Anchor |
---|
| Top Aanvullende kennisdocumenten |
---|
| Top Aanvullende kennisdocumenten |
---|
|
Divbox |
---|
Aanvullende kennisdocumenten |
Het in bijlage J van de PPE opgenomen overzicht van kennisleemtes wordt hieronder vrijwel letterlijk geciteerd. Dat overzicht is dus gebaseerd op de inzichten en ervaringen per eind 2019. Een (groot) deel van de kennisleemtes is ook van toepassing voor glijvlakberekeningen. Op onderwerpen waar inmiddels nieuwe kennisdocumenten beschikbaar zijn vanuit POVM of andere bron, is dat in schuinschrift aangegeven.
Anchor |
---|
| Grondmodellering |
---|
| Grondmodellering |
---|
|
Modellering grond
Modellering van het grondgedrag is een wezenlijk onderdeel van de schematisering, met veel invloed op de beoordeling van macrostabiliteit. Uit praktijkprojecten volgt dat de aanwijzingen voor ontwerpen en beoordelen nog verbetering behoeft op de hieronder genoemde aspecten. De modellering van het grondgedrag geldt tenslotte ook als dwarsverband voor meerdere van de hierna genoemde onderwerpen.
- Bij het volgens het WBI bepalen van de sterkteparameters uit laboratoriumproeven, zijn in recente versterkingsprojecten praktische vragen naar voren gekomen. Een antwoord daarop ontbreekt nog. Deze vragen hebben onder andere betrekking op de eenduidige bepaling van de critical state-sterkte voor een vlakke-rektoestand uit labtesten (vooral bij grotere rekken), de mogelijkheden om gebruik te maken van andere rekgrenzen in combinatie met ‘strain compatibility’ (ook in relatie tot grondverbetering), de bruikbaarheid van correlaties tussen de SHANSEP-parameters en andere parameters en de toepasbaarheid van DSS-proeven voor klei. Ook is het nog onvoldoende duidelijk hoe de (al dan niet ongedraineerde) critical state-schuifsterkte van zware zandige/siltige cohesieve lagen moet worden bepaald. En hoe de sterkte moet worden gekarakteriseerd van cohesieve grond die niet blijvend door water is verzadigd (dijksmateriaal, deklagen in Oost-Nederland). Per november 2019 is het (tussen)resultaat van recent onderzoek naar de critical state-schuifsterkte van zware zandige/siltige cohesieve lagen opgenomen in een update van de 'Schematiseringshandleiding Macrostabiliteit'. De voor deze grondsoort benodigde tabelinvoer van schuifsterkte als functie van spanning (Su-table) is mogelijk in D-Stabilility vanaf versie 2020.03.
- De ongedraineerde sterkte van cohesieve grond in en onder de dijk is afhankelijk van de grensspanning, die toeneemt door blijvende samendrukking als gevolg van (voor)belasten en kruip.
- In praktijk blijkt het nog erg lastig om uit regulier grondonderzoek (veld en lab) op eenduidige wijze het ruimtelijke grensspanningsveld te bepalen dat in de rekendoorsnede moet worden toegepast voor de ontwerp- en beoordelingssituatie. Meer onderzoek is dus noodzakelijk. Ook zijn onderbouwde aanwijzingen nodig voor het kiezen van sondeerlocaties en voor het in rekening brengen van de invloed van de sondeerafstand en van het aantal sonderingen op de onzekerheid in de schematisering van de sterkte/grensspanning. Een eerste schematiseringsvoorbeeld wordt gegeven in het in 2019 opgestelde POVM rapport Voorbeeld_Schuifsterkteschematisering_v1.1. De bevindingen uit dit rapport zijn grotendeels overgenomen in de update van de 'Schematiseringshandleiding Macrostabiliteit'.
- Het is nog onduidelijk wat na bermaanleg de werkelijke sterktewinst in de tijd is als er drains worden toegepast. Volgens de isotachentheorie is de winst van enkele jaren wachten vergelijkbaar met de winst door voorbelasten via overhoogte of vacuümconsolidatie. In praktijk wordt deze theoretische winst (nog) niet meegenomen. Enerzijds is dat vanwege vermoedens dat de werkelijke winst minder groot is dan de theoretische, anderzijds omdat de beoordelingssystematiek op dit moment alleen rekening houdt met verzwakking in de tijd (door hogere waterstand, dijkzakking en bodemdaling) en nog niet met gelijktijdige sterktetoename. Meer zekerheid over de werkelijke ontwikkeling in de tijd kan eenvoudig worden verkregen op locaties van al eerdere uitgevoerde versterkingen en praktijkproeven. De waarden die volgen uit het toenmalige grondonderzoek kunnen worden vergeleken met de waarden uit nieuw uit te voeren grondonderzoek. Meer zekerheid over de voorspelbaarheid van de ontwikkeling van de samendrukking en van de daaraan gerelateerde sterkte-ontwikkeling kan aanvullend worden verkregen door de resultaten van verschillende constitutieve eindige-elementenmodellen, waaronder het binnen de POVM ontwikkelde Creep-SClay1-model, met elkaar te vergelijken. Blijkt de sterkte moeilijk te voorspellen, dan kan de meerwaarde worden onderzocht van het na oplevering toepassen van sonderingen en/of labonderzoek om de behaalde sterktewinst aan te tonen. Als een veilige prognose voor de sterkte-toename in de tijd mogelijk blijkt, kan deze prognose ten slotte onderdeel gaan vormen van de beoordelingssystematiek.
