6.1 pi: BIBLIOTHEEK Dienst Weg- en 'Natnbouwkunde Van der Burghweg Postbus 5044, 2600 GA Delft TeL 015 -U GRONDMECHANICA DELFT BI 811 OTH EE K Dienst Weg- en Waterbouwkunde Van dor Burghweg Postbus 5044, 2600 GA Delft TeI.015-99411 14 JWi HAALBAARHEIDSSTUDIE GEOTECHNISCH CENTRWUGE ONDERZOEK CO-3371 80/11 FEBRUARI 1993 /yg3 Stieltjesweg 2 Postbus 69, 2600 AB Delft Telefoon 015-693500 Telex 38234 soil nI Telefax 015-610821 Postgiro 234342 Bank Mees en Hope NV Reknr. 25.92.35911 K.v.K. S 146461 Delft GRONDMECHANICA DELFT HAALBAARHEIDSSTUDIE GEOTECHNISCH CENTRIFUGEON1JERZOEK (eindrapport) u (bihOte' 'r. docUrnefltat) Watetb0uwkde 2600GA DELFT fj«l 5 - 251 B -3631364 ert Tet CO-337180/11 februari 1993 eindrapport AFDELING VERKENNING projectleider: Ir. A.G.I. Hjortnaes afdelingshoofd: ing. H.A.M. Nelissen AFDELING GRONDCONSTRUCTIES projectleider: ir. H. Broers afdelingshoofd: ir E. Janse Vestigingen in België en Engeland Op alle aanbiedingen en op alle te sluiten overeenkomsten alsmede de daaruit voortvloeiende leveringen van diensten en produkten en de daaruit voortvloeiende uitvoeringen van werkzaamheden, zijn van toepassing de Algemene Voorwaar den voor opdrachten aan de Stichting Grondmechanica Delft, welke zijn gedeponeerd ter Griffie van de Arrondissementsrechtbank te 's-Gravenhage en bii de Kamers van Koophandel en Fabrieken. T - GRONDMECHANICA ____ DELFT bladnummer-3ons kenmerk CO-337180/11 datum: februari 1993 1.INLEIDING 4 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 PARAMETERSTLJDIE In-situ onderzoek Laboratoriumonderzoek Tafelcentrifuge In flight parameter bepaling, CPT, Vane. 5 5 5 6 6 3. 3.1 3.2 3.3 MODELLERING / UTTVOERINGSTECHNTEKEN Slappe ondergrond Dijk of weglichaam Verbredingen 7 7 7 8 4. 4.1 4.2 4.3 INSTRUMENTATIE Waterspanningsmeters Zakbaken image processing 9 9 9 9 5. 5.1 5.2 5.3 REKENMETHODIEKEN / VALIDATIE Stabiliteit Deformaties Uitvoeringsbegeleiding 10 10 10 10 6. 6.1 6.2 6.3 RESULTATEN HAALBAARHEIDSSTUDIE Wegen. Dijken Uitbreidingen en/of alternatieven 11 11 12 13 7. LITERATUUR 14 T GRONDMECHANICA DELFT bladnummer : -4ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 INLE IDING De Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat heeft Grondmechanica Delft opdracht verstrekt voor het uitvoeren van een haalbaarheidsstudie met betrekking tot centrifuge onderzoek. Deze haalbaarheidsstudie beperkt zich op verzoek van de DWW tot stabiliteit van grondconstructies op een slappe ondergrond. Ons inziens is het wenselijk de stabiliteit en deformatie van grondconstructies op een slappe ondergrond gezamenlijk te beschouwen daar deze onderling samenhangen. Voor een juiste beoordeling van de stabiliteit dient rekening gehouden te worden met de opgetreden deformaties. Validatie van uitgevoerde stabiliteitsberekeningen is zonder analyse van de deformaties niet mogelijk. Ook voor een in-situ (in flight) beoordeling van de stabiliteit van een ophoging is het noodzakelijk de vervormingen (rekken) vast te leggen. In aanvulling op de haalbaarheidsstudie uitgevoerd conform artikel 1.4.2 van de door de DWW verstrekte opdracht met kenmerk DWW 635 d.d 24 november 1992 zijn aspecten die betrekking hebben op het deformatiegedrag van grondconstructies in deze studie meegenomen. In het door de DWW opgestelde meerjarenplan zijn onderzoeksvragen met betrekking tot stabiliteit opgenomen in de paragrafen 2.2 en 2.4 t/m 2.9. Om de haalbaarheid van de in deze paragrafen gestelde onderzoeksvragen te