Taludbekleding van gezette steen. Fase 2: Verslag onderzoek

. i

waterloopkundig laboratorium

- bepaling grondmechanische eigenschappen van

materialen uit Oesterdamoriderzoek

- doorlatendheidsbepaling van steenzetting en

filterlaag uit Oesterdamonderzoek,

Basalton®-onderzoek, Armorflex®-onderzoek

en Gidsonderzoek

- doorlatendheid van Fixtone -bekleding

- trekproeven op Oesterdambekleding en

Basaltonbekleding

verslag onderzoek

M 1795 / M 1881 deel VII WL

CO 258901 / 118 LGM

mei 1984

Voorwoord

deel 1: Bepaling grondmechanische eigenschappen van materialen uit het Oesterdamonderzoek

1. Inleiding

2. Randvo orwaarden

3 . Monstername

4. Beschrijving van de proeven 5. Resultaten

TABELLEN FIGUREN

Deel 2: Doorlatendheidsbepaling van een steenzetting

1. Inleiding en opdracht 2. Konklusies

3. Het modelonderzoek

4. Resultaten van de proeven

Deel 3: Doorlatendheidsbepaling van steenzetting en filterlaag uit

Oesterdamonderzoek, Basalton®-onderzoek, Armorflex®-onderzoek en Gidsonderzoek

1. Inleiding

2. Het modelonderzoek

3. Doorlatendheid van de blokken 4. Doorlatenheid van het grindpakket 5. Blokken op grindpakket

TABELLEN FOTO'S FIGUREN

Deel 5: Trekproeven op Oesterdam-bekleding en Basalton -bekleding 1. Inleiding 2. Trekproeven en prototype 3. Trekproeven Deltagoot 3.1 Trekproeven Oesterdam 3.2 Trekproeven Basalton 4. Algemene voorzieningen 5. Aanbevelingen FIGUREN

Deel 6: Vergelijking doorlatendheidsonderzoeken en consequenties voor schaalregels

1. Inleiding

2. Vergelijking resultaten

3. Theoretische bepaling van de doorlatendheid 4. Vergelijking resultaten met berekeningen 5. Konklusies en gevolgen voor schaling

In de tweede helft van 1981 is door de Deltadienst van Rijkswaterstaat aan het Waterloopkundig Laboratorium en het Laboratorium voor Grondmechanica opdracht verleend voor een onderzoek naar de stabiliteit onder golfaanval van de teen-konstruktie en taludbekleding van de Oesterdam, damvak Marollegat. In het kader van deze opdracht is onder meer een grootschalige modelproef uitgevoerd in de Deltagoot. Dit model is konform de werkelijkheid opgebouwd uit de

materialen die voor dit doel door de opdrachtgever ter beschikking worden gesteld. Naast de grootschalige proeven (Deltagoot) zijn ook kleinschalige proeven uitgevoerd (Scheldegoot). Uit beide modellen zijn voor de aanvang van de proeven representatieve materiaalmonsters getrokken waarvan de eigenschap-pen zijn bepaald, die voor de evaluatie van het modelonderzoek van belang zijn. Deze evaluatie en daarmee ook dit materiaalonderzoek valt onder fase 2 van het Fundamenteel Onderzoek "Stabiliteit steenzettingen".

Kort na het onderzoek ten behoeve van de Oesterdam zijn in de Deltagoot nog een viertal grootschalige onderzoeken met taludbekledingen uitgevoerd, te weten:

- Basalton®-onderzoek, in opdracht van betonfabriek de Hoorn B.V. - Armorflex®-onderzoek, in opdracht van Nicolon B.V.

- Fixtone®-onderzoek, in opdracht van Bitumarin B.V.

De wat meer fundamentele evaluatie van deze in het algemeen zeer praktisch gerichte onderzoeken valt eveneens onder fase 2 van het Fundamenteel Onderzoek Stabiliteit Steenzetting. In dit kader is daarom ook op materiaal uit deze proeven onderzoek gedaan.

Het onderzoek op de genoemde materialen is uitgevoerd onder supervisie van ir. C.J. Kenter door ing. P.J. Visser, ing. H. Taat en ing. H.B. Schoonman.

Het eerste deel van dit verslag is samengesteld door ing. P.J. Visser en bevat de grondmechanische eigenschappen van het materiaal uit het Oesterdamonder-zoek, zoals die zijn bepaald door het Laboratorium voor Grondmechanica.

Het tweede deel omvat de resultaten van een doorlatendheidsonderzoek dat is uitgevoerd ter bepaling van de doorlatendheid van de steenzetting van het Oesterdammodel. Dit verslag is samengesteld door ing. H. Taat.

alleen betrekking op materialen uit het Oesterdamonderzoek, maar is tevens uitgebreid met metingen voor blokken uti het Basalton®- en Armorflex® -onderzoek en voor blokconfiguraties uit het Gidsonderzoek. Voorts is meer fundamenteel gekeken naar de doorlatendheid van spleten en het type stroming in spleten als funktie van de spleetbreedte en het verhang.

Dit derde deel is samengesteld door ing. H.B. Schoonman.

Het vierde deel van dit verslag bevat een korte notitie van de firma Bitumarin over de doorlatendheid van een Fixtone bekleding. Gegevens hieruit zijn van belang voor de interpretatie van het grootschalig onderzoek voor Fixtone.

Het vijfde deel bevat een verslag van trekproeven op de Oesterdambekleding en de Basalton®-bekleding in de Deltagoot.

Dit deel is eveneens samengesteld door ing. H.B. Schoonman.

Vergelijking voor.het eerste doorlatendheidsonderzoek (deel 2) met die van het laatste meer uitgebreide onderzoek (deel 3) gaf aan dat de resultaten van die onderzoeken niet overeenstemmen voor wat betreft de doorlatendheid van de steenzetting van de Oesterdam. Daarom is een vergelijking gemaakt tussen beide onderzoeken en nagegaan in hoeverre deze verschillen te verklaren zijn. Uit deze vergelijking bleek dat ook de doorlatendheid van de toplaag niet altijd te schalen is, als aangenomen in andere studies.

Bovenstaande vergelijking vormt het zesde en laatste deel. Dit deel is opgesteld door ir. A. Bezuijen van het Laboratorium voor Grondmechanica.

