breskens 990 n me 990 zjn op de djk ten westen van Breskens monsters genomen van het grndflter onder de blokkenlaag. Aanledng voor de monstername was stormschade waardoor besloten werd een geheel djkvak van

27 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 neuwe bekledng te voorzen. De oude bekledng GRONDMECHANCA bestond ut basaltstenen met daaronder een flterlaag van fosforslakken van 50 cm dk. Onder de flterlaag bevond zch een flterdoek. De neuwe bekledng bestaat ut basaltonzulen. Tussen het weghalen van de oude bekledng en het plaatsen van de neuwe was gelegenhed tot het nemen van monsters. Bj deze zettng, de een leeftjd had van een half jaar, bleek de rumte tussen de stenen n de zettng volledg opgevuld. Oorspronkeljk waren de spleten ngewassen met staalslakken, nu waren de spleten gevuld met een mengsel van zand, slb, staalslakken en schelpen. De samenhang van dt materaal was redeljk groot. Het fltermateraal was zanderg. n het bestek was een flter met een D._ van 0 mm voorgeschreven. n tabel 2.7 s een beschrjvng van de monsters gegeven. Aangehouden s: - no ,063 mm 0,063-2 mm 2 mm omschrjvng Materaal tussen blokken Flter mdden talud Flter mdden talud Flter ondern talud Flter bovenn talud slb zand grnd grnd [%] zand [%] slb [%] Tabel 2.7. Omschrjvng monsters Breskens 990 Ut de korrelverdelngen bljkt, dat de monsters zo'n 5 a 25 gewchtsprocenten [mm] 0,250,200 0,225 0,235 0,205 D 50 [ramj D [mm] zand bevatten en enge procenten slb. De waarde van

28 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 MsÈÈÊmr GRClKlDKAFCM AM CA J?gÜ^ UKUNUV tlmmm ^M de D.c s n een half jaar sterk veranderd. Gezen de aanwezghed van het flterdoek tussen flter en kernmateraal moet het zand en slb van de vooroever afkomstg zjn. Het s echter mogeljk, dat het zand al bj de utvoerng n het flter s gebracht. n de volgende paragraaf s een stuate beschreven waarbj vaststaat, dat dt net het geval s. n appendx A s een verslag gegeven van de bevndngen bj de monstername bj Breskens. 2.6 Monstername Werum 990 De djk bj Werum s zo'n 5 jaar oud. n de getjzone s de djk bekleed met koperslakblokken. Onder de blokken bevndt zch een laag grnd van crca 0 cm dk. Onder het grnd lgt een laag mjnsteen van ongeveer een meter dk. no omschrjvng Grndflter bovenn talud Grndflter mdden talud Grndflter ondern talud Voorland grnd [%] zand [X] slb [%] Tabel 2.8. Omschrjvng monsters Werum 990 Aanledng om monsters te nemen op deze locate was het fet, dat vrjwel vaststaat dat er bj de constructe van de steenzettng geen zand of slb n het flter s gebracht. nden er dus zand n het flter zou worden aangetroffen, moet dt er later zjn ngekomen. n augustus 990 zjn er monsters genomen van het flter. 2 2

29 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 jjpgr GRONDMECHANCA Bj vergeljkng van de zand+slb fractes van de monsters met het monster van het voorland, bljkt dat het materaal n het flter gemddeld een ets klenere dameter heeft dan het materaal op het voorland, maar waarschjnljk wel van het voorland afkomstg s. Geconcludeerd wordt derhalve, dat de constructe verouderd s. Er bevndt zch zand en slb n het grndflter, terwjl ook de spleten n de toplaag vrjwel geheel gevuld zjn met steentjes, schelpen en fjner materaal. n appendx B s een volledg verslag gedaan van de monsternarae. 2.7 Concluses Met behulp van gemeten doorlatendheden en korrelverdelngen van onderzoeken aan de Lauwersmeerdam n 983 en 990 s de Forchhemer relate voor doorlatendhed getoetst. Gebleken s, dat de gemeten en berekende waarden redeljk goed overeenkomen, maar dat de berekende waarden n het algemeen hogere waarden geven dan de metngen. De berekende waarden lggen tussen de helft en het dubbele van de gemeten waarden. Procentueel s dt wellcht een grote afwjkng, maar gezen de nauwkeurghed van de waarde van de doorlatendhed n de praktjk (vaak een factor 0 verschl) s de overeenkomst de her gevonden s redeljk te noemen. Het toetsngsgebed s beperkt. Ut een vergeljkng van de resultaten van de onderzoeken ut 983 en 990 s gebleken, dat de hoeveelhed zand n het grndflter s toegenomen van 25 è 30 gewchtsprocent n 983 tot meer dan 50% n 990. Ondanks deze voortschrjdende verzandng s geen sgnfcante afname van de doorlatendhed gevonden. De monsternames n Breskens en Verum bevestgen het beeld dat flter en toplaag aan verouderng onderhevg zjn.

30 bladnummer : == ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 = = f^m^ GRONDMECHANCA 3. VERWERNG VAN MJNSTEEN 3. nledng De n Nederland gebrukeljke mjnsteen s vrjgekomen door de wnnng van steenkool. Mjnsteen s een sterk gelaagd materaal, dat s samengesteld ut klesteen en lesteen. Onder atmosfersche nvloeden zoals temperatuurverschllen en vochtghedsvarates valt mjnsteen uteen n fjner materaal. Ook onder nvloed van mechansche belastng verfjnt mjnsteen. Voorbeelden van mechansche belastngen zjn bjvoorbeeld golfklappen op een talud met een flter van mjnsteen. Maar ook bj trllen op zeven om een korrelverdelng te bepalen valt mjnsteen makkeljk uteen. Dt maakt het bepalen van de juste korrelverdelng tot een lastg vraagstuk. Bj verfjnng van het materaal kan capllare werkng op gaan treden en ontstaat cohesef gedrag. Bj een bepaald vochtgehalte ontstaat een papperg materaal, dat geen cohese meer vertoont. Bj het bepalen van doorlatendhed op mjnsteen s de verdchtngsgraad van belang. Matg tot slecht verdchte mjnsteen s redeljk tot goed doorlatend. Sterk verdchte mjnsteen heeft een zeer lage waterdoorlatendhed. Over het verweren van mjnsteen zjn vrjwel geen kwanttateve gegevens bekend. Door Den Adel [2] s een spljtngsmodel opgezet, dat de verwerng van mjnsteen beschrjft. De opzet van dt hoofdstuk s, om met de gegevens van de Lauwersmeerdam dt model te toetsen. 3.2 Het spltnesmodel Er wordt utgegaan van een net al te zeer afgeplatte korrel. De korrel heeft een dameter D en valt n een zeeffracte Dl tot 2*D. Na dre spljtngen zjn acht bolletjes ontstaan met een dameter van 0.5*D. Deze acht bolletjes vallen n de zeeffracte O.5*D tot Dl. Dt proces wordt halverng genoemd.

31 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 j^^f GRONDMECHANCA Het proces van halverng kan worden utgebred van bolletje tot een gehele zeefkromme. Het model doet dt door een zeeffracte voor een bepaalde perode een kans c op halverng te geven. Aan het end van de perode s van het materaal n zeeffracte Dl tot 2*D nog (-c) deel over. De rest (c deel) s verweerd en n fracte O.5*D tot Dl terecht gekomen. Van dt deel s echter weer c deel verweerd, zodat n fracte O.5*D tot Dl nog c*(l-c) deel over s. n fracte O.25*D tot 0.5*Dl s dan c*c deel van het oorspronkeljke materaal terecht gekomen. Hervan zal echter weer c deel verweren. Dt proces zet zch voort tot een bepaalde mnmum dameter. Gesteld kan worden dat deeltjes klener dan x mm net meer zullen halveren. Dt wordt de verwerngsgrens genoemd. Tot de verwerngsgrens geldt dus: f(m) - f * c m * (-c) (5.) f(ra) s de fracte n de zeeffracte met een gemddelde f m c dameter, de m maal klener s dan de dameter van de oorspronkeljke zeeffracte aan het ende van de beschouwde perode s de oorspronkeljke fracte s het aantal halverngen s de kans op halverng gedurende een perode Verondersteld wordt, dat het proces van halverngen bnnen de gestelde perode volledg heeft plaatsgevonden. Door het materaal n edere zeeffracte op deze maner te verdelen over de fractes met een klenere dameter tot aan de verwerngsgrens en de resultaten te sommeren kan nu de neuwe zeefkromme bepaald worden. n het voorgaande s de kans c gedurende een perode constant verondersteld. Dt s net just. De kans op spltsng vanaf t = 0 neemt toe naarmate het materaal langer wordt blootgesteld aan

32 datum : maart 99 GRONDMECHANCA belastngen en vochtghedsfluctuates. Dt kan worden beschreven met de functe: c(t) - - exp(-t/:) (5.2) waarn z de relaxatetjd van het proces s. n [2] wordt een relaxatetjd van ongeveer twee jaar genoemd. De waarde c s de gemddelde kans op halverng n de beschouwde tjsduur. Dt s geljk aan de som van kansen op spltsng gedurende de beschouwde tjdsduur gedeeld door de tjdsduur. ntegrate van (5.2) levert, na delng door de beschouwde tjdsduur: c a = - (t/a) * ( - e~ a/z ) (5.3) c cl a s de kans op halverng n de beschouwde tjdsduur s de beschouwde tjdsduur Een beperkng van het model s, dat de spltsngskans over alle fractes geljk gesteld wordt. Het s echter zeer goed denkbaar dat de spltsngskans met de dameter afneemt. Bj gebrek aan verfcatemogeljkheden s dt echter achterwege gelaten. 3.3 Verfcate van het model Bj de verfcate van het model aan de gegevens van de Lauwersmeerdam s het een handcap, dat er van het oorspronkeljke materaal geen korrelverdelng bekend s. Het model bedt echter wel de mogeljkhed terug te rekenen vanaf een bekend punt. Her wordt utgegaan van de toestand van de mjnsteen n 983 en wordt vervolgens een 'hndcast' utgevoerd naar de toestand van het oorspronkeljke materaal. Op bass van deze berekenng kan dan een voorspellng worden gedaan van de toestand van het materaal n 990.