toetsen is gekozen voor de volgende aanpak. Begonnen is met een inventarisatie van op dit moment beschikbare technieken en methodieken voor de bepaling van: - Bod emparameters; - modellering / uitvoeringstechnieken voor de centrifuge; - rekenmethodieken (voorspelling en validatie). De haalbaarheid van de in het meerjarenplan gestelde onderzoeksvragen is getoetst aan de hand van de gemaakte inventarisatie. Bij de totstandkoming van deze studie is gebruik gemaakt van kennis opgedaan tijdens de uitvoering van de GRONDproef en bij de literatuurstudie CO-3371 80/10. ii GRONDMECHANICA DELFT bladnummer : -5ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 PARAMETERSTIJDIE Essentieel voor het uitvoeren van geotechnisch centrifuge onderzoek is de bepaling van de relevante bodemparameters. Afhankelijk van de opzet en het doel van het onderzoek kan een keuze worden gemaakt uit de onderstaande categorieën van parameteronderzoek: - in-situ onderzoek; - standaard laboratoriumonderzoek; - tafelcentrifuge; - modelonderzoek (in flight tests). Voor centrifuge proeven waarin gewerkt wordt met in-situ kleien en die gebruikt worden voor de voorspelling van prototype gedrag, dienen zowel in-situ bodemparameters als modelparameters bepaald te worden. Door onderlinge vergelijking van de in-situ en model parameters kan de voorspellende waarde van het model worden bepaald. In berekeningen worden altijd modelparameters gebruikt. Voor de categorie modelproeven die alleen dienen voor de validatie van rekenmodellen kan volstaan worden met de bepaling van de modelparameters. 2.1In-situ onderzoek Het in-situ onderzoek wordt gebruikt om de initiële prototype situatie vast te leggen. Met behulp van sonderingen kan de laagopbouw, de dikte van het slappe lagenpakket, het verloop van de ongedraineerde schuifsterkte met de diepte en de OCR worden bepaald. De ligging van de freatische lijn kan worden vastgesteld met de piezoconus of door plaatsing van waterspanningsmeters. Voor het uitvoeren van laboratorium onderzoek worden ongeroerde monsters gestoken. 2.2Laboratoriumonderzoek Met behulp van onderstaande standaard laboratorium proeven kunnen sterkte parameters, vervormingsparameters en de doorlatendheid van het materiaal worden bepaald. - triaxiaalproeven - celproeven - samendrukkingsproeven - classificatieproeven Voor het verkrijgen van betrouwbare parameters dient de spanningstoestand van het monsters tijdens de uitvoering van de proeven overeenkomstig de in-situ spanningstoestand te zijn. Verstoringen van het monster ten gevolge van bemonstering, ontlasten en herbelasten beïnvloeden de proef resultaten. De klei die in het modelonderzoek wordt gebruikt, natuurlijke of kunstklei, heeft een groot aantal bewerkingen ondervonden afhankelijk van de gebruikte modellerings techniek en gestelde eisen, zie hoofdstuk 3. Om een vergelijking mogelijk te maken tussen in-situ klei en model klei wordt een zelfde reeks proeven uitgevoerd op de model klei als op de in-situ klei. T - GRONDMECHANICA DELFT bladnummer : -6ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 2.3Tafel centrifuge De tafelcentrifuge is geschikt om de eigengewichtsconsolidatie van een slurry te bestuderen. De resultaten kunnen worden gebruikt om de eigengewichtsconsolidatie in de grote centrifuge te voorspellen. De benodigde consolidatietijd kan worden bepaald aan de hand van de resultaten in de tafelcentrifuge. Bovendien kan de relatie void ratio - effective spanning worden