rninisterie van verkeer en waterstaat rijksdienst VOO~-de ijsselmeerpolders ministerie van verkeer en waterstaat - rijksdienst voor de ijsselrneerpolders BlBLlOTHEEK RIJKSDIE?!ST VOOR DE NSSELMEERPOLDERS werkdocurnent versne lde consolidatie door. ing. w.f. heins 1988 - 86 Cdg werkdocumenten zlin als regel eerste versies van te schrijven rapporten (uittypen geschreven tekst) en daardoor uitsluitend besternd voor intern gebruik; de verantwoordelijkheid voor de tekst berust bij de auteur. wstbus 600 8200 AP lelystad msdinghuir xuidarragenplain 2 Id. (03200) 9 9 1 11 telex 40115 INHOUD I. Samenvatting ' Inleiding Het consolidatieproces Dimensionering van de vertikale drainage Projectbeschrijving 5.1. Inleiding 5.2. Grondgesteldheid 5.3. Ontwerp vertikale kunststofdrainage 5.4. Stabiliteit 5.5. Zetting 6. Meetopstelling 6.1. Inleiding 6.2. Kunststofdrains 6.3. Waterspanningsmeters 7. Waarnemingen 8. Interpretatie 2. 3. 4. 5. Literatuur 25 Bijlagen 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Situatie en lengteprofiel drainvlakken, meetraaien en zakbaken. Grondprofiel Ophoogschema en berekende afname van de waterspanning in de tijd. Zanddikte van de ophoging Gemeten verloop van de maaiveldzakking Zakbaak 1, raai 1 ' Zakbaak 3, raai 2 Zakbaak 9 , raai 3 9. Zakbaak 10, raai 4 10. Zakbaak 11, raai 5 11. Zakbaak 16, raai 6 12. Verloop van de waterspanning in de tijd voor raai 1. 13. Verloop van de waterspanning in de tijd voor raai 2. 14. Verloop van de waterspanning in de tijd voor raai 3. 15. Verloop van de waterspanning in de tijd voor raai 4. 16. Verloop van de waterspanning in de tijd voor raai 6. 17. Verloop van de waterspanningen gemeten met de HBM-waterspanningsmeters en de open peilbuizen. 18.Verloop van de aanpassing van de waterspanning en de zakking in de tijd voor raai 1 19. Verloop van de aanpassing van de waterspanning en de zakking in de tijd voor raai 2. 20. Verloop van de aanpassing van de waterspanning en de zakking in de tijd voor raai 3. 21 Verloop van de aanpassing van de waterspanning en de zakking in de tijd voor raai 4. 22. Verloop van de aanpassing van de waterspanning en de zakking in de tijd voor raai 6. 1. Samenvatting Aanleg van zandlichamen op de samendrukbare klei- en veenlagen zoals die voorkomen in Zuidelijk-Flevoland is niet altijd zonder meer mogelijk. Er zullen in veel gevallen beperkingen gesteld worden aan de hoogte of de tijd waarin een bepaalde hoogte kan worden bereikt terwijl onder invloed van de aangebrachte ophogingen zettingen zullen optreden. De snelheid waarmee een bepaalde hoogte kan worden bereikt kan worden versneld door middel van verticale drainage waardoor het in de klei- en veenlagen opgesloten water sneller kan afstromen. Bij de aanleg van kunstwerk 0 zijn verticale kunststofdrains aangebracht en is het verloop van waterspanningen en zettingen gevolgd. Bij de voorspellingen van de te verwachten waterspanningen is gebruik gemaakt van enkele geschatte parameters. Het de metingen kan worden aangetoond dat deze aannamen voldoen in het geval een stramien van h.0.h. 1.40 m wordt aangehouden. In geval de volgens het ontwerp benodigde stramienmaat van h.0.h. 2.0 m wordt aangehouden blijft de afname van wateroverspanning achter bij de voorspellingen. Het verloop van de zettingen versnelt, de versnelling treedt vooral in de beginperiode op, maar blijft achter bij de oorspronkelijke verwachtingen. Geconcludeerd kan worden dat de beoogde versnelling van de aanleg van de oprit met dit ontwerp kon worden gerealiseerd. Ook in andere gevallen in Flevoland is toepassing zinvol mogelijk indien de hoogte van de oprit te groot is en gefaseerde aanleg'niet wenselijk of niet mogelijk is. 3. Het consolidatieproces Het consolidatieproces omvat het uitdrijven van overspannen water uit het korrelskelet waardoor volumeverkleining tot stand komt gepaard gaande met gelijktijdige toename van de korrel- en afname van de waterspanningen. De tijdsperiode waarin dit proces zich afspeelt wordt de hydrodynamische periode genoemd. Het eendimensionale 'consolidatieproces is door Terzaghi als volgt beschreven: waarin: U = wateroverspanning p = initiele wateroverspanning h = laagdikte z = diepte tussen 0 en h k = doorlatendheid mv = samendrukkingscoefficient y w = volumegewicht van water t = tijd Uit de formule blijkt nu, dat voor eenzelfde grondsoort de tijd, die nodig is om een bepaald consolidatiepercentage te bereiken, evenredig is aan het kwadraat van de laagdikte. Men noemt dit laagdikte-effect. Het blijkt dat er drie parameters zijn die de snelheid van.het consolidatieproces beinvloeden. Dit zijn: - de laagdikte h of de af te leggen weg van het water door het ondoorlatende pakket; - de waterdoorlatendheid, k; - de samendrukbaarheid, mv. De laatste twee, doorlatendheid en samendrukbaarheid zijn specifieke materiaaleigenschappen die niet eenvoudig te beinvloeden zijn. Het verkorten van de weg die een waterdeeltje af moet leggen door het ondoorlatende pakket is gemakkelijk te verwezenlijken, bij voorbeeld door het aanbrengen van vertikale drainage met grote doorlatendheid die het water afvoert naar goed doorlaatbare lagen, zodat consolidatieversnelling optreedt (zie figuur 1). De maximaal af te leggen weg door het ondoorlaatbare pakket bedraagt voor waterdeeltje A 0,50 m. en voor waterdeeltje B 2,50 m. Het verschil in consolidatiesnelheid bedraagt hierbij een factor 25. In dit onderzoek is het effect van vertikale kunststofdrainage nagegaan voor de holocene afzettingen in Zuidelijk Flevoland. Tijdens het consolidatieproces nemen de waterspahningen af en nemen de korrelspanningen toe waardoor zettingen optreden en de schuifweerstand van de ondergrond groter wordt (zie figuur 2). Door het versnellen van het consolidatieproces wordt het optreden van de zetting versneld, zodat het mogelijk kan zijn het grootste deel van de zettingen tijdens de bouwfase te laten optreden. Daarnaast neemt de schuifweerstand van de ondergrond sneller toe, zodat tijdens de bouw hiervan gebruik gemaakt kan worden. Bij voorbeeld kan tijdens het realiseren van zandlichamen ten behoeve van opritten de consolidatieperiode worden verkort, zodat een oprit sneller op hoogte kan worden gebracht of kan worden uitgevoerd met minder flauwe taluds, etc. Figuur 1. Schema'verticale drains m x VERLOOP o o i a a ~ ~ eeo ,mbnirrrm' .Gwatn MN EN brwrel I I! sponnmgcn roor ooh~glng tcmcln 111 s+anningcn sponnlnpm air& na ophoging ikrron l q c tlja og ophoping lrrrcln 3 ! i a , ; \ \90 \ 20 I4 - Figuur 2. \ .% \ I Grond-, korrel- en waterspanningsdiagram '. F' - ,mom. !,,ems *on.iyMn~wn mrol,cn.r- Frxn 4. Dimensionering van de vertikale drainage Het ontwerpen van een effectieve vertikale kunststofdrainage is gebaseerd op de aanname dat iedere drain een invloedsgebied heeft gevormd door een cylindrische vertikale grondkolom met eenzelfde lengte als de lengte van de drain. Voor het bereiken van het consolidatieverloop wordt gewoonlijk gebruik gemaakt van de methode van Kjellman: waarin: t = consolidatietijd (sec.) D = diameter.van de gedraineerde grondcylinder (m) Ch = kh = mv = g = gw = p= n = Uh = d = kh horizontale consolidatiecoefficient (m2/s) m7J.g .gW horizontale d o o r l a t e n d h e i d s c o e f f i c i e n t (m/s) samendrukbaarheidscoefficient (mZ/kN) versnelling aardkracht (mIs2) soortelijk gewicht water (kgIm3) J L n2- 1 A2] . voor [1n(~l-0,75+- n> 8 in p = In l n 1 - 3 / ~ D/d gemiddelde horizontale consolidatiegraad equivalente'diameter van de drain ( m ) Aangenomen wordt hierbij dat de toename van de vertikale belasting als gevolg van het opbrengen van de ophoging gelijkmatig verdeeld is over het te consolideren gebied en dat tijdens de consolidatie horizontale vlakken horizontaal blijven. Tevens wordt ervan uitgegaan dat de doorlatendheid van de cohesieve grond constant blijft gedurende het consolidatieproces en dat de afvoerweerstand van de drain verwaarloosbaar is. Onderzoekingen uit de literatuur hebben uitgewezen dat hoewel deze aannamen ter vereenvoudiging van de berekening niet altijd opgaan, de invloed ervan op de uitkomst tamelijk onbelangrijk is. In de berekening wordt een cylindervormige drain verondersteld. Voor het omrekenen van een strookvormige drain naar een cirkelvormige wordt ervan uitgegaan dat het draineffect afhankelijk is van het intreeoppervlak. 