1.1 Algemeen 1 1.2 Doelstelling 1

2 . Randvoorwaarden 2

3. Beschrijving van het materiaal en monstername. 3 3.1 Visuele klassifikatie 3 3.2 De verwerking van het materiaal in het model 4 3.3 Geroerde monsters 4 3.4 Ongeroerde monsters 4

4. Overzicht van proeven en resultaten 6 4.1 Dichtheid van vooroever— zand. ...6 4.2 Klassif ikatie van het klei... 6 4 .3 Bepaling van CBR-waarden 6 4.4 Bepaling korrelsamenstelling en soortelijke massa 7 4.5 Bepaling van de doorlatendheid 7

TABELLEN

FIGUREN

1. Inleiding 1 . 1 Algemeen

In het kader van het onderzoek "Stabiliteit van taludbekleding van gezette steen, fase 1" is onder meer een grootschalige modelproef uitgevoerd in de Deltagoot t.b.v. het ontwerp van de Oesterdam. Voor de opbouw van dit model

is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van de materialen die ook voor de konstruk-tie van het eigenlijke damvak gebruikt gaan worden. Speciaal voor dit doel zijn deze materialen door de opdrachtgever ter beschikking gesteld. Voor en tijdens de opbouwfase van het model zijn steekproefsgewijs monsters van deze materialen getrokken. Deze monsters zijn door het Laboratorium voor Grondme-chanica te Delft op een aantal karakteristieke eigenschappen onderzocht. Dit laboratoriumonderzoek is een onderdeel van de evaluatie van de Oesterdamproe-ven, hetgeen onder fase 2 van het Fundamenteel Onderzoek Steenzettingen valt. De uitgevoerde proeven zijn onder te verdelen in:

- klassifikatie-proeven

- proeven ter vaststelling van de fysische eigenschappen.

De uitvoering van het proevenprogramma, dat in overleg met de opdrachtgever is opgesteld door ir. C.J. Kenter, is begeleid door ing. P.J. Visser, die tevens de samensteller is van dit deelverslag.

1.2 Doelstelling

Het materiaal-onderzoek is gericht geweest op het vastleggen van de soort en samenstelling van de bouwmaterialen zowel voor de kern als de schil van het model en op de bepaling van een aantal fysische eigenschappen. Het onderzoek dient het volgende doel:

1. Eerste interpretatie van de uitkomsten van het modelonderzoek.

2. Vergelijking van de eigenschappen van het modelmateriaal met die welke in het prototype toegepast gaan worden.

3. Het verkrijgen van een indikatie van de parameters die worden ingevoerd in reeds bestaande of in ontwikkeling zijnde mathematische modellen. 4. Correlatie-mogelijkheid met materialen van een in later stadium uit te

2. Randvoorwaarden

De volgende uitgangspunten zijn bij het onderzoek naar de materiaal-eigen-schappen gehanteerd:

. Er is zoveel mogelijk uitgegaan van de gebruikelijke methoden en richtlijnen voor onderzoek toegepast bij dijkenbouw.

. Het onderzoek heeft zich beperkt tot de monsters uit het Oesterdammodel in de Deltagoot.

. Kwantitatief en eventueel fundamenteel laboratorium-onderzoek is vooralsnog uitgesteld tot de fase, waarin ook de berekeningsstudie meer kwantitatief gericht zal zijn.

. De mechanisch-fysische eigenschappen, zoals stijfheid en doorlatendheid, zijn in het laboratorium onderzocht onder omstandigheden, zoveel mogelijk conform aan die in het Oesterdammodel.

3. Beschrijving van het materiaal en monstername

3.1 Visuele klassifikatie

Ten behoeve van de bouw van het Oesterdammodel zijn de volgende materialen toegeleverd:

. vooroever-zand . klei

. mijnsteen

• gebroken grind.

Tevens zijn de diverse bekledingsmaterialen door of via de opdrachtgever ter beschikking gesteld. Dit zijn:

. stortsteen en filterdoek . koperslak-blokken

. vierkante blokken in diverse variëteiten.

Het zand voor de opbouw van de kern van de dam was bij de Deltagoot aanwezig. Dit zand is uit het Waddengebied gewonnen voor een duinafslag-model en is daarna voor diverse modellen gebruikt. Het materiaal is schoon,

en bevat-spaarzaam schelpen en schelpresten. Door het vele gebruik is het nagenoeg stofvrij en bevat het nog slechts sporen zout.

Het zand, nodig voor de vooroever, is door een lokaal zandwinningsbedrijf uit het IJsselmeer nabij Medemblik gewonnen en deels per schip, deels per auto

toegeleverd. Het materiaal is licht verontreingigd met organisch materiaal, bevat kleine kluitjes klei en slibresten en is daardoor grijs van kleur.

De klei is per auto aangevoerd uit een klei-opslag ergens in Zeeland. Het materiaal is sterk verdroogd, daardoor niet plastisch en bevat veel grote,

zeer harde kluiten, die zich niet of slechts met veel moeite laten breken. Ook de kern van de kluiten is hard. Verder bevat het materiaal tamelijk veel zand (korrels > 0.063 m m ) , maar slechts weinig resten organisch materiaal

(humus).

De per auto aangevoerde mijns teen is matzwart en varieert van stof tot brokken van 0.30 m die zich zonder al te veel moeite laten breken. Het materiaal is droog en er komt een lichte gaslucht af.

Het gebroken grind is schoon en hoekig van korrelvorm.

3.2 De verwerking van het materiaal in het model

De kern van het model is opgebouwd in lagen zand van ca. 0.5 m. Het zand is per laag zodanig met behulp van een trilslede verdicht dat naderhand

nauwelijks zettingen werden verwacht. Het model is met handkracht onder profiel gebracht.

Ter plaatse van de taludverdediging is het model met een betonnen muur in twee gelijke secties verdeeld. In beide secties is een staalkonstruktie aangebracht, bestaande uit een vakwerk van diagonale staven en vertikale stalen pennen. Het aldus ontstane spijkerbed had tot taak de stenen van de taludbekleding op een onderling vaste afstand te houden.

In de oostelijke sectie is vervolgens een waterdoorlatende ondergrond aange-bracht tussen de pennen, bestaande uit mijnsteen dat in lagen van ca. 0.2 m is opgebracht en verdicht met een handstamper. Hieromheen is gebroken grind gegooid als uitvullaag.

In het westelijke vak is een "ondoorlatende" konstruktie, bestaande uit klei, opgebouwd. Teneinde de klei wat plastischer te maken is na het aanbrengen van het materiaal een aantal dagen gesproeid. Pas daarna is met de handstamper ge-tracht enige verdichting aan te brengen.

