I .' I ti
r
.
.
,
./
Cel
proeven
ten behoeve van
staha$~eaitsonderzoek
bi$boezemkaden,
Verga:] i3k:ing van een t'wkuttal proef-
procedures.
.
Opgesteld door
i r .
P.
Aanen.Juni
1975.Bijlagenlijst
van detekeningen.
Bi jlagenummer
2.1. 3.1.+
3.2. 3.3.+
3.4. 3.5. ,-- ' 5 . 1 , 5.2. . 7.3. 7.4. 7.6. 7.7. 7.8. 7.9. 8 . 3 . 8.4. 9.1. I Tekeningnummer
A4-75. 73 Al-75.74 Al-75.75 A l - 7 5- 76 Al-75 .~77 A'-75-78 AS-75. 81 A3-75. 82 ' A3-75.83 A l - 75.85 A3-75.86 ' A3-75.87 A3-75 88 Al-75.89 A3-75. 84 cInhoudsopgave.
1. Inleiding.
.
2. De uitvoering
van
celproeven.3. Nadere beschouwing van de geconsol i deerde
cel proeven.
4. _Pggi'ngen t o t verkorting
van
de cel proefprocedure,5. De "snellere" celproef. 6. Het vergel i jkend onderzoek.
7. Beschouwing
van
de resultatenvan
het vergel i j kend onderzoek.8. Enkele bijzondere proeven,
b
9. Concl usi es u i t het vergel i j kend onderzoek.
blz.
-
1. 4. 8. 12. 14. 19. 23. 30. 32.-
1 ..-.
,
1. Inleiding.
In
opdracht
van
de Technische Adviescommissievoor
de Waterkeringenwordt
door het
Centrum voor Onderzoek
Waterkeringen een onderzoek ingesteldnaar
het
waterkerend vermogenvan
de boezemkaden in het1 and.
Voor
een
overzichtvan
d i tonderzoek
wordt
verwezen naar
derappor-
ten
"Systematisch Kade-onderzoek 1972"en
"1973"van
het C.O.W. ('I).Een belangrijk onderdeel vormt de beoordel i n g
van
de stabi 1 i t e it
van
de kaden. Daarbijwordt
gebruikgemaakt
van
de methodevan
de ,glijvlakken.
Deze
methode i s in f e i t e opgelegd; andere methoden, gebaseerd op elementenmethoden of die gebruikmaken
van
"karakteris-tieke"
glijvlakken, worden voor p r a k t i jkgevallen nog n i e t a? s routine gebrui k t .Met het
gebruikvan
de glijvlakkenmethode is de manier waarop degrondei genschappen moeten
worden
voorgesteld vastgelegd, name1 i j k uitgedrukt i n de wri jvingseigenschappenvan
de grond. Deze worden uitgedrukt in de hoekvan
inwendige wrijving cpen
de cohesie c. Omdat het b i j het kade-onderzoek de beoordelingvan
de veiligheidtegen
,afgl i jdenvan
bestaande,reeds
"gezette"
grond1 ichamen be- t r e f t , moeten de werkel i j ke wri jvi ngsei genschappen, de zogenaamde geconsol ideerde 4'en c '-waarden, worden
bepaald.In de kaden
en
de directe omgeving zullen b i j "belasten" immersde korrelspanningen zich wijzigen als gevolg
van
een verandering in de waterspanningen (door verhogingvan
deboezemstand,
i n f i l -t r a t i e van
regenwater). Het i s daarom noodzakel i j k de wri jvings- eigenschappen in een zodanige (proef-) proceduret e
bepalen d a tdaarmede de "geconsol ideerde" waarden kunnen worden vastgesteld. Omdat de beschikbare
a p p a r a t u u r
voor
metingen i n het terreinniet
geschikt z i j n
voor het
bepalenvan
deze geconsolideerde wri j v i n g s - ei genschappenvan
de bodem,worden
(ongeroerde) grondmonsters ge-stoken
die i n een laboratoriummoeten
worden
beproefd.B i j de beproeving
van
deze
monsters
voor
het
bepalenvan
de gecon- solideerdewegen
open; tijdens hett o t
bezwijkenbrengen
van
het monster moeten ó f de aangebrachte spanningen voldoende langaanwezig
z i j n , respec- tievel i j kzo
1angzaam
worden opgevoerdd a t
de water( 0ver)spanningen--A
*
. . .
...
' b . . . . . . ."... . . . .- 2 -
voldoende klein zijn
(zodat
de korrel spanningen b i j benadering over-komen
metde
uitwendige spanningen} Ofmoeten
de
optredende water-spanningen worden gemeten ( z o d a t de korrel spanningen kunnen worden berekend uit
het
verschil tussende
uitwendige spanningen en de ge- meten waterspanningen).Met meer of minder succes kunnen geconsol ideerde wri jvingseigenschap- pen
van
de grond worden bepaald:- h o r beproeving i n het schuifapparaat of met een simple shear-test, waarbij één (hoofd)spanning gevariëerd kan worden,
-,door
beproeving in een triaxiaalapparaat of celapparaat, waarbij een axiaal symetri sche belasting op het monster wordt aangebracht(meestal i s de middelste hoofdspanning gelijk
aan
de kleinste) en-
door
beproevi ng in een I' Independent Stress Control e Cel 1 'I ( ISC-cel )waarbij de drie hoofdspanningen onafhankelijk
van
el kaar kunnen worden aangebracht.Voor
de bepalingvan
de grondeigenschappen in het kadervan
het systematisch onderzoekvan
de boezemkaden gebruikt het Laboratoriumvoor
Grondmechanica t e Delft, d a t het grondonderzoek en de s t a b i l i -te! tsbirekeningen verzorgt, a l s routine de cel proeven, uitgevoerd volgens een procedure die beschreven i s in paragraaf 2 (zie ookII)
De mogelijke verschillen i n de grondeigenschappen die gevonden kun-
nen worden b i j het gebruik van andere beproevingsapparatuur dan de celproef zijn niet bekend. Meer informatie dien aangaande
zou
zeer gewenst zijn, mede omdat de toegepaste gl ijvlakmethode volgensBishop (111) gecontroleerd i s aan de hand van opgetreden afschuivingen waarbij de grondeigenschappen met triaxiaalproeven bepaald werden. De b i j het kade-onderzoek gehanteerde veiligheidscoëfficiënt i s ondermeer gebaseerd op de zeer redelijke overeenstemming die werd gevonden tussen de uitkomst
van
die stabil iteitsberekeningen en de geconstateerde afschuiving waarbij verondersteld wordt d a t de evenwichtsfactor j u i s t één bedroeg ( i ) .Een
eventueel verschil in de gevonden 9 ' en c'-waarden b i j gebruikvan
een triaxiaalproef, waarbij de vervormingen worden opgelegd,o f een cel proef,
waarbij de
spanningen worden opgelegd, zal dan ook consequenties hebbenvoor
de t e hanteren vei 1 i gheidscoëfficiënt.Daarom
zou
een directe vergel ijking zinvol z i j n . Eenprogramma
1
- 3 - .. .
.. .--
i
hiervoor
(en
voorandere Onderzoekingen
naar
de sterkte-eigenschap-
pen
van
grond) isinmiddels
aan
het L.G.M.
voorgesteld (zie
ook IV)In
het onderhavige rapport willen we ons echter beperken
t o t deuitvoering
van
celproeven zoals deze a l s routine
i ngebruik
z i j nvoor het kade-onderzoek.
Er
zalworden getracht de processen die
zich tijdens de celproef voordoen
wat
nader t e belichten.
