Ontwerp van dijken
-
Upload
waterbouwkundig-laboratorium -
Category
Government & Nonprofit
-
view
217 -
download
0
Transcript of Ontwerp van dijken
Inhoud
Grondlagenopbouw en karakteristieken
Bepaling watertafel
Ophogingen op draagkrachtige grond
Ophogingen op weinig draagkrachtige grond
ο Problematiek
ο Staged construction
ο Middelen om de stabiliteit te verbeteren
Piping en microstabiliteit
Bepaling grondwatertafel
ο Is randvoorwaarde voor de berekeningen aan de
landzijde van de dijk
ο Grondwatertafel uit sonderingen (niet nauwkeurig) of uit
peilbuizen geplaatst in boorgat (aangewezen)
ο Voldoende grote meetreeks nodig
ο Langs tijrivieren werken met diver
Bepaling watertafel doorheen het
dijklichaam
ο Randvoorwaarde aan rivierzijde is rivierpeil
ο WL levert een aantal ontwerpstormen
ο Bv. GOG Vlassenbroek -> 56 ontwerpstormen -> niet mogelijk deze allemaal mee te nemen in de berekeningen -> keuze maken
ο Bij GEO delen we op:
ο omhullende nemen voor bepaling meest negatieve waterpeil aan landzijde
ο minima en maxima nemen voor bepaling meest negatieve waterpeil aan rivierzijde
Bepaling watertafel
ο Stromingsberekening doen met SEEP/W
ο Randvoorwaarden:
ο Rivier: waterpeil op basis van stormen
ο Land: natuurlijk grondwaterpeil
ο Doorlatendheid van de dijk en onderliggende
grondlagen te kiezen
Bepaling watertafel
ο Probleem: doorlatendheid vette grond
ο Bij tijrivieren: k = 10-7 m/sec want regelmatig
onder water
ο Bij ringdijken zijn er lange droge periodes
waardoor vette grond uitdroogt, scheurt.
Bovendien dan bodemwerking
ο Nederlandse studie: na verloop van tijd k =
10-5 m/sec -> onderzoek starten op oude dijken
Stabiliteitsberekening
Steeds 2 berekeningen maken
ο (1) Ogenblikkelijke toestand -> toestand
onmiddellijk na het aanbrengen van de
ophoging -> veiligheid 1.1 nodig
ο (2) Toestand op lange termijn -> toestand na
volledige consolidatie -> veiligheid 1.3 nodig
ο (1) en (2) verschillen van elkaar door
aanwezigheid van poriënwateroverspanning
Stabiliteitsberekening
Bij zandige ondergrond: (1) = (2)
ο Door de grote doorlatendheid zal de poriënwateroversp. zeer snel (tijdens aanbrengen ophoging) verdwijnen (dissipatie)
Bij weinig draagkrachtige grond (klei / leem)
ο (1) = toestand met veel poriënwateroversp. -> is veel nadeliger dan (2) = toestand na consolidatie waarbij poriënwateroversp. verdwenen is
Bij ophoging is (1) kritischer dan (2)
Stabiliteitsberekening: glijdvlakberekening
klassiek is cirkelvormig glijdvlak met een bepaalde straal
door variatie straal en middelpunt wordt glijdvlak gezocht
met kleinste veiligheid
Stabiliteitsberekening: lamellenmethode
Opmerking: we gaan er vanuit dat de
veiligheidsfactor voor elk “lamelletje” hetzelfde
is
We zitten echter met teveel onbekenden
daarom moeten aannames gedaan worden ->
verschillende methodes hiervoor:
Fellenius: krachten tussen lamelletjes = 0 -> fout
van 5 à 20 %
Bishop: X = 0 -> veel nauwkeuriger -> fout van
1%
Ophoging op draagkrachtige grond
ο Draagkrachtige grond -> zand
ο Gedraineerd gedrag:
- Effectieve schuifweerstand
- Rekenen met effectieve spanningen
- Indien aanwezig: watertafel correct definiëren
ο Mits correcte keuze van de grondparameters,
eenvoudig te berekenen met de methode van
de lamellen
Ophoging op weinig draagkrachtige
grond
ο Weinig draagkrachtige grond = fijnkorrelige
grond, cohesieve grond, plastische grond ->
klei / leem
ο Met water verzadigd (anders ook geen
plastisch/ ongedraineerd gedrag)
ο Ophoging is ‘snelle belasting’ vs
consolidatieperiode
