SBW Werkelijke sterkte van dijken SBW-dag voor ENW 19 november 2009

Macrostabiliteit dijktaluds Stabiliteitsverlies dijktalud door hoog buitenwater (met opdrijven achterland) 19 november 2009

ENW onderzoeksagenda Vraagstelling Door huidige werkwijze (labproeven: sterkte bij kleine vervormingen) wordt de werkelijke sterkte van waterkeringen niet in rekening gebracht. Doelstelling TR voor geavanceerde toetsing van macrostabiliteit. Uitstel van dijkverbeteringen. 19 november 2009

8 april 2017 Aansluiting op VTV SBW Werkelijke sterkte van dijken richt zich op stap 3 van beoordelingsschema stabiliteit in VTV Katern 5: Dijken en dammen De beoordeling op faalmechanisme binnenwaartse macrostabiliteit STBI volgt het algemene schema in Figuur 5 – 4.5. Stap 3: Gedetailleerde toetsing Kan bestaan uit (combinatie van) 3.1 modelmatige verfijning (conform vigerende TR’s) 3.2 gegevensverzameling Stap 3.2.3: Karakteristieke waarde schuifsterkte Refereert naar Bijlage 1 van TR Waterkerende grondconstructies, waar is aangegeven op welke wijze karakteristieke schuifsterkteparameters kunnen worden bepaald uit een locale of regionale verzameling van sterkteproeven. Wij kijken binnen Werkelijke sterkt e naar Materiaaleigenschappen Het nieuwe TR Werkelijke sterkte zal hierop verder ingaan. 19 november 2009

Huidige en toekomstige werkwijze 8 april 2017 Huidige en toekomstige werkwijze Huidige werkwijze Glijvlakmodel Bishop Cohesie en hoek van inwendige wrijving (gedraineerd) Schuifsterkte volgens celproef of meertraps triaxiaalproef Schuifsterkte bij kleine verticale rek in laboratoriumproef Toekomstige werkwijze Glijvlakmodel Bishop en Eindige Elementen Modellen Ongedraineerde schuifsterkte gerelateerd aan grensspanning Eentraps triaxiaalproef en direct simple shear proef voor veen Schuifsterkte bij bezwijken met controleberekening voor vervorming dijk Binnen het project Werkelijke sterkte van dijken zijn 3 kennisleemtes vanwege bestaande raakvlakken onder één noemer gebundeld: De deelprojecten kunnen niet los van elkaar worden gezien. Daarom schets ik ook de andere kennisleemtes die binnen dit project behandeld worden. 19 november 2009

Achtergrond φ = 90° φ neemt toe bij afnemende γnat Hoek van inwendige wrijving 32° voor dijksmateriaal Markermeerdijk (klei) tot 78° voor Basisveen 19 november 2009

Achtergrond Resultaat uit eentraps triaxiaalproeven 8 april 2017 In Nederlandse adviespraktijk is dit tot nu toe nog niet gebruikelijk. In stabiliteitsanalyses schuifsterkte bij 2 of 5% rek in triaxiaalproef toegepast. Maximale bezwijksterkte van org. klei en veen dan nog niet gemobilisserd. Voor org klei en veen is uitgebreid veld- en labonderzoek uitgevoerd. Org. klei en veen: hoge hoek van inwendige vrijving kan bij bezwijken oplopen to 70 of 90 graad (vezelig veen) Deze hoge waarden zijn onrealistisch en sluiten niet aan bij ervaringen in het veld (slap en weinig draagkrachtig) Dagelijkse adviespraktijk rekent met veilige conservatieve waarden Om te komen tot onderbouwde werkwijze voor sterktebepaling is belangrijk het werkelijke gedrag te begrijpen. Ontstaan van wateroverspanning bij bezwijken onder ongedraineerde omstandigheden En vorming van schuifvlakken in de grond zijn belangrijke aspecten. Het rekenen met ongedraineerde schuifsterkte lijkt betere methode om werkelijk aanwezige sterkte te beschrijven. Bij stabiliteitsanalyse onderscheid maken tussen initieel falen als gevolg van onvoldoende sterkte en ontoelaatbate vervorming dijk Onderzoek is vervolg van ”Grensverleggend toetsen macrostabiliteit bij opdrijven” (Lekdijk, Markermeerdijk) Overgang naar bezwijksterkte bij grote vervormingen en opstellen van beoordelingsprocedure 19 november 2009