33 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA n tabel 3. zjn de korrelverdelngen gegeven voor 983 en 990. De korrelverdelng ut 990 s een gemddelde van een aantal korrelverdelngen van monsters de op verschllende hoogtes en verschllende deptes n het talud zjn genomen. Als tendens werd gevonden, dat het materaal op grotere depte ets mnder verweerd s dan het materaal vlak onder het oppervlak. De verwerng hoger n het talud was ets mnder dan de verwerng lager n het talud. fracte [mm] , ,5 0,25 0, , ,5-0,25-0,25-0,063 < 0, [%] 5,0 22,5 9,5 7,0 9,0 4,0 2,0 2,0 3,5 2,5 2,0,0 cum.[%] 00,0 85,0 62,5 43,0 26,0 7,0 3,0,0 9,0 5,5 3,0,0 990 [%] 3,8 22,0 9,6 4,2 9,3 4,8 3, 2,6 3,5 4,0 2,,0 Tabel 3.. Korrelverdelng ut onderzoek cum.[%] 00,0 86,2 64,2 44,6 30,4 2, 6,3 3,2 0,6 7, 3,.0 Er wordt bj de verfcate geen rekenng gehouden met de verwerngsgrens. Het s net bekend waar deze grens aangenomen moet worden, terwjl het enge effect s, dat de verdelng van de fjne fracte net just wordt weergegeven. Dt s echter toch al moeljk, omdat ut de korrelverdelng net s te achterhalen welk deel van de fjne fracte verweerd mjnsteen s en welk deel ngespoeld slb of zand. Op grond van een 'hndcast' van de stuate n 969 worden de beste resultaten gevonden voor een c van 0,40 (de perode ). Voor de perode 969 tot 990 wordt dan gevonden c = 0,53. De relaxatetjd z komt op 2 jaar.

34 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA fracte [mm] , ,5 0,25 0, , ,5-0,25-0,25-0,063 < 0, [%] 5,0 22,5 9,5 7,0 9,0 4,0 2,0 2,0 3,5 2,5 2,0,0 cum[%] 00,0 85,0 62,5 43,0 26,0 7,0 3,0,0 9,0 5,5 3, [%] cum.[%] 25,0 27,5 7,5 5,3 3,7 0,7 0,6 2,0 4,5 2,0,2 0,0 00,0 75,0 47,5 30,0 4,7,0 0,3 9,7 7,7 3,2,2 0,0 Tabel 3.3. 'Hndcast' 969 en 'forecast' [%],7 9,2 8,4 6,9 0,7 6,0 3,5 2,8 3,6 2,8 2, 2,3 cum.[%] 00,0 88,3 69, 50,7 33,8 23, 7, 3,6 0,8 7,2 4,4 2,3 n bjlage 8 zjn de gemeten korrelverdelngen vergeleken met de berekende korrelverdelngen. Een groot verschl wordt geconstateerd tussen de voorgestelde relaxatetjd van twee jaar en de her gevonden relaxatetjd van 2 jaar. Een relaxatetjd van 2 jaar zou leden tot een kans op spltsng c van 0,86 (perode ), respecteveljk 0,90 (perode ). De fracte met klene dameters wordt dan echter zeer hoog. De korrelverdelng volgens het spljtngsmodel krjgt een geheel andere vorm dan de van het materaal dat n 983 en 990 s aangetroffen. 3.4 Concluses Het s mogeljk om met het model voor de verwerng van mjnsteen redeljk accurate voorspellngen te doen omtrent de vorm van de korrelverdelng na een aantal jaar. Een verschl met [2] s, dat een relaxatetjd van twee jaar een veel te sterke verwerng geeft n vergeljkng met de gevonden korrelverdelngen bj de Lauwersmeerdam. Met een relaxatetjd van 2 jaar worden n dt geval goede resultaten geboekt.

35 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA Een juste nterpretate van de resultaten wordt bemoeljkt door het fet, dat voor het mjnsteen n 983 slechts korrelverdelng bekend s, en voor de stuate n 990 meerdere korrelverdelngen. Er s voor 990 sprake van een zekere spredng rond de gemddelde zeefkromme, de her s gehanteerd.

36 " datum : maart 99 co-3686o/3 fjpjjg GRONDMECHANCA 4. BEREKENNGEN MET HET PROGRAMMA STEENZET/+ 4. nledng n dt rapport wordt verouderng van een steenzettng vertaald als het vermnderen van de doorlatendhed van toplaag en flter. Van de nvloed hervan s ut voorgaande rapporten al het een en ander bekend. Ook ut een eenvoudge beschouwng van de leklengte kan de nvloed van de doorlatendheden worden afgeled. Zo heeft een vermnderng van de toplaagdoorlatendhed tot gevolg dat de leklengte toeneemt en een verklende flterdoorlatendhed resulteert n een vergrotng van de leklengte. Bekend wordt verondersteld, dat een klene leklengte ledt tot klene verschldrukken over de blokken en dat een grote leklengte tot grote verschldrukken over de blokken aanledng geeft. Hermee s de trend van de nvloed van vermnderde doorlatendheden aangegeven. Een maner om de nvloed van verouderng meer kwanttatef te beschrjven s het utvoeren van berekenngen met het model STEENZET/+. De toevoegng + n de naam van het programma geeft aan, dat het een -draensonaal model s. De betekens hervan wordt n het volgende hoofdstuk besproken. De sommen zjn beperkt tot constructe. Slechts de egenschappen de de doorlatendhed bepalen worden gevareerd. Eerst wordt de utgangsstuate bepaald. 4.2 Utgangsstuate 4.2. Geometre en materalen Bj de keuze van de nvoerparameters voor het model STEENZET/+ hebben twee overwegngen een rol gespeeld. Ten eerste s het voor een kwanttateve benaderng zeer llustratef om ut te gaan van een bestaande

37 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA stuate. Omdat de Lauwersmeerdam n dt rapport al ter sprake s gekomen, s gekozen voor een geometre de op deze stuate gebaseerd s. Voorts s als utgangsstuate gekozen voor een ontwerpstuate, ofwel een constructe de net s verouderd. De materaalegenschappen van de toplaag en flter van de Lauwersmeerdam zjn fcteve waarden voor de stuate drect na aanleg. De stuate s weergegeven n onderstaande fguur. N.A.P_m NA.PO.55m koperslak blokken D-25cm.5= 2mm grnd, 0.08m dk. 05 = 7mm. n= 93 mjnsteen, lm dk # D5 = 4ntr, n-0.35 Fguur 4. Stuateschets van Lauwersmeerdam na aanleg De gloong heeft een hellng van : 3. De onderzjde van het talud lgt op NAP - m en de bovenzjde op NAP +,95 m. De toplaag bestaat ut koperslakblokken, dk 0,25 m, 0,20 m lang en 0,325 ra breed. De spleetbreedte tussen de blokken s aangehouden op 0,002 m. Tussen flter en toplaag zt een 0,08 m dkke utvullaag van grnd. D 5 en poro-

38 bladnummer : 26 ~ ^.^r~ *~ _. ~~, _^ «-».,. a,, ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99.RUWT GRONDMECHANCA stet zjn geschat op 0,007 m en 0,3. De flterlaag bestaat ut mjnsteen. De dkte van de laag s m, D.~ s 0,004 m en porostet 0,35. n deze utgangsstuate s de doorlatendhed van het flter (grnd + mjnsteen) k «5.0 2 m/s en de doorlatendhed van de toplaag.0 2 m/s. Deze doorlatendheden zjn vrj hoog, maar voor een pas gezette gloong net ongebrukeljk. De resulterende leklengte s, m Golfbelastng De waterstand waarbj de golfbelastng bepaald wordt s gekozen op NAP + 2 ra. Dt s net boven de blokkengloong. Het voorland van de gloong lgt vrjwel geljk met de onderkant van de constructe op NAP - m. De waterdepte s dan 3 m. n het verleden s de ontwerpbelastng van een belendend djkvak bepaald ut de ontwerpgrafeken van Brettschneder, met wndsnelhed van 35 m/s en een strjklengte van 2 km. n het geval van de Lauwersmeerdam ledt dt tot een golfhoogte van, m en een golfperode van 3,8 s Berekenng Voor de weergave van de resultaten worden twee grootheden gebrukt. Er wordt gerekend voor een stuate waarn blokbewegng s toegestaan en nden het blok beweegt s er toestromng van water onder het bewegende blok. Als berekenngsresultaten worden de grootte van de blokbewegng en de maxmale verschldruk over een blok weergegeven. De verschldruk over een blok wordt dan echter wel beschouwd n de stuate waarn blokbewegng net s toegestaan, omdat de maxmale verschldruk onder een bewegend blok net hoger kan oplopen dan de druk de nodg s om het blok op te tllen. n de utgangsstuate (stuate na aanleg, leklengte, m) s de berekende verschldruk over een blok 5,4 kpa. Het blok beweegt net.

39 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart Bekenngen met vermnderde doorlatendheden GRONDMECHANCA 4.3. Toplaagdoorlatendhed neemt af De toplaag kan afnemen n doorlatendhed doordat er materaal n de spleten tussen de blokken komt te ztten. Dt s net drect n te voeren n het hudge programma STEENZET. Het kan wel gesmuleerd worden door de spleetbreedte af te laten nemen. Dt s uteraard geen realstsche stuate, maar het resultaat wordt daardoor n prncpe net beïnvloed, omdat de doorlatendhed van de toplaag just wordt weergegeven. n onderstaande tabel staan de gegevens van de berekenngen. De symbolen staan voor: k' [m/s] k' s A toplaagdoorlatendhed breedte van de spleet tussen de blokken leklengte van de constructe APraax verschldruk over de blokken (zonder bewegend blok) Ax *0-: 2,000 5*0-=»,50 *0-=» 0,600 5*0-" > 0,450 *0-* 0,270 5*0-«* 0,207 *0 0,20 5*0-0,095 l*0-< 0,057 bewegng van de blokken s [mm] A [m],,7 3,5 5,3,3 6,8 38, 53,3 6,5 APmax [kpa] 5,4 6,0 6,7 6,9 7,2 7,3 7,3 7,3 7,3 Ax [m] 0,000 0,035 0,08 0,084 0,067 0,053 0,033 0,026 0,06 Tabel 4.. Gegevens voor afnemende toplaagdoorlatendhed