5. Projectbeschrijving 5.1. Inleiding Tussen Almere-Buiten en Almere-de Vaart kruist de Openbaarvervoerbaan de Stadsautoweg SAW 1 ongelijicvloers. Ter plaatse is Kunstwerk 0 aangelegd. Aan weerszijden van dit kunstwerk zijn opritten gerealiseerd door ophoging met zand. De situatie is weergegeven op bijlage 1. Om de stabiliteit van de opritten te verzekeren zijn enkele uitvoeringsmaatregelen getroffen, nl.: - Gefaseerde opbouw van de ophoging. In de perioden tussen de ophoogfasen krijgt de optredende waterspanning de gelegenheid af te stromen. Plaatsing van vertikale kunststof drains. Vertikale drainage geeft het overspannen grondwater de gelegenheid extra snel af te stromen, zodat de perioden tussen de ophoogfasen bekort kunnen worden. De schuifweerstand wordt daardoor in de slappe lagen vergroot. Bij de uitvoering is gekozen voor Colbond- en Hebradrains. Om bovengenoemde effecten te meten zijn waterspanningsmeters en zakbaken geplaatst. 5.2. Grondgesteldheid Op basis van een 12-tal boringen is een grondprofiel van het holoceen samengesteld. Dit profiel is weergegeven op bijlage 2. Bij een van de boringen (boring 19) zijn tevens grondmonsters gestoken, waarop in het laboratorium samendrukkingsproeven en triaxiaalproeven zijn verricht. De resultaten zijn vermeld in de tabellen 1 en 2. De Zuidelijke oprit is grotendeels geprojecteerd op een terrein dat met 1 m. zand is opgespoten. Hieronder komt slap en samendrukbaar holoceen materiaal voor tot een diepte van ongeveer 10.00 m. minus N.A.P. De Noordelijke oprit is grotendeels geprojecteerd op de voormalige zeebodem. Tussen de boringen 22 en 23 is op het maaiveld een dun zandpakket aangebracht in dikte varierend van 0;10 tot 0,50 m. Het onderliggende holocene pakket reikt tot een diepte van 9,50 B 11,OO m. minus. N.A.P. Resultaten samendrukkingsproeven op grondmonsters van boring 19 Laag nr. 1. 2. Oiepte in m. Omschrijving 1ICp 1ICs 1ICp' zandbandjes klei,humeus, zandbandjes , klei,zwaar, zandbandjes , sterk humeus verslagen veen,rietveen klei,zwaar, sterk doorgroeid klei,zwaar, doorgroeid verslagen veen,rietveen klei,zwaar rietveen Sesultaten samendrukkingsproeven en (C.U.- test) van boring 19 ~ o o gnr c, x lo-8 mv x lo-& k x lo-'0 triaxiaalproeven 9 Y-" c c' o o kN/m2 k~lm? 5.3. Ontwerp vertikale kunststofdrainage Uitgangspunt voor het ontwerpen van kunststofdrainage is een zodanige consolidatieversnelling, dat de opritten binnen 3 3. 4 maanden in fasen op hoogte kunnen worden gebracht. In de ontwerpberekening is de horizontale consolidatiecoefficient gelijk genomen aan het gemiddelde van de vertikale consolidatiecoefficienten van de afzonderlijke lagen. In de literatuur wordt voor de verhouding Ch/Cv veelal 2 2 5 aangehouden. Echter door neveneffecten zoals versmering van de holocene lagen tijdens installeren van de drains zal de Ch verkleind worden en de verhouding Ch/Cv afnemen. Door veenlaagjes en wortelresten in kleilagen wordt de horizontale consolidatiecoefficient van het pakket vergroot. Deze lagen geven ook een snellere afname van de wateroverspanning te zien. De vertikale consolidatiecoefficient wordt op eenvoudige wijze bepaald uit de resultaten van de samendrukkingsproeven. De te draineren holocene lagen zijn geschematiseerd als een grondlaag met een horizontale consolidatiecoefficient groot: Uit de ontwerpberekeningen volgt dat voor her bereiken van een consolidatiepercentage van 40 % in 3 maanden een kunststofdrainage nodig is in een driehoekig stramien met een afstand van 1,40 m en een drainbreedte van 0,10 m. Het consolidatieverloop is aangegeven in figuur 3. p e n vertikale dmins \- ^\,drains 0 LO 80 120 tijd in &gen Figuur 3. Verloop consolidatie .drains breed 0.10m. h.0.h. 1.LOm. breed 0.lSm. h.0.h. l 0 m . 160 2M -. 