vastgelegd. Tezamen met de relatie doorlatendheid - void ratio, bepaald uit HYDCON proeven (hydraulisch consolidatie proeven), is het mogelijk om meer nauw keurig de draaitijd in de echte proef te voorspellen. Ook kan de zetting tijdens slurry consolidatie goed worden vastgelegd en de uiteindelijke hoogte van de kleilaag. De voorspellingen kunren worden verricht met het programma FCONSBAG, dat is gebaseerd op de 'finite strain theory" of met de klassieke theorie van Terzaghi. In het laatste geval zullen de voorspellingen minder nauwkeurig zijn. De voorwaarden voor het gebruiken van de theorie van Terzaghi is dat de rekken klein zijn en de eigengewicht consolidatie niet van belang is. Na afloop van de proeven (ontlastte situatie) kan ook de relatie tussen ongedraineerde schuifsterkte en effectieve spanningen worden bepaald. Dit is weliswaar niet direct interessant in verband met de echte proef, maar wel als de klei wordt ontlast, b±jv. als de set-up omgebouwd moet worden. Bovendien is het mogelijk om een relatie vast te leggen tussen belaste en ontlastte klei (voor parameter bepaling na afloop van de proef). Met behulp van de tafelcentrifuge proeven is het ook mogelijk het zwel gedrag van het klei te bestuderen voor wat betreft vervormingen en waterspanningen. De tafelcentrifuge heeft een belangrijke functie bij de ontwikkeling van nieuwe modelleringstechnieken. Oriënterende proeven met betrekking tot de ontwikkeling van bijvoorbeeld verticale drainage zullen in eerste instantie in de tafelcentrifuge worden uitgevoerd. 2.4In flight parameter bepaling, CPT, Vane. Tijdens het uitvoeren van een modelproef bij CD kan tijdens de vlucht een conus penetratie test (CPT) worden uitgevoerd met een standaard conus of een piezoconus. De sonderingen kunnen zowel naast als ook door een dijk of weglichaam worden uitgevoerd. Aan de hand van de sonderingen kan de ongedraineerde schuifsterkte in het model worden bepaald, indien de conusfacktor bekend is. Bij CD is geen vane apparaat beschikbaar voor meting van de ongedraineerde schuifsterkte in het model. Uit onderzoek is gebleken dat de resultaten van vane proeven afhankelijk zijn van vele factoren zoals, tijdsbestek tussen infiltratie en rotatie, rotatie snelheid en afmetingen. Het voordeel van het vane apparaat is dat de ç rechtstreeks wordt gemeten, onder voorwaarde dat de invloedsfactoren bekend zijn. In tegenstelling tot de vane is de CPT een continue meting, zodat het hele sterkte profiel kan worden vastgelegd. Voor de bepaling van de ongedraineerde schuifsterkte uit de CPT dient de conusfactor bekend zijn. In samenwerking met de TU-Delft kan mogelijk een onderzoekprogramma worden opgesteld om de relatie tussen de ongedraineerde schuifsterkte bepaald met een CPT en bepaald met een vane apparaat vast te leggen. De TLJ-delft beschikt over een vane apparaat maar niet over een CPT. Eventueel kunnen ook triaxiaalproeven uitgevoerd worden om de resultaten te vergelijken. GRONDMECHANICA DELFT bladnumrner : -7ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 3.MODELLER1NG / UITVOERINGSTECHNIEKEN 3.1Slappe ondergrond De slappe bodem in West-nederland karakteriseert zich door een lage volumieke massa, een grote samendrukbaarheid en een hoge grondwaterstand. Over het algemeen is de spanningsopbouw in de bodem maagdelijk, overconsolidatie komt alleen in een dunne toplaag voor. Uit de literatuurstudie is gebleken dat er geen centrifuge proeven zijn uitgevoerd op slappe bodems met een