40 bladnummer : tw 7 *- /"n^fcrnv n r-y- AR./-A ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 SM^JT GRONDMECHANCA De verschldruk over de blokken neemt bj afnemende doorlatendhed van de toplaag eerst snel toe. Als de toplaag zeer ondoorlatend s, kan de verschldruk over de blokken nauweljks meer stjgen. De reden hervoor s, dat er vrjwel geen water meer het flter n kan stromen door de toplaag. Herdoor zal de waterspegel n het flter nauweljks meer op en neer bewegen. De maxmale verschldruk s dan berekt. Een vergeljkbaar beeld doet zch voor bj blokbewegng (ze bjlage 9). De blokbewegng neemt bj afnemende toplaagdoorlatendhed eerst sterk toe, maar neemt bj zeer lage doorlatendhed van de toplaag af. Ook her vormt de toestromng van water door de toplaag de beperkende factor. Er s welswaar bj een zeer lage toplaagdoorlatendhed een hoge verschldruk onder de blokken aanwezg, maar er kan net voldoende water toestromen door de toplaag om de verschldruk volledg om te zetten n bewegng van het blok. Bj een leklengte groter dan 0 m s het verhang n het flter bjna tot 0 gedaald. n het flter stroomt nauweljks water Flterdoorlatendhed neemt af Een afnemende flterdoorlatendhed kan worden veroorzaakt door het nslbben of nzanden van het flter. n STEENZET kan dt worden nagebootst door de D ]t. van flter en utvullaag te verklenen. Dt levert een reële smulate van de werkeljke stuate bj een verouderend flter. n tabel 4.2 zjn de gegevens samengevat. Herbj s: k flterdoorlatendhed (mjnsteen + grnd) D, 5 f korreldameter flter (mjnsteen) D.- v korreldameter utvullaag (grnd) A leklengte van de constructe APmax verschldruk over de blokken (zonder bewegend blok) max verhang n flter

41 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 k [m/s] [mm] [mm] 5*0-» *0-» 5*0-» *0-» 5*0-4 *0-4 5*0-«> *0-» 7,000 4,400 3,950 3,430,000 0,45 0,00 0,045 4,000,400 0,950 0,430 0,300 0,45 0,00 0,045 A [m], 0,50 0,34 0,6 0, 0,05 0,03 0,02 APmax [kpa] 5,4 3,7 3. 2,5 2, ,3 2,3 raax 0,24 0,50 0,58 0,63 0,63 0,64 0,64 0,64 Tabel 4.2. Gegevens afnemende flterdoorlatendhed GRONDMECHANCA De verschldruk over de blokken neemt bj afnemende flterdoorlatendhed af. Als de leklengte eenmaal klener s dan de lengte van een blok, betekent dt, dat de waterbewegng tussen de blokken gerng wordt. Het verhang tussen de blokken neemt toe als gevolg van de verhoogde stromngsweerstand n het flter door een vermnderde doorlatendhed Flter- en toplaagdoorlatendhed nemen af Met gebrukmakng van de gegevens ut de vorge twee paragrafen s nu eenvoudg een berekenng te maken wat er gebeurt als zowel flter- als toplaagdoorlatendhed afnemen n dezelfde mate. De leklengte bljft dan geljk. Het soorteljk gewcht van het blok s verlaagd, om n de utgangsstuate blokbewegng te genereren. De egenschappen van de constructe bljven verder geljk, maar het s nteresssant om te zen of de blokbewegng toeneemt, afneemt of geljk bljft. De berekenngen zjn utgevoerd bj verschllende leklengtes om te zen welke doorlatendhed bj welke leklengte bepalend s voor de resultaten. De gegevens zjn opgesomd n tabel 4.3, waarn:

42 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 k' [m/s] *0-* *0-3 l*0-«*0-8 *0-* *0-» *0-* *0-» *0-» *0 *0-* *0-6 *0-* *0-8 *0-* *0-8 l*0-«k' k A APraax max Ax toplaagdoorlatendhed flterdoorlatendhed (mjnsteen + grnd) leklengte van de constructe verschldruk over de blokken (zonder bewegend blok) verhang n flter grootte van de blokbewegng k [m/s] *0-3 *0-» *0-» *0-8 5*0-* 5*0-» 5*0» 5*0-B *0-* *0-» l*0-«*0-8 *0-* *0-» l*0-«*0-* *0-9 A [m] 0,5 0,5 0,5 0,5,,,,,7,7,7.7 5,3 5,3 5,3 6,8 6,8 APmax [kpa] 3,7 3,9 4,0 4,0 5,4 5,3 5,3 5,4 5,9 5,9 5,9 5,9 6,9 6,9 6,9 7,2 7,2 max [-] 0,50 0,43 0,42 0,42 0,24 0,23 0,22 0,2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,03 0,03 0,02 0,00 0,00 Ax [m] 0,000 0,000 0,000 0,000 0,086 0,008 0,00 <0,00 0,030 0,003 <0,00 <0,00 0,034 0,003 <0,00 0,09 0,002 Tabel 4.3. Gegevens afnemende doorlatendheden bj geljkbljvende leklengte GRONDMECHANCA Ut de tabel s af te lezen, dat, als bj geljkbljvende leklengte de doorlatendhed van toplaag en flter n geljke mate afnemen, de grootte van de blokbewegng afneemt. Dt s ook te verwachten: de toestromng van water om het blok omhoog te duwen wordt zowel door een

43 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA vermnderde toplaagdoorlatendhed als door een vermnderde flterdoorlatendhed gereduceerd. De verschldrukken en verhangen varëren per leklengte slechts zeer weng. Het ljkt alsof de vermnderde toestromng door de toplaag (verhangverlagend) en verhoogde stromngsweerstand n het flter (verhangverhogend) elkaar redeljk n evenwcht houden. De concluse ut dt berekenngsgeval s, dat als de doorlatendhed van flter en toplaag met een zelfde factor afneemt, de blokbewegng afneemt bj vrjwel geljkbljvende verschldrukken en verhangen. n veel gevallen zullen de doorlatendheden echter net met een zelfde factor afnemen. n hoofdstuk 6.2 wordt dt verder toegelcht. Als voorbeeld kan de Lauwersmeerdam denen. Vergeljkng van de utgangsstuate met de resultaten van n stu doorlatendhedsproeven ut 983 (tabel 2.4) geven aanledng tot de volgende tabel (geïnterpoleerd ut tabel 4.3): stuate neuw (969) 983 k' [m/s] *0-2 5*0-«k [m/s] 5*0-2 5*0» A [m]. 5.3 APmax [kpa] 5,4 6,9 Tabel 4.4 Vermnderde doorlatendhed Lauwersmeerdam max [-] 0,24 0,03 Ax [m] 0,086 0,002 Ut tabel 4.4 bljkt, dat de toplaag sterker verouderd s (factor 2000) dan de flterlaag (factor 00). De leklengte en verschldrukken zjn herdoor toegenomen, maar door de vermnderde toestromng van water s de (gefngeerde) blokbewegng afgenomen. Meer n het algemeen s het de vraag wat meer nvloed heeft: een afname van de toplaagdoorlatendhed of een afname van flterdoorlatendhed. Voor de her berekende constructe geldt, bj de gevallen

44 bad»u r ' ' 32 " GRONDMECHANCA ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 waarbj toplaagdoorlatendhed en flterdoorlatendhed n geljke mate afnemen, dat er al snel weng varate meer zal zjn n de berekende verschldrukken. De blokbewegng neemt af. 4.4 Concluses n dt hoofdstuk s het gedrag van een steenzettng gesmuleerd bj afnemende doorlatendheden van toplaag en flter. De toestromng van water door flter en toplaag bljkt herbj bepalend te zjn. Afname van de toplaagdoorlatendhed heeft tot gevolg dat zowel de verschldruk over de blokken en de blokbewegng toeneemt. Bj een bepaalde doorlatendhed wordt een maxmum blokbewegng gevonden. Neemt de doorlatendhed nog verder af, dan vormt de toestromng van water door de toplaag een beperkende factor. De blokbewegng neemt dan weer af, ondanks het fet dat de verschldruk over de blokken nog toe kan nemen. Bj afname van flterdoorlatendhed neemt ook de verschldruk over de blokken af. Bj zeer lage flterlaagdoorlatendhed s de stromng n het flter tot een mnmum gereduceerd, maar zjn er wel grote verhangen n het flter aanwezg. Bj de stuate waarbj zowel toplaag- als flterdoorlatendhed afnemen bljkt de toestromng van water een belangrjke rol te spelen. Afname van flterlaagdoorlatendhed heeft een vermnderng van stromng n het flter tot gevolg. Dt heeft een drukverlagende werkng. Afname van toplaagdoorlatendhed heeft een drukverhogende werkng. Als de doorlatendheden van flter en toplaag n geljke mate afnemen zjn de varates n maxmale verschldruk over de blokken gerng. Omdat zowel afname van flterdoorlatendhed als afname van toplaagdoorlatendhed tot gevolg heeft dat de toestromng van water onder de blokken gereduceerd wordt neemt de blokbewegng af.

45 bladnummer : ons kenmerk: CO-36 datum : maart 99 ons kenmerk: CO-36860/3 5. BEPERKNGEN VAN DE HUDGE ONTWERPMETHODEN 5. nledng H^Br GRONDMECHANCA De meeste van de n het steenzettngen-onderzoek ontwkkelde rekenmethoden (zoals STEENZET/+ en ANAMOS) werken met een aantal aannamen om de oplossng te vereenvoudgen. Eén van de voornaamste veronderstellngen s, dat de stromng n het flter hoofdzakeljk evenwjdg aan het talud gercht s. De plezerge consequente van deze aanname s, dat er gerekend kan worden met -dmensonale stromng n het flter. Voor dt geval zjn analytsche oplossngen beschkbaar, terwjl voor 2- en 3-dmensonale stromng numereke oplossngen gebrukt moeten worden. Een andere aanname s dat de oplossng quas-statonar s, de grondwaterstromng door de flterlaag op één tjdstp wordt net beïnvloed door de stromng op daaraan voorafgaande tjdstppen. Dt betekent dat de nvloed van elastsche bergng n het korrelskelet verwaarloosbaar moet zjn. n het verslag "Samenvattng van onderzoeksresultaten " [3] s reeds n het kort uteengezet wanneer deze aannamen geldg zjn en wat de consequentes zjn wanneer deze net meer opgaan. Omdat zal bljken dat bj dchtslbben van toplaag en flterlaag net altjd meer aan deze aannamen wordt voldaan, worden her de grenzen aangegeven tot waar ze brukbaar zjn. Overgens zjn de her genoemde aannamen over -dmensonale stromng en elastsche bergng net gebrukt bj de ontwkkelng van STEEN- ZET/2, zodat ook als net aan deze aannamen s voldaan het mogeljk s een berekenng te maken dmensonale stromng Utgaande van quas-statonare stromng geldt de aanname van -dmensonale stromng wanneer de stromngsweerstand n het flter klener s dan de stromngsweerstand over de toplaag. mmers, als de vertcale

46 bladnummer : === ons kenmerk: CO-36860/3 ^ ^ GRONDMECHANCA datum : stromngsweerstand van de toplaag relatef groot s ten opzchte van de stromngsweerstand n het flter, dan zjn de verhangen loodrecht op het talud n het flter relatef groot ten opzchte van de verhan gen evenwjdg aan het talud ten gevolge van de drukveranderngen op de gloong. n formulevorm ludt dt crterum: als «k/b (5.) wat ook te schrjven s als: b «A dan kan de stromng n het flter loodrecht op het talud verwaarloosd worden. Op het eerste gezcht s ut deze formule af te leden, dat -dmensonale stromng n het flter net optreedt als de doorlatendhed van het flter n dezelfde orde-grootte lgt of groter s dan de doorlatendhed van de toplaag. Bj dchtslbbng zal de doorlatendhed van toplaag en flterlaag afnemen. Zolang de doorlatendhed van de toplaag geljk of meer afneemt als de van de flterlaag s dt geen probleem voor wat betreft de rekenmethoden (overgens wel voor de stabltet). Wanneer de toplaag open bljft en slechts de flterlaag dchtslbt, ontstaat er een probleem voor de rekenmethoden. Deze stuate zal echter leden tot een grotere stabltet dan de stuate zonder dchtslbbng, zodat deze noot maatgevend zal zjn n een ontwerp. Verder s n [3] aangetoond dat wanneer de rekenmethoden toch worden toegepast voor constructes waar formule (5.) net geldg s er een velge bovengrens-benaderng wordt verkregen.