240 X\ 280 320 De ervaringen die opgedaan zijn bij eerdere onderzoekprojecten met toepassing van zandpalen om het consolidatieproces te versnellen geven aan dat de gemeten waarden van de afname van de wateroverspanning achterblijven bij de prognose. Gezien deze ervaringen is gekozen voor een overdimensionering van de vertikale drainage, onder het meest kritische deel van de opritten ten aanzien van de stabiliteit, nl. de taluds. Daar zijn 0,15 m. brede drains geinstalleerd in een driehoekig stramien h.0.h. 1.0 m. In de minder kritieke delen is de stramienmaat ruimer gekozen. Het theoretische consolidatieproces behorend bij dat drainontwerp is eveneens aangegeven in figuur 3, waarbij het consolidatieverloop van het holocene pakket zonder drains is aangegeven. 5.4. Stabiliteit De stabiliteit is berekend met behulp van het computerprogramma "STAGROM/l". Dit programma beschouwt cirkelvormige glijdvlakken en berekent de stabiliteit volgens de methode Bishop en Spencer. In de stabiliteitsberekeningen zijn de volgende randvoorwaarden ingevoerd: - geometric: koptalud oprit 1 : 1,5 langstalud 1 : 3 bermsloot ter plaatse van koptalud niet ontgraven gedacht - parameters: (zie tabel 2) resultaten van triaxiaalproeven zand : volumegewicht nat (als belasting) 20 kN/m2. volumegewicht droog.(als belasting) 18 kN/m2. hoek van inwendige wrijving 30 graden. geen cohesie. Het realiseren van de opritten voor deze openbaar vervoerbaan in korce tijd zal stabiliteitsverlies tot gevolg hebben. Om de stabiliteit te verzekeren, is gekozen voor een gefaseerde ophoging waarbij vertikale drainage wordt toegepast om de wateroverspanning versneld te laten afnemen. Op bijlage 3 is per ophoogslag aangegeven tot welke hoogte de wateroverspanning mag toenemen, zodat de stabiliteit van die ophoging gewaarborgd blijft. De op de bijlage gehanteerde consolidatieperiode is berekend voor de situatie waarin vertikale kunststofdrainage wordt toegepast die het overspannen water eenzijdig afvoert naar het oppervlaktewater. 5.5. Zetting De zettingen zijn berekend met de gecombineerde zettingsformule van Terzaghi - Buisman Koppejan. De grondwaterstand voor belasting is aangenomen op 0,50 m- m.v. De grondwaterstand na belasten is aangenomen op 5,00 m- N.A.P. De zettingen zijn berekend voor de periode van 30 jaar. In dehiernavolgende tabel zijn de zettingen aangegeven, inclusief de zetting ten gevolge van het aanbrengen van de benodigde overhoogte om de ontwerphoogte in 30 jaar te bereiken. Zetting oprit Zuid boringnummer 18 (terrein opgespoten in 1978 met 1,00 m.zand) ontwerphoogte in m. t.0.v. N.A.P. 0 1,00 2,00 3,00 4,00 m.m.m.m.- zetting in 30 jaar = benodigde overhoogte 1,90 m. 1,60 m. 1,30 m. 0,80 m. nihil. Zetting oprit Noord boringnummer ontwerphoogte in m. t.0.v. N.A.P. zetting in 30 jaar = benodigde overhoogte 6. Meetopstelling 6.1. Inleiding De opritten zijn in een zestal vakken verdeeld. In tabel 3 zijn de belangrijkste gegevens aangaande de plaatsing van de drains in de zes vakken aangegeven (zie ook bijlage 1). vak draintype 1. 2. 3. 4. 5. 6. Colbond Colbond Colbond Colbond Colbond Nebra drainbreedte 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.10 m. m. m. m. m. m. stramienmaat 1.00 2.00 1.00 2.00 1.00 1.00 m. m. m. m. m. m. zakbaak nr. 1. 3. 9. 10. 12. 16. waterspanningsmeetraai 1. 2. 3. 4. 5. 6. Het driehoekig stramien van de vertikale drainage is zoals uit bovenstaande tabel blijkt respectievelijk 1,O en 2,O m. h.0.h. De zakbaken zijn in het hart van de opritten geplaatst. De juiste positie is op de situatie (bijlage 1) aangegeven. 6.2. Kunststof drains In de vakken 1 tot en met 5 is gebruik gemaakt van de Colbond-drain type CX - 1000. Deze drain bestaat uit een vrij stijve ENMIAT met polyester kern, omhuld door een fijnporige non-woven polyester mantel. De dikte van de drain is ca. 5 mm.; de breedte bedraagt 0,15 m. De fiebra-drain die in vak 6 geplaatst is bestaat uit een kern van gekanteeld polyethyleen met een dikte van ca. 3 nm. en een breedte van ongeveer 100 mm. De kern is omhuld door Typar, een polypropyleen, nonwoven. Alle drains zijn met een lans trillend in de grond gebracht, vanaf ca. 2.50 m- N U tot een diepte van 9.00 m-NAP. 6.3. Waterspanningsmeters Voor het onderzoek naar de consolidatie van de holocene klei- en veenlagen is gebruik gemaakt van waterspanningsmeters type BAT >lk 11; in totaal 22 stuks. Tevens zijn