Voorts
z a leen
doorhet
C.O.W.geponeerde proef worden beschreven
die mioder
t i j dvergt dan
de doorhet
L.G.M.gebruikte
prócedure. De overeenkomst
(ofhet verschil) tussen beide proeven
zal worden aangegeven, waarbij ondermeer
deresultaten van een ver-
gelijkend onderzoek
optwee s e r i e ’ s van elk acht grondmonsters wor-
den gebrui
k t .*
- 4 -
2.
De uitvoering
van
celproeven.
Bij het Laboratorium
voor
Grondmechanica worden de cel proeven
i nhoofdzaak
optwee principieel verschillende manieren uitgevoerd
(zie
11).In de eerste plaats betreft
d i tde zogenaamde snelle celproef,
waarbij
de niet-geconsol ideerde wrijvingseigenschappen
6 enc
wor-
den verkregen. Hierbij
wordtde belasting
i neen snel tempo verhoogd,
zodat ,een monster van minder goed doorlatende
grondnagenoeg geen
aán$assing ondergaat.
Ter oriëntatie wordt doorgaans wel het hoogste belastingcniveau ge-
handhaafd
t o t d a t
kanworden verondersteld
d a tde
hydrodynamische
periode achter de rug
is (meestal één
dag).Hierbij
wordt een grove
i n d r u k(maar
ook
niet meer
dan d a t )verkre-
gen
van
de geconsol ideerde
wrijvingseigenschappen
van het monster.
Op
deze
vorm
van uitvoering van de celproef
zalhier niet verder
worden ingegaan omdat
b i jhet kade-onderzoek een meer j u i s t e
waar-
de
van de geconsolideerde
en c'-waarden gebruikt dient
t e wor-den.
Voor het vaststellen van deze geconsolideerde grondeigenschap-
gegreiie beschrijving
van het gebruikte celapparaat en de toegepaste
proefprocedure i s t e
v i n d e nin het rapport "Geconsolideerde celproe-
I
I
pen i s door het
L.G.M.
een celproefprocedure ontwikkeld. Een uit-
I I
ven"
( I I ) . I nhet
korti s deze procedure
a l s v o l g tt e beschrijven.
Nadat het t e beproeven (ongeroerde) monster
i nhet celapparaat i s
geplaatst
wordt daaropeen verticale belasting aangebracht.
Bijworden verbroken.
Ditevenwichtsverl ies resul t e e r t onder meer
i neen horizontale
u i t d i j i n gvan het monster, waardoor
i nde
omrin-Deze
u i t d i j i n gen als gevolg daarvan de toename van
de d r u k i nde
steunvloeistof, zal
zolang doorgaan t o t d a topnieuw evenwicht bereikt
wordt. De
d a a r b i jbehorende uitwendige spanningen
ophet monster
z i j n
wat betreft de verticale
t eberekenen
u itde aangebrachte
verticale belasting
enwat betreft de horizontale
a f t elezen van
een manometer die de d r u k
i nde steunvloeistof aangeeft,
Door
de toename
van
de isotrope spanning en
doordilatantie-verschi
j n -selen zullen
i nhet monster echter onbekende waterspanningen ontstaan,
leen
voldoendgrote belasting
zalhet evenwicht
van het monster
I
I
gende vloeistof (water) een
d r u k wordtopgebouwd.
.
I
~
zodat
de korrel spanningen onbekend bl i jven eMen
l a a tnu
het
monster
zolangs t a a n ,
(waarbij het poriën-water vrijkan
afstromen)t o t
verwacht magworden
d a t de wateroverspanningen ver- dwenen z i j n . Als criterium wordt daarbij de verticale vervormings- sne'lheidvan
het monster gehanteerd.Na
deze consol idatieperiode wil men de minimale steunspanning bepalen waarbij het monster nog j u i s t in evenwicht i s enwordt
"gemohrd". Hieronder verstaat men het voorzichtig, druppe7sgewij.s aftappenvan
steunvloei stof u i t het celapparaat,
waardoor
de horizontal e steun- spanning terug1 oopt. Dit aftappenvan
vloeistof wordt voortgezett o t d a t
de steunspanningna
het sluitenvan
het aftapkraantje weer toeneemt en het zakkingshorl oge een merkbare zakking aangeeft.Daar-
na
wordt weer gewachtt o t
een vooraf bepaalde, geringe verticale vervormingssnel heidvan
het monsterwordt
bereikt, waarbij dan des
teunspanni ngwordt
af gel ezen.
Deze steunspanning en
de
verticale spanning, uitgeoefend door de aan-gebrachte belasting op het monster,
worden
n u
beschouwd a l s korrel- spanningen in het monster, waarbij nog j u i s t evenwicht i s . Vervolgenswordt
een grotere verticale belasting aangebracht en wordt de gehele protedupe herhaald, enz.Meestal worden op deze manier een viertal belastingctrappen afge- werkt en worden de daarbij evenwicht makende horizontale steunspan-
n i n g e n bepaal d .
Het
vaststellenvan
de wri jvingseigenschappen geschiedt vervolgensdoor
het trekkenvan
een raaklijn i n het diagramvan
Mohr aan detwee "bezwi j kci rkel s "
,
di e het meest representatief geacht worden voorde sterkte
van
het monster. De hellingvan
de raaklijn geeft degroot-
t e
van
de hoekvan
inwendige wrijving ( t g 4 ' ) aan, terwijl het doorde raaklijn afgesneden gedeelte
van
de r-as de cohesie (cl) van het monster aangeeft.Opgemerkt dient t e worden d a t de aldus bepaalde t g
9'
en cl-waarden behoren b i j een zekere vervormingssnel heidvan
het monster; waarin
hetvoorgaand
gesprokenwordt
over evenwicht dient bedacht t ewor-
den d a t d i t "evenwicht" geldt
voor
een zeer kleine verticale ver- vormingssnel heid. I n welkemate
de schuifweerstandvan
de grond afhankelijk i svan
de snelheidvan
vervormen, i s momenteel niet goedaan
t e geven, Om hierwat
meer inzicht in t e verkrijgen zijnaan
het.-
6
-
Het L.G.M. heeft destijds een vaste vervormingssnelheid gekozen om
een gelijk criterium
voor
a l l e celproeven t e hebben ( z i e 11).De
hiervoor omschreven maniervan
u i t v o e r i y
van
celproeven i snu
enkelejaren
in gebruik b i jhet
systematisch kade-onderzoekvoor
de bepaling
van
de geconsolideerde 4 'en ?-waarden
van
de grond-soorten die in
en
in de nabijheidvan
de boezemkade voorkomen. De resultatenvan
de proeven lijken, vooralvan
toepassing op klei-gronden, betrouwbaar voor
het gebruik i n g1 ijvlakberekeningen, waar-bij-de korrelspanningen
van
dezelfde ordevan
grootte zijn a l s de spanningen b i jde
celproef. Deze uitspraak berust op een beschouwingvan
de liggingvan
de gevonden bezwijkcirkelsvoor
de verschillende belastingsniveau's in het diagramvan
Mohr.
Daarbij b l i j k t d a tdeze
voor
het overgrote deelvan
de beproefde monsters een redelijkgoede ligging hebben ten opzichte
van
de, a l srechte
l i j n aangenomen, omhul 1 ende.Een
uitzondering moet echter worden gemaaktvoor
de bezwi j kci rkel,
behorende
b i j de kleinste verticale belasting. In vele gevallenlevert
de a l s kritiek beoordeelde belastingstoestandvan
het monster i nhet
diagrameen
r e l a t i e f kleine, nietaan
degekozen
omhullendevan
'Coulomb rakende cirkel op. Dit verschijnsel kan soms worden toege- schreven aan d e inrichting van het celapparaat waardoor niet willekeurig kleine steunspanningen kunnen worden bereikt. Dit i s een nogalbetreurenswaardige zaak omdat immers de korrelspanningen in de boezem- kaden, door de r e l a t i e f geringe afmetingen daarvan, de doorgaans lichte grondsoorten en de r e l a t i e f hoge waterspanni ngen i
n
het al gemeenv r i j laag z i j n .