47 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart Elastsche bergng tfc lllmt GRONDMECHANCA Een drukvarate op het talud van een steenzettng veroorzaakt elastsche en mogeljk plastsche vervormng n het flter. Omdat het her een cyclsche belastng betreft, worden alleen elastsche vervormngen n de beschouwng betrokken. Plastsche vervormngen geven bljvende deformate en zjn daarom vanut constructef oogpunt net wenseljk bj terugkerende belastng. De elastsche vervormng bestaat n het algemeen ut twee componenten: vervormng van het korrelskelet en vervormng van het porënwater. Zo heeft verhogng van de waterspannng tot gevolg, dat het porënwater ets wordt samengedrukt en n volume afneemt. Hetzelfde geldt voor het korrelskelet: nden de korreldruk toeneemt, neemt het korrelskelet n volume af. n bede gevallen moet er water door de porën gaan stromen om deze volumeveranderng te kunnen effectueren. Afhankeljk van de doorlatendhed van het materaal n de flterlaag zal dt enge tjd vergen. Ut grootschalg modelonderzoek [7], [8] en prototype-metngen [9] s vastgesteld dat voor taludbekledng van gezette steen op een ondergrond van granular materaal de samendrukbaarhed van de ondergrond veel klener s dan de van het porënwater. Dt n tegenstellng tot de gebrukeljke aanname n de grondmechanca dat de samendrukbaarhed van het korrelskelet groter s dan de van het porënwater. Dat n dt geval het porënwater de grootste samendrukbaarhed heeft wordt veroorzaakt door het hoge luchtgehalte n het porënwater (van 5 tot 0 volume procent) en de relatef stjve ondergrond van verdcht zand of grnd. n het volgende zal van dt gegeven worden gebruk gemaakt en worden utgegaan van een stjf korrelskelet en samendrukbaar water. De grootte van de fout, de met verwaarlozng van elastsche bergng wordt gemaakt, hangt van een aantal factoren af. Dt zjn achtereenvolgens:

48 onfk^rk CO /3 * GRONDMECHANCA datum : maart 99 de perode van de cyclsche belastng T, ofwel de snelhed van belasten en ontlasten de samendrukbaarhed van het porënwater en korrelskelet, utgedrukt n de coëffcënten fj en m de doorlatendhed en dkte van flterlaag, utgedrukt n respecteveljk k en b de doorlatendhed en dkte van toplaag, weergegeven als k' en D. Om na te gaan of elastsche bergng een rol speelt s door De Groot e.a. [5] een elastsche bergngslengte gedefneerd volgens: L es H (Tc v ) (5.2) waarn c de consoldatecoëffcënt van het fltermateraal s en T v de golfperode van de utwendge waterbewegng. De consoldatecoëffcënt c s: C v = y (m + n P) 'w v (5 " 3) k = doorlatendhed van het fltermateraal [m/s] y = soorteljke massa van water [N/m 3 ] m v g n = samendrukbaarhed van het korrelskelet = samendrukbaarhed van het porënwater = porëngehalte De elastsche bergngslengte s deels afhankeljk van de snelhed van belasten en ontlasten, en deels van de egenschappen van het fltermateraal. De bergngslengte s nu geschreven n de vorm van een lengte. Deze lengte geeft aan welke'karaktersteke lengte drukvarates ten gevol-

49 bladnummer : 37 _== &==^_ ons kenmerk: CO-36860/3 M^M/ GRONDMECHANCA datum : maart 99 ge van elastsche bergng hebben. Bjvoorbeeld de karaktersteke maat voor de dempng van de druk n de ondergrond. De bergngslengte kan nu worden vergeleken met andere lengtes. Wanneer de bergngslengte langer s dan bjvoorbeeld de leklengte dan zal de leklengte de drukverdelng bepalen en kan elastsche bergng worden verwaarloosd. De volgende lengtes zjn van belang:. de al genoemde leklengte gedefneerd als: A - \ [(kb D)/k'] (5.4) 2. de constructe-afmetngen. Omdat de eerder genoemde aanname van -draensonale stromng moet gelden n de flterlaag, moet de elastsche bergngslengte veel groter zjn dan de dkte (b) van de flterlaag 3. de afmetngen waarop drukvarates op het talud ten gevolge van de golfbelastng te verwachten zjn. De lengte op het talud, waarop de nvloed van de golfklap merkbaar s, s bjvoorbeeld 0,4 H. Tjdens golfterugloop s dat a 2 maal de golfhoogte. Ut formule (5.2) en (5.3) bljkt dat de elastsche bergngslengte geschreven kan worden als een functe van het produkt van de doorlatendhed van de ondergrond (k) en de perode van de drukfluctuate (T). n bjlage 0 s dt verband grafsch weergegeven voor een 2 luchtgehalte van 0% (g = 0.00 m /kn, n = 0.4). Wanneer voor de Nederlandse omstandgheden wordt utgegaan van een karaktersteke perode van de drukfluctuate van s (de golfperode s meestal groter dan s, maar ook drukfluctuates met een kortere perode dan de golfperode kunnen van belang zjn) en een leklengte van,5 m of mnder dan bljkt ut de fguur n bjlage 0 dat voor k > 0,02 m/s elastsche bergng verwaarloosd kan worden. De leklengte s her de maatgevende lengte, de flterlaagdkte en de afmetngen van de drukvarates zjn korter. Deze doorlatendhed komt overeen met een fltermateraal van 2 mm (bj een porostet van mnmaal 35%). Voor

50 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 jgl-d ^ /^DOMPM\ A C/'-LJ A M \r~ A datum : maart 99 M 3 p CjKUNDMLCHAN CA fltermateraal met een grotere dameter kan elastsche bergng dus worden verwaarloosd. Voor een klenere waarde van L dent elastsche bergng n rekenng te worden gebracht. n prncpe s de -dmensonale benaderng van STEENZET/ en ANAMOS nog geldg, alleen dent een elastsche bergngsterm te worden ngevoerd. Wanneer L 6S echter klener wordt dan de dk- te van de flterlaag (b) dan zal n de flterlaag loodrecht op het talud de stjghoogte net meer constant zjn. De -dmensonale benaderng s dan net meer geoorloofd. Dt zal het geval zjn als L klener wordt dan 0,5 m. Volgens de fguur n bjlage 0 treedt dt op als k*t < 0,00 (m). Veer utgaande van een tjdsperode van s geldt dus dat k < 0,00 m/s. Dt s de doorlatendhed van zand met een dameter van ongeveer 400 urn. n dat geval s de stromng net meer te schematseren als een -dmensonale stromng langs het talud. Ut de fguur n bjlage 0 bljkt ook dat als een flter geheel s dchtgeslbd met zand met een dameter van 200 um of mnder, ruwweg overeenkomend met een doorlatendhed klener dan 5.0 * m/s, dt tot gevolg heeft dat L 6S de klenste lengte s de van belang s. Dat betekent dat n dat geval de elastsche bergng het proces overheerst. Bezujen e.a. [0] hebben aangetoond dat n dat geval toch weer een - dmensonale berekenng gemaakt kan worden voor de drukken n het talud, maar nu met als schematsate dat de stromng net parallel, maar just loodrecht op het talud staat. 5.4 Brukbaarhed van ontwerpmethoden Ut bovenstaande bljkt dat de aanname van zowel STEENZET/ als ANAMOS, dat de stromng n de flterlaag evenwjdg s aan het talud, brukbaar s, zolang elastsche bergng kan worden verwaarloosd.

51 bladnummer : ^= ons kenmerk: CO-36860/3 % & GRONDMECHANCA datum : maart 99 = Ut bovenstaande bljkt echter ook dat wanneer een flter dchtslbt elastsche bergng al snel een domnant proces wordt, dat n de beschrjvng van de grondwaterstromng zeker net mag worden verwaarloosd. Ten aanzen van stabltetsberekenngen lgt her een probleem. n [0] s voor dt geval beschreven hoe op een relatef eenvoudge maner de drukken kunnen worden berekend en n [3] s beschreven hoe voor blokken op zand de stabltet kan worden beoordeeld. n het geval van een dchtgeslbd flter wordt utlchten van de blokken door verschldrukken onwaarschjnljk. Er kan onvoldoende water vanut de flterlaag onder het blok stromen om het ut de zettng te verwjderen. Hoe de grondmechansche stabltet van een dchtgeslbd flter moet worden geëvalueerd s op dt moment nog net dudeljk. Van belang s of het oorspronkeljk aangebrachte flter kan worden gezen als een dragend skelet waartussen zch de fjne deeltjes ten gevolge van het dchtslbben bevnden. Het zeer hoge percentage zand, dat bj het onderzoek aan de Lauwersmeerdam n 990 s gevonden, geeft aan dat n sommge gevallen de dchtslbbng zover gaat, dat het grnd geen dragend skelet meer vormt. n dt geval moet de constructe worden doorgerekend als zjnde een constructe van blokken op zand. Het s dudeljk znloos om de stabltet van een zettng na dchtslbbng van de flterlaag met STEENZET/ of ANAMOS te beoordelen. Wel zjn er voldoende aanwjzngen om te veronderstellen dat bj dchtslbbng van het flter de kans dat een blok ut de zettng wordt gelcht door golfbelastng altjd klener zal zjn dan bj de oorspronkeljke zettng. Vanneer alleen de toplaag dchtslbt s dt uteraard net het geval. Het beoordelen van de stabltet van de zettng na dchtslbben van de flterlaag met STEENZET/ of ANAMOS s waarschjnljk onvelg, omdat geen rekenng wordt gehouden met andere schademechansmen dan het utlchten van een blok. Ten opzchte van de oorspronkeljke stuate s de verouderde zettng velger dan de verse zettng, als utlchten van een blok bj een 'verse' zettng

52 t bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA eerder optreedt, dan grondmechansche nstabltet bj een verouderde zettng. Dt moet echter wel worden aangetoond.