- De ontwikkeling van de schuifsterkte van grond als functie van schuifrek is onder andere van belang bij de analyse van grondverbetering, omdat de bezwijksterkte in verbeterde grond al bij beperkte schuifrek wordt bereikt. De critical state-grondsterkte in de omringende niet-verbeterde grond wordt echter pas bereikt bij grote schuifrek. In de huidige POV-publicatie Grondverbeteringen is dit probleem wel onderkend, maar wordt nog geen bevredigende oplossing geboden. Met eindige-elementenanalyses is het mogelijk deze effecten nader te onderzoeken. Doel daarvan is om tot een geoptimaliseerde aanpak te komen door eindige-elementenberekeningen en/of glijvlakberekeningen toe te passen, die de veiligheid voldoende aantonen.
- Een voorspelling van de vervorming van cohesieve grond is door veel onzekerheid omgeven. Deze voorspelling is niet alleen nodig om een prognose te geven van de directe en tijdsafhankelijke effecten van ophoging (zowel de zetting van de dijk als de horizontale omgevingsbeïnvloeding), maar ook van de aan eisen gebonden vervorming van slanke (constructief versterkte) dijken door hoogwaterbelasting vanwege interactie met andere faalmechanismen. Daarom is meer inzicht nodig in de voorspellende kwaliteit van de huidige state of the art-modellen (waaronder het Creep-SClay1-model) zowel als de meer eenvoudige modellen, al dan niet in combinatie met kalibratie op veldmetingen. Dit inzicht kan worden verkregen door experimenteel modelonderzoek en veldmetingen uit meerdere praktijkprojecten te vergelijken met verschillende voorspellingsmodellen, al dan niet gecombineerd met kalibratiemodellen. Daarbij kan worden gestart met bestaande gegevens uit al uitgevoerde projecten. Hieruit kunnen aanbevelingen voor praktijktoepassing resulteren.
Opdrijven- en opbarsten
Het WBI schrijft voor dat de sterkte van deklagen dunner dan 4 m in glijvlakberekeningen niet meer mag worden meegenomen zodra de opdrijfveiligheid kleiner is dan 1,2. Dit vanwege vervormingseffecten, die in de glijvlakberekening niet kunnen worden meegenomen. Uit een door de POVM opgestelde businesscase blijkt dat vele miljoenen kunnen worden bespaard wanneer de sterkte nog wel (in zekere mate) zou mogen worden meegenomen.
Verkennende POVM-studies op basis van eindige-elementen suggereren dat afschuiven bij opdrijven zowel kan optreden in combinatie met samendrukken van de deklaag (als een veer) als in combinatie met uitknikken en scheuren. En dat voor het geval van uitknikken een significante aanscherping van de beslisregel mogelijk lijkt. Vervolgonderzoek is echter nodig (zowel numeriek als experimenteel) om de mechanismen beter te begrijpen en om uiteindelijk te kunnen onderbouwen/valideren welke aanpassing van de beslisregel mogelijk is. De modellering van onzekerheden is hierbij ook van belang.
Zie ook de relevante POVM rapporten en het verslag van de workshop op 29 oktober 2020.
Reststerkte
- Bij het rekenen met een restprofiel aan de binnenzijde een stabiliteitswand is het onduidelijk met welke ligging van het restprofiel moet worden gerekend, en met welke resterende sterkte in de verstoorde zone. Dat laatste is zeker de vraag wanneer met ongedraineerde sterkte wordt gerekend. Hiervoor moet een praktische aanpak worden ontwikkeld, met een balans tussen de gewenste eenvoud en de vereiste betrouwbaarheid. Deze aanpak moet worden onderbouwd met resultaten van experimenteel onderzoek in lab/centrifuge/goot en veld, gekoppeld aan een adequate numerieke modellering, met ook een probabilistische component. Zie ook het inmiddels beschikbare kennisdocument.
Modellering constructies
- Uit het POVM-spoor “Actuele Sterkte” is gebleken dat faalkansanalyses ‘op maat’ voor groene dijken vaak leiden tot scherpere beoordelingen dan de toepassing van de standaard partiële factoren volgens het WBI. Deze standaardfactoren zijn afgeleid uit resultaten van faalkansanalyses voor een reeks van representatieve gevallen. De factoren zijn daarbij zo gekozen dat ze voor 80% van die gevallen conservatief zijn. Voor dijken met constructies zijn faalkansanalyses echter nog vrijwel niet toegepast. De tot op heden toegepaste partiële factoren voor constructief versterkte waterkeringen zijn daarmee dus ook nog niet onderbouwd. Toepassing van faalkansanalyses is dus enerzijds nodig voor onderbouwing van partiële factoren en biedt anderzijds de mogelijkheid voor een doorgaans scherpere beoordeling ‘op maat’.