De
vaststellingvan
de schuifweerstand b i j de kleinere korrelspanningen gebeurt in f e i t e dooreen
extrapolatie vanuit de hogere bel a s t i ngsni veaus,
steeds met a7 s voorwaarde d a t de orrhull endevan
Coulomb een rechte i s .Overigens
moetworden
opgemerkt d a t n i e t in a l l e gevallen het " t e klein blijven"van
de eerste bezwijkcirkel t e verklaren i s u i t de werkingvan het
ceJapparaat
b i j lage spanningen. B i j een aantalproeven
iseen
r e l a t i e f kleine bezwijkcirkelgevonden
ondanks
het f e i t d a t de horizontalespanning,
wat
het apparaat betreft, nog i n vol doende matekon
afnemen.B1
ijkbaar
i s in die gevallensprake
van
een
werkel i j k bezwijkenvan
hetmonster.
Ditzou
erop
kunnen
duiden d a t d e omhullendevan
Coulombvoor
de kleinere spanningen geen rechte i s .. ..
__
I n
hoeverre overigensook
b i j eengoede
liggingvan
de bezwijk- cirkels ten opzichtevan
de omhullende een systematische afwijkingi n de beproevingsmethodiek aanwezig i s , bijvoorbeeld a l s gevolg
van
een zekere verkneding na de eerste bezwijkbelasting (het op-brengen
van
de eerste belasing) i snog
niet nader onderzocht. Vergel i j kende proeven, uitgevoerd volgens verschi 1 lende methoden en eventueel een proefafschuiving op grote schaal zoudenvoor
het vaststellendaarvan
uitgevoerd dienen t e worden.Aan
de eerst genoemde mogelijkheidwordt
inmiddels gewerkt ( z i e I v )Ter i l l u s t r a t i e i s op bijlage 2.1. het verloop
van
de steunspanning op en de zakkingvan
een grondmonster b i jde
verschillende belas- tingstrGppen tijdens deU i
tvoeringvan
een celproef aangeaeven * Deze grootheden worden b i j de uitvoeringvan
de celproeven a l s routine 2x
per dag afgelezen. Andere waarden, zoals de horizontale vormveranderingvan
het monster en de hoeveelheid water die u i t het monsterwordt
geperst tijdens de proef, worden niet bepaald. Doordat de vervormingstoestand van het monster tijdens de proef niet vol Jedig bekend is,
zullen de optredende spanningen slechts b i j benade- dering kunnen worden bepaald. Met behulp van een a a n t a l aannamen en de daarop afgestemde rekenprocedure( 11) wordt eenzo
goed mogel i jke cchat- t i n g van de werkelijke spanningen gemaakt, Een andere moeilijkheid b i j het berekenenvan
de j u i s t e spanningen in het monstervormt
de niet zuiver cilindrische vervorming van het monster. Door de niet wri jvingsloze onder- en bovensteunplaat z a l e r immers een verstorende invloed ophet spannings- en vervormingsbeeld ontstaan.
De invloed
van
deze verstoring op de resultatenvan
de celproef l e i d tt o t
een overschatting van de wri jvingseigenschappen. Dit bl i j k t ook u i t onderzoekingen verricht i n triaxiaal proeven waarbij achtereenvol-gens
grondmonsters werden beproefdmet
(nagenoeg) wri jvingsloze en conventionele steunplaten( V ï
en VII),,
Het
zou daarom
sterkaan
t e bevelen z i j nna
t e gaan hoe g r o o t deze invloedvan
de eindwrijving i s op de gevonden wri jvingseigenschappen. , . . J. - 8 -
3 ,
Nadere
beschouwingvan
de geconsol ideerde celproeven.
In het navolgende zal
aan
de handvan waarnemingen van
voornamelijk de horizontale steunspanning envan
deoptredende
zakkingenvan
hetmonster
worden
getracht een beschrijvingt e geven van
het proces d a tb i j de ui tvoering
van
een "geconsol ideerde" cel proefzou
kunnen op-treden.
Vooropgesteld
moet worden
d a t men e r zichechter
van
bewust dient t e z i j n dathet
gebeuren in een celapparaateen
nogal gecompliceerd ge-heel'%s. Het grondmonster zal b i j belasting zowel min of meer ( n i e t
1 ineair) elastisch a l s ook voornamel i j k plastisch
vervormen.
Het gecompl iceerde gedragvan
de grond, d a top
d i tmoment
nog nauwe1 i jks
i n voldoende
aan
het werkel i jke gedrag aangepaste spanning-rek r e l a t i e s i sweer t e
geven,tezamen met
de gedeeltelijk n i e trepro-
duceerbare eigenschappen van h e t celapparaat
en
de n i e t vol ledige informatieover
het gedragvan
hetmonster
tijdens de celproef latengeen
kwantitatieve behandelingtoe. De
beschrijvingvan
het proces zal dan ook beperkt zijnt o t
een voornamel i j k kwalitatieve beschrijving,waarbij op onderdelen gebruik zal
worden gemaakt
van
eigenschappendie
voor
elastische materialen gelden.Een
studie naar een theoretischmeer exacte beschrijving zal zeer
zeker
nodig zijn ( I V ) .Laten
we a l s voorbeeld het 3e belastingmiveau van het monster1 B
(zie bijlage 2 . 1 . ) eens nader bezien:we zullene r
daarbij vanuit gaan d a th e t
monster
na
zijn voorgaande belasting en aanpassing en dus j u i s tvoor
het aanbrengen van de belastingsverhoging in een k r i t i e k e span- ningstoestand verkeerde (de korrel spanningcirkelr a a k t
aan de omhul- lendevan
Coulomb). De belastingsverhogingwordt
r e l a t i e f snel, veelalbinnen 5 minuten
,
aangebracht. Bij de i n het algemeen ondoorlatende grondmonsters u i t de kaden zal tijdenshet
belasten nog nagenoeg geenconsolidatie
optreden
en zullen dewaterspanningen
i nzekere mate toe-
nemen.
A l s
we
n u ,
al s gedachten-experiment,
ervan
ui tgaan d a t de horizontaleb steunspanning%
na het
belasten n i e ttoeneemt,
dan zaleen
spannings-beeld
o n t s t a a n
zoals i s aangegeven in figuur 3.1.We
zien
hier d a t b i j de danopgewekte
korrelspanningen i n h e t grond-monster
de spanningccircel (ver) boven de "kritieke" l i j nvan
Coulomb u i t r e i k t . Met andere woorden het monster zal b i j belasten ineen
bezwijk- toestand komen # waarbij door de optredende horizontal e uitdijing eev steun-- 9 -
spanning i n de omringende vloeistof wordt opgebouwd. Deze druk z a l
zo
g r o o t worden d a t e r j u i s t weer evenwicht wordt bereikt.
In f e i t e verandert b i j belasten d u s zowel de v e r t i c a l e als de
horizon-
t a l e uitwendige spanning.
Als we
n u
ervan uitgaan d a t het monster over de hoogte homogeen vervormt(wat
zoals eerder is opgemerkt s l e c h t s b i j benadering het geval i s )en
b i j het belasten geen volumeveranderingvan
hetmonster
optreedtzou
b i j een e l a s t i s c h evervorming
het vol gendekunnen
worden
gesteld:,
AV = o--dus E,, 2 E h = 0 3 A ' U v
+
2A'Uh = 0 .en
u
= 1/3 (AU,i
2~a,,)Aangezien AU,, > A U h i s A U h
u
<en dus
u
= fAuvs waarin f < 1Au',, = Auv
-
U O f Autv = Auv-
fAov = (l-f)Auvv = volume van het monster
E = v e r t i c a l e vervorming Eh= horizontale vervorming uv= v e r t i c a l e grondspanning
V
u',,=verticale korrel spanni ng
bh? horizontale t o t a l e spanning
u' ,,=horizontale korrel spanning
u
= water(0ver)spanning.Het spanningsbeeld d a t h i e r b i j o n t s t a a t i s weergegeven i n figuur 3.2.