53 bladnummer : BESCHRJVNG VEROUDERNG = GRONDMECHANCA 6. nledng n dt hoofdstuk komen twee zaken aan de orde: het opstellen van een kwaltateve beschrjvng van de verouderng van een steenzettng en een hypothese waarom zand n een spleet net utspoelt onder stormomstandgheden. De kwaltateve beschrjvng wordt behandeld aan de hand van een voorbeeld, dat llustreert wat de gevolgen van verouderng kunnen zjn. Overgens zjn n het voorgaande hoofdstuk al de beperkngen van de hudge modellen aangegeven. n dt hoofdstuk wordt aangegeven wat dt voor beperkngen heeft voor de brukbaarhed van de hudge theore en wat voor aanpassngen noodzakeljk zjn. 6.2 Kwaltateve beschrjvng verouderng Utgegaan wordt van een oorspronkeljke constructe, zoals de bjvoorbeeld n een bestek s voorgeschreven. De gloong bestaat ut en toplaag van gezette steen met spleten tussen de blokken en daaronder een laag fltermateraal. De laag fltermateraal bestaat ut grofkorrelg materaal, bjvoorbeeld grnd, mjnsteen of fosforslakken met een bepaald porënvolume. Als voorbeeld wordt een toplaag genomen van blokken met afmetngen 0,20 ra x 0,30 m x 0,30 m met een spleetbreedte van,5 mm. De flterlaag bestaat ut grnd met D.. = 8 mm, n» 0,3 en een dkte van 0,80 m. De flterlaagdoorlatendhed s dan k = 8.6*0-2 m/s en de toplaagdoorlatendhed k' = 6.7*0» m/s. De doorlatendhed van het flter s dusdang, dat elastsche bergng verwaarloosbaar s. De leklengte van de constructe s,45 m. Het voorland van de constructe bestaat ut zand met een D 5Q van 50 pro. Door golfwerkng en getj komt er zand op de gloong. Dt zand

54 bladnummer : ( ^ GRONDMECHANCA zal gemakkeljk n de constructe kunnen drngen. Grnd met een karaktersteke dameter van enkele mllmeters s net ntern stabel voor fjn zand. Het lgt voor de hand te veronderstellen, dat dt proces zch voort zal zetten tot de porënrumte van het grnd geheel of grotendeels gevuld s met zand. mmers, het deeltjestransport zal pas stoppen als er geen rumte meer s voor de zandkorrels om zch er naar toe te verplaatsen. Pas dan treedt er evenwcht op: het zand s ntern stabel. De doorlatendhed van het flter zal nu voornameljk bepaald worden door het zand. n dt voorbeeld wordt gesteld, dat de porënrumte van het flter geheel gevuld s met zand. n de praktjk s al gebleken, dat het percentage zand zelfs nog groter kan worden. Het volumepercentage zand s dan: vol% zand = n.. ( - n.) * 00 (6.) grnd zand Van grnd s dt: vol% grnd - ( - n..) * 00 (6.2) grnd Als de soorteljke massa van zand en grnd geljk wordt gesteld, dan zjn de gewchtspercentages van grnd en zand respecteveljk 80% en 20%. De D ]c. van het grnd-zand mengsel s nu geljk aan de D?c. van het zand. Deze wordt her geschat op 200 um. Dt houdt n, dat de doorlatendhed van het flter afneemt tot k - 5*0-4 m/s. n het vorge hoofdstuk s afgeled dat elastsche bergng het proces gaat overheersen. Er kan nu voor de berekenngen opneuw utgegaan worden van -dmensonale stromng, maar nu -dmensonale stromng loodrecht op n plaats van evenwjdg aan het talud. Voor de toplaag geldt, dat nden de spleet leeg s, de stromngsweerstand bestaat ut de som van de stromngsweerstanden van toestromng,

55 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA nstromng, geotextlel en stromngsweerstand n de spleet.. Hermee kan voor de Forchhemer coëffcënten voor de toplaag worden afgeled: 2v& gs fcsa. TlD 2,s -ln{- nermn a 2.T n : mn n deze formule zjn de volgende parameters gebrukt: b' v ï, g s a. D n e mn lneare Forchhemer coëffcënt kwadratsche Forchhemer coëffcënt knematsche vscostet van water (6.3) verhoudng tussen blokoppervlak en doorstroomoppervlak, 8, = (B*L)/(B*s + L*s) versnellng van de zwaartekracht spleetbreedte lneare Forchhemer coëffcënt voor het flter kwadratsche Forchhemer coëffcënt voor het flter lneare Forchhemer coëffcënt voor het geotextel kwadratsche Forchhemer coëffcënt voor het geotextel dkte van het geotextel blokdkte porostet grondtal van natuurljke logartme afstand tot waar de radale aanstroomweerstand wordt gerekend, max (0,5*D, ; 0,4*s) Als er sprake s van een spleet de geheel of gedeelteljk gevuld s met materaal, dan verandert de toplaagdoorlatendhed. De Forchhemer coëffcënten krjgen er een extra term bj. De stromngsweerstand van de spleetvullng kan als volgt worden utgedrukt:

56 co-36"86o/3 ^ ^ GRONDMECHANCA datum : maart 99 v, A«> -/(va + vb )dx (6.5) Y sv s sv s sv' waarn v s de stroomsnelhed n de spleet s, v de hoogte van de spleetvullng en a en b de Forchhemer coëffcënten voor de sv sv spleetvullng. Met behulp van de D,_ en porostet van het materaal n de spleet kunnen deze Forchhemer coëffcënten worden bepaald. Aan vergeljkngen (6.3) en (6.4) worden nu de volgende termen toegevoegd: a' b' wordt wordt a' n b' H a vt sv D h b sx (6.6) (6.7) Voor de toplaag waarbj de spleten voor drekwart zjn gevuld met zand wordt nu een doorlatendhed berekend van k' *0 * m/s. De leklengte van de constructe s toegenomen tot 3,72 m. De berekende getallen kunnen wat betreft hun orde-grootte aannemeljk gemaakt worden door de volgende redenerng. Ut een afschattng van de verschllende termen voor de Forchhemer coëffcënten kan worden afgeled, dat de spleetvullng de andere termen voor de stromngsweerstand overheerst. Er kan gesteld worden, dat de doorlatendhed van spleetvullng en flter ongeveer geljk s, aangezen zowel spleet als grndflter gevuld zjn met zand. Dan geldt: k' - k/f, (6.8) De leklengte s: (6.9)

57 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 Met dkte van de flterlaag d = 0,8 m, blokdkte D wordt een leklengte van 4 m gevonden. GRONDMECHANCA DELFT 0,2 m enf, = 00 Om het verouderen van een steenzettng n de rekenmodellen te kunnen ntegreren s het nodg om de termen n vergeljkng (6.6) en (6.7) toe te voegen aan de beschrjvng van de stromngsweerstand van de toplaag. Daarnaast moet de beschrjvng van de stromng n het flter aangepast worden. Naast het afschatten van de grootte van de leklengte s het ook mogeljk ets te zeggen over de veranderende fyssche egenschappen van het flter zoals porëngehalte, volumeke massa, D.,. en doorlatendhed. n tabel 6. s dt nader utgewerkt. Een grafsche weergave s te vnden n bjlage. Op grond van tabel 6. kan ook een schattng gemaakt worden van de doorlatendheden van een grnd-zandmengsel bj varërende percentages zand n het grndflter. Dt s utgewerkt n tabel 6.2. gew.% gew.% n n n volumeke massa D, 5 grnd zand grnd zand mengsel mengsel mengsel ,30 0,40 0,30 0,25 0,20 0,7 0,2 0,25 0,29 0,32 0,35 0,37 0, D ]s grnd Dj^ grnd D^ zand D zand D, zand D, Q zand D zand T>*\ zand D.Q zand DJ* zand D ]c. zand Tabel 6.. Forëngehalte, volumeke massa en D., van zand-grndmengsel

58 bladnummer : ^ GRONDMECHANCA OÊLr Het afnemen van de doorlatendheden heeft tot gevolg, dat het utlchten van een blok ut de zettng onwaarschjnljk wordt. Er kan net voldoende water onder het blok stromen om het blok ut de zettng te tllen. Daarom ljkt het znloos grote moete te doen om de modellen aan te passen nden het faalmechansme van de zettng onjust s. Het probleem s nu, hoe de grondmechansche stabltet verandert als het flter dchtslbt. Het s de vraag of de zettng zch als blokken op zand gedraagt en of er wateroverspannngen n het flter kunnen ontstaan de de stabltet vermnderen. gew.% gew.% n D ]c. geschat k mengsel grnd zand mengsel [mm] [m/s] , * , * ,20 0, * ,7 0,50 7.2* ,2 0,40.3* ,25 0,30 2.* ,29 0,32 0,20 0,5 3.2*0-4.3* ,35 0,0 5.6* ,37 0,05 6.5*0-00 0,40 0,00 8.2*0- Tabel 6.2. Doorlatendhed van zand-grndmengsel als functe van percentage zand Ut de tabel bljkt dat de doorlatendhed van het flter een factor 0* afneemt als het grndflter vermengd wordt met zand. Wordt de zand-fracte nog groter, dan neemt ook de doorlatendhed weer engzns toe. Dt s weergegeven n bjlage 2.