Sterkte en vervorming dijken apart beoordelen Doelstelling Bezwijksterkte van grond benutten bij toetsing macrostabiliteit binnenwaarts (bij opdrijven) Sterkte en vervorming dijken apart beoordelen Zoals NEN-normen met uiterste grenstoestand 1A voor sterkte en uiterste grenstoestand 1B voor vervorming (bruikbaarheidsgrenstoestand alleen voor ontwerpen en niet voor toetsen dijken) Nadruk op hoge hoek van inwendige wrijving bij bezwijken van organische klei en veen 19 november 2009

Doelstelling Toetsen gaat om aanwezige veiligheid tegen echt bezwijken (hoogte en sterkte) gekoppeld aan overschrijdingskans Wet op de waterkering Bruikbaarheid en beheer en onderhoud in beginsel ondergeschikt (geen eisen stellen) 0,10 m vervorming is “geaccepteerd” in ontwerpleidraden (per gebeurtenis) Met “grotere” vervorming wordt schuifsterkte grond (en dijk) optimaal benut → Discussie! Scherp toetsen 19 november 2009

Doelstelling Relatie sterkte en vervorming van grond met veiligheidsbenadering 19 november 2009

Ongedraineerd afschuiven Rekening houden met ongedraineerd afschuiven dijktaluds! Gedraineerd en ongedraineerd grondgedrag 19 november 2009

Ongedraineerd afschuiven Bestaande adviespraktijk versus ongedraineerd grondgedrag 19 november 2009

Schuifsterkte bij lage korrelspanningen Geen cohesie bij analyse taludstabiliteit! Critical state model schuifsterkte 19 november 2009

Operationele schuifsterkte Operationele schuifsterkte is lager dan τ = σ’ tan φ’ 19 november 2009

Operationele schuifsterkte Niet voor organische klei en veen (Jardine en Hight, 1987) 19 november 2009

Validatie Lekdijk Streefkerk TAW-proefvak Lekdijk west Bergambacht Kade Heinoomsvaart 19 november 2009

Eindige Elementen Modellen Probleemstelling EEM komt aan bod als glijvlakberekening tekort schiet bij toetsen primaire waterkeringen (bv constructieve elementen). Ontbreken EEM-richtlijnen vormt echter een drempel voor gebruik én acceptatie EEM als toetsingsinstrument. Doelstelling Komen tot richtlijn (veiligheidsfilosofie + stappenplan) voor EEM-toetsing van primaire waterkeringen. Producten en planning Veiligheidsfilosofie en stappenplan komen maart 2010 beschikbaar. Reviews door TNO en Plaxis. Gevalideerd met cases door Deltares en ingenieursbureaus. 19 november 2009

Technisch Rapport SBW Toetsen Macrostabiliteit 8 april 2017 Technisch Rapport SBW Toetsen Macrostabiliteit Modellering grond o.b.v. bezwijksterkte van grond Rekenen met ongedraineerde schuifsterkte tijdens bezwijken Rekenen met effect van vorming van schuifvlakken Meten van sterkte van grond bij lage spanningen Cohesie bij stabiliteitsanalyse Stabiliteitsbeoordeling o.b.v. sterkte- en vervormingscriterium Criteria voor toelaatbare vervorming van dijken → Discussie Aanwijzingen voor veld- en labonderzoeksmethoden Aanwijzingen voor interpretatie van meetresultaten Aanwijzingen voor uitvoeren EEM berekeningen Toetsmethode sterkte restprofiel na initieel falen Aansluiting op internationale werkwijze en Eurocode Alle activiteiten leiden in 2010 tot één TR Werkelijke sterkte van dijken dat alle aspecten in samenhang behandelt. In deze rekenregel zal worden ingegaan op: Rekenen met ongedraineerde schuifsterkte bij ongedraineerde condities tijdens bezwijken Rekenregel komt beschikbaar voor WTI om deze in vorm van praktische voorschriften en instructies in VTV2011 te kunnen verwerken. 19 november 2009