Het
b l i j k t d a t een t e verwachten combinatie van korrelspanningen U',, en a ' hna belasten i n het grondmonster n i e t kan bestaan: het monster bezwijkt ( t r a j e c t I i n het u,,/tijd en €,,/tijd diagram op bijlage 2 . 1 . ) .
Er
treden b i j d i t proces plastische vervormingen op. Hoewel door het gecompliceerdekarakter
van devervorming van
het grondmonster ( i n welke mate plastischvervormd
en isdeze
vervormingvan
het type "work-hardening" o f "work-softening"?) het proces n i e t kwantitatief kan worden vastgesteld, kan wel
worden
gesteld d a t b i j het belasten de O h enu
toenemen, zodanig dat eenkorrel spanningstoestand o n t s t a a t zoals weergegeven i n figuur 3 . 3 .
-
10
-
Na
het verhogenvan
de belasting zal het grondmonster gaan consolideren; met het verstrijkenvan
de t i j d zullen de in het monster aanwezige water- spanningen afnemen. Hiervooris h e t nodig
d a t water kan afstromen u i thet monster. In het celapparaat i s d a t mogelijk gemaakt door poreuze stenen onder en boven het monster en
door
de plooien in de rubberzakom
het monster. Het consolidatieproces, waarbij de waterspanning kleinerwordt
en
de korrelspanningen toenemen, zal tevens een vol umeverkleiningvan
het monstert o t
gevolg hebben, Dit komt deelst o t
uitdrukking in een voortgaande zakking(Ev/t1.
deels door een afnamevan
ah doordatb l i j k b a a r E h een afname t e zien geeft ( t r a j e c t I1 in bijlage 2 . 1 ) ,Overigens moet worden opgemerkt d a t een afname
van
niet a l t i j d duidelijk u i t de waarnemingen bl i j k t .De snelheid waarmee zich het consolidatieproces voortzet zal afhankelijk z i j n
van
de doorlatendheidvan
de grond en zal geringer worden naarmate de wateroverspanningen afnemen Hierdoor zullen zowel de toenamevan
E" a l s de afnamevan
a'h in een steeds langzamer tempo voortgaan ( t r a j e c t 111).De beoordeling
van
de consolidatie wordt gedaanaan
de hand van de zakkings- snelheidvan
het monster. Bij een voldoend kleine zakkingssnel heid wordt verondersteld d a t de consolidatieperiode voorbijveroorzaakt, door "seculaire" effecten. Is deze zakkingssnel hei d bereikt,
dan kan een spanningsbeeld
o n t s t a a n
zijn zoals aangegeven i n figuur 3.4.In
vele gevallenwordt
geconstateerd d a t de aanvankelijke afnamevan
uhna verloop van t i j d verandert in een toename. Hierop zal l a t e r worden teruggekomen.
Als de vastgestelde zakkingssnel heid i s bereikt, wordt "gemohrd".
Daarbij
wordt
de horizontale steunspanning verminderd ( t r a j e c t IV) t o t d a t de "h na het sluitenvan
heta f t a p k r a a n t j e merkbaar
oploopt ( t r a j e c t V )en het zakkingshorloge een zichtbare zakking aangeeft.
Afhankelijk
van
de "voorzichtigheid" waarmedewordt
gemohrd k a n een meero f minder grote wateronderspanning
o n t s t a a n .
Zo1 ang het monster geen vol umeveranderi ng ondergaat, kan onder de veronderstel 1 ing d a t het b i j benadering elastisch reageert, worden gesteld:i s en de zakking wordt
o.m.
b AV = O + Aar',, 3. 2 A ~ ' h = 0
_ -
Voorts
U =1/3
(AOV -k 2 A U h ) = 0 i su
= 2 AUh3
ûmda t Auo
d u su
<o.
-
11-
A. , 1. m,
.-
Na
het
"mohren" wordt
weer gewachtt o t
de
wateronderspanni ngen "verdwenen"z i j n . Dit
wordt ook
n u
beoordeeldaan
de handvan
de v e r t i c a l e vervormings- snelheidvan
het grondmonster ( t r a j e c tVI).
De b i j deze geringe zakkings- snelheid afgelezen horizontale steunspanningwordt
dantezamen
met de u i tde aanwezige belasting berekende v e r t i c a l e
spanning
beschouwd a l seen
kri- tiekespanningstoestand
van
het monster. Opgemerktwordt
d a t behalve de reeds eerder genoemde "versteviging" van hetmonster
door de eindwri jving(van
decdrainagestenen) ook het f e i t d a t de afgelezen horizontale steun-spanning t i j d e n s het consolidatieproces
na
het mohren steeds kleiner i sdan de horizontale korrel spanning, kan leiden t o t een (geringe) overschat-
t i ng
van
de grondei genschappen.In
het
bovenstaande i s het e f f e c tvan
de voortgaande vervorming van degrond onder
constante schuifspanningvoor
de beschrijvingvan
het procesn i e t in de beschouwingen betrokken. I n r e a l i t e i t zal echter een ver- groting
van
de vervormingssnel heid (hoekverdraai ing) i n principe een vergrotingvan
de ontwikkelde Tt e
zien geven(en
omgekeerd). In hoeverreeen verschil in de vervormingssnel heid
voor
de aangetroffen grondsoorten een s i g n i f i c a n t e invloed op de 9 'en
c'-waarden h e e f t , i s n i e t bekerld. Wei ka; wo;den opgemerkt dat i n de celproeven waarin uh voor een langere t i j d (nagenoeg) constant i s de zakkingvan het monster
een nagenoeglogaritmisch beeld geeft.
Er
is momenteel een onderzoek gaande naar de betekenisvan
de v e r t i c a l e vervormingssnel h e i dvan
hetmonster
voor
de voorspel1 ingvan
het ver- vormingsgedragvan
een kade.-
12-
4. Pogingen
t o t
verkorting van de cel proefprocedure..-
Het leek aanvankelijk d a t b i j de beproeving
van
de grondmonsters voorhet "Systematisch kade-onderzoek" volgens de hiervoor beschreven
pro-
cedure niet voldoende celapparaten beschikbaar waren
om
het gewenste onderzoekprogramma t e kunnen ui tvoeren. Het bl eek name1 i j k d a t , afhan- kelijkvan
de s t i j f h e i dvan
het monster, een volledig uitgevoerde proef ongeveer4 t o t
8 weken in beslagnam.
Het leek daarom zinvol na t e gaanop
welke / - wijze een eventuele versnel1 ingvan
de beproeving konworden
gereal iseerd.
Een eerste poging daartoe i s door het L.G.M. ondernomen. Getracht werd u i t de eerste s e r i e
(van
10) waarnemingenna
het mohren t e voorspel- len hoe groot b i j een bepaalde verticale belasting de steunspanningzou
zijn op het t i j d s t i p
waarop
het monster devan
t e voren vastgelegde verticale vervormingssnel heid (toen 100proef leverde een rede1 i j k resultaat op, maar d e tijdwinst bleef zeer beperkt ( I I )
.