3.3 Geroerde monsters

Van alle materialen zijn geroerde monsters getrokken voor klassifikatie, be-paling van de korrelsamenstelling en stijfheidsbebe-paling.

Omdat zowel het kernzand als het gebroken grind zich in het laboratorium goed laten prepareren en ongeroerde monsters niet gemakkelijk te nemen zijn, is hiervan een extra grote hoeveelheid materiaal onttrokken voor doorlatendheids-metingen.

3.4 Ongeroerde monsters

Na gereedkoming van het model zijn de volgende ongeroerde monsters uit het model getrokken:

. uit de vooroever zijn op diverse plaatsen en op diepte variërend van 0 tot 0.5 m een serie steekringmonsters genomen ter bepaling van de dichtheid. . om een goed inzicht te krijgen in de doorlatendheid, zowel van mijnsteen als

klei in het model zijn grote, ongeroerde monsters, genomen. Hiervoor is speciaal een grote steekbuis vervaardigd, die tevens dienst kan doen als doorstroomvat (zie fig. 2). Teneinde niet te veel verstoring in het model te veroorzaken zijn deze monsters gestoken in de berm (zie fig. 1).

4. Overzicht van proeven en resultaten

4.1 Dichtheid van vooroever-zand

Uit de vooroever zijn een 12-tal steekringmonsters met een inhoud van 100 cm3

gestoken. Na droging bleek het gemiddelde gewicht 142 gf te zijn (+ 4 g f . ) . Rekening houdend met een soortelijk korrelgewicht van 2.65 gr/cm3 resulteert

dit in een korrel-volume van 54 cm3 per 100 cm3 monsters, ofwel het

korrel-gehalte n, = 54%. Hieruit volgt een holtepercentage n = 46%. Vermoedelijk is dit percentage ten opzichte van de realiteit wat aan de hoge kant. Een volume-steekring bepaling is in het algemeen weinig nauwkeurig.

4.2 Klassifikatie van het klei

Ter vaststelling van de eigenschappen van de gebruikte klei zijn diverse klas-sif ikatie-proeven uitgevoerd, te weten:

- bepaling lutum en kleigehalte - bepaling van Atterbergse grenzen - bepaling korrelverdeling.

Bij de bepaling van Atterbergse grenzen zijn de volgende waarden gevonden: * vloeigrens 72,8%

* uitrolgrens 30,6%.

Hieruit volgt een plasticiteits-index van 42,2%.

De klei blijkt ca. 4% humus en 30 a 35% lutum te bevatten. Het is dus vrij vette, plastische klei. De gevonden korrelverdeling, bepaald door zeven én door een sedimentatieproef met een aerometer, is gepresenteerd in een korrel-verdelingsdiagram op figuur 4.

Het is moeilijk om een eenduidig vochtgehalte van de klei te geven. Zoals reeds opgemerkt werd de klei vrij droog aangevoerd, is vervolgens een aantal dagen besproeid en tenslotte tijdens de proeven door het water in de goot en de golfwerking verder bevochtigd. Het vochtgehalte zal daarom zowel in de tijd als per plaats sterk hebben gevarieerd.

Voor beschrijving van de bovengenoemde proeven en definities: zie Appendix A.

4.3 Bepaling van CBR-waarden

toegepaste materialen zijn CBR-waarden bepaald. In de wegenbouw wordt name-lijk veelal als verband aangehouden: E , [kgf/cm2]= 100 CBR [%]. Ter kontrole

van de reproduceerbaarheid zijn van alle materialen steeds 2 monsters gepre-pareerd, waarvan bij verschillende vochtgehalten de CBR-waarden zijn bepaald. De resultaten van de proeven op klei, mijnsteen en zand zijn te vinden in fi-guur 5. Bij grind is het bepalen van de CBR-waarde bij verschillende vochtge-halten niet of in zeer beperkte mate uitvoerbaar. De resultaten hiervan zijn dan ook gepresenteerd in tabel 3 zonder vermelding van de vochtgehalten.

Voor de proefbeschrijving, toelichting en nadere definiëring van CBR-waarden: zie Appendix B.

4.4 Bepaling korrelsamenstelling en soortelijke massa

De bepaling van de soortelijke massa van klei, zand en grind geeft geen op-zienbarende resultaten te zien. Voor al deze materialen bedraagt p - 2650 kg/m Alleen de bepaling van p voor mijnsteen geeft problemen daar dit materiaal uit verschillende komponenten bestaat, waaronder koolstof, steenslag en veel opgesloten gas, terwijl de koncentratie van die bestanddelen ook nog sterk

varieert.

De korrelsamenstelling van klei en zand zijn te vinden in figuur 4. Het grind is volgens opgave aangeleverd in een samenstelling 8-23 mm.

4.5 Bepaling van de doorlatendheid

4.5.1 Doorlatendheid van zand

Voor de bepaling van de doorlatendheidskoëfficient k van het zand uit de kern van het model is gebruik gemaakt van standaardapparatuur bestaande uit een doorstroom-cel met een inwendige diameter van 60 mm.

In de doorlatendheidscel wordt een monster geprepareerd met een hoogte van ongeveer 150 mm. Het doorstromen geschiedt bij een konstant verval, waarbij het debiet wordt gemeten. De doorlatendheid is bepaald bij drie verschillende dichtheden van het zand (n = 40,3%, 46,3% en 50,2%) en elk bij 3 verschillen-de verhangen (i = 25%, 50% en 100%). In tabel 1 zijn verschillen-de resultaten van verschillen-de diverse proeven bij verschillende verhangen en dichtheden weergegeven.

4.5.2 Doorlatendheid van klei en mijnsteen

Zoals hierboven reeds vermeld zijn klei en mijnsteen met behulp van speciaal ontwikkelde steekbussen in min of meer ongeroerde staat gestoken (zie fig.2). In deze steekbussen is ook de doorlatendheid van de monsters bepaald. Dit is noodzakelijk omdat bij klei en mijnsteen de struktuur en het luchtgehalte bijzonder veel invloed op de doorlatendheid hebben. Zowel de klei als de mijnsteen zullen in het model veel lucht bevatten.

Om hierin enig inzicht te krijgen zijn de monsters in de speciale steek-bussen niet alleen beproefd bij een normale atmosferische uitwendige druk

(zg. back-pressure van 1 bar ),;maar ook bij een drukniveau van 3 bar (back

pressure 3 bar). Bij deze druk is het in het monster opgesloten gas-volüme tot 33% gereduceerd, waardoor de doorlatendheid zal toenemen.