maagdelijk spanningsverloop (eventueel kleine grensspanning) met de diepte, in alle centrifuge proeven is sprake van sterke overconsolidatie in het bovenste deel van de slappe bodem. Dit wordt veroorzaakt door de manier waarop deze model bodems zijn vervaardigd. Veelal wordt gewerkt met kleibroden die zijn verkregen door het trimmen van in-situ monsters of door kleimonsters die zijn voorgeconsolideerd in drukcellen. De minimale voorconsolidatie spanning wordt bepaald door de minimale sterkte die vereist is om de klei te kunnen hanteren, voor de top lagen van de model bodem resulteert dit in een sterke overconsolidatie. Bij CD is een preparatie methode ontwikkeld die het mogelijk maakt een "slappe" bodem te prepareren met een maagdelijk spanningsverloop met de diepte. Deze preparatie methode is succesvol toegepast op de Oostvaardersplassen klei, welke is gebruikt in de GRONDproef. Een klei slurry met een watergehalte van meestal 1.5 a 2 maal de liquid limit wordt in een vacuummenger gemengd tot een homogene slurry. De sluny wordt in de modelcontainer gegoten, eigengewichtsconsolidatie vindt plaats in de centrifuge. Bij CD is voldoende natuurlijke Oostvaardersplassen klei aanwezig voor het uitvoeren van aanvullende centrifuge proeven. Wanneer gekozen wordt voor een andere natuurlijke klei dan de Oostvaardersplassen klei zullen extra proeven nodig zijn, zowel in het lab als in de tafelcentrifuge, voor de bepaling van materiaal parameters. Op dit moment is er geen ervaring opgedaan met betrekking tot het toepassen van meerdere slappe lagen. 3.2Dijk of weglichaam Een dijklichaam of weglichaam kan in de modelproef worden gemodelleerd door onder 1 g het gewenste profiel aan te brengen en vervolgens de centrifuge op toeren te brengen. Deze methode veroorzaakt een niet realistische spanningsdistributie in de ondergrond waardoor het gedrag van het model wordt beïnvloed en interpretatie moeilijk wordt in relatie naar prototype gedrag. Bovendien bestaat het gevaar van stabiliteitsverlies tijdens het op toeren brengen van de centrifuge. Door het dijk- of weglichaam tijdens de vlucht aan te brengen kan zowel in de aanlegfase als tijdens de consolidatiefase een realistisch spanningsverdeling in de ondergrond worden verkregen. Door gebruik te maken van de hopper bij CD is het mogelijk in vlucht een gelaagde zandophoging aan te brengen. In gevallen waarbij sprake is van een sterk afwijkende vorm van het dijkprofiel dienen er calibratieproeven met de hopper uitgevoerd te worden, teneinde het gewenste profiel zo goed mogelijk te benaderen. Dijklichamen geheel gemaakt van klei, of bestaande uit een zandlichaam met een kleibekleding met een realistisch spanningsverloop naast en onder de dijk kunnen op dit moment niet tijdens de vlucht worden geconstrueerd en vergen nader onderzoek. - GRONDMECHANICA ___ DELFT bladnummer : -8ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 3.3Verbredingen CD is in staat om met de hopper verbredingen tijdens de vlucht aan te brengen zonder dat er na de aanleg van de eerste ophoging gestopt dient te worden, ook de verbreding kan gelaagd worden opgebouwd. Deze verbredingen kunnen worden toegepast in studies waarin gekeken wordt naar de invloed van de verbreding op het bestaande weglichaam zoals in de GRONDproef, maar ook de aanleg van een berm bij een talud met een lage stabiliteitsfactor is mogelijk. 