op drie plaatsen peilfilters geplaatst, alsmede een tweetal electrische waterspanningsmeters type HBM., In het langsprofiel op bijlage 1 zijn de locaties van de waterspanningsmeetraaien aangegeven. De plaatsingsdiepten staan in tabel 4 en zijn weergegeven.in het grondprofiel op bijlage 2. Tabel 4 . vaknr./meetnr. diepte filter t.0.v. NAP 1.1 1.2 1.3 8.01 6.94 6.24 mmm- 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 5.20 6.21 6.76 7.78 8.67 9.36 mmmmmm- vaknr./meetnr. diepte filter t.0.v. NAP 4.1 4.2 4.3 4.4 10.88 7.48 8.51 7.48 mmmm- 5.1 7.50 m- 6.1 6.2 6.3 6.00 7.00 8.00 mmm- De filters zijn in 6 raaien geplaatst; per raai over de diepte verdeeld met het doe1 de afstroming van overspannen water in de betreffende lagen zo goed mogelijk vast te kunnen stellen. BAT - waterspanningsmeters Deze waterspanningsmeter bestaat uit een filter geplaatst in een kunststof huis. De onderkant van dit huis is conusvomig. Aan de bovenkant van het huis worden buizen bevestigd, die dienen om de opnemer in de bodem weg te drukken. Na plaatsing heerst in her filter dezelfde waterdruk als de lokaal in de bodem aanwezige waterspanning. Door het plaatsen van het filter zal er enige tijd gemoeid zijn met de door het plaatsen alleen veroorzaakte wateroverspanning. Deze dient uiteraard eerst af te stromen alvorens een juiste waarneming te kunnen doen. Dat is overigens voor elk type waterspanningsmeter zo. De zogenaamde filtertip is volledig afgesloten van de holle verlengbuizen door een inwendig in de tip aangebrachte rubber afdichtingsschijf. Om nu de waterspanning te meten wordt een elektrische drukopnemer aan een meetkabel in de volgbuizen neergelaten. Een aan de onderkant van de drukopnemer bevestigde naald doorboort, op diepte gekomen, de rubber schijf, zodat contact ontstaat met de waterdruk in het filter. Zo wordt de meting verricht. Na de meting wordt de drukopnemer met naald weer getrokken, de rubber schijf sluit zich weer volledig na het uittrekken van de naald. HBN - waterspanningsmeter Dit type elektrische waterspanningsmeter onderscheidt zich van de BAT waterspanningsmeter doordat de drukopnemer een geheel uitmaakt met het filterhuis. Per meetpunt is daarom altijd een filter met drukopnemer en meetkabel geplaatst. Peilf ilter In het onderhavige geval is gebruik gemaakt van het zogenaamde uitschuiffilter. Daarbij wordt.een sondeerstang in de bodem'gedrukt die eenmaal op diepte door een manipulatie uitgedrukt kan worden, waarbij een geperforeerd gedeelte van de sondeerbuis vrijkomt. Zakbaken Om het zakkingsverloop van de opritten te bepalen zijn 16 zakbaken geplaatst. De plaats van deze baken is weergegeven op het langsprofiel (bijlage 1). ,Gedurende het ophoogproces en ook daarna is op gezette tijden de hoogteligging van de zakbaken door waterpassing bepaald. 7. Waarnemingen Op de eerste plaats is aan de hand van de waterpassing van de zakbaken en het naastgelegen maaiveld een beeld verkregen van de zanddikte die over het verloop van de opritten gerealiseerd is' (zie bijlage 4). In 1978 is het terrein gedeeltelijk opgehoogd met ca. 1,O m. zand als onderdeel van het bouwrijp maken van het gehele gebied. Het overige deel van het terrein ter plaatse van de oprit is in 1982 opgehoogd met ca. 1,s m. zand. In September 1983 zijn de waterspanningsmeters geplaatst en is de uitgangssituatie van de waterspanningen gemeten. In november 1983 zijn de vertikale drains gein~talleerd~waarna een aanvang is gemaakt met het aanbrengen van het resterende ophoogzand. De ophoging is in fasen gebeurd, waarbij het zand in lagen van ongeveer 1,5 m. is aangebracht tot in het uiterste geval een totale laagdikte van ongeveer 6 m. op de koptaluds. De consolidatiegraad tussen de ophoogslagen is vooraf aan de hand van stabiliteitsberekeningen vastgesteld alvorens de volgende ophoogslag kan worden aangebracht (zie hoofdstuk 3.4.). Na iedere ophoogfase bedroeg de wachttijd 5 0 h 80 dagen. Tevens kan met de baakgegevens de zakking en het zakkingsverloop van het oorspronkelijke maaiveld worden bepaald (zie bijlage 5 ) . Voor de waterspanningsmeetraaien zijn deze weergegeven op de