Dijken op Veen: Vraag & Antwoord Mag deze ontwikkelde methode nu al officieel worden toegepast voor de Markermeerdijken? Het Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW) is gevraagd de methodiek te beoordelen. Alle (tussen)producten van de aangepaste ontwerpmethodiek zijn voorgelegd aan het ENW. Het ENW heeft aangegeven zich te kunnen vinden in de voorgestelde werkwijze voor het ontwerp van de versterking van de Markermeerdijken. De minister heeft voorjaar 2015 toestemming gegeven de aangepaste methodiek te gebruiken. Wordt Dijken op Veen nu al breder toegepast? De Dijken op Veen werkwijze sluit nauw aan bij de nieuwe ontwikkelingen in het WTI (Wettelijk Toetsinstrumentarium) onderzoek; het rekenen aan stabiliteit met een nieuw schuifsterktemodel waarbij voor veen en klei gebruik gemaakt wordt van de ongedraineerde schuifsterkte. WTI 2017 wordt op 1 januari 2017 formeel vastgesteld, maar er is al wel door DGRW uitgesproken dat er het voornemen is om de nieuwe methode te gaan doorvoeren. Projecten binnen het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) en Stowa zijn ten behoeve van scopebepaling en gevoeligheidsanalyses aan de slag met de methodiek t.b.v. ontwerpen van dijkversterkingen. Alle partijen (HWBP, Stowa, WTI en Dijken op Veen) die reeds werken of binnenkort gaan werken met de methodiek, zowel voor toetsen als ontwerpen, zoeken elkaar ook op om ervaringen te delen en gezamenlijk de methode nog verder te verbeteren en uniformeren en vooral ook samen te gaan werken op het gebied van gegevensverzameling. Jullie geven aan dat DSS proeven het beste aansluiten. Hoe is dat gevalideerd? Er zijn een groot aantal proeven uitgevoerd, zowel triaxiaal proeven als DSS proeven. Uit deze grote aantallen proeven volgde de goede overeenkomst tussen de DSS proeven en de veldproeven. Daarnaast is een studie uitgevoerd naar schaaleffecten en zijn grote monsters beproefd, voor triaxiaal proeven monsters met een diameter van 0,4 m in diameter en 0,8 m hoog. Voor Direct Simple Shear proeven zijn monsters met een lengte van 0,26 m en breedte 0,2 en verschillende hoogtes beproefd. De resultaten van dit onderzoek onderbouwen het gebruik van de DSS proef ten behoeve van parameterbepaling. Hebben jullie nog gekeken naar gasvorming? In het veen zit relatief veel gas. Tijdens de proeven was dit ook merkbaar. Ontsnappend gas is tijdens de uitvoering van de proeven regelmatig waargenomen. Samen met de TUDelft is onderzoek gedaan naar de invloed van gas op het sterkte gedrag van veen. Hieruit volgde dat het gas het gedrag van het veen duidelijk beïnvloedt. Dit uit zich in het verloop van de spanningspaden. Echter de invloed op de uiteindelijke sterkte is beperkt. Om deze reden wordt in de DoV werkwijze niet expliciet rekening gehouden met de invloed van gas, al zal er op academisch niveau verder onderzoek volgen. 1
Kun je aan verschillende veensoorten ook andere sterkteparameters toekennen? In het dijken op veen onderzoek is veel energie gestoken in koppelen van sterkte en stijfheidseigenschappen aan type veen. Op de proeflocatie en verder langs de Markermeerdijken komen veel verschillende typen veen voor. Uit het onderzoek volgde dat het lastig was sterkte -, of stijfheidseigenschappen te koppelen aan veentype. De verschillen bleken niet significant. Wel volgde uit het onderzoek dat het loont om onderscheid te maken tussen veen enerzijds en Gyttja / Detritus lagen anderzijds. De Gyttja / Detritus lagen bevatten veel organisch materiaal en worden in de geotechniek meestal tot de veenlagen gerekend. Geologen echter beschouwen deze lagen niet als veenlagen. Het blijkt dat de Gyttja en Detritus lagen een grotere spreiding in eigenschappen kent. Door onderscheid te maken tussen veen enerzijds en Gyttja en Detritus lagen anderzijds wordt de bepaling van de karakteristieke waarde van de veenlaag minder conservatief. Wat is de voorgestelde werkwijze bij gebruik van de EEM (PLAXIS)? Of wordt dit nog verder uitgewerkt via de POV-M rekentechnieken? In het Dijken op Veen onderzoek is veel gebruik gemaakt van de Eindige Elementen Methode, EEM. EEM technieken, in combinatie met hoogwaardige materiaalmodellen zijn beter in staat om specifieke aspecten van het grondgedrag, zoals anisotropie en de invloed van consolidatie en kruip op de sterkte eigenschappen in rekening te brengen dan de reguliere analytische glijvlakmodellen. Er zijn echter enkele aandachtspunten die de toepassing van EEM technieken in combinatie met de hoogwaardige materiaalmodellen in het ontwerpen van dijkversterkingen belemmeren. Een daarvan is de inpassing