3.4Freatische lijn In West Nederland ligt de freatische lijn in het algemeen vlak onder het maaiveld. Modellering van een constante freatische lijn is op dit moment op elk gewenst niveau mogelijk. Er dient echter rekening mee gehouden te worden dat tijdens de centrifuge proef een geringe verdamping optreedt. Indien variatie van de freatische lijn tijdens de proeven gewenst is, is aanvullend onderzoek noodzakelijk. GRONDMECHANICA DELFT bladnummer : -9ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 4.INSTRUMENTATIE 4.1Waterspanningsmeters Het is mogelijk de slappe bodemlaag te instrumenteren met een groot aantal waterspanningsmeters. In de GRONDproef zijn 25 waterspanningsmeters toegepast. Door op drie niveaus wsm's aan te brengen kan het waterspanningsverloop over de diepte (isochroon) worden bepaald. Uit uitgevoerde proeven is gebleken dat de nauwkeurigheid van de opnemers groot is. De wsm's kunnen geplaatst worden voor het aanbrengen van de slurry. Verstoring van de bodemlaag tengevolge van het inbrengen van de opnemers wordt hierdoor voorkomen. Hetzelfde type wsm's opnemers wordt elders gebruikt, maar niet in deze aantallen. 4.2Zakbaken De verticale maaiveld zakkingen kunnen worden vastgelegd met behulp van zakbaken (DCDT). In de GRONDproef zijn 6 DCDT's toegepast in 2 raaien van 3 stuks. Door een continue registratie wordt het verloop van de maaiveld zakkingen als functie van de tijd vastgelegd. 4.3Image processing Tijdens de GRONDproef is image processing toegepast. Uit de resultaten blijkt dat de ontwikkeling van glijviakken, horizontale en verticale deformaties nauwkeurig kunnen worden bepaald. De nauwkeurigheid van het systeem wordt voornamelijk bepaald door de resolutie van de gebruikte camera, de nauwkeurigheid van het op de klei aangebrachte grid en de grootte van het beschouwde object. Voor het aanbrengen van de gridlijnen is het noodzakelijk de centrifuge na een eerste consolidatie fase te stoppen en de zogenaamde videobox te verwijderen. Na het aanbrengen van de gridlijnen en terugplaatsen van de videobox wordt de kleilaag opnieuw geconsolideerd. Voor de Oostvaardersplassen klei was het weghalen van de video box om de klei van een grid te kunnen voorzien niet 'storend". Dit wordt veroorzaakt door de grote sterkte/spanningsverhouding van de OVP klei in ontlastte situatie. De methode van de TU zou ook toegepast kunnen worden in het geval van een witte klei met zwarte contrastlijnen. In het geval van een natuurlijke zwarte klei met witte contrastlijnen ligt de situatie anders, hier kan de sheetmethode niet zondermeer worden toegepast. iii GRONDMECHANICA - DELFT - bladnummer : -10ons kenmerk : CO-337180/11 datumfebruari 1993 5.REKENMETHODIEKEN / VALIDATIE Voorspelling en analyse van het gedrag van de modellen is op vele niveaus mogelijk. In de ontwerpfase is de eindstabiliteit vart de grondconstructie in de gebruiksfase maatgevend. In de uitvoeringsfase wordt rekening gehouden met randvoorwaarden zoals ophoogtempo, uitvoeringsstabiliteit, toelaatbare restzettingen en geëiste opleverdatum. 