Een tweede poging werd door het C.O.W. ondernomen. Dairtoe werden a l l e r - e e r s t
van
een flink a a n t a l celproeven de waarnemingsstaten (betreffendeh e t verloop van de verticale verkorting van het monster en het verloop
van
de horizontal e steunspanning) wat nauwkeuriger bestudeerd.Het viel daarbij op d a t , zoals reeds in paragraaf 3 i s opgemerkt, de horizontale steunspanning na een aanvankelijke snelle s t i j g i n g (na een verhoging van de belasting) een daling vertoonde, waarna
voor
het meren- deelvan
de beproefde monsters weer een l i c h t e s t i j g i n g o p t r a d . Ditzou
kunnen betekenen d a t het monster tijdens het consol idatieproces in een kritieke korrel spanningstoestand was gekomen. Ook kwam het regelmatig
voor dat de waarnemingen geen duidelijke afname van de horizontale steun- spanning t e zien gaven; de steunspanning liep
na
een aanvankelijke zeer snelle stijging b i j het belasten langzamerop.
Mogelijk i s b i j een deelvan
deze gevallen wel een dalingvan
de steunspanning opgetreden, maarheeft d i t proces zich binnen twee afleesti jdstippen voltrokken.
b Bovendien viel b i j deze nadere beschouwing
van
de waarnemingen opd a t
de afgelezen steunspanning enige t i j d
na
belasten ten naaste b i j over- eenkwam (meestal i e t s groter was) dan dedoor
het L.G.M. gebruikte spanningna
h e t mohren b i j een verticale vervormingssnelheidvan
100 p/dag. Teneinde
na
t e gaan of d i t verschijnsel zich systematischvlaag)
zou
bereiken. Deze-
13-
.
b i j e i ke beproeving voordeed werden van de i n h e t verleden u i t g e v o e r d e langzame c e l proeven de beschikbare waarnemingen a l s v o l g t bewerkt:
-
van e l k b e l a s t i n g s n i v e a u werd de h o r i z o n t a l e steunspanning ongeveeréén dag na h e t b e l a s t e n bepaald. Tezamen met de v e r t i c a l e spanning werd d i t a l s de k r i t i e k e spanningstoestand aangehouden,
-
i n d i e g e v a l l e n w a a r b i j één dag na h e t b e l a s t e n de steunspanning nog steeds afnam werd de minimale waarde van de steunspann,ing g e b r u i k t , o f werd, zo d a t voorkwam, d i e steunspanning g e b r u i k t d i e gedurende één dag c o n s t a n t was gebleven.Met de bijbehorende v e r t i c a l e spanning werd h i e r u i t weer de a l s k r i - t i e k beschouwde cpanningstoestand bepaald.
U i t de volgens d i t r e c e p t voor e l k e p r o e f verkregen k r i t i e k e spannings- combinaties werden dan weer de w r i jvingseigenschappen 4 ' en c i bepaald. Een o v e r z i c h t van deze r e s u l t a t e n met de bijbehorende, reeds e e r d e r
be-
paalde (9' en c'-waarden 9 behorende b i j de e e r d e r genoemde proefproceduremet h e t c r i t e r i
um:
v e r t i c a l e vervormi ngssnel h e i d 100 p/dag, i s weergegeven op b i j l a g e 4.1. Een o v e r z i c h t van de v e r s c h i l l e n tussen de gemiddeldenvan
#I',
t g $ ' en c ' de s c h u i f s p a n n i n g b i j een normale spanning van0 , l k g f
/
cm2 ( T ) en van 092 k g f/ cm
( T b i j l a g e 4.2.In
d i t o v e r z i c h t i s een onderscheid gemaakt tussen e n e r z i j d s k l e i - en " k l e i i g e " monsters en a n d e r z i j d s de veenmonsters, omdat de l a a t s t e d u i d e l i j k meer s p r e i d i n g vertonen i n de a a n g e t r o f f e n v e r s c h i l l e n dan de e e r s t genoemde.De op b i j l a g e 4.2. genoemde v e r s c h i l l e n geven, vooral voor de n i e t - v e e n - monsters, voldoende a a n l e i d i n g om de b e t e k e n i s van een s n e l l e r e proef, u i t g e v o e r d volgens een r e c e p t z o a l s h i e r v o o r i s genoemd, nader t e onder- zoeken. D i t nader onderzoek was ondermeer n o o d z a k e l i j k omdat de nu voor de b e p a l i n g van de (9' en c ' - waarden g e b r u i k t e oh-waarden o n t l e e n d wer- den aan een v o l 1 e d i ge u i t g e v o e r d e "1 angzame" c e l p r o e f .
Het was n i e t b i j voorbaat u i t t e s l u i t e n d a t b i j een v e r k o r t e u i t v o e r i n g volgens de s n e l l e r e methode a f w i j k i n g e n zouden kunnen ontstaan, d i e n i e t naar voren kwamen door de langzame procedure,
Een meer d i r e c t e v e r g e l i j k i n g tussen de r e s u l t a t e n van b e i d e u i tv o e r i n g e n van de c e l p r o e f en een zo m o g e l i j k b e t e r i n z i c h t i n h e t proces van de s n e l l e r e p r o e f werden daarom n o o d z a k e l i j k geacht.
t
2
1
i s weergegeven op* t
... . . . . . .-., . . . . . .. . * .
-
14-
5,
De
"snellere" proef.
. .Uit de resultaten
van
de,
op
bijlage
4.2'
. .gegeven, vergelijking
van de
gevonden
9 Ien c'-waarden
bijrespectieve1
ijkde "langzame" en de
"snellere" cel proef
zougeconcludeerd kunnen worden dat het monster
na het aanbrengen van de belasting en reeds voor het mohren
in
een
kritieke spanningstoestand geraakt.
Dit
ZOUerop kunnen wijzen dat tijdens de eerste consolidatieperiode
bij de-langzame celproef (zie paragraaf
3 )zodanige wijzigingen in
waterspanningen en di entengevol ge vol urneveranderingen plaatsvinden dat
'automatisch" de kleinste steunspanning wordt bereikt. We willen hier-
bij even nader stilstaan en trachten aan te geven onder welke voorwaar-
den dit
kan
optreden. Hierbij moet echter onmiddell ijk worden opgemerkt
dat door het gebrek aan inzicht
in
het juiste gedrag van de grond slechts
een grove benadering mogelijk
is.
Veronderstel dat de korrelspanningen van een belast monster
bijhet
begin van het consolidatieproces juist een zodanige verhouding bezit-
ten dat de cirkel van Mohr (van de korrelspanningen) jcist aan de
omhullende van Coulomb raakt (zie fig.
5.1)Is
dit het geval dan geldt:
--
Voorts
is
O = u' tu.
en
v i = o h O . I ' tuoo
vo
O V, OB i j
het consolideren zal de waterspanning u gaan veranderen.
Optijdstip
t kunnen de veranderingen
in
de waterspanning als volgt worden uitgedrukt:
Als de korrelspanningen bij het consolidatieproces minstens een kritieke
verhouding moeten blijven bezitten moet
N u
was(1)
.
u'Q ' I =
ltsin
4 '-
15-
Het verschil is
'UAt-
a;71
1
+
sin,$'
3
u'-
a'vt
vO 1-
sin
9 ' O of,na substitutie
( 2 )De veran eringen in de steunspanning
zijnals volgt te schrijven:
..
zodat
Substitutie
van (4)
in
( 3 )Uitgewerkt:
noht '2sin
9' P- >
.I
. .
"t
-
I+
sin
Deze uitdrukking stelt dus de voorwaarde vast waaronder
de(korrel spanning%)
cirkel van Mohr blijkft raken aan
de
omhullende van Coulomb,
Opgemerkt wordt dat een eventuele cohesie geen invloed heeft; van belang
zijn
slechts de verschillen in korrelspanningen en waterspanningen.
De vraag
is
nu
o fbij het gebeuren in
decelproef tijdens het consolideren
van het monster aan de zojuist genoemde verhouding tussen
ahen u wordt
voldaan.