in de veiligheidsfilosofie. In het onderzoeksprogramma POV-macrostabiliteit, cluster rekentechnieken zijn onderzoeksvoorstellen opgesteld met als doel deze blokkades op te heffen. Voorgesteld wordt om met alleen een ongedraineerde schuifsterkte te rekenen. Wordt deze methode ook voor de zeer lange termijn toegestaan? In het WTI onderzoek zijn een aantal cases nagerekend. Het betrof zowel cases waarbij bezwijken van een dijklichaam optrad, als gevolg van hoogwater, als cases waarin een dijklichaam een hoogwater situatie had overleefd. Bij de uitwerking van de cases zijn verschillende benaderingen van de sterkte van grond toegepast. Het bleek dat de critical state benadering, met ongedraineerde parameters voor klei en veenlagen, de waargenomen stabiliteit beter reproduceerde dan het gebruik van gedraineerde sterkte parameters. Daarnaast sluit het gebruik van ongedraineerde sterkte eigenschappen beter aan bij de internationaal gehanteerde praktijk. Hierdoor kan in de toekomst gebruik worden gemaakt van internationale ontwikkelingen en nieuwe inzichten. Er is geen reden om aan te nemen dat de methode in de toekomst niet meer toegestaan zal zijn. 2
Waarom is een ruimtelijke verdeling van cu extensie, schuif en compressie minder relevant? Sheet 23 van de webinar toont een grafiek die is overgenomen uit Ladd (1991). De grafiek toont de ontwikkeling van de schuifweerstand die zowel met triaxiale compressie wordt gevonden als met DSS en triaxiale extensie proeven wordt gevonden. De grafiek laat zien dat bij grote rekken het verschil tussen de drie sterktes afneemt. Uitgangspunt in de Dijken op Veen werkwijze is het gebruik van de critical state sterkte die in de praktische toepassing gelijk is gesteld aan de sterkte die in laboratoriumproeven bij grote rek wordt bereikt. Het gebruik van de sterkte bij grote rek heeft tot gevolg dat het verschil tussen de schuifsterkte ratio voor triaxiale compressie, DSS en triaxiale extensie verdwijnt. Kan je iets zeggen over anisotropie van veen en hoe we hiermee om moeten gaan? Veen is een sterk anistroop materiaal. Zowel de sterkte als de stijfheidsparameters van veen kennen anisotropie. De DoV werkwijze gaat uit van analytische glijvlakmodellen bij het bepalen van de stabiliteit van waterkeringen. Voor deze modellen is de anisotropie van de sterkte parameters van belang. Dit geldt met name voor de pieksterkte, waarbij als gevolg van anisotropie verschil in sterkte die met triaxiale compressie, simple shear en extensie wordt gevonden. Hierbij wordt voor triaxiale compressie de grootste sterkte gevonden. Bij grote rekken neemt het verschil in sterkte weer af. Door gebruik te maken van de sterkte die bij grote rekken in de laboratoriumproeven wordt gemobiliseerd wordt het effect van anisotropie ondervangen. Hierbij wordt opgemerkt dat naar verwachting het WTI het gebruik van pieksterkte in de toets op maat zal toestaan. De toets op maat is de nieuwe naam voor wat vroeger de geavanceerde toets werd genoemd. Opgemerkt wordt dat bij het toepassen van de pieksterkte in stabiliteit berekeningen de sterkte die onder het dijklichaam in rekening wordt gebracht weliswaar hoger is, maar in het achterland een lagere sterkte in rekening wordt gebracht. De overgang van het actieve deel van het glijvlak in het passieve deel van het glijvlak is bestaande dijken niet evident. Waarom is er in de analyse verschil gemaakt tussen levensduur -, en jaarkansfilosofie? Er bestaat nog veel discussie over het gebruik van de levensduurfilosofie. Zo is de levensduurfilosofie wel uitgewerkt voor het faalmechanisme macrostabiliteit en niet voor de andere faalmechanismen. Dit leidt, bij toepassing van de levensduurfilosofie tot een onevenwichtige veiligheidsbenadering voor de hele kering. Verwacht wordt dat de nieuwe toetsregels in het WTI het gebruik van de levensduurbenadering toestaan als toets op maat. De toets op maat is de nieuwe naam voor wat vroeger de geavanceerde toets werd genoemd. In aansluiting hierop is in de DoV werkwijze er voor gekozen de levensduurbenadering te gebruiken voor de 0-variant, de bepaling van de stabiliteit van de huidige situatie. Indien uit de 0-variant blijkt dat versterken noodzakelijk is, volgt het ontwerp dat op basis van de jaarkansfilosofie wordt uitgewerkt. 3