5.1Stabiliteit De stabiliteit van de grondconstructie in de eindfase is het meest eenvoudig te bepalen. Rekening houdend met te verwachten zettingen kan met de methode Bishop (MSTAB) de eindstabiliteit bepaald worden. Ook kan een gedraineerde analyse gemaakt worden met elementen programma's zoals I'LUTO of PLAXIS. Opgemerkt dient te worden dat op dit moment het niet mogelijk is om met PLUTO een stabiliteitsfactor uit te rekenen. In de literatuurstudie is een methode beschreven waarmee achteraf een indicatie van de veiligheid van de modelophoging kan worden verkregen. Aan de hand van de met een image processing systeem vastgelegde rekken en in het laboratorium bepaalde spannings-rek relatie van de modelklei, kan op elk moment de gemobiliseerde sterkte worden uitgerekend. De ratio maximale sterkte / gemobiliseerde sterkte geeft de veiligheid. Het verloop van de sterkte met de diepte dient eveneens bekend te zijn. 5.2Deformaties De verticale deformaties in het model volgen uit de aflezingen van de DCDT's en uit de resultaten van image processing. Vergelijking is mogelijk met berekende zettingen gebaseerd op de methode Koppejan-Buisman of Bjerrum zoals toegepast in het programma Mzet. In het programma wordt rekening gehouden met onderwaterzakken en spanningsspreiding. Horizontale deformaties in een van te voren geselecteerd gebied van het model worden vastgelegd door image processing. Vergelijking is mogelijk met de resultaten van hellingsmeters in een prototype of met de resultaten van eindige elementen berekeningen. Eindige elementen programma's gebaseerd op het verbeterde Cam-clay model worden in de literatuur aanbevolen voor de berekening van laterale deforrnaties. De parameters voor het Cam-clay model kunnen worden bepaald uit triaxiaalproeven. 5.3Uitvoeringsbegeleiding In situaties waarbij sprake is van een gefaseerde ophoging is het mogelijk het tijdstip waarop de volgende ophoogslag kan worden aangebracht te berekenen. Hiertoe wordt het benodigde aanpassingspercentage voor de vereiste stabiliteit berekend. Indien de hydrodynamische periode bekend is kan de benodigde aanpassingstijd worden bepaald. In de GRONDproef is het ophoogtempo op deze wijze bepaald, waarbij tevens rekening is gehouden met het verloop van de waterspanningen over de laagdikte bij een gegeven aanpassingspercentage (isochroon). Uitvoeringsbegeleiding is mogelijk met het programma WASPAN. T - GRONDMECHANICA MM DELFT bladnummer : -11ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 6.RESULTATEN HAALBAARHEIDSSTUDIE De in het globaal meerjarenplan van de DWW gestelde onderzoeksvragen hebben betrekking op de stabiliteit en deformaties van wegen en dijken op een slappe ondergrond. Voor de modellering in de centrifuge is het van belang een splitsing te maken tussen een weglichaam opgebouwd uit een zandophoging en een dijklichaam opgebouwd uit klei of uit een zandlichaam met een kleibekleding. In paragraaf 6.1 wordt verder ingegaan op de modellering van wegen in paragraaf 6.2 wordt ingegaan op de modellering van dijken. Tenslotte worden in paragraaf 6.3 een aantal uitbreidingen en/of alternatieven voor centrifuge modelonderzoek behandeld. 6.1Wegen. Voor wegen zijn de onderstaande aandachtspunten in het meerjarenplan geformuleerd: -ophoogtempo en uitvoeringsstabiliteit; -eindstabiliteit; -verkeersbelasting; -geconcentreerde lasten; -validatie rekenprogramma's. - ophoogtempo en uitvoeringsstabiliteit In de door GD uitgevoerde GRONDproef is uitvoeringsbegeleiding toegepast. Het ophoogtempo is bepaald door voor elke ophoogslag het vereiste aanpassingspercentage te berekenen behorende bij een van een te voren vastgestelde veiligheidsfactor. Indien de hydrodynamische periode is bepaald kan vervolgens het tijdstip waarop de volgende ophoogslag wordt aangebracht worden uitgerekend. Sturing van het ophoogtempo heeft plaats gevonden op basis van gemeten wateroverspanningen in het slappe lagenpakket. Hiertoe zijn 25 wsm's in de slappe laag aangebracht. Bij