De doorlatendheid is ook hier bepaald bij een drietal verhangen. Deze ver-hangen konden pas na de proef nauwkeurig worden bepaald aan de hand van de na opening van de steekbus op te meten lengte van het monster. Omdat het mon-ster in veel gevallen de bus niet volledig vulde, is van boven naar beneden doorstroomd.

De proefresultaten van de doorlatendheidsmeting op mijnsteen zijn ernstig be-invloed door het feit dat het in het monster aanwezige stof het filter deed dichtslaan. Ondanks een toenemend verhang neemt het debiet af. Dit

verschijn-sel neemt toe met de tijd.

Alleen de 3-bar back-pressure proeven zijn gepresenteerd in tabel 2, tesamen met de resultaten van de klei. Uit de hoge doorlatendheid van klei blijkt, mede gezien de in figuur 4 gegeven korrelverdeling dat de klei als gevolg van de uitdroging en de wijze van verwerken een behoorlijk korrelige

struk-tuur heeft.

Als laatste proefonderdeel is op het Oesterdammodel een bezwijkproef uitgevoerd, waarbij de taludbekleding en de fundering dermate is beschadigd, dat verantwoorde -monstername uit het model niet meer mogelijk was. Hierdoor werd een herhaling van de doorlatendheidsmeting op monsters, gestoken na afloop van de proeven onmogelijk.

4.5.3 Doorlatendheid van grind

in verband met de afmetingen van het materiaal.

Er zijn metingen verricht bij 2 dichtheden (40,6% en 3 9 , 1 % ) , elk bij 3 ver-hangen (1,1%, 2,5% en 4,6%).

Uit de resultaten bleek dat de stroming door het grind zich in de overgang tussen laminair en turbulent bevindt.

Uitgaande van de hiervoor wel gehanteerde formule:

Trn ,

V = k. ï

werd uit de proefresultaten n = 2 afgeleid hetgeen wijst op een turbulente stroming in het grind.

De verhangen waarbij de doorlatendheid van het grind bepaald is, zijn klein (1,1%, 2,5% en 4,6%). Dit komt omdat het apparaat waarmee doorlatendheid gemeten is onvoldoende debiet kan leveren om een voldoend groot verhang over het grind te creëren. Om die reden is deze bepaling herhaald in de filterbak. De resultaten van die bepaling worden genoemd in het hierna volgende deel 2.

zand grind (turbulent) 50,2% 46,3% 40,3% 40,6% 39,1% 16 8,9 3,6 i (m2 9,1 5,3 * * * 10"5

io-5

ÏO"5 = 1,1%

7sec2)

* 10"11 *

io-"

15 9 3

,7

,7

,6 (m2 7,7 5 ,0 * 10~5 * 10"5 * 10"5 = 2,5% /sec2) * 10"" * 10"" 15 8

3

,5 ,9 ,3 i (m2 8,6 5 ,3 * 1 0 "5 * 1 0 "5 * 1 0 "5 = 4,6% /sec2) * 10"" * 10"" 15,7 9,1 3,6 (ms 8,5 5,2 * 1 0 "5 * 1 0 "5 * 1 0 "5

7sec2)

* 10"""

* 10~"

Tabel 1 Doorlatendheid van losse materialen

materiaal mijnsteen klei backpress. 3 bar 0 3 bar kl i = 0 k = 2,4 i = 0 1,19 * 16,8 * (m/s) ,21 * 10"" ,55 10"6 10"6

i

k =

i

1,1 69, 2, 6 1 • 0 0 1 * * (m/s)

,41

* 10"" ,10 10"6

io-6

i = k = 1 k3 = 0

,7

i = 2 1,07 28,0

*

*

(m/s) ,83

* io-"

,19 10"6 10"6 k 2 + 3 (m/s) * 10"" 10"6 * IQ"5

Tabel 2 Doorlatendheid materiaal in steekbus

N.B. De resultaten van klei zijn in sterke mate afhankelijk van het luchtgehalte vocht-gehalte C.B.R.-waarden wordt groter ->• 19,2% 45,7% 22,4% 30,0%

zandkcrn hoofdas moddgrensj betonlaag Q60 = OESTERDAM = DAMVAK MAROLLEGAT maten in m

PLAATS VAN MONSTERNAME UIT OESTERDAM-MODEL

IN DELTAGOOT

_SCHAAL

1:25

1:400

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

2 5 0

4 MONSTERHOUDER

STEEKMOND L /3CT

ONDERDEKSEL

SPECIALE STEEKBUS VOOR MONSTERNAME

IN OESTERDAM - MODEL

_{SCHAAL 1:2}

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

aanvoer ontlucht water vast niveau 0 28,5 cm perspex cilinder

OPSTELLING DOORLATENDHEIDSMETING GEBROKEN

GRIND UIT OESTERDAM - MODEL

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

14 16 18 20 25 30 35 40 45 50 60 70 8 0 1OO 120 140 170 200 23O 270 3 2 5 4OO

5

e

c 1 1A O425-0.3M-. 0.2500.212 0:125 0.106 0063 - 0.0530.038 -560 ) rg Z* E E c ijdt e i— n

8

E 10 0 i , i X 4 -1 i ; i • >. 1 1 1 i 1 - i r

J.

i

•4-1

s

o o o» ao sommatia

\

in > m m . [ | 1 f •>• _4( \ 'S i i at i t_ n o "*"*" je ! g«v 1 C N » > -E: > , 1

f

1

i

o HtS • i i I • j 1 1

i

!

; ] • ; < • BTOC< •L. ! ' t j ; ; i l 1

l

v . ' ! v \ "if« \ n m t«n 1 i B4-l | 1 I T 1 | •

1 !

1 !

t j L l 1 1 1 L ! )

\l

\

1

•*---- 1

'rf+J.