Ophoging op weinig draagkrachtige
grond
ο Grond vertoont ongedraineerd gedrag -> ogenblikkelijk:
elke belasting is toename van de waterspanning; geen
toename van de korrelspanning en dus ook geen
toename van de schuifweerstand
ο Mogelijkheden:
ο Ophoging kan in 1 keer aangebracht worden binnen
de toelaatbare veiligheid -> met de tijd neemt de
veiligheid toe want poriënwateroverspanning
verdwijnt geleidelijk
ο Ophoging kan niet in 1 keer aangebracht worden ->
staged construction
ο Gebruik middelen om de draagkracht te verbeteren
Ophoging op weinig draagkrachtige
grond
Praktische werkwijze
Schuifweerstandskarakteristieken :
ο Ofwel niet gedraineerde cohesie cu (lamellenmethode)
ο Ofwel effectieve hoek van inwendige wrijving φ’ en effectieve cohesie c’ (eindige elementen bv. Plaxis)
Opmerking
De niet gedraineerde cohesie cu (of su) is geen materiaalkarakteristiek maar is een rekenmethode. Hiermee wordt de schuifweerstand in de grond bij een bepaalde consolidatiespanning aangegeven.
Bij rekenen met effectieve karakteristieken: nagaan of cu-waarden en effectieve karakteristieken wel samen horen.
Ophoging op weinig draagkrachtige
grond
Staged construction
Bij elke ophogingsstap wordt er een cu in rekening gebracht. Deze cu is de initiële cu,0 (bepaald door de initiële consolidatietoestand), vermeerderd met de toename Δcu ten gevolge van de spanningstoename Δσ’v.
Deze laatste wordt bepaald uit de consolidatiegraad U(t) die bereikt wordt onder de aangebrachte spanning op het gekozen tijdstip
Δσ’v,t = U(t). Δp
Δcu,t = α X Δσ’v,t
cu,t = cu,0 + Δcu,t
α is afhankelijk van grondsoort (plasticiteit) -> veilige aanname = 0.23
Ophoging op weinig draagkrachtige
grond
Middelen om stabiliteit te verbeteren
ο Grondverbetering: weinig draagkrachtige grond uitgraven en vervangen door goed verdicht zand
ο Hellingen verflauwen
ο Belasting aanbrengen aan de teen (tegengewicht)
ο Versnelde consolidatie van de ondergrond door middel van verticale drainage -> opletten vlakbij rivier dat je water niet “aantrekt”
ο Gebruik van geotextiel / geogrids
ο Dragende (al dan niet drainerende) elementen inbrengen zoals grindkolommen, kalkkolommen, palen, ..
ο Damwanden, nagels,…
Ophoging op weinig draagkrachtige
grond
Verticale drainage – principe
De poriënwaterspanningen die worden veroorzaakt door de belasting moeten sneller weg want dan neemt de schuifweerstand sneller toe: hoe?
Door de verticale drains wordt de stroomafstand tussen de overspannen water en drainerende laag geminimaliseerd (horizontale afstroming)
Opmerking:
Combinatie van verticale en horizontale afstroming
Horizontale doorlatendheid doorgaans groter
Microstabiliteit
οOorzaak is te hoge freatische waterlijn in de dijk
οAfdrukken of afschuiven bekleding: kan optreden
als een minder doorlatende toplaag op een
doorlatende kern ligt (bv. vette grond op
zandkern)
Microstabiliteit
οUitspoelen van gronddeeltjes door uittredend
grondwater: kan optreden als een doorlatende
toplaag op een doorlatende kern ligt
οMeestal aan onderkant talud landzijde
οTreedt in principe enkel op bij niet-cohesief
materiaal materiaal / bij cohesieve gronden
treedt eerder een diepe afschuiving op
Piping
ο Is geconcentreerde uitstroming van grondwater
met zulke hoge snelheid dat er grond wordt
meegesleurd
οDoor terugschrijdende erosie kunnen in de grond
gangen of holten ontstaan
οTe vermijden door er voor te zorgen dat er tot
voldoende grote afstand van de dijktaluds geen
grote uittredeverhangen of uitstroomsnelheden
kunnen optreden