04 - DSD-NL 2016 - Geo Klantendag - Workshop ongedraineerd rekenen voor waterkeringen - Andre van...

27 juni 2016

‘Ongedraineerd rekenen’

André van Hoven en Harry van Essen

27 juni 2016

Programma

1. Introductie

2. Waarom ‘ongedraineerd rekenen’ en CSSM en SHANSEP in het

kort +/- 20 min

3. De waarde van gedegen grondonderzoek en zelf aan de slag met

klei, het ‘werk’ gedeelte van de workshop (Harry van Essen)

totaal +/- 30 min

4. Discussie 10 min (mag ook tussendoor)

• Ongedraineerde stabiliteitsanalyses in D-Geo Stability aan de

demo-tafels tijdens pauze/ borrel (Raymond van der Meij)

Intro

‘Ongedraineerd rekenen’ dekt niet de lading

Hiermee wordt bedoeld toepassen van het CSSM (Critical State

Soil Model) raamwerk en voor ongedraineerd reagerende

grondlagen het rekenen met ongedraineerde schuifsterkte volgens

SHANSEP (Stress History And Normalized Soil Engineering

Properties)

Schuifsterkte van ongedraineerd reagerende grond (klei en veen)

gemodelleerd met een ongedraineerde schuifsterkte su

Schuifsterkte gedraineerd reagerende grond (zand) gemodelleerd met

f’.

27 juni 2016

Intro

Probleem: Macro-instabiliteit dijken bij hoogwater leidend tot

overstroming van het achterland

Doel: optimaal ontwerpen en toetsen van dijken, door modelleren van

schuifsterkte van grond bij de beoordeling van macrostabiliteit zo

dicht mogelijk bij de werkelijkheid.

Focus op dijken bij hoogwater.

27 juni 2016

Intro

Afschuiving Streefkerk

27 juni 2016

Intro

Kleine afschuiving Lingedijk bij Spijk bij binnendijks wiel.

(lekke waterleiding in de kruin)

27 juni 2016

Intro

Macrostabiliteit proef IJkdijk Macrostabiliteit proef

Bergambacht (met opdrijven)

27 juni 2016

Intro

Druk op de dijken 1995 (TAW)

Kunnen we vertrouwen op onze dijken?

27 juni 2016

Intro en waarom

27 juni 2016


Intro en waarom


27 juni 2016

Waarom

Betrouwbaar model schuifsterkte van groot belang bij beoordeling

macrostabiliteit bij toetsen en bij ontwerpen (en bij extreme

omstandigheden?)

Waarom overstap van gedraineerde parameters c’ en f’ naar nieuw

schuifsterktemodel:

• Afschuiving talud treedt snel op in relatie tot consolidatie; grond

bezwijkt zonder volumeverandering, ofwel ongedraineerd. Dit

ongedraineerd grondgedrag van klei en veen wordt (onterecht) niet

in rekening gebracht.

• Sterkte uit lab-proeven bij grote rek, overeenkomstig bezwijken in

de praktijk waar lokaal in de grond al grote rek optreedt, ook al is

er van buiten nog weinig te zien.

zoz

27 juni 2016

Waarom

Waarom overstap van gedraineerde parameters c’ en f’ naar nieuw

schuifsterktemodel:

• Gedraineerde cohesie c’ is deels gevolg van proefprocedure

• Geen heldere bezwijkdefinitie in huidige c’ en f’ bepaling

(Pieksterkte, reststerkte, 2% of 5% rek)

• Schuifsterkte grond beschreven door c’ en f’ wordt soms

overschat en soms onderschat met vigerende werkwijze

27 juni 2016

27 juni 2016

Waarom

Voorbeeld toename opgelegde schuifspanning bij gelijke vertikale

spanning (DSS proef) bij normaal geconsolideerde (NC) grond

Waterspanningsgeneratie bij NC grond tijdens afschuiving beinvloed

schuifsterkte

toename waterspanning door contractant gedrag

Waarom

normaal

t overgeconsolideerd geconsolideerd

Critical State Line

φcs

pieksterkte

gerelateerd aan grensspanning

c'p

φp

s'v

t overgeconsolideerd normaal geconsolideerd

Critical State Line

φcs

pieksterkte

c'p gerelateerd aan grensspanning

φp

s'v

Ongedraineerd

gedrag geeft

hogere

schuifsterkte

(dilatantie)

Ongedraineerd

gedrag reduceert

schuifsterkte

(contractie)

OCR > 2,0

OCR = 1,0

Schuifsterktemodel in het kort

Nieuw schuifsterktemodel uitgaande van ongedraineerde sterkte voor

klei en veen:

• Toepassen Critical State Soil Model en SHANSEP-techniek

• Onderscheid gedraineerd grondgedrag (zand) en ongedraineerd

grondgedrag (klei en veen)

• In situ toestand van grond in rekening brengen (grensspanning of

OCR) en onderscheid tussen normaal geconsolideerd gedrag en

overgeconsolideerd gedrag

• Rekenen met bezwijksterkte van grond (ultimate state i.v.m.

deformatie actief en passief en verschillen in stijfheid) in

tegenstelling tot 2% - 5% rek.