\

i i i x i * * * j ; ; t i , ' 1 I i i

Tj

O O O ( ^ f0 <M deeltjes < d •* o «0 -\ • d - o r> d T d . ^ i*p 7

.ii.gl

- - -•< rt ï •* O * - - 4 - - * « - O J ) 1

' I 3

T

- + -- o '

i § Q o 1 ! . ; o . d l S * ^5 o

S

o o ö i • 1 i i ! ) k — GRO F F'J N | MIDDE L GRO F [ MIDDE L F'J N i ZAN D SIL T |

i

KORRELVERDELING KLEI EN ZAND

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

100 9 0 8 0 70 e» 6 0 5 0 4 0 30 2 0 10 c

c

y

tl

l

I

1

1

i

i

i

I

i

p

• l

1

\

1

\

\

\

o\

\

1

\

\

\

1

1

\

\

1

\

\

\

/SJ

D \ \ \ O? D mijnstccn x klei o zand i \ x * N 10 15 20

watergchalte t.o.v. korrelgcwicht (%>)

2 5 3 0

CB.R.-WAARDEN VAN ZAND, MUNSTEEN EN KLEI

IN RELATIE MET WATERGEHALTE

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

Voor de (classificatie van grond wordt internationaal vrij algemeen gebruik gemaakt van de Atterberger - of consistentiegrenzen en van de daarvan afgeleide indexen. Hoewel zeker ook onnauwkeurigheden en sub-jectieve elementen bij de uitvoering van de bepalingen kunnen worden onderkend, zijn de consistentiegrenzen geschikt gebleken om kleigronden te beschrijven.

De volgende consistentiegrenzen, uitgedrukt in het watergehalte (is

gewicht water gedeeld door gewicht aan droge stof x 100%) worden onderscheiden: - vloeigrens (liquid limit) W :

het watergehalte waarbij een in een grondmonster aangebrachte groef juist is dichtgevloeid nadat het schaaltje waarin het monster is aangebracht 25 x van een hoogte van 0.01 m op een vaste ondergrond is gevallen.

- uitrolgrens (plastic limit) W : P

het watergehalte waarbij het juist niet meer mogelijk is een balletje klei uit te rollen tot een draad van 3 mm diameter zonder dat de klei verbrokkelt.

- krimpgrens (Shrinkage Limit) W :

het watergehalte waarbij het monster bij uitdroging juist niet meer in volume afneemt of het watergehalte nadat juist genoeg water aan een droog stuk grond is toegevoegd om alle poriën te vullen.

vloeibare toestand consistentie-plastische toestand ^ vloeigrens W uitrolgrens W -^-krimpgrens W

vloeibaar water - klei mengsel V.. ••• • A

droge grond

Bekende afgeleide indexen zijn plasticiteitsindex I = W - W P i p

w - w

consistentieindex I = c I P

waarin W = het watergehalte van de natuurlijke grond.

De consistentiegrenzen alsmede de plasticiteitsindex geven geen

informatie omtrent de momentane toestand van de grond in het terrein. De consistentieindex doet dat wel vanwege de aanwezigheid van het natuurlijk watergehalte in de formule voor Ie.

De consistentieindex levert een indruk voor de bruikbaarheid van de klei voor bepaalde toepassingen, d.w.z. vaak wordt voldoende "afstand" tot de vloeigrens geëist, bijv. I > 0,75.

c

De grootte van W , W en I karakteriseert tot op zekere hoogte de

l p p

soort grond. Naarmate het percentage fijne deeltjes toeneemt nemen in het algemeen zowel W , W en I toe (bij éénzelfde kleimineraal). Bij

l p p

verschillende minerale samenstelling overheerst evenwel vaak het soort mineraal. Een montmorilloniet-klei zal bijv. in het algemeen een hogere vloeigrens en plasticiteitsindex hebben.

Met de consistentiegrenzen en afgeleide grootheden kan een indruk van de te verwachten mechanische eigenschappen worden verkregen. Echter ook niet meer dan dat,zodat in de meeste gevallen aanvullende proeven nodig zijn. Verder is het bekend dat de consistentiegrenzen zich kunnen w i j -zigen door allerlei oorzaken, bijv. door het verkneden voorafgaand aan de bepalingen zelf.

CBR-proef

De CBR-proef is een miniatuur plaatbelastingproef.

Een cylindervormige pot met een diameter van 152,4 mm en een hoogte van 177,8 mm wordt gevuld met het te onderzoeken materiaal. Het te onderzoeken materiaal wordt tot een bepaalde pakking verdicht. Vervolgens wordt een stempel met dia-meter van 50,8 mm in het monster gedrukt met een snelheid van 1,27 mm/min, tot een diepte van 5,08 mm. De maximale weerstand die hierbij wordt ondervonden wordt vergeleken met de weerstand die een standaard monster bestaande uit goed gegradeerde rockfill ondervindt. De weerstand van het standaardmonster wordt op 100% gesteld; Een CBR-waarde van 30% voor grind betekent dat het onderzochte grind 30% van weerstand van het standaardmonster wist te mobiliseren.

In het algemeen wordt de CBR-proef bij verschillende vochtgehaltes uitgevoerd omdat het vochtgehalte een grote invloed heeft op de verdichtbaarheid en daar-mee op de sterkte.

De CBR-proef geeft een indruk van de sterkte van het onderzochte materiaal. Voorts wordt de CBR-waarde in de wegenbouw,waar de CBR-proef veel wordt ge-bruikt, via empirische constantes omgerekend naar allerlei andere kentallen. Zo geldt b.v. globaal voor de dynamische stijfheid de relatie:

E , [kg/cm2] = 100 CBR [%]

dyn

Een aldus bepaalde dynamische E-waarde kan heel kwalitatief iets zeggen over het verschil in respons van de diverse materiaalsoorten op dynamische belasting.

1. Inleiding en opdracht 1

2. Conclusies 3

3. Het modelonderzoek 6

3. 1 Opzet van het onderzoek 6 3.2 Modelopstelling 6 3.3 Proevenprogranma 7 3.4 Meetmethode en verwerking 7 4. Resultaten van de proeven 9 4.1 Proef resultaten 9 4. 2 Verwerking van de resultaten 9 4.2.1 Bepaling van de spleetbreedte bij proef Tl 9 4.2.2 Bepaling k-waarde van de spleet bij proef Tl 11 4.2.3 Bepaling k-waarde van het gat bij proef T2 en proef T3 12 4.2.4 Aanpassing van de resultaten aan de wet van Darcy 14 4.2.5 Berekening van de doorlatendheid van de zetting aangepast aan de

wet van Darcy (k . ) 15 zetting

1. Proevenprogramma 2. Proefresultaten

FIGUREN

1. Doorsneden Filterbak

2. Vergelijking gemeten en berekend debiet, proef Tl

3. Filtersnelheden en doorlatendheidscoefficiënt, proef Tl

4. Vergelijking gemeten en berekend debiet door het gat en filtersnelheden, proef T2 en T3

5. Doorlatendheidscoefficienten volgens Darcy

FOTO'S

1. Filterbak

vloed heeft op het optreden van schade. De doorlatendheid is gedefinieerd als het debiet dat door 1 m2 zetting stroomt, gedeeld door het hiervoor benodigde

verhang. Op grond van deze definitie is de doorlatendheid van de zetting van het volgende afhankelijk:

a. de stromingsweerstand in de spleet tussen de stenen b. de aan- en uitstroom weerstand naar resp. uit de spleet

c. de afmetingen van de steen, omdat hierdoor de per m2 ontwikkelde

spleet-lengte wordt bepaald.