59 bladnummer : = -» P-,^^R PN» /< -^-.u,,-. ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 WËMB= GRONDMECHANCA 6.3 Utspoelen van spleetvullng n het voorgaande s aannemeljk gemaakt, dat n een grofkorrelg flter fjnkorrelg materaal n kan spoelen. Dt nspoelen zal doorgaan tot het punt wordt berekt, dat het mengsel ntern stabel s. n de praktjk bljkt het zelfs nog verder te kunnen gaan (Lauwersmeerdam 990). Er s echter nog geen reden aangegeven, waarom dt fjnkorrelge materaal wel n, maar net ut het flter stroomt. Dt s alleen het geval als de spleet tussen de blokken gevuld s met een materaal, dat dt utstromen verhndert. Ondudeljk s echter, of dt materaal n de spleet ook onder stormomstandgheden nog aanwezg s. Zand fluïdseert mmers bj een opwaarts verhang van ongeveer. Om een blok ut de zettng te lchten s een groter verhang nodg. Voordat er sprake s van blokbewegng zou de spleet dus al utgespoeld zjn. n deze paragraaf wordt gesteld, dat bj een relatef gernge wrjvngskracht tussen spleten en spleetvullng de spleetvullng bj grote verhangen stabel kan zjn. Deze redenate s overgenomen van nottenr. 440 van projectgroep TAW-A2 van A. Bezujen. Beschouw een spleet met breedte s en een hoogte D. Deze s tot een hoogte z gevuld met granular materaal zonder cohese. Wanneer er geen beïnvloedng van de wanden s, kan het krteke verhang waarbj de spleetvullng fluïdseert worden berekend: = ( - n) A (6.0) met: : n : A : P z S P w : het de (p z de de krteke porostet - P w )/P w volumeke volumeke verhang massa van massa van zand water (kg/m»)

60 b.d.u-»r, - «- ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA nden er over de spleet sprake s van een opwaarts verhang, dan s de opwaartse druk de op het materaal onder n de spleet wordt utgeoefend ten gevolge van dt verhang: Popw = p g z (6.) Het materaal n de spleet oefent een neerwaartse druk ut ter grootte van: Pneerw - ( - n) (p g - p w > g z (6.2) Vergeljkng (6.) gecombneerd met vergeljkng (6.2) levert de resterende druk, de wordt utgeoefend op het materaal ondern de spleet: P - { - ( - n) AJ p w g z (6.3) Ut de formule bljkt, dat voor een verhang > ( - n) A het materaal ut de spleet zal worden gedrukt. Veronderstel nu een schufspannng z langs de wand de de druk P compenseert. De druk P werkt over de breedte van de spleet, terwjl de schufspannng over de hoogte v van de spleetvullng werkt. n formule vorm: P s - z z (6.4) Omdat de hoogte van de spleetvullng z meestal aanzenljk groter s dan de spleetbreedte s s een klene schufspannng al voldoende om utspoelng van de spleetvullng te voorkomen. Het probleem s echter, dat bj een verhang van crca nog steeds fluïdsate van de spleetvullng optreedt en dat daardoor ook de schufspannng langs de wanden wegvalt.

61 bladnummer : ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 GRONDMECHANCA De vraag s nu, hoe er toch een schufspannng op kan treden de de druk P kan opheffen. Stel dat er een begn van fluïdsate optreedt. Dt zal zch n het bovenste deel van de spleetvullng het eerst manfesteren. De fjne fracte zal dan ut het bovenste deel van de spleetvullng spoelen. Er ontstaat een nhomogene spleetvullng, zoals heronder geschetst. Fguur 6.. Defnteschets van spleet en spleetvullng s De doorlatendhed van het bovenste deel van de spleetvullng s nu veel hoger geworden. Voor de eenvoud kan gesteld worden, dat dt deel geen opwaartse kracht ondervndt van het verhang. De vertcale korreldruk van het bovenste deel van de spleetvullng s dan: ( - n) A p w g d (6.5) De horzontale korreldruk s van dezelfde ordegrootte. Gesteld wordt, dat er een verhoudng K Q tussen horzontale en vertcale korreldruk heerst. De maxmale schufspannng tussen blok en het bovenste deel van de spleetvullng s nu afhankeljk van de wrjvngscoëffcënt f : n t - K. f P O n s 2 K Q f n ( - n) A p w g d (6.6)

62 CO-?6860/3 M Bf GRONDMECHANCA datum : maart 99 De factor 2 n de formule s nodg, omdat er twee wanden zjn de wrjvng leveren. Met behulp van (6.3) en (6.4) kan nu de benodgde laagdkte d berekend worden, de benodgd s om een verhang te kunnen keren: d = { - ( - n) A} s r6 m 2 K n f ( - n) A u n (6-5) Om een ndruk te krjgen, wat deze formule voor resultaten geeft kunnen er getallen ngevuld worden. Onder ontwerpomstandgheden treedt er bjvoorbeeld een verhang 2 over de blokken op. Als de spleet voor de helft gevuld s met materaal, dan s het verhang over de spleetvullng 4. Stel de porostet 0,4, A -,3, de spleetbreedte s» 0,005 ra, K n <= 0,5 en f =0,5. Dan s een cm dkke laag van wat grover mal n teraal n het bovenste deel van de spleetvullng voldoende om utspoel ng te voorkomen. 6.4 Concluses n dt hoofdstuk s een kwaltateve beschrjvng gegeven voor de verouderng van een steenzettng. De opzet s heel eenvoudg: de porënrumte van het flter en de spleten tussen de blokken worden geheel of gedeelteljk gevuld met fjnkorrelg materaal. De doorlatendhed van flter en toplaag worden aangepast. Omdat met name de stromngsweerstand van de spleetvullng grote nvloed heeft op de toplaagdoorlatendhed verdent het aanbevelng bjvoorbeeld het programma STEENZET/ een opte te geven waardoor met spleetvullng gerekend kan worden. Om de vermnderde doorlatendhed van het flter te smuleren kan eenvoudg een andere D,_ aangenomen worden. Bj het rekenen met vermnderde doorlatendheden wordt al snel het punt berekt waarbj enerzjds elastsche bergng een rol gaat spelen, terwjl ook het utlchten van een blok onwaarschjnljk wordt door de vermnderde toestromng onder een bewegend blok. Het s dan net meer

63 bladnummer : 5 ^ ^ ^ ^ ons kenmerk: CO-36860/3 M JBF GRONDMECHANCA datum : maart 99 voldoende de stabltet van de zettng te beoordelen op bass van STEENZET/ of ANAMOS berekenngen. De stabltet van de zettng wordt nu door andere faalmechansmen beheerst. Het gedrag van een zettng op een flterlaag van grnd en zand s net bekend. Er s een hypothese gegeven waarom de spleetvullng onder grote verhangen mogeljk net utspoelt. Om deze hypothese te toetsen s het znvol proeven te doen waarbj materaal tussen twee blokken wordt gebracht en onder verhang tot utspoelen wordt gebracht. Dt geeft dan een ndruk van de fyssche processen en de justhed van de hypothese. Tevens kan de grootte van de termen van de'stromngsweerstand geverfeerd worden. Er s net gerekend met cohese tussen de spleetvullng door verkttng, of boogwerkng, of materaal dat tussen de blokken klemt, of begroeng. Treedt één of meer van deze verschjnselen op, dan wordt utspoelng van de spleetvullng nog verder bemoeljkt. Een beoordelng van de velghed van een verouderde steenzettng s net mogeljk zonder onderzoek naar de grondmechansche stabltet van een flter van grnd en zand en het toetsen van de stabltet van spleetvullng onder grote verhangen.

64 . r=".; -collü^on " ^ GRONDMECHANCA datum : maart 99 REFERENTES [] Pelbusonderzoek Lauwersmeerdam (987) Rjkswaterstaat, Denst Weg- en Waterbouwkunde Notanr. WBA-N fl [2] Taludbekledngen van gezette steen (990) M Doorlatendhed van toplaag en flter en berekenng van leklengte Waterloopkundg Laboratorum, M 795/H 95 Grondmechanca Delft, CO /56 [3] Bezujen, A., Burger, A.M., Klen Breteler, M., (990) Taludbekledng van gezette steen, Samenvattng onderzoeksresultaten VNC. [4] Shore Protecton Manual (984) Coastal Engneerng Research Center _ [5] Groot, M.B. de, Bezujen, A., Burger, A.M. en Konter, J.L.M. (988) ton The nteracton between sol water and a bed or slope protec- Proc. nt. SOWAS-symposum, Delft [6] Klen Breteler, M., Bezujen, A. (988) The permeablty of closely placed blocks on gravel Proceedngs of the nternatonal Symposum on Model ng Sol- Water-Structure nteractons SOWAS 988

65 bladnummer : ona kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 f GRONDMECHANCA [7] Bezujen, A., Klen Breteler, M., Plarczyk, K.W. (986) Large scale model tests on a block revetment placed on sand wth a geotextle as separaton layer Froc. 3rd. nt. Conf. on Geotextles, Venna [8] Koher, H.J., Schulz, H., (986) Use of geotextles n hydraulc constructons n the desgn of revetments Froc. 3rd. nt. Conf. on Geotextles, Venna [9] Schulz, H., Koher, H.J. (989) New developments n Geotechncs concernng the dmensonng of revetments for nland navgable waterways A..P.C.N.- P..A.N.C. Bulletn no. 64 [0] Bezujen, A., Koher, H.J. en Schulz, H. (990) Rp-Rap revetments usng geotextles, measurements and nuraercal smulaton Proc. 4th. nt. Conf. on Geotextles, the Hague [] Adel, H. den (986) Heranalyse doorlatendhedsmetngen door mddel van de Forchhemer relate Grondmechanca Delft, CO /6 [2] Adel, H. den (985) Alternateve materalen als flterlaag Grondmechanca Delft, CO /8 [3] Stoutjesdjk, T. (990) Monstername Werum Grondmechanca Delft, CO-32060/3

66 ^^ bladnummer : 54 ons kenmerk: CO-36860/3 P0 r GRONDMECHANCA datum : maart 99 M [4] Wttmann, L. (980) Fltratons- und TransportphSnomene n porösen Meden Unlverstat Karlsruhe

67 BJLAGEN

68 GRONDMECHANCA DELFT P05tt..s AR De OS so' '-- Febr. 9 VEROUDERNG STEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 990 DJKAANZCHT CO BJL. A4

69 GRONDMECHANCA DELFT Postbus AB De*' Telefoon (05) 69 3^00 VEROUDERNG STEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 990 OPENGEBROKEN GLOONG Teefa».0lS.6 08, Tele so nl ó c Febr.'9 CO BJL. 2 A4

70 GRONDVFCHANCA DELFT Postbus 69, 2600 Aê ** Telefoon ( ' VEROUDERNG STEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 990 Telefax (O-S 6' 08 : Te:o om MATERAAL TUSSEN BLOKKEN OPBOUW ZETTNG da / Febr. 9 CO BJL 3 A4

71 cm cm GRONDMECHANCA DELFT Postbus AB Delft Telefoon ( VEROUDERNG 5TEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 990 GRNDFLTER Teeta» (0)5)6 082 ele sol nl d d / Febr9 CO BJL. ge; ger tum A4

72 cm cm GRONDMECHANCA DELFT Postbus AB VP" Telefoon (0 5) 69?' 00 VEROUDERNG STEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 990 MJNSTEEN (05)6 08 ; 8?3<: sol n Febr.'9 CO BJL. 5 A4