Bijhet afnemen van de waterspanningen in het monster zal het
volume daarvan verminderen. Stel nu dat door de veranderingen
van
de
horizon tal e afmetingen
h.
ZITR = AVh =:,,-
1 (ut
-
u0).
A
Eh'
Dit betekent een volumevergroting van de celruimte van
b
waardoor de horizontale spanning
in
decelruimte zal afnemen.
Een
wijziging van deze spanning resulteert
in
een volumeverandering van
.
. ..
-
16-
de cel
ruimte
vol gens"cel
-
O ho
,
waarin Sa een maat i s voor de s t i j f h e i d van de cel.- h t
'a
Onder de veronderstelling d a t het water i n de cel onsamendrukbaar i s
geldt
n u
Of ui,tgewerkt:Ao
De
voorwaarde
voor
deze verhouding was A U 2 sin 9 'h, d u s
sa
2 sin 0 ' - > = 1 t s i n+ '
A-
- . 1 t sin 0 'AUt
#Voor
de $'-waarden die i n de praktijk van het grondonderzoek wordenontmoet varieërt de functie 2 sin 4 ' tussen de waarden '0,4
voor
1
+
sin 9 '4 ' = 15' en "0,7$
voor
0 ' = 35' (zie bijlage 5 . 2 . ) .Zoals t e verwachten i s de verhouding tussen de "stijfheid"
van
hetmonster b i j het consolideren en de s t i j f h e i d
van
het celapparaat be- slissendvoor
het a l d a n niet "automatisch'lmohren.
Overtgens
moet
worden opgemerkt d a t de afgeleide formule weinig meer dan theoretische waarde heeft, omdat van een v r i j vergaande vereenvoudi- ging van het probleem i s ui tgegaan. Deze vereenvoudi gi ngen betreffen voornamel i j k , naast de reeds genoemde uitgangspunten-
de cirkel van Mohr voor de korrelspanningen raakt aan'de omhullendeb
-
de
lineaire r e l a t i e tussen volumeveranderingenvan
het monster in-
de water- en korrelspanningen z i j n homogeen over het monster v.erdeeld,-
de ware grondeigenschappen, zoals het voorbijgaan aan de dilatantiever- schi jnselenon
de invloedvan
de schuifspanning ophet
vervormingsge-. d r a g
van
het monster ( t i jdsafhankel i jkheid).van
Coulomb b i j het beghvan
het proces,-
17-
We
zullennu,
met het bovenstaande i n gedachten,aan
de h n n A van waarnemingen proberen enkel e concl usi es t e trekken. We beschouLien e e r s t daarvoorhet verloop van u t en c v / t
van
monster1B
( b i j l a g e 2 . 1 . ) .We
zien, d a t nahet
beëindigenvan het aanbrengen
van
de belasting de afneemt. ü i t kan alleen maar a l s b i jhet
consolideren inderdaad eenvol umeverkleining
van
het monster optreedt, zoals hiervoor beschreven.Na
enige t i j dwordt
echter een minimum bereiktwaarna
de steunspanning g e l e i d e l i j k g a a t oplopen. Ditzou erop
wijzen d a thet
monster t i j d e n shet
cgnsolideren i n een k r i t i e k e spanningstoestand i s geraakt o fnauwkeuriger
gezegd: de horizontale vormveranderingen a l s gevolgvan
consol i d a t i e van het monster worden overtroffen
door
de u i t d i j i n g a l s gevolgvan
bezwijken. Mits de waterspanningen i n het monster n i e tt e
groot
z i j nop
d a t t i j d s t i p kan dus het bereikte minimumvan
desteunspanni ng
worden
beschouwd a l s behorende b i jeen
bezwi j ktoestandvan
h e t
monster.
Hierbij wordt dan afgezien vanhet
vastleggen van desteunspanning
b i j een zekere vervormingssnel heid (uitgedruk ineen
ver-Na het belasten
wordt
n i e t a l t i j deerst een
dalingvan
de steunspanning geconstateerd,maar
b l i j f t de steunspanning, na de s n e l l e s t i j g i n g b i j het belasten, in een steeds langzamer tempo toenemen, Blijkbaar ver- keert hetmonster
b i j het consolideren continu i n een bezwi jktoestand.A l s
nu
de wateroverspanningen d a a r b i j voldoende klein geworden z i j n ,zou
de danheersende
steunspanning a l s een k r i t i e k e waardekunnen
worden beschouwd.h!
“h
t i c a l e zakkingssnelheid) van het monster. i
Bovenstaande gedachten waren op een gegeven moment u i t g e k r i s t a i 1 iseerd. Omdat het n i e t mogelijk bleek l a n g s theoretische weg
t o t
een oplossingt e komen i s besloten een vergelijkend onderzoek u i t t e voeren. Dit onder-
zoek
zou
dan i n hoofdzaak bestaan u i t het beproevenvan
grondmonsters volgens de L.GOM.-methode ( 11) waarbij een v e r t i c a l e vervormingscnelheidvan
100 u/dag a l s criteriumzou
worden gehanteerden
daarnaast hetbeproeven
van monsters
van
een zoveel mogel i j k gel i j ke samenstel 1 i ng volgens dedoor het
C.O.W. ontwikkelde gedachten.D i t l a a t s t e
komt
dus i n f e i t e neer op het volgende recept (per belas- t i ngniveau) :.de
steunspanning wordt
afgelezenna
1 d a g s t e n z i j de steunspanning dannog steeds d a a l t ,
In d i t geval wordt de steunspanning afgelezen als deze gedurende één dag
-
-..
-
18-
niet verandert
of.een stijging vertoont.
De hierbij gekozen periode
van
1 d a gna
het belasten
kwamvoort
u i tde resultaten
van
eerdere proeven (volgens de I.G.M.-methode)
waar-
b i j
bleek
d a t deconsolisatieperiode, beoordeeld aan het gedrag
van de
r e l a t i e
E d t ,achter de rug was.
Ter oriëntering het
volgende: Bij2-dimensionale consolidatie
( i nde
lengte-richting van het monster)
i 5voor het verkrijgen van
90%conso-
l i d a t i e een consolidatie-coëfficiënt
i nde orde van
5.îO-4 cm2/sver-
e
is t-.---
Als wordt verondersteld
d a twaterafvoer eveneens
i n h o r i z o n t a l e z i nplaats heeft wordt de vereiste consol idatie-coëfficiënt vermindert
t o t een waarde kleiner
danlOW4
crn2/s.
Hieraan
kan b i jde grondsoorten zoals die
n a b i jde kaden
worden aan-getroffen
b l i j k b a a rworden
voldaan;een
Inv = 0,l CM /kgfen een
k = 10m8cm/s betekenen een
c v = 10'4cm2/s.
2
-
19-
6.
Het
vergel
i j k e n donderzoek.
Voor
een d i r e c t e vergel ijkingvan
de twee proefprocedures was hetn o d i g
t e
beschikkenover
eengrondsoort
waarvan
de spreiding i n de grondeigenschappenzo
gering mogelijk was. Bij het opzettenvan
de proef werd de voorkeur gegeven aan monstersvan
een grondsoort d i eonder
natuur1 i j ke omstandigheden gevormd was boven k u n c t m a t i g aange-maakte
monsters.Ook werd-destijds
door
hetL.G.M.
de mogelijkheidvan
het aanmakenvan
monsters met
bepaalde eigenschappenen
een
geringe spreiding opkorte termijn
betwijfeld.Na
s e l e c t i evan een a a n t a l
terreinen i s u i t e i n d e l i j k dekeuze
gevallen opeen
gebied langs de Weipoortse Vliet n a b i j despoorbaan
Leiden-Alphenaan
de R i j nwaar
een homogeen geologisch profiel aanwezig i s (Oude R i j n klei ) en waarreeds
eerder onderzoekwas
verricht ten behoevevan
de beoordelingvan
de s t a b i l i t e i tvan
de kade. Verwezen wordt naar het r a p p o r t CO-21202-9/31, d a t door het L.G.M.i s opgesteld, en waarin ondermeer ook
een
beeldvan
de s i t u e r i n g van het t e r r e i n en een overzicht van het v e r r i c h t t e veldonderzoek wordt gegeven.De e e r s t e vraag
nu
washoe
uitgebreidh e t
t e verrichten vergelijkend onderzoek,zou
moeten z i j nom
d a a r u i t conclusies met een voldoende matevan
zekerheidt e
kunnen trekken.Voor
de beantwoordingvan
dezevraag
was het nodig inzicht
te
hebben i n det e
onderzoeken spreiding van de+
I en c -waarden (T -waarde)van
een a l s "homogeen" t e kl ass i f i cerengrond.