de bepaling van de wateroverspanningen is rekening gehouden met het parabolische (isochroon) verloop van de waterspanning over de hoogte. Door het grote aantal gebruikte waterspanningsmeters is tevens inzicht verkregen in de waterspanningsisochronen onder en naast de ophoging, de ontwikkeling van een plastische zone en de daarmee gepaard gaande afname van de stabiliteitsfactor kan uit de proefresultaten worden afgeleid. Aanpassen van een vooraf bepaald ophoogschema is in de centrifuge proeven mogelijk. Bij een te lage stabiliteitsfactor, grote horizontale vervormingen en grote wateroverspanningen, kan het ophoogtempo worden vertraagd. De mate van aanpassing van de ophoging is direct af te leiden uit de gemeten wateroverspanningen. Bij een te grote uitvoeringsstabiliteit is het mogelijk om het ophoogtempo tijdens de proef te versnellen. Indien tijdens de proef een afschuiving optreedt, leidt dit gedurende langere tijd tot waterspanningsgeneratie ten gevolge van plasticiteit. Aan de hand van het verloop van de waterspanningen kan het tijdstip worden bepaald waarop opnieuw kan worden opgehoogd. Tii GRONDMECHANICA ___ DELFT bladnummer-12ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 - eindstabiliteit Voor de beoordeling van de eindstabiliteit is het noodzakelijk de grond- en waterspanningen te kennen, de sterkte te bepalen en de opgetreden deformaties mee te nemen in de stabiliteitsberekeningen. De waterspanningen en de deformaties kunnen in de centrifuge proeven nauwkeurig worden bepaald. Hiermee ligt ook de effectieve verticale korrelspanning vast. Een directe meting van de horizontale spanningen bijvoorbeeld met drukdozen is tot op heden niet gedaan, maar kan wel worden meegenomen in toekomstige proeven. De in-situ sterkte van het materiaal kan worden vastgelegd door het uitvoeren van een sondering naast de ophoging. - verkeersbelasting Een statische verkeersbelasting kan worden gesimuleerd door met de hopper een extra laagje te strooien op de dijk en op deze manier een extra bovenbelasting aan te brengen. De invloed van dynamische belastingen is ons inziens marginaal en verwaarloosbaar. De massa van de grondconstructie is vele male grote dan de massa van een grondverzetmachines en lof andere voertuigen. Langdurige cyclische belastingen zouden eventueel tot verweking kunnen leiden relevante voorbeelden hiervan zijn bij ons echter niet bekend. Het in de centrifuge proeven meenemen van dynamische effecten maakt het gebruik van visceuze vloeistoffen noodzakelijk waardoor de complexiteit toeneemt. Op dit moment wordt een door CD ontwikkelde visceuze vloeistof toegepast op een zandmodel. Het toepassen van de visceuze vloeistof in een kleimodel vereist nader onderzoek. - geconcentreerde lasten Geconcentreerde lasten kunnen in principe worden aangebracht met behulp van een plunjer en verticale staaf, overdracht op het weglichaam vindt plaats middels een voetplaat. De drie dimensionale effecten van de belasting worden in het centrifuge model zondermeer meegenomen. 6.2Dijken Voor dijken zijn de onderstaande aandachtspunten in het meerjarenplan geformuleerd. -ophoogtempo en uitvoeringsstabiliteit; -eindstabiliteit; -verkeersbelasting; -geconcentreerde lasten; -belasting door MHW De eerste vier aandachtspunten kunnen worden uitgevoerd conform de in paragraaf 6.1 gegeven voorwaarden, er van uit gaande dat de dijk bestaat uit een zandophoging. N~ T GRONDMECHANICA MM DELFT bladnummer-13ons kenmerkCO-3371 80 / 11 datumfebruari 1993 - belasting door MHW De belasting van een dijk met MHW is niet zonder meer mogelijk. De dijk dient in dit geval een waterdichte bekleding te hebben of geheel uit klei te bestaan. De ophogingen die met de hopper worden gemaakt bestaan uit zand. Het uitvoeren van een dergelijke centrifuge proef vergt derhalve voorbereidend onderzoek. 