73 GRONDMFO<AN'CA DELFT '-..-- ' ' ; r- ':' VEROUDERNG STEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 990 DCHTHEDSMETNG MET GPS-VERVANGMETHODE r '0 Febr/9 CO BJL. 6 A4

74 E CO Q 0 0» Lauwe len 990 o g 0 O) sz "" T3 C 0 oorl Q \ \ \, \ \ \ \ \ \ \ + \ + \ C D - s l - C M O O O U D ^ C M O O O U D ^ - \ \ \ \ h - CM O CNJ " ÜJ CO 4 CNJ O 2 tendhed - T- ro O c o -00 O o O) even 990 2Q tng 2 *P Q. + [S/LU 9-3»] paupuaeuoop apua^ajaq J ^ p GRONDMECHANCA Postbus 69, 2600 AB Delft Telefax (05) qtftrfr- DELFT Telefoon (05) Telex VEROUDERNG STEENZETTNG LAUWERSMEERDAM 983 EN 990 GEMETEN VERSUS BEREKENDE DOORLATENDHED 6082 sol nl d.d CO \3 Bjl. 7 get. T<TR gez. A4

75 O n m - LD so) c CD CD o "K " CO o C E :=* «ljt * o. co </> TT 3 we erfc *r > CD > / 'S x<\ v \ ' \\ \ \ LH ~ ro t > "3- - (N - T " o.25 o m - * Csl o ro - U3 O Ö E E E o E.SS o CO o c E o t_ o <D N so) * " ï/5 o o O) -. o f o Q) E o _ l l l O N O O O O O O O o <T> oo r^ UD LO ^f o o o o r-o CM *- < p > 86eu80J8ds} ^ ^ ^ GRONDMECHANCA Postbus 69, 2600 AB Delft m,,,? DELFT Telefoon (05) VEROUDERNG STEENZETTNG VERWERNG VAN MJNSTEEN VERFCATE VAN SPLJTNGSMODEL Telefax (05) 6082 Telex sol nl d.d 90-n-lb CO /3 Bjl. 8 get. T\TR gez. A4

76 o o LO o o LD ^> ^* CÜ o _J CO 'S Olate o o O) (0 (0 CL 2 o o Q) E o LO _ o n o LO o 5. n m/s o "5 latendh o T3 O) acl o Ö LO O LULU UJ 6uj6aM9q>O q GRONDMECHANCA Postbus 69, 2600 AB Delft Telefax (05) 6082 DELFT Telefoon (05) Telex sol nl VEROUDERNG STEENZETTNG BLOKBEWEGNG BJ AFNEMENDE TOPLAAGDOORLATENDHED d.d get. Tv~R CO \3 gez. Bjl. 9 A4

77 C/5 (LU) GRONDMECHANCA Postbus 69, 2600 AB Delft Telefax (05) 6082 DELFT Telefoon (05) Telex sol nl VEROUDERNG STEENZETTNG ELASTSCHE BERGNGSLENGTE d.d CO /3 Bjl. 0 get. T\TR gez. A4

78 0 CO CD 0 "O CD TD CO N CO 0) CO o> Q. CO > * 0 0 E "5 (0 o C\J (spubsnom) LU/B> Uj BSSBLU GRONDMECHANCA Postbus 69, 2600 AB Delft Telefax (05) 6082 DELFT Telefoon (05) Telex sol nl VEROUDERNG STEENZETTNG VOLUMEKE MASSA VAN ZAND-GRNDMENGSEL ALS FUNCTE VAN PERCENTAGE ZAND d.d get. T\TR CO \3 gez. Bjl. A4

79 > o OORLATE LS FUNC" -Z T32 m ^ 33 > ZANC ENTA n N 2 z c rr z c03 mr- < EROU»-» m 33 zo CO S m zn z Q l ü O m5 CD stbus 6 efoon cn cn cn o -\ slefax elex 3 oo so 't oo o ECHA? o CO cn o CD Del o u cn (0 E ïd r ^** T3 d) door 3 9F.ZL DO UZ -,.OE E-03 -.OE E-04 -.OE E-05 - V \. \\ > Doorlatendhed van zand-grndmengsel \ \ \ \ \\ \ als functe van percentage zand OE-05 - DD jl. _». t O 9 CO O) O) o CO gez. CO o CO o. n get. 3.2E percentage zand

80 APPENDX A Monstername Breskens 990

81 bladnummer : - Al - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 Monsternarae Breskens d.d a. Beschrjvng van de stuate n verband met schade de de djk ten westen van Breskens heeft opgelopen tjdens stormen wordt een geheel djkvak voorzen van neuwe bekledng. Tjdens het opbreken van de oude bekledng was er gelegenhed tot het nemen van enkele monsters van de flterlaag en het materaal tussen de blokken. De bekledng van de djk ten westen van Breskens bestond ut twee gedeelten: een oud gedeelte, waarn basaltsteen drect op de kle staat met een dunne laag brk om nveauverschllen tussen de blokken te compenseren, en een gedeelte dat ongeveer een half jaar geleden opneuw gezet s. Dt neuw gezette stuk bestond ut basaltonstenen met daaronder een flterlaag van een halve meter dk. Tussen de flterlaag en de onderlagen bevndt zch een flterdoek. Deze stuate s geschetst n fguur Al. Ten tjde van de ste vst was het werk al bjna voltood. Er moest nog slechts een klen deel van de bekledng vervangen worden. Ut het opengebroken gedeelte s een aantal monsters genomen. Daarbj s voor monster 3 een gat gegraven tot op het flterdoek. Voor monster 2 s met de hand een aantal stenen los gemaakt om het materaal tussen de stenen te kunnen pakken. n fguur Al s de globale plaats van de monsters aangegeven. Naast deze monsters ut de flterlaag van de zettng s een monster genomen van het materaal dat n het neuw te zetten gedeelte van de djk als fltermateraal s gebrukt.

82 bladnummer : - A2 - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 Fguur Al. Construct, b. ndrukken tlterdoek en plaats van de monsters r spro keljk aren d v.» staal3uk basaltsteen fosfors lakken, dk 0.50m op 8 ev»la.

83 bladnummer : - A3 - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 grote veranderng n flteropbouw opgetreden. Bj het ontgraven tot op het flterdoek wordt ook de onderste laag zchtbaar. Het materaal s ook her sterk verzand. Het materaal ljkt ets grover, maar s net wezenljk verschllend van het materaal drect onder de blokken. Een klen deel van de gloong s opgebroken geweest toen het hoogwater was. Het fjne materaal s weggespoeld. Wat overbljft s een laagje grnd. c. Korrelverdelngen n het laboratorum zjn de korrelverdelngen van de monsters bepaald. Herut bljkt, dat het flter 5 a 25 procent zand en slb bevat. Het materaal tussen de blokken bestaat voor de helft ut zand en slb, en voor de rest ut wat grover materaal. De korrelverdelngen zjn als bjlage aan deze appendx toegevoegd.

84 »... ; v. f ** > l S '*, '< %\ <\ 'o * r * % \ '*<S V\ '*<< \ \ \ w wf f. *-. S0MM»Te 'M GEWCHTJP^OCEMTEH 3[HHS 2»«; ; ' : > hj ' : : ; - j M j - j : :, Lü-j rtt :..... j f ' \ ' : L : ' : ; : j - j : ': t. ;. ; ' ' '. j'; ' : ] ' ; ' t A. \ ' : \ : : ; '. ; ; ; : è ' \ ' ' '. ' : -4- zt. \ \ ;. '. O O * 0 B ",, u,. Postbus AB Delft Tetefax(05)" ^ GRONDMECHANCA Telefoon (05) Tcte sol nl VEROUCERNG STEENZETTNG KORRE LVERDELNGSDAGRAM. ;. j j \, Ê -g z cc -s UJ cc. " o " 2 o o o o o o 0 X J 3 O ï z k k o X o HODE kfjn J^ a agrno z < ' \. '. ej UJ H- Olt' MONSTER BORNG ' f f CO BUL. A : : j : ; 9«t. 9»c. lorm

85 / > ' ' \ ; - \ - \ ; : ' ' _. 7 z E ^ ~ >» o? ï V», \ r r} J *J % \ \S % 'S ^ % \ V*. c < c Ï ï' ' ', 4. s - j s ' ' : J = ; \ \ : j ;, - j r 5 j - s ff ; s - TH" j 4- ; v \\ ; : ; j : M ' j j j -f t r:_,. '. '. ' : J ; ' [ j : J t. \ j \ ) ; : ' : - ; ( j j ^ S rpnmrkcr /-A Postbus 69, 2600 AB Delft Telefax (05) E K GRONDMECHANCA Telefoon (05) Telex sol n VEROUCJERNG STEENZETTNC KORRE LVERDELNGSDAGRAM. j. : : ; "" Z er VO H- -S T m 2 O Q U CC ".o ' a m o D X O 3 ï Z Z O X zmlüütl a CRNO o z <" ' : r ÜbPTE N rn T.OV N P? MONSTE BORNG : ; : CM, ; ' CO BJL. A2, ; a«t. 9«c. torrn. AA

86 \ \ - ' ' ". ; z e 5 V J ö ; ï %_ V \ \ 'r V '* "p ' * \ ->.:*> >>, w w'f. "o S0M MAT C 'N EWCHTSPPCCENTE* 3E L 3 O O o c3 " "» -* " j s ; \ ; ; : \ J -> r S ï ' * - - ; j j... j t rl : f ' ; :. : -- JCS =- 0 O O O T ; ; : : j j ; ; :; ' ' ' j [ ; ), ; x: > : : ' > ' j j t XL- \ - \\\ ; \, ' : ; V / - - : j f 4 \ \ * * :. : j M \ \ l: ~T - - E E -g z o : " ^ %=- Sj'"r-j3a '.HNj3M dsh} l«9 N. L.H^r J S p P r r n n r Postbus 69, 2600 AB Delft Telefax (05) ^ B f c DELFT Telefoon (05) Telex sol nl VEROUJERNG STEENZETTNG KORRE LVERDELNGSDAGRAM CC o s S.3 U at " 2 O * 3 A o o X At o X FJN - O O 3 Qï FJN a x a o a X tu z > c r U a. LU 3 cc U MON BORNG ; ; CO BJL. A3 j j farm. ^\ /

87 ',' ''' > > : - \. \ \ T x,-v v J ö Ï V '* "' ' "»» \ % wff. "o c3 *» <».* *t *»» ^3 f : f ' ' ' ^. ; : j - l_j - L ' r V : y ; f ( :, : > s - \ ; fts \ r ; l * ; l ; ' : -J- ï ; r : j ; s ' ; - - ^V : ' ' ; T j.-.-. ' ' V : : \. - \\ ;. : :; : : :. ; j ; ' " ' ' ', -4- \, : ; r...- : ; j ; J. : r ' ' ' : ; ; : ' ' ' : ' :. _ o T J T ; f ;. ; >7» 53fll3O N3H3DOB<SlMDl*30 Nl HTxxOS ^ rpnmnucruamh-a Postbus AB Delft *" Tetefax(Ö5) ^ ^ G R O N D M E C H A N C A Telefoon (05) Tetex sol nl VERQUCERNG STEENZETTNG KORRE LVERDELNGSDAGRAM - z ac s -5 UJ ac <"> o - - o " 3 O O o o X 3 ï FJN k O CC 9 MlOüC FJN a QCDNO Z a:. : ; z Z UJ 3a ' a: ' ', z o z BORNG * : CO BJL A4 - j g«t. farm.