Voor
de schatting daarvan stonden de resultaten van reeds eer-der
uitgevoerde cel proeven op daar in de nabi j e omgeving gestoken grondmonsters, t e r beschikking. Deze celproeven bestonden u i t 2 s e r i e svan
e l k 3 monsters d i e ~p eenzelfde diepte waren gestoken met dicht b i j el kaar gesitueerde boringen. De resultaten van deze celproeven z i j n samengevat op bijlage 6,lA.Naast de door het L.G.M. vastgestelde (9' en cl-waarden, gebaseerd op een keuzevan
twee a l s maatgevend gesteldecirkels, z i j n ook de waarden die volgen u i t
een
c o r r e l a t i evan
de hoofd-spanningsparen
van
de bezwijkbelastingen bepaald. Dit i s uitgevoerdvolgens
het
systeem p1 = ap2 fb
waarin a
=1
-t sin 4 ' en b zclvWF-
1
-
sin l-sin 9 '. . . . . . - . . . . .. __
I
1
:.. _...
-
. 20-
doordat
deze i n vele gevallen ni etbetrouwbaar
geacht wordt.( z i e
par.
2 ) .Ook
deze
waarden
van
O ' ,
t g 4 ' ,c ' ,
Tbehorende standaardafwijking op bijlage 6.1B aangegeven.
Uit deze gegevens b l i j k t d a t de Standaardafwijking in de t g 9 '
ongeveer 10% i s ,
voor
de cohesie i s dezewat
groter (-20%).-De standaardafwijking in de a .
en
T varieertvan
ca. 5% t o t15% en b e d r a a g t gemiddeld rond 10%.
A l s wé e r
n u
van
uitgaan d a t de standaardafwijking in de schuif- weerstandvan
det e
onderzoeken grondt e
schatten i s op 10%: i st e
bepalen hoe g r o o t de steekproef (= h e t aantal monsters) vooriedere s e r i e
moet
z i j n , wil men daaruit conclusies kunnen trekken die een zekere matevan
betrouwbaarheid hebben.Hierbij wordt e r
van
ui tgegaan d a t de mechanische eigenschappenvan
degrond
t e
beschrijven zijnmet een
normale verdeling. Dit zalzeer
waarschijnlijk binnen beperktegrenzen een
vol doende benadering z i j n (zieook
I X en XI).Veronderstellen
we voorts
nog d a t de resultatenvan
beide series proeven eenzelfde standaardafwijking vanIS%
zul lon
bezitten dan volgt. d a a h i t d a t de standaardafwijkingvan
de verschillenwaarnemingen bei de reeksen).
Met het uitgangspunt d a t e r geen verschil in de gemiddelde waarde
van
de T zal z i j n (nulhypothese pI-
p2= o) ,
l i g t het kritiekeen 'I zijn met de bij-
O ¶ k o $ 2
o
3 1 0'2F
s
k 3 i
(waarin n
enn
respectieve1 i j k het aantal- -
gebied tussen
>i
-
7
tha,nl+n2-2
'Sd en-
Y "'"&a,ni+m-2*SdB i j een keuze
van
8 monsters in iedere s e r i e b l i j k t d a t deze nul- hypothese met 95% zekerheid gesteld kan worden a l s het verschil in het gemiddeldevan
de resultaten niet groter i s dan de standaard-afwijking
van
de afzonderlijke reeksen-uitkomstenvan
iedere proef- methode ( z i e bijlage 6 . 2 ) .Besloten werd
om
een serie van twee maal 8monsters
t e beproeven.Een 9-tal boringen voor net verkrijgen van de r!?onz?xrs werd in
januari
1972 uitgevoerd.Een uitgebreide beschrijving
van
de plaats Ilan de boringen en diepte onder het maaiveldwaar
de monsters gestoken z i j n , i s t e vinden in-
21-
De
v a r l a t i e over de diepte waaruit ~ + 2 grondmonsters zijn genomen i sgroter
dan deopzet
was,
Dit bleek echter noodzakelijk d o o r d a t inde klei nogal onverwacht veel houtresten voorkwamen die zoveel moge- 1 i j k bui ten de monsters zijn gehouden.
In het r a p p o r t i s aangegeven hoe de monsters verdeeld z i j n over de beide, op de verschillende wijze t e beproeven, series: bij deze ver- deling i s afwisselend het "diepe" monster in
een
van
de beide series geplaatst en omgekeerd.De
erre- serievan
8 monsters werdnu
beproefd (in een normaal uitge- voerd standaardcelapparaat) volgens dedoor
het
L.G.M. gebruikte methode (11).De andere serie
van
8 monsters werd beproefd volgens de eerder inpar.
5 genoemde kortere C.O. W.-uitvoering.--
In
het eerder genoemdeL.G.M,-rapport
zijn de proefresul tatenvan
de beide cel proefprocedures opgenomen en vermeid welk overi g onderzoekwerd
verricht. Ookdaarvan
z i j n de resultaten weergegeven., Dit betreft onder andere waterspanningsmetingen in het terrein, de Atterbergse grenzen van a l l e monster, het humusgehaltevan
op éénna
a l l e monsters, en het kalkgehalte en de korrelverdeling van de lutum- en a j l t f r a c t i evan
een viertal monsters.Een
en ander i s uitgewerkt in par.7.
Bij het onderzoek naar de wrijvingseigenschappen
van
de monsters i nbeide series cel proeven werd na de beëindiging van de eigen1 i jke proefprocedure nog een aanvul 1 ende meting gedaan.
Bij de langzame celproef werd na bereiken
van
een zakkingssnelheidvan
het monstervan
100 u/dagna
het mohren nogmaals gemohrd om een inzicht in de reproduceerbaarheidvan
de horizontal e steunspan- n i n g t e krijgen.B i j
de
C.0.W.-celproef werd na de laatste aflezing gewacht t o t de zakkingssnelheid gedaald wast o t
100 u/dag, gemohrd endaarna
weer gewachtt o t
de zakkingssnelheidvan
100 d d a gwaarna
de O hopnieuw werd afgelezen.
I n
principe werd hierdoor de snellere proef besloten met een u i t - voeringswijzevan
de laatste betastingstrap overeenkomstig de lang- zame methode..
-
22-
Deze gegevens kunnen bijdragen t o t een conclusie ten aanzien van de overeenkomst o f het verschil in beide proefmethoden.
Tevens z i j n twee monsters beproefd vol gens de
L.
G,M.
-methode, nabeëindiging van de proef en na zwelling opnieuw belast. In
p a r ,
8 z i j n de resultaten uitgewerkt.-
23-
.. -
Beschouwi n g
van
de resul tatenvan
het vergel i j kend onderzoek. De resultatenvan
de celproeven op beide series grondmonsters z i j n aangegeven in het L.G.M.-rapport C0-21202-9/31; bijlagenR 2 t o t
en metR4.