bijlagen 6 tot en met 11. Het waterspanningsverloop is voor de raaien 1 tot en met 4 en 6 weergegeven op bijlage 12 tot en met 16. De waterspanningsmeting in raai 5 is kort na aanvang van de metingen in onbruik geraakt. Ook is per meetraai, dat is per vertikaal voor een aantal tijdstippen de gemeten waterspanning uitgezet. Helaas zijn in het verloop van het werk diverse waterspanningsmeters door uitwendige oorzaken verloren gegaan. Daardoor zijn de metingen niet voor alle neetraaien even duidelijk. Zeker het beeld over de vertikaal is hierdoor in negatieve zin beinvloed. Dit geldt vooral voor raai 1, waarin eigenlijk alleen drukopnemer 1.1 - de diepste opnemer, op ca. 8,01 m- N.A.P. - nog ca. 700 dagen werkte. In de.andere raaien is het verloop van de waterspanning over de diepte weergegeven op bepaalde tijdstippen tot maximaal 700 dagen. Alleen bij raai 2 is dit verloop ook nog weergegeven na 850 dagen. Bijlage 17 geeft de meetresultaten van de open peilbuizen 1, 3 en 4 en van de HBM waterspanningsmeters 3.6 en 4.4. Als gevolg van de maaiveldzakking zullen de geplaatste waterspanningsmeters eveneens zakken. Aangezien hiervan geen nauwkeurige waarnemingen gedurende de meettijd bekend zijn is aangenomen dat zeker de waterspanningsmeters die in het "slappe" holocene pakket geplaatst zijn evenveel zullen zakken als het maaiveld, doordat het zandlichaam rondom de verlengbuizen deze door wrijving meeneemt in'het zettingsproces. Voor de diepere waterspanningsmeters die vlak boven of juist in het pleistocene zand geplaatst zijn zal deze zakking uiteraard beduidend kleiner of zelfs nihil kunnen zijn. Opnemers die vlak boven het pleistocene zand geplaatst zijn zullen tot dat niveau zakken en daarna geen of vrijwel geen zakking meer ondergaan. Dit betekent overigens we1 dat voor die opnemers de oorspronkelijk gemeten waterspanning sterk beinvloed kan zijn op het moment dat er rechtstreeks contact ontstaat met de waterspanning in het pleistocene . zand Dit is met name het geval bij de opnemers 2.6 op een diepte van ca. 9.36 m.- N.A.P. en 3.5 diep 9.25 m.- N.A.P. (zie de bijlagen 13 en 14). Wateroverspanning wordt veroorzaakt door de bovenbelasting en kan normaliter maximaal even groot zi]n als deze belasting. Om een goed beeld te krijgen van de in de bodem waargenomen waterspanningen is de zandophoging omgerekend tot een fictieve wateroverspanning. Voor de bepaling van de consolidatie kan deze fictieve wateroverspanning worden vergeleken met de gemeten waarden. Bij de beschouwing van de waterspanningsmeetresultaten is de opgetreden zakking niet in rekening gebracht. De verhouding van de gemeten waterspanning met de berekende fictieve waterspanning geeft een beeld van de wateroverspanning uitgedrukt in %. In feite wordt hiermee het w a t e r o v e r s p a n n i n g s p e r c e n t a g e of consolidatiepercentage berekend. De uit de waterspanningsmeetgegevens berekende wateroverspanningspercentages zijn weergegeven op de bijlagen 18 tot en met 22. 8. Interpretatie Bij de interpretatie van de gemeten waterspanningen is geen rekening gehouden met de zakking van de opnemers. Deze invloed bedraagt in de eindsituatie'(na 700 dagen) ongeveer 5 3 10 % van de berekende consolidatiepercentages. Dit houdt in dat de wateroverspanning in werkelijkheid 5 i 10 % kleiner kan zijn en dat de werkelijke consolidatiepercentages 5 2 10 X groter kunnen zijn. Volgens verwachting blijkt de waterspanning toe te nemen zodra de belasting wordt aangebracht. Op de meetlocatie met de grootste ophoging wordt de hoogste waterspanning waargenomen na ca. 300 a 340 dagen. Dit is vrijwel direct na het moment van laatste slag van ophogen. Daarna neemt de waterspanning duidelijk a£. Echter na ca. 700 dagen is in het holocene pakket nog altijd wateroverspanning aanwezig. Dit blijkt uit het verloop van het consolidatiepercentage met de tijd (zie bijlage 1 8 tot en met 22). In de raaien 2 en 4 is het wateroverspanningspercentage nog ongeveer 40 i 50 % De drainafstand is in deze vakken 2,00 m. en heeft daarmee waarschijnlijk de afname van de wateroverspanning te weinig versneld. In de raaien 