88 :? X 2 > * V' * j \ \ ' < \ ' * / % \ *''- /'S \ '"'» "o, 'o. \ \ \ \ wff o SOMMATE N Gf WlCMTSKOCtXlCH 3EELTJES Z5» «4 % n lx ' > f j 2 2 S 5 S S? 5 5 : j ; j "^ \ s T. \ \ ' - - s 'j. - T Tl - s S s ' j ' ' 'f, : ' l : : ; ; j j > ' : l '. : ' '. - : " -rr~ \ : ; t ' ' ' \ :; ]] - : : : : ' rv". - - ;. ; : '. ;, M : ^ : : -. ' 4- \ ' ; ' : ; ; ; ' *. ' \ ' ', :. - J ' l ' ' ' -, v ; : r'-u ;, ; : ; : : ' : o e --4- <o z a. o * s _o 5 j g. : j ; ; ' ~ o [ o ; ï. «- -o - *~^* Sïf l 330 N3lN33OCldSlM3M3O N 3ÜVMH0S 3^m Postbus AB Delft Telefax (05) ^^GRONDMECHANCA Telefoon (05) Telex sol n. VEROUCERNG STEENZETTNG KORRE LVERDELNGSDAGRAM o " o X o a ï FJN M00E X k GROF CRNO tno n T.O.V NAP z [ DEPTt MONSTER BORNG ] o a n CO BJL. A5 ' 9«t. farm. A*

89 APPENDX B Monstername Werum 990

90 bladnummer : - B - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99. NLEDNG Nadat bj eerdere monsternames, onder andere bj de Lauwersmeerdam, gebleken was dat het grndflter onder de blokkenlaag een aanzenljke hoeveelhed zand bevatte, bleef de vraag onbeantwoord, hoe dt zand n het flter terecht was gekomen. n prncpe zjn daar twee antwoorden op te bedenken. Het kan al tjdens de utvoerng n het flter zjn gebracht. Het grnd wordt bjvoorbeeld met vrachtwagens op het voorland gestort, en vervolgens neemt een grjper grnd plus zand van het voorland op en brengt het n het werk. s dt net het geval, terwjl het flter toch zand bevat, dan moet het zand later n het flter zjn gekomen. Dt kan, afhankeljk van de plaatseljke stuate, afkomstg zjn ut twee bronnen. Ten eerste s er vaak zand beschkbaar vanaf het voorland, zoals dt n Fresland met de Wadden het geval s. Daarnaast kan er ook zand vanut de kern van de djk n het flter komen. Dt laatste s her echter net waarschjnljk, omdat er tussen kernmateraal en fltermateraal een geotextel s aangebracht. n deze notte wordt gezocht naar een antwoord op de vraag, of een 'zandloos' flter na verloop van tjd zand kan bevatten. Zo ja, dan s het de vraag hoe groot de fracte zand n het flter s en waar dt zand vandaan komt. 2. STUATE De monstername vond plaats op 24 augustus 990 op de zeedjk bj Werum, vrjwel ter hoogte van paal 2. Deze locate s gekozen, omdat nagenoeg vaststaat, dat bj het maken van de zettng weng of geen zand n het flter terecht s gekomen. Het grnd werd drect vanaf een vrachtwagen n het werk gebracht. Er s derhalve een 'zandloos opgeleverd. De djk s omstreeks 975 gebouwd. Het talud s n de flter getj zone bekleed met koperslakblokken. Onder de blokken bevndt zch een laag grnd van crca 0 cm dk, terwjl zch heronder een laag

91 bladnummer : - B2 - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart 99 mjnsteen bevndt. Voor de djk bevndt zch het Werumer Wad, dat bj laagwater volledg droog valt. n onderstaande schets s de stuate weergegeven, met de plaats waar de monsters zjn genomen. geo textel Fguur B. Geometre van de djk en plaats van de monsternames n totaal zjn ver monsters genomen; dre van het grnd op verschllende hoogten n het talud, en een van het voorland. n het laboratorum zjn van de monsters de korrelverdelngen bepaald. Ook zonder deze korrelverdelngen kon echter al geconstateerd worden dat het grnd een sterk verzande aanblk bood. Ook tussen de blokken bevond zch materaal. De mjnsteenlaag s verder net onderzocht. n bjlagen B t/m B4 zjn enkele foto's opgenomen, de een beeld geven van de stuate ter plaatse.

92 bladnummer : - B3 - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart KORRELVERDELNGEN n bjlage B5 zjn de korrelverdelngen gegeven van de fractes klener dan 2 mm van de ver monsters. Dt s gedaan, om de zand- en slbfractes van het grndflter te kunnen vergeljken met het materaal op het voorland. nden de grenzen tussen grnd, zand en slb bj 2 mm respecteveljk 63 urn worden gelegd, dan zjn de verdelngen van de monsters als volgt: monsterno totale monster % grnd % zand + slb 72,4 85, 86,7 5,8 27,6 4,9 3,3 84,2 fracte < 2 mm % zand % slb D 50 [urn] 94,6 9,0 89,3 97,3 5,4 9,0 0,7 2, Tabel B. Onderverdelng van de monsters n grnd, zand en slb Het percentage zand+slb n de monsters van het grndflter vareert van 3 tot 27%. Opvallend s, dat het hoogste percentage zand + slb bovenn het talud wordt gevonden. Het percentage slb s n de monsters van het grndflter ets groter dan n het monster van het voorland. Dt geldt des te meer naarmate het monster lager n het talud s genomen. De D, o van de monsters van het grndflter s klener dan de D 5 _ van het voorland. Dt kan twee oorzaken hebben: de fjnere fracte van het materaal op het voorland wordt eerder opgenomen en getransporteerd door stromng en golven en anderzjds drngt het fjnere materaal makkeljker door n toplaag en flter.

93 bladnummer : - B4 - ons kenmerk: CO-36860/3 datum : maart CONCLUSES n het grndflter s bj de monstername zand en slb aangetroffen. Utgedrukt n gewchtspercentages kan worden gesteld dat 5 a 25% van de totale monsters bestaat ut zand en slb. De zand + slb fracte van het materaal n het flter s ets fjner dan het materaal op het voorland, maar s vermoedeljk wel van het voorland afkomstg. Wellcht wordt de fjnere fracte van het materaal op het voorland eerder getransporteerd, of drngt het makkeljker de constructe bnnen. Ook tussen de blokken van de toplaag bevndt zch materaal. Geconcludeerd kan dan ook worden, dat de steenzettng s verouderd. Utgaande van een flter met 00% grnd en een toplaag zonder materaal tussen de blokken, s geconstateerd dat n de loop der tjd 5 a 25% van het fltermateraal ut zand en slb bestaat, terwjl de spleten tussen de blokken vrjwel geheel gevuld zjn met steentjes, schelpen en fjner materaal.

94 GRONDMECHANCA DELFT Postbus AB Delt Telefoon (05) Telefax (05)6 08 Telex wl r,: d d / Febr. 9 ge VEROUDERNG STEENZETTNG MONSTERNAME WERUM 990 DJKAANZCHT CO BJL B ge 7 A4

95 GRONDMFCHANCA DELFT PosTbus AB Delft Telefoon (0 5) Telefax (05) telex soln da / Febr. 9 qet VEROUDERNG STEENZETTNG MONSTERNAME WERUM 990 OPENGEBROKEN GLOONG CO BJL. B2 qez A4

96 GRONDMECHANCA DELFT Postbus AB Delf Telefoon (05) 69 Telefax (05) Telex sol n Febr. 9 VEROUDERNG 5TEENZETTNG MONSTERNAME WERUM 990 MATERAAL TUSSEN BLOKKEN CO BJL B3 t.-rrr- A4

97 GRONDMFCHANCA DELFT Postbus 69.?600 AB Delft Telefoon (05) 69 3S 00 Telefax (05) Telp» sopl nl d.d, Febr. 9 get VEROUDERNG STEENZETTNG M0N5TERNAME WERUM 990 GRNDFLTER CO BJL. A4

98 - uol 9 9 ïna _ l l.. / : ; [ 0989C-OD ; : \ j : ' 06, AON pp pj<k)aoön CD O z o MON * 33 : [ r^ ; 2. 4 ' fs t t : ( ' j N m T.O.V. N.A.P ] -» XcGRND lutum r o n O 9 O z X c - c» 9 O X MOOEl - - : ] 066 WntGM 3NVNd3SN0W CN3ZN33S 9Na3an0d3A 00 SE 69 (5 V.-:J:--JO»L SOMMATC H GCWCHTS'ROCCHTtN OCETJES < d oo o o o o o o 3 S j j f "_.s., ' Ê o l ; 2 S 5 2 ; rr "TT '- ;.pn^rze. px T Ttr_ : Ü ;, \ \W M ' ft VvM \ " ; - j S \ ^ Tt^-J X- ] P {V-, ' \ \ \ -4*.- -O lll jl; ; M : j [ ; M :, j ; < j j ' ; ; ; ; ; T j ' _l ".J :::_L::±4-: ± s ' " s ' "t X" T s j : r > f l ; : ; t : ; : " - : jj \\ ; \ l \, : ; l r r. ' ' '^ *" *^«' ^ ^ ^ j *" ~t -> [_ ; j r"t" > M : "TT ' '' j ; ; t : j ' ; ï. ' : : : j ' Ml j ; "' :\ ' '' M r T "f r* T l l j_ _L [ t - *T ; r ï> j_ \ A VDNVHD3AJON s s j Hl t t r V p j "'T..,.± T j j \ r z > s > u» 5 S * * 3 : 3 z " m ^ Z ^ w ut O % w v< ss <> '>ï» V > 'o ' o 'o % 's, 't.. S S S S 5 5 '-,_, ««^ SJMlllO H3N3O»dStM3l»0 Ml 3HYHH0S '',