De stromingsweerstand in de spleet is in dit geheel de minst bekende en meest belangrijke grootheid. Deze is afhankelijk van de breedte van de spleet, de vorm van de spleet, de ruwheid van de spleet en - bij niet laminaire

stroming-het verhang in de spleet.

Formules, die in de stroming in een spleet trachten te beschrijven zijn die van Poiseuille (voor laminaire stroming) en Chézy (voor turbulente stroming).

Het is echter voorshands niet bekend wanneer de stroming laminair dan wel tur-bulent is. Bij toepassing van de formule van Chézy treedt bovendien de moeilijk-heid op, dat de ruwmoeilijk-heidsfactor C voor dergelijke spleten vrijwel niet onderzocht is. Bij een onderzoek naar de doorlatendheid van spleten onder de fundatiemat van de SVKO, dat werd uitgevoerd in het kader van de werkzaamheden van de S.O.F, groep, bleek inderdaad dat de formules van Poiseuille en Chëzy weinig houvast boden.

De hoofdafdeling Waterloopkunde van de Deltadienst heeft daarom opdracht ver-leend tot het uitvoeren van een experimenteel onderzoek ter bepaling van de doorlatendheid van de steenzetting zoals die was ingebouwd in het Deltagoo-t-onderzoek ten behoeve van de Oesterdam.

Hierbij zijn tevens spleetbreedtes in beschouwing genomen, zoals die voorkwamen in het 1:10 onderzoek in de Scheldegoot en in het prototype. Omdat in deze gevallen de spleetbreedte wel maar de steendikte niet overeenstemt, zal, door een wat gewijzigde verhouding tussen weerstand in de spleet en de aan- en uitstroomweerstand, de gevonden doorlatendheid niet geheel juist zijn.

Voorts is de doorlatendheid van een steenzetting bestaande uit blokken met gaten bepaald. De gaten waren hierbij al dan niet met grind gevuld.

De resultaten van dit doorlatendheidsonderzoek zullen worden gebruikt. - ter controle van de bij het modelonderzoek gehanteerde schaalrelaties - als invoer in de evaluatieberekeningen.

Dit rapport is opgesteld door ing. H. Taat van het Waterloopkundig Laboratorium en ir. C.J. Kenter van het Laboratorium voor Grondmechanica.

2. Conclusies

1. De stroming door de spleten tussen stenen van een steenzetting kan worden beschreven door:

Q = A * 38,27 * s ° >7 2 7* i0'6 9 3

s s waarin:

Q = debiet door de spleet in [m3/s]

s

A = het doorstroomde spleetoppervlak in [m2]

s

s = spleetbreedte in [m] i = verhang

De index " s " duidt op "spleet"

2. De stroming door een gat van <f> = 0.058 m in een steen uit de steenzetting kan worden beschreven door:

Q = A * 0,272 * i°>593 = 0,0423 * 0,272 * i0»5 9 3

waarin de index "g" op "gat" duidt.

3. De stroming door eenzelfde gat, maar nu gevuld met grind, van 8-23 mm kan worden beschreven door:

Q = A * 0,106 * i ° £2 3 i < 1

yg g

Q = A * 0,165 * i0»5 5 3 i > 1

g g '

Vanaf i > 1 begint grind uit de gaten te spoelen, waardoor de formule een andere vorm krij gt.

4. De doorlatendheid van de spleten resp. gaten wordt, in een aan de wet van Darcy aangepaste vorm k* beschreven door:

k* = 3 8»2 7 * s 0 > 7 2 7 (spleet)

S ^0,307

respectievelijk:

k* = )L>±±± (gat)

,. 0,106 . , . k* = — voor 1 < 1

g £0,377

(gat gevuld met grind 8-23 mm) k* = — voor ï > 1

g £

waarbij Q = Ak*i

5. De doorlatendheid van de zetting (opgevat als een homogeen doorlatende laag) wordt in een aan de wet van Darcy aangepaste vorm k* . beschreven door:

k* . = (zetting met spleten) zetting i0,3 0 7

k* ,. . = + —ï (zetting met spleten en gaten)

zetting ^,307 £0^07 &

—'- voor i < 1 (zetting met spleten en jO,377

_ 306 * s1 > 7 3 gaten gevuld met grind 8-23 mm)

etting " 0 0 0 7

zetting " .0,307 0,007 V Q O r £ >

6. Uitgaande van een relatief ondoorlatende zetting en vrijwel geen wrijving tussen de blokken zal instabiliteit optreden bij een verhang van ca. 150% over de zetting. Het gemiddeld verhang over een groter gedeelte van de zet-ting zal ca. 100%

bedragen-Bij een gemeten spleetbreedte van 1,6 mm in het prototype, 0,7 mm in het Deltagootonderzoek en 0,2 mm in het Scheldegootonderzoek, kunnen de volgende doorlatendheden voor de zetting van blokken zonder gaten worden afgeleid

als aangenomen wordt dat de doorlatendheid onafhankelijk is van de blok dikte:

k* _ . = 2,2 * 10~3 m/s prototype zetting ' r J* k* . = 1,1 * 10~3 m/s Deltagoot zetting ' 6 k* . = 6,1 * 10-"* m/s Scheldegoot zetting ' &

Op grond van de schaalregel rv = (n..) had de doorlatendheid moeten bedragen:

Deltagoot: k* . = 1 , 5 6 * 10"3 m/s; spleetbreedte = 0,9

7. Op grond van de bevindingen ad. 6 is doorlatendheid van de steenzetting zowel in het Deltagootonderzoek als in het Scheldegootonderzoek,goed ge-schaald geweest.

3. Het modelonderzoek

3.1 Opzet van het onderzoek

De doorlatendheid van de steenzetting kan worden onderzocht in een eenvoudige proefopstelling, waarin een beperkt aantal elementen worden gereproduceerd op een lengteschaal 1•

Hierdoor spelen schaalinvloeden, met name turbulenties, geen rol. Parameters in het onderzoek zijn:

- De breedte van de spleet tussen de stenen

- De doorlatendheid van de steen zelf (al dan niet gaten in de steen) - Het verhang over de steenzetting.