6.3Uitbreidingen en/of alternatieven - verticale drainage Consolidatie van natuurlijke kleilagen is in de praktijk een zeer langdurig proces. Door het toepassen van verticale drainage kan de hydrodynamische periode aanzienlijk worden verkort. Verticale drains worden veelvuldig toegepast. Het modelleren van verticale kunststof drains in centrifuge proeven is in de literatuur nog niet beschreven. Centrifuge proeven met zandkolommen(grindpalen) komen in de literatuur wel voor. De grindkolommem versnellen echter niet alleen het consolidatieproces maar verkleinen ook de zettingen en vergroten de sterkte van de ondergrond. Het modelleren van kunstofdrains die alleen de hydrodynamische periode versnellen en geen invloed hebben op de eindzettingen en de sterkte van de ondergrond is ons inziens mogelijk, maar vergt wel voorbereidend onderzoek. Door het modelleren van de drains kan de adviespraktijk beter worden benaderd en is een aanzienlijk besparing van de draaiuren in de centrifuge mogelijk. - gapmethode In het meerjarenplan van de DWW is als onderwerp voor centrifuge onderzoek de gapmethode genoemd. Onderzoek naar de gapmethode is zonder problemen uit te voeren in de geo centrifuge van Grondmechanica Delft. Afhankelijk van de keuze van de geometrie kan calibratie van de hopper noodzakelijk zijn. De vervormingen zijn vast te leggen met behulp van DCDT's (verplaatsingsopnemers) en het image processings systeem. Als model klei kan zonder meer gebruik gemaakt worden van de oostvaarderspiassen klei. Indien de voorkeur uit gaat naar een andere natuurlijke kleisoort zijn extra lab en centrifuge proeven gewenst. De opgetreden wateroverspanning en de mate van aanpassing zijn met behulp van waterspanningsmetingen in de slappe kleilaag nauwkeurig te meten. Het verloop van het consolidatie proces in de tijd is nauwkeurig te volgen aan de hand van de afname van de gemeten waterspanning en aan de hand van de gemeten verticale zettingen als functie van de tijd. - geotextielen De opkomst van geotextielen maakt het mogelijk de stabiliteit van ophogingen te vergroten. Hiertoe wordt tussen het oude maaiveld en de ophoging een geotextiel aangebracht. Het geotextiel brengt de actieve gronddruk middels wrijving over naar een stabieler deel van de ophoging. De verankeringslengte van het geotextiel wordt daarbij bepaald door het evenwicht tussen actieve gronddruk en geleverde schuifkracht. De invloed van het geotextiel op de stabiliteit van de ophoging kan met de centrifuge worden onderzocht. T - GRONDMECHANICA DELFT bladnummer : -14ons kenmerk : CO-337180/11 datum: februari 1993 7.LITERATUUR [11 AU:Ir. A.G.I Hjortnaes en ir. H. Broers TI:Literature study on centrifuge test, Embankments on soft soil. SO:CD rapport CO-337180/9 januari 1993. [2] AU:Ir. A.G.I Hjortnaes en ir. H. Broers TI:Centrifuge onderzoek Grondproef Draaiboek. SO:CD intern rapport SE-704441 1993. 131 AU:Ir. H.L. Bakker TI:Globaal meerjarenplan voor geotechnisch centrifugeonderzoek. SO:DWW 23 maart 1992 Stieltjesweg 2 Postbus 69, 2600 AB Delft Telefoon 015-69 35 00 Telex 38234 solI nI Telefax 015-61 0821
© Copyright 2024 ExpyDoc