27 juni 2016


su = σ’vi S OCRm , met OCR = σ’vy / σ’vi

su ongedraineerde schuifsterkte (kPa)

σ’vi in situ effectieve verticale spanning (kPa)

S normaal geconsolideerde ongedraineerde

schuifsterkteratio = (su/σ’v)nc (-)

OCR overconsolidatieratio (-)

m sterkte toename exponent (-)

σ’vy grensspanning (kPa)

SHANSEP techniek (Ladd et al 1974 en Ladd 1991)


Gangbare waarden parameters S (-)

(bepaling mbv proeven straks door Harry van Essen)

27 juni 2016

Grondsoort Verzadigd

volumegewicht sat (kN/m

3)

Normaal geconsolideerde ongedraineerde schuifsterkte ratio S (-)

Veen mineraalarm 10 – 11 0,30 – 0,44

Veen kleiig 11 – 12 0,27 – 0,34

Veen compact 10 – 12 0,30 – 0,33

Gyttja 11 – 13 0,27 – 0,34

Klei venig / klei organisch 12 – 14 0,16 – 0,38

Klei 14 – 16 0,22 – 0,26

Klei zandig 16 – 20 0,22 – 0,26

Zand 18 – 21 n.v.t.

Löss 16 – 21

Keileem 19 – 24

Dijksmateriaal 13 – 21 0,22 – 0,48


Gangbare waarden voor sterkte toename exponent m (-)

• Bepalen m op meerdere manieren mogelijk (Harry van Essen)

• Kan liggen tussen 0,5 en 1

• Gangbaar is 0,8 à 0,9

27 juni 2016


Gangbare waarden grensspanning σ’vy (of OCR of POP)

OCR = σ’vy / σ’vi POP = σ’vi + σ’vy

• Bij hoge grensspanning t.o.v. actuele terreinspanning: relatief

samengedrukt dus relatief klein poriënvolume in relatie tot

terreinspanning

• Range grensspanning 0 – 50 kPa

• Voor holoceen pakket, zonder grote voorbelasting, is

grensspanning toch vaak groter dan terreinspanning als gevolg

van: kruip, polderpeilwisselingen, bodemvormende processen

• Range OCR (-) holoceen pakket:

• Onder de dijk 1 - 2

• Naast de dijk 1,5 – 5, waarbij hogere waarde in de bovenste

meters

27 juni 2016


Hoe pakt het ongeveer uit.

27 juni 2016

Voorbeeld:

σ’vy =25 kPa

S=0,3 (-)

m=0,8-0,9-1

Grensspanning

m=1

m=0,9

m=0,8


Hoe pakt het ongeveer uit.

27 juni 2016

Voorbeeld:

σ’vy =25 kPa

S=0,18-0,24-0,3

m=0,9

Grensspanning

S=0,3

S=0,24

S=0,18


27 juni 2016

Klei anorganisch uit het Noorden van

het land (Tfcc)

Ongedraineerd: Skar = 0,21; m=0,8;

pg=50 kPa

Gedraineerd:

c’kar=1.1 kPa ; f’kar=24.7o


27 juni 2016

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

3,4

3,6

3,8

4

σ' en τ' φ' φ' φ' su su su su

celproef triaxiaalproef dss proef klei txc veen dss triaxiaalproef dss proef klei txc veen dss ADP

max rek bij tpiek max rek max rek max rek max rek max rek

Fm

in [

-]

Bergambacht (macrostabiliteitsproef) Deltares Lekdijk west (TAW-proefvak) Witteveen+Bos

Lekdijk west (TAW-proefvak) Deltares Heinoomsvaart (deformatie kade) Tauw

IJkdijk (macrostabiliteitsproef) Deltares Spijk Zuiderlingedijk afschuiving Deltares

Gorinchem Wolpherensedijk Haskoning Streefkerk afschuiving 1984 Deltares

norm norm incl 3D

beoogde aanpak

Validatie NL – narekenen afschuivingen

Celproef

overschat

werkelijke

schuifsterkte


27 juni 2016

Dijken met overleefde waterstanden (marginaal) stabiel met

ongedraineerde schuifsterkte


27 juni 2016

Samenvatting

• Effectieve spanningsanalyse en analyse ongedraineerde

schuifsterkte gemiddeld ongeveer gelijke stabiliteitsfactoren bij

rekenwaarden

• Grote verschillen voor specifieke gevallen mogelijk

• Grote verschillen in huidige proevenverzamelingen

• Ongedraineerde schuifsterkte gemiddeld genomen gunstiger bij

veen en bij lage effectieve spanningen (ook bij Stowa

consequentie-analyse) en bij opdrijven

• Ongedraineerde schuifsterkte gemiddeld genomen ongunstiger bij

klei

• Geen trends naar regio of geologie of dijktype

• Onterecht goed- en afkeuren wordt verminderd


Hoe een en ander kan worden ingevoerd in D-Geo Stability is te zien

aan de demotafels (Raymond vd. Meij)

27 juni 2016

Ongedraineerd bezwijken

27 juni 2016

Levee blasting

Harry van Essen

De waarde van gedegen grondonderzoek.

4 Discussie

Wat zijn de ervaringen met nieuwe benadering van de

schuifsterktepaling?

Hoe zijn de ervaringen?

Wat zijn de knelpunten uitdagingen?

27 juni 2016

04 - DSD-NL 2016 - Geo Klantendag - Workshop ongedraineerd rekenen voor waterkeringen - Andre van...

Science

Transcript of 04 - DSD-NL 2016 - Geo Klantendag - Workshop ongedraineerd rekenen voor waterkeringen - Andre van...