3 en 6 is het wateroverspanningspercentage na eenzelfde periode van ongeveer 700 dagen inmiddels gedaald tot 1 0 i 3 0 %. Hieruit zou nogen worden geconcludeerd dat de drainafstand uiteraard de consolidatie beinvloed en dat mogelijk een afstand van 1,5 m. h.0.h. optimaal genoemd zou kunnen worden. Voorts is duidelijk waarneembaar dat de afname van de wateroverspanning groter is onder in het holocene pakket, zie b.v. waterspanningsmeter 2.5 op bijlage 19. Ter vergelijking met de gemeten wateroverspanningspercentages is op de bijlagen 18 tot en met 22 tevens het verloop aangegeven voor het geval dat er a1 of niet een vertikaal drainagesysteem is toegepast. Voor de ongedraineerde situatie is gebruik gemaakt van de uit laboratoriumproeven bepaalde d o o r l a t e n d h e i d s g e t a l l e n ; voor de gedraineerde toestand zijn deze waarden met een factor 5 vermenigvuldigd. Deze waarde is aangenomen vanuit literatuurinformatie die aangeeft dat de aanwezigheid van vertikale drainages een zodanig grote invloed kan hebben op de doorlatendheid van het gedraineerde grondpakket. De berekende waarden van her waterspanningsverloop zijn eveneens weergegeven op de bijlagen 18 tot en met . 22. Vergelijking van de uit de gemeten waterspanningen berekende wateroverspanningspercentages leidt voor raai 3 en in zekere zin ook voor raai 1 tot aanpassingspercentages die redelijk vergelijkbaar zijn met die berekend met behulp van de 5 x grotere d o o r l a t e n d h e i d s g e t a l l e n . Voor de raaien 2 en 4 liggen de wateroverspanningsafnamen duidelijk minder gunstig. Zij tenderen meer naar waarden die liggen tussen de voor de doorlatendheid bepaalde laboratoriumwaarden en de 5 x grotere getalLen daarvoor. In raai 2 en 4 is de stramienmaat van de vertikale drainages h.0.h. 2 m; 2 x zo groot als in de raaien 1, 3 en 6. Zoals te verwachten is heeft de drainafstand een duidelijke invloed op de consolidatiesnelheid. Bij de berekening van de diverse belastingsgevallen wordt tevens de zakking bepaald. Ook deze resultaten zijn in bijlage 18 tot en met 22 opgenomen. Uit de vergelijking van de zakkingsmetingen met de daarvoor berekende waarden kunnen enkele tendenzen worden afgeleid, t.w.: - Bij een ophoging in de orde van 100 respectievelijk 120 kN/m2, zoals in raai 2 en 3, blijkt de zakking zich gedurende de eerste 300 1 350 dagen duidelijk sneller te manifesteren, dan op grond van de berekening met de doorlatendheidsgetallen die uit de laboratoriumproeven zijn vastgesteld mocht worden verwacht. Echter slechts in het allereerste begin tendeert deze zakking naar die welke berekend is voor een 5 x grotere doorlatendheid. Vervolgens tendeert de zakking naar de daarvoor berekende waarden zonder consolidatieversnelling. - Op grond van bovenstaande mag worden geconcludeerd dat in dit geval de werking van de drains met betrekking tot de zetting slechts over een vrij korte periode na het ophogen optreedt. - Bij de ophoging met ca. 40 kNIm2 zoals in raai 6 is de zakking praktisch vergelijkbaar met de berekende waarden onder gebruikmaking van de laboratoriumresultaten. - Bij een dergelijke, vrij geringe ophoging van 40 kN/m2 lijken de drains geen effect te sorteren voor wat betreft de ontwikkeling van de zettingen. - ?let betrekking tot de aanpassing kan worden afgeleid dat deze zich in de beginperiode sneller ontwikkelt dan op grond van de berekening mocht worden verwacht, bij gebruikmaking van de laboratoriumresultaten voor de doorlatendheid. Hierbij lijkt met name in raai 3 met de grootste ophoging een vergroting van de ingevoerde doorlatendheidsgetallen met een factor 5 aannemelijk. - Niettemin lijkt uit de metingen eveneens dat het effect van de drainplaatsing op de lange duur duidelijk vermindert. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door knik van de drains als gevolg van de optredende zakking, waardoor de drainafvoer stagneert. Hogelijk is ook een doorlatendheidsafname van de drainomhulling daarop van invloed. - De werking van de drains is kennelijk in het begin van de gebruiksperiode bij niet te grote drainafstanden positief met betrekking tot de invloed die ervan uitgaat op het effect van stabiliteit. Alleen a1 daarom is de toepassing nuttig gebleken. - Voorts lijkt een zekere mate van overdimensionering noodzakelijk om de nuttige werkingsduur van de drains te verlengen. Bij dit project lijkt een h.0.h. drainafstand van ongeveer 1 m. in de stabiliteitsgevoelige gebieden van de ophoging een goede ontwerpkeuze te zijn. Voor de minder stabiliteitsgevoelige gebieden, bijvoorbeeld midden in . de ophoging, zal een grotere drainafstand voldoende kunnen zijn. - In zijn algemeenheid kan worden gesteld dat de werking van de waterspanningsmeters redelijk naar verwachting is verlopen. Uiteraard moet bij dit soort metingen altijd grote aandacht worden besteed aan de meting als zodanig en een uiterst kritische beschouwing van het meetresultaat, bij voorkeur direct a1 in het veld, worden verwezenlijkt. ?iet name zal een mogelijke vervuiling van de volgbuizen boven het filter voorkomen dienen te worden, omdat enerzijds de snelheid van meten nadelig wordt beinvloed, anderzijds de juistheid van de waarnemingen daardoor wordt beperkt. Hetzelfde geldt voor de peilbuiswaarnemingen en ook voor de waterspanningsmetingen die met de HBH drukopnemers zijn verricht. Hansbo, Sven Consolidation o f clay by bandshaped prefabricated drains Ground Engineering, July 1979, pp.16-25 Terzaghi, K. Theoretical soil mechanics New York, 1951 Veen, C.van der, E.Horvat en C.H.van Kooperen Grondmechanica Delft; 1981 gpkogogi_ng in meters i t i j d in dagen - Ophoogschema en verwachte kunststofdrainage h.0.h. Ch = 5 m2/sec. x 1.0 m afname van de waterspanning in de tijd. . breed 0.15 m talud 1 : 1.5 - gpkoging in meters tijd in dagen - Ophoogschema en verwachte afname van de waterspmning in de tijd. kunststofdrainage Ch =5 x lo-' h.0.h. 1.0m m2/sec. breed 0.15m talud 1 : 3 . ~~. .... ~~ . Bijlage 3 Bijlage 4 . - . Bijlage 5 - '+ E sa- E 2 + * p E € 3 C '- 1 g E?z 2 F0 .- g' =.J .2 r 0 2 e 0 O E E Bijlage 9 Bijlage 11 belasting in m.w.k. incl. indoed zakking bdasting in mu.k excl. invloed zokking stijghoogte in m.w.k. rooi 1 punt 1 .- - - -- - - -- -- siijghwgte in m.w.k. raai 1 punt 2 .................,....- stijghoogte in m.wk. raai 1 punt 3 ....... Verloop van de waterspanning in de tijd vwr raai 1 bijloge 12 0 100 ZOO tiid in dooen 300 400 500 600 700 - -- - belosting in m.wk incl. invioed zakking bdasting in m w k . excl. invioed zakking stijghoogte in m w k , rooi 2 punt 1 ---- - - -- -- stijghoogte in m w k . rooi 2 punt 2 .................. stijghoogte in m w k , raoi 2 punt 3 -... . - dijghoogte in m.wk, rooi 2 punt 4 -.-astijghwgte in m w k . rwi 2 punt 5 ----stijghwgte in m.w.k. rooi 2 punt 6 2.1 - - 2.6 -loo --------.............. -.... a/ doqen 200 dogen 3w dog*" 500 dogm 700 dogen Verloop m n de waterspanning i n de tijd voor rani 2 i tijloge 13 i -tijd 0 100 200 in d o p n 300 500 400 600 700 8. - 6. NAP 0 I ? 2 L S 6 5 belasting in m.w.k. incl. invloed zokking belasting in m.wk excl. invloed zokking stijghoogte in m w k rani 3 punt 1 ----- ---- stijghoagte in mw k. raai 3 punt 2 .................... sii!ghoogte m mw. k . rcai 3 punt 3 -...-... - stijghoogte in m.w k, raoi 3 punt L -+ -- stijghoogte in m w k . raai 3 punt 5 - 100 dogen 200 dogen . 120 dogen .................. - 1.- ". t i j d in dagen., LOO dogen 5~ dogen 700 daqen .................. .... ...... .......... Verloop van de waterspanning in d e tijd voor raai 3 7 8 -tijd 0 - - - .- - -. .-..-. 100 200 in dagen 300 400 500 602 700 stijghoogte in m.w.k. raal L punt 1 stijghoogte in m w k . roai L punt 2 dagen -100 zoo c o p dageo 3L0 500 dogen ................... 700 acgen A ," ...': - tijd in dagen Verloop van de waterspanning in de tijd voor mai 4 bijloge 15 . 0 - -- - - - - -- ...-.- ..-........ -tijd 100 200 in dcgen 300 400 500 600 700 belosting in m.wk excl. invloed zokking stijghoogte in m.w.k, raai 6 punt 1 siijghoogte in m.wk. rooi 6 punt 2 Verloop van de waterspanning in de tijd voor raai 6 bijloge 16 qqa: u a a 2 i i I l l E E E "7,'-m ?=? m m =? o - m a m m o 3 3 Y W Bijlage 18 Bijioge 19 Bijlage 21 Bijlage 22
© Copyright 2024 ExpyDoc