3.2 Modelopstelling

De benodigde proefopstelling hangt af van het weer te geven oppervlak van de steenzetting, terwijl onder de steenzetting een zeer doorlatende laag, b.v. van grind aangebracht moet kunnen worden. De statistische nauwkeurigheid en dus de representativiteit van het onderzoek neemt toe naarmate het weergegeven opper-vlak groter wordt, de bewerkelijkheid echter ook. Beschikbaar was de Filterbak waar een oppervlak van circa 1 m2 van de steenzetting voldoende nauwkeurig

werd geacht voor steenafmetingen van 0.25 * 0.25 * 0.10 m, zoals bij het Deltagootonderzoek t.b.v. Oesterdam werden toegepast. Figuur 1 en foto 1 geven een impressie van de Filterbak.

De Filterbak bestaat uit een druktoren met constante wateraanvoer; de drukhoogte en daarmee het debiet door de filterbak is regelbaar d.m.v. een verstelbare overstort. Achter de druktoren is de meetsectie aangebracht. Deze bestaat uit een laag grind met een dikte van circa 0,5 m. Aan de voorzijde is deze laag grind afgesloten met gaas waardoor de wateraanvoer kan plaats vinden. Dit gaas gaat boven het grind over in een schot. De achterzijde van het grind is even-eens afgesloten met een schot, zodat de waterstroom van een horizontale in-stroming naar een vertikale uitin-stroming wordt gedwongen. De dikte van het grind-pakket en de verwachte debieten zijn zodanig, dat de stroomsnelheden in het grindpakket laag zijn. Hierdoor wordt ondanks deze stroomrichtingsverandering toch een gelijkmatige drukverdeling onder de steenzetting gewaarborgd. Op het zo vlak mogelijk aangebracht grindpakket is de steenzetting aangebracht. Van-wege de niet geheel rechthoekige vorm van de meetsectie was het noodzakelijk

de stenen op maat te zagen. De stenen werden zo dicht mogelijk tegen elkaar geplaatst en de bij de randen overblijvende spleten werden opgevuld met elas-tische kit. De gewenste spleetbreedtes werden hierna ingesteld door tussen de stenen afstandshouders (dunne smalle stalen strippen) te plaatsen. Op de stenen werd vervolgens ballast aangebracht om te voorkomen dat bij grote verhangen de steenzetting opgedrukt zou worden. Het debiet door de steenzetting stroomt achter de meetsectie uit in een bak, die wordt afgesloten door een meetstuw.

3.3 Proevenprogramma

Variabelen in het onderzoek zijn de stenen zelf, de spleetbreedte en het verhang. Onderzocht zijn stenen met afmetingen van 0,25 x 0,25 x 0,1 meter. Met deze

stenen zijn systematische proeven uitgevoerd met verschillende spleetbreedtes (T1), waarbij bij elke spleetbreedte een serie verhangen werd aangebracht. Met de minimaal mogelijke spleetbreedte (stenen tegen elkaar) zijn vervolgens

proeven uitgevoerd met stenen van dezelfde afmetingen maar met een gat in het midden (T2), en proeven met dit gat gevuld met grind (T3). Overwogen is nog om proeven uit te veoren met stenen van 0,5 x 0,5 x 0,2 m. Hiervan is echter afgezien vanwege de beperkte afmetingen van de filterbak. Tabel 1 geeft een overzicht van het proevenprogramma.

3.4 Meetmethoden en verwerking

De benodigde metingen bestaan uit het bepalen van het doorstroomoppervlak van de steenzetting, het debiet en het verhang over de steenzetting. Het doorstroom-oppevlak wordt bepaald door de lengte van de spleten tussen de stenen en de

spleetbreedte.De spleetlengte is eenvoudig rekenkundig te bepalen, de spleet-breedte is aanzienlijk gecomplicerder. Voor een proef worden de stenen zo dicht mogelijk tegen elkaar gezet, waarna de spleetbreedte door middel van

afstands-houders wordt ingesteld. De zo ontstane spleetbreedte is echter niet gelijk aan de dikte van de afstandshouders, aangezien ten gevolge van de onvermijdelijke onregelmatigheden in de zijkanten van de stenen reeds een initiële spleet aan-wezig is als de afstandshouders nog niet geplaatst zijn. Een beginschatting van de initiële spleet in de proefopstelling is gemaakt door de stenen op een vlak-ke ondergrond buiten het model tegen elkaar te klemmen, en nauwvlak-keurig de af-metingen te bepalen. Na inbouw in de filterton is door meting dan reeds een eerste indicatie verkregen. Deze bedroeg 0,0005 m. De bepaling van de werkelijke spleetbreedte kan alleen uitgevoerd worden met behulp van de proefresultaten,

en wordt behandeld in hoofdstuk 4.2.1.

Het verhang over de steenzetting is bepaald met behulp van de in de wand van de filterbak aangebrachte stijgbuisjes. In het grindpakket onder de steenzetting, ongeveer 0,02 m onder de onderkant van de stenen, zijn 5 stijgbuisjes aange-bracht, evenredig verdeeld over de lengte van de meetsectie. Met behulp van deze 5 stijgbuisjes is het drukniveau onder de onderkant van de steenzetting te bpalen. Om na te gaan of het verhang in het grindpakket zodanig klein is dat het verhang tussen het niveau van de stijgbuisjes en de onderkant van de stenen

(circa 0,02 m ) te verwaarlozen is, zijn ook 5 stijgbuisjes op een lager ni-veau (0,1 m) in het grindpakket aangebracht.

Boven de steenzetting zijn voor het bepalen van het drukniveau eveneens 5 stijg-buisjes aangebracht. Per niveau werden de 5 afgelezen waarden gemiddeld, waar-uit het verhang over steenzetting bepaald kon worden. De nauwkeurigheid van de aflezing van de stijgbuisjes bedraagt 0,001 m.

Het debiet wordt bepaald met behulp van een rechthoekige stuw met scherpe kruin. De nauwkeurigheid van de stuw bedraagt circa 0,0005 m3/ s .

De verkregen resultaten zijn allereerst verwerkt tot tabellen, waarna relaties zijn bepaald voor de waarden van het debiet en verhang per spleetbreedte,ten-einde de betrouwbaarheid van de metingen te toetsen.