Bestaande markermeerdijken zijn (plaatselijk) opgebouwd uit gedroogd zeewier. Uit de sonderingen is dit kwalificeerbaar als veen. Is door jullie dit ook onderzocht, en is deze mogelijk sterker als het veen aanwezig in het achterland / overige veen? De oude wierkernen zijn niet specifiek onderzocht. Het veenonderzoek heeft zich voornamelijk geconcentreerd op de veenlaag in de ondergrond. Hoewel niet specifiek onderzocht bestaat het vermoeden dat de oude wierkern zich voornamelijk onder het buitentalud bevindt. Hierdoor lopen de maatgevende glijvlakken niet door de wierkern en draagt deze niet specifiek bij aan de weerstand tegen afschuiven van het dijklichaam. Welk type lab onderzoek wordt aanbevolen voor de humeuze kleilagen zonder wortelstructuur, TX of DSS? De DoV werkwijze gaat inderdaad uit van Direct Simple Shear, DSS, proeven voor veen en triaxiale compressie, CIUC of CAUC, proeven voor klei. Overgangssituaties zijn altijd lastig. Vooralsnog houden we aan dat wanneer het hoofdbestanddeel klei is, triaxiaal proeven worden uitgevoerd en wanneer organisch materiaal het hoofdbestanddeel vormt DSS proeven worden uitgevoerd. Er is aangegeven dat er gerekend wordt bij de critical state en met de maximale vervorming van een grondlaag. Hoe wordt er dan omgegaan met een gelaagde ondergrond waarbij de lagen een verschillende maximale vervorming hebben? Ofwel dat een laag al gefaald is voordat bij een volgende laag de sterkte gemobiliseerd is? Juist vanwege dit effect is er voor gekozen niet de pieksterkte te gebruiken. De pieksterkte zal voor verschillende grondsoorten bij verschillende rekpercentages worden bereikt. Na het overschrijden van de pieksterkte neemt de sterkte af tot een reststerkte. Bij het optreden van een afschuiving zullen uiteindelijk alle grondlagen langs het glijvlak de reststerkte bereiken. Bij stap 8 van de werkwijzer wordt aangegeven om de sterkteparameters aan te passen op basis van de nieuw aan te brengen bovenbelasting. Hoe wordt er hierbij omgegaan met de consolidatie periode? De Dijken op Veen werkwijze richt zich inderdaad op de eindstabiliteit, de situatie waarin de dijk aan de gestelde norm moet voldoen. Tijdens de uitvoering kan vaak aan een lagere norm worden voldaan. Hoe met de uitvoeringsstabiliteit moet worden omgegaan dient nog nader uitgewerkt te worden 4
Hoe veel sterker blijken dijken op veen en dan specifiek de Markermeerdijken dus nu concreet te zijn? Of het veen zelf? ( is dit bijvoorbeeld een factor 1,3 of zelfs 2 keer zo sterkt) En verschilt dit ook per testlocatie en deel van de kering? (voorland, achterland, kern, etc). Hier is inderdaad geen eenduidig antwoord op mogelijk. Het verschilt per locatie zowel langs de dijk als loodrecht op de dijk. Het onderzoek laat zien dat de meeste winst in de teen en achterland wordt gevonden. Bij de huidige werkwijze, gebaseerd op gedraineerde eigenschappen cohesie, c en hoek van inwendige wrijving, ϕ bepaald met multistage triaxiaal proeven, wordt voor veen vaak een lage waarde voor de cohesie gevonden, in de orde van 1 à 2 kpa gevonden. Door de lage spanning in het veen is de bijdrage van de wrijvingshoek aan de sterkte van het veen zeer gering. De veldproeven gaven een sterkte van het onbelaste veen in de orde van 7.5 kpa. Hoe dit zich vertaald in hogere berekende evenwichtsfactor van de dijk hangt af van de geometrie van de dijk, de dikte van de veenlaag en de ligging van het maatgevende glijvlak. Daarnaast zal de sterkte van het veen variëren dus de sterkte op de proeflocatie hoeft niet representatief te zijn voor de hele dijkstrekking. Hiervoor worden de sonderingen uitgevoerd zodat we in elk profiel waarvoor berekeningen worden uitgevoerd de daadwerkelijke sterkte kennen. Is er bij het onderzoek dijken op veen gekeken naar de indringing van water in relatie met de tijd? In het dijken op veen onderzoek is zeker gekeken naar de indringing van water. Zoals in de webinar is toegelicht dient de ongedraineerde schuifsterkte, waar relevant, te worden gecorrigeerd voor veranderingen in effectieve spanning in de periode tijdens hoogwater. Deze verandering van effectieve spanning is het gevolg van indringen van water, waardoor waterspanning toeneemt met een afname van effectieve spanning tot gevolg. Het is daarom belangrijk goed inzicht in het indringen van het buiten water te hebben. In het Dijken op Veen onderzoek hebben we op een aantal dwarsprofielen waterspanningen op verschillende locaties en diepten gemeten. Hierbij is vooral gefocussed op de reactie van waterspanning in de onderliggende zandlaag en de onderste meters van het slappe lagen pakket op fluctuaties van het Markermeerpeil. Op basis van deze metingen zijn in de voorbeeldberekeningen de verwachte verandering in effectieve spanning bepaald en daarmee de correctie van de ongedraineerde schuifsterkte die voor dagelijkse omstandigheden is afgeleid. einde vraag & antwoord 5