De resultaten
van
de celproeven op monster 3A, boring V en monster 4A, boring VI zijn mogelijk niet betrouwbaaromdat
b i j het uithalenvan
het monster u i t het celapparaat bleek d a tvan
beide de celzak (het rubberomhulselrond
het monster) lek was. De resultatendaarvan
zijn%i j de verwerking buiten beschouwing gelaten.
Bij het uitwerken zal herhaaldelijk gebruik worden gemaakt
van
ge- middel den en standaardafwijking al s kenmerkende parametersvoor
een groep waarnemingen. Daarbijwordt
ervan uitgegaan d a t de verschil lende grootheden(r,tg
Beide proevenseries zul l e r eerst afzonder1 i j k
worden
beschouwdom
duidel i j k de sprei di ng
van
de grondeigenschappen (binnen een opper- vlaktevan 4
x4
m
en een hoogte van ca. l m ) t e laten uitkomen,Daarna zal een vergel ijking
van
de resultaten worden gepresenteerd,,c1 ,T enz) s t a t i s t i s c h een b i j benaderinp
normale verdeling bezitten ( z i e ook IX en XI)..
2
De L.G.M,;serie.
De
resultatenvan
de onderstaande proeven z i j n beschouwd:-
de wrijvingseigenschappen ( t g 9 ' en c l ) .-
de torvane waarden (T.V.)-
de Atterbergse grenzen: de vloei grens, de rol grens, de pl a s t i c i t e i t s --
de tiumusgehal t e n .Voorts
zijnvoor
een aantal belastingsniveaus (korrelspanningen) de schuifweerstandwaarden berekendom
de variatie in de schuifweerstand,
die voortvloeit u i t de gemeten 4 ' en c'-waarden, nader vast t e stellen. Bij het gemiddelde soortelijk gewichtvan
de grond: y= ca 1,5 t f / ml i g t
de
korrelspanning in het terrein op 2 à 2,7rn
beneden maaiveld opeen niveau
van
0,2 à 0 , 3 k,gf/cm2.een waterspanning
van
ruim1
m
wk (zie bijlageR 1
van
het L.G.M.9rapport
)De
voor
beide genoemde korrelspanningen (0,Zen
0,3 kgf/cm ) berekende schuifspanning (-rd ,pindex (P. I . ) en de kleefgrens
3
Hierbij i s rekening gehouden met
2
-
24-
standaardafwijking zijn
op
bijlage7.1
samengevat.I
Naast
dedoor het
L.G.M. aangehouden $ ' en c'-waarden, bepaalddoor
het
trekkenvan
de raakJijnaan
twee representatief geachte bezwijk- cirkels, zijn de wrijvingsgrootheden ook bepaald u i t een correlatievan
de haofdspanningen.Hiervoor zijn de hoofdspanningsparen
van
de2e
t o t en met
de4e
bezwi j kbel a s t i ng gecorrel eerd op de manier
zoals
aangegeven inpar.
5.Het
laagste belastingsniveau i s daarbij niet betrokken omdat deze cirkel, zoaïs-reeds opgemerkt, de neigingvertoont
" t e
klein" t e z i j n .De
resultatenvan
deze bewerking z i j neveneens
op bijlage7 . M
aangegeven.
De
verschillenper
monster in de t g 4 ' , c ' en r-waarden zijn overhet
algemeen n i e t ,groot.
Afwijking in de cohesiet o t
ruim 10%komt
echter
voor.
Het verschil tussen de gemiddelden (zie bijlage 7.1,) i s zeer gering;
de
door
hetL.G.M.
gekozen 4 ' en c'-waarden zullen echter wel t o t een gemiddeld i e t shogere
schuifsterkte leiden.De
resultaten (gemiddelde en spreiding) van de overige proeven z i j nop bijlagen
7.2A
samenqevat.Door
de verschillen i n dieptewaarop
de monstersgenomen
z i j n k a n inde resultaten mogelijk een van de diepteligging afhankelijke variatie
van de grondeigenschappen optreden. Om d i t
na te
gaan isvan
de boven-genoemde eigenschappen een overzicht samengestel d , waarin de eigen- schappen a l s functie
van
de diepte worden aangegeven (verwezen wordtnaar
de bijlagen 7 . 3 en 7 . 4 . ) .De
afhankelijkheidvan
de wrijvingseigenschappen i n de diepte l i j k tenigszins
aanwezig
t e
zijn.De
t g+'-waarden geven
enige,maar
nauwelijks een significante, toename t e zienmet
de diepte; de toenamevan
decohesie i s
wat
duidelijker. De schuifspanning ( T ~en
, ~beide factoren
een
duidelijketoename met
de diepte. tvertoont,
door de samenwerkingvan
Tevens
i s de spreiding in de berekendeHet
b l i j k t d a t de spreiding in het horizontale vlak willekeurig i s . schuifweerstandswaarden in'
het
horizontale v l a k nagegaan. Op bijlage7.5A
i s een'overzicht gegeven.-
25-
van"e1 k monster een torvaneproef uitgevoerd. De gegeven T.V. -waarde
is
het
gemiddeldevan
deze twee uitkomsten. Op bijlage 7.6 is na-gegaan of e r globaal verband bestaat tussen de T.V.-waarde en de schuifweerstand, bepaald met behulp
van
de wri jvingseigenschappen t g9 '
en c ' .Het b l i j k t
d a t
e r geen verband kan worden aangegeven. Opgemerkt wordt d a t de T.V.-waardenvan
dezelfde ordevan
grootte zijn als de schuifspan- ning b i j een normaalspanningvan
0,3 kgf/cm bNagegaan'is of de diepte
waarop
de monsters gestoken zijnvan
invloedi s geweest op de gemeten T. V . -waarden Het resul
t a a t
i s eveneens weer- gegeven op bijlage 7.6.2
De mogelijke samenhang
van
de wri jvingseigenschappen met de fysische eigenschappen van de grond i s eveneens onderzocht. Hierdoor i s een vande
wri
jvingseigenschappen onafhankel i jke informatieover
de homogeni- t e i tvan
de grond verkregen. Bovendien zou,bij een zeker verband tussen de fysische eigenschappen en de wri jvingseigenschappen, langs indirecte weg conclusiesover
de vergel i jkbaarheid van de beide proefproceduresgetrokken kunnen worden. Het verband tussen de pl asticiteitsindex
en
t g
4
'en de andere wri jvingseigenschappen i s aangegeven o p bijlage 7 . 7 . Volgens ( I V ) bestaat e r een verband tussen sin 4 ' en de plasticiteitsindex. Op bijlage 7.8.fende r e l a t i e zoals in (IV) i s opgenomen. Het beeld s l u i t redelijk aan
b i j
het
d a a r aangegeven verband P . I .-
sind,
hoewel binnen d e groepwaarnemingen de rel a t i e geheel anders 1 i g t .
Op bijlage 7.9
.
van
de monsters.Er
b l i j k t een zeker verband t e bestaan tussen het humusgehaltevan
de monsters en de u i t de proeven bepaalde t g
+-waarde.
Het -kmUSgehalte en de cohesie zijn in het geheel niet afhankelijk, terwijl e r een redelijk goed verband bestaat met de T-waarde. In hoeverre deze overeenkomsttoeval o f systematisch i s , i s op d i t moment niet t e beoordelen.
zijn de P . I . en sin $-waarden ingetekend op de betref-
i s bovenstaande weergegeven
voor
het humusgehal t e0 ' De C.O.W. s e r i e .
De
proefresultatenvan
de C.O.W. s e r i e zijn overeenkomstig de L.G.M. s e r i e verwerkt. De resultatenvan
de celproeven zijn op de bijlage 7.1Bweergegeven. Hierbij i s weer zowel