- Om de extra onzekerheden bij toepassing van constructies te kunnen karakteriseren en te beheersen, is daarnaast kennis nodig over het werkelijke gedrag van de constructie (op te bouwen met lifecyclemonitoring bij meerdere praktijkprojecten) en over de via uitvoeringscontroles vast te stellen initiële kwaliteit. Deze gegevens bieden ook de kans voor verdere optimalisatie van uitvoeringstechnieken.
- Binnen de POVM zijn voor een aantal constructieve versterkingstechnieken ten behoeve van binnenwaartse stabiliteit 2D-rekenvoorbeelden opgesteld. Voor vernagelingstechnieken is een uitbreiding naar 3D nodig. Daarnaast zijn extra voorbeelden wenselijk voor de in de POV-publicatie Langsconstructies genoemde resterende technieken. Uit toepassing van de POVM-publicaties voor langsconstructies en vernagelingstechnieken en uit de analyse van de damwandproef volgen ook wensen ten aanzien van aanpassing, aanscherping of aanvulling.
- Uitbreiding van de PLAXIS-functionaliteit is wenselijk voor 3D-berekeningen (vooral nodig voor dijkdeuvels en Dijkvernageling) en voor modellering van fysisch niet-lineair constructiegedrag (vooral nodig voor gewapende betonconstructies).
Faalpaden en interacties tussen mechanismen
Voor het integraal beoordelen van de overstromingskans als gevolg van meerdere mogelijke faalmechanismen is het nodig om ook de volgordelijkheid en de interacties tussen de afzonderlijke mechanismen te beschouwen en om daarvoor voldoende onderbouwde aanwijzingen en voorbeelden te bieden. Hieronder volgt een (niet-uitputtende) lijst met deel-onderwerpen waarover vanuit het POVM-rekencluster vragen zijn opgekomen.
- Het rekenen met reststerkte na afschuiving vereist dat naast stabiliteit ook het effect van afschuiving moet worden beschouwd op buitenbekleding, binnenbekleding en hoogte.
- Meer overslag leidt tot een verhoogde kans op infiltratie en daarmee ook tot een verhoogde kans op macroinstabiliteit. De binnen de POVM uitgevoerde infiltratieproef laat zien dat verzadiging snel kan optreden. Op grond van binnen de POVM voor KIJK uitgevoerde probabilistische analyses is twijfel gerezen of de door KPR geadviseerde aanpak voor de beoordeling van infiltratie voldoende conservatief is.
- Hoogwatergedreven vervorming van slanke dijken met stabiliteitsconstructies kan leiden tot beschadiging van de bekleding aan de buiten- en binnenzijde of tot beschadiging van overgangsconstructies, die ook falen kunnen initiëren. De POVM-publicaties geven de mogelijkheid om daarvoor projectafhankelijke ‘eisen op maat’ te formuleren. Dit is vooral van belang om niet-verankerde stabiliteitswanden te kunnen toepassen. Praktijkprojecten moeten echter nog leiden tot meer ervaring met de praktische invulling. Ook moet worden onderzocht wat de beste manier is om de eisen rekenkundig te toetsen.
- Buitenwaartse macro-instabiliteit leidt tot beschadigingen die de overstromingskans tijdens de reparatieperiode verhogen door een verhoogde kwetsbaarheid voor verschillende faalmechanismen. Het beoordelen en ontwerpen op buitenwaartse stabiliteit is echter nog onvoldoende (semi)probabilistisch onderbouwd, zowel voor groene dijken als voor dijken met constructieve versterking.
Schematisering dijksamenstelling en waterspanningen op basis van grondonderzoek en metingen
De (vaak heterogene) samenstelling en eigenschappen van de dijk en van de dijkbekleding, in combinatie met de wisselende omstandigheden door regenval, hoogwater en rivierbedding, zijn van grote invloed op de macrostabiliteit. Vooral wanneer ondiepe glijcirkels worden berekend, bij steile taluds. Het klassieke grondonderzoek en de klassieke waterspanningsmetingen leveren vaak onvoldoende specifieke informatie over de dijk zelf. In die gevallen moet de dijk conservatief worden geschematiseerd, waardoor vaker dan nodig de conclusie wordt getrokken dat versterking vereist is. Daarom is er meer aandacht nodig voor het betrouwbaar karakteriseren van de lokale samenstelling en van de lokale eigenschappen van de dijk en het dijkmateriaal, onder invloed van de wisselende geohydrologische omstandigheden. De uitdaging daarbij is om resultaten van lokaal grondonderzoek (sonderingen, vinproeven, labonderzoek, kleisamenstelling en -verdichting), van praktijkproeven (waaronder infiltratieproeven), van ruimtelijk continue metingen (geofysica, remote sensing) en van lokale metingen in de tijd (life cycle monitoring) met elkaar in verband te brengen. Daarbij moet ook de toepasbaarheid worden onderzocht van ruimtelijk continue metingen, om het lokale onderzoek te richten op locaties met anomalieën.