4. Resultaten van de proeven

4.1 Proefresultaten

ProefJH

In deze proef is het debiet door de steenzetting bepaald als functie van het verhang en de spleetbreedt. De waarde van de spleetbreedte is een voorlopige, een correctie op de initiële spleetbreedte moet nog worden bepaald (hoofdstuk 4.2.1). Tabel 2 geeft de resultaten.

Proef_T2

Het resultaat van deze proef, waarbij de spleetbreedte niet is gevarieerd, wordt beheerst door het oppervlak van het gat in de steen. Het debiet door de

spleet is echter niet bij voorbaat geheel te verwaarlozen. Het.resultaat bij een verhang van 10% lijkt twijfelachtig. Opgemerkt moet nog worden dat uitspoeling van het grind door de gaten mechanisch is voorkomen door het aanbrengen van gaas tussen de steenzetting en het grindpakket. Tabel 2 geeft her resultaat van de proef.

Proef_T3

Het resultaat van proef T3 is gegeven in tabel 2. Het grind in de gaten begint uit te spoelen bij een verhang van 1. Foto 2 geeft hiervan een indruk.

4.2 Verwerking van de resultaten

4.2.1 Bepaling van de spleetbreedte bij, proef Tl

Voordat verdere bewerkingen met de resultaten van de proeven uitgevoerd kunnen worden, moet eerst de werkelijke spleetbreedte worden bepaald. Hierbij is als volgt te werk gegaan:

Op de resultaten is de formule Q = a.i

toegepast, waarbij Q = debiet door de steenzetting in de proef [m3/s] i = verhang

a,n = empirische constanten Dit geeft als resultaat:

Tl

Tl

Tl

Tl

tl

.0

.1

.2

.3

.4

a

0,0009466 0,002000 0,00381 0,00824 0,01029

n

0,640 0,658 0,751 0,719 0,697

waarbij bij proefT 1.0 i = 0,12 en bij proef Tl.2 i = 0,11 niet zijn meegerekend vanwege de te grote afwijkingen. Het blijkt dat n niet afhankelijk is van de

spleetbreedte, waardoor voor n een gemiddelde waarde kan worden genomen en voor a een nauwkeurige waarde kan worden bepaald. Dit geeft voor n = 0,693:

Tl .0 Tl.1 Tl.2 Tl.3 Tl.4 a 0,000918 0,00203 0,00390 0,00817 0,0103

De faktor a is wel afhankelijk van de spleetbreedte. Stel dat geldt:

a = aj sb (3)

waarin s' = s + As

s = werkelijke spleetbreedte (m) s' = spleetbreedte volgens tabel 1 (m) As = gewenste correctie (m)

Het is nu mogelijk voor verschillende waarden van s regressie coëfficiënten te bepalen voor (3). Dit geeft het volgende resultaat:

As

0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 r2 0,99628 0,99791 0,99857 0,99862 0,99831 al 30,04 59,64 113,86 211,0 381,8 b 1,38 1,50 1,62 1,73 1,81

Met als optimum As = 0,0003 m kan nu voor Q geschreven worden:

Q = 211,0 s1'73 i0'6 9 3 (4)

roet Tl.0 Tl.1 Tl.2 Tl.3 Tl.4 s (m) 0,0008 0,0013 0,0018 0,0028 0,0033

4.2.2 Bepaling k-waarde van de spleet bij proef Tl

Met behulp van de nu gedefinieerde spleetbreedte kunnen het doorstroomoppervlak worden berekend met

A = {[(0,92 + 3s + (0,876 + 3s)]s}.3 - s2 (5)

s

met als uitkomst:

s(m) A (10"3m2) s Tl.0 0,0008 4,316 Tl.1 0,0013 7,020 Tl.2 0,0018 9,728 Tl.3 0,0028 15,157 Tl.4 0,0033 17,880 Uit (2) is af te leiden: Q = Ag*k*in (6)

Uit combinatie met (4) volgt:

vf A s waarin vf = f i l t e r s n e l h e i d i n de s p l e e t [m/s] met a l s r e s u l t a a t : T l . 0 vf = 0,2146 i0'6 9 3 T l . 1 vf = 0,3055 i0»6 9 3 T l . 2 vf = 0,3872 i0*9 3 T l . 3 vf = 0,5336 i0»6 9 3 T l . 4 vf = 0,6011 i0^9 3

Het blijkt nu dat de doorlatendheid k van de spleet, die afhankelijk is van de s

spleetbreedte, geschreven kan worden als:

k = 38,27*s0'727 (8)

s

Uit (5), (6), (7) en (8) volgt nu voor het debiet:

Q = A * 38,27*s0'727 *i0'6 9 3 (9)

s

In figuur 2 zijn met behulp van (9) voor de proefomstandigheden lijnen berekend en de meetpunten aangegeven. Het resultaat van (9) sluit goed aan bij de meet-punten.

De in hoofdstuk 4.2.1 niet gebruikte meetpunten (s = 0,0008 m, i = 0,12 en s = 0,0018, i = 0,11) blijken inderdaad af te wijken, vooral het meetpunt 0,0008 m. In figuur 3 zijn de optredende filtersnelheden gegeven en de relatie tussen de k waarde en de spleetbreedte.

4.2.3 Bepaling k-waarde van het gat bij proef T2 en proef T3

Proef T2 is uitgevoerd met de minimale spleetbreedte van 0,0008 m. Het door-stroom oppervlak is echter aanzienlijk vergroot ten gevolge van de gaten <j>= 0,058 m in de stenen.

De debietverdeling tussen het gat en de spleten is met behulp van de in de vorige paragraaf afgeleide relaties te berekenen. Het resultaat is:

1 0,1 0,47 1,02 1,44 1,95 ^totaal (10~3m3/s) 3,015 8,58 12,65 15,33 17,99 Q ,_spleet (10"3m3/s) 0,188 0,549 0,939 1,19 1,47 Qgat (10~3m3/s) 2,827 8,03 11,71 14,14 16,52

Het gat oppervlak van de 16 gaten is A = 0,0423 m2, zodat voor het debiet door het gat geschreven kan worden:

Met behulp van de bekende Q en A kunnen k en n worden berekend; met als

resul-g o o

taat k = 0,272 en n = 0,593. Voor Q kan nu geschreven worden:

6 g

Q = A *0,272*i ' = 0,0423 * 0,272*i0'593 ( 1 1 )

In figuur 4 is relatie (11) uitgezet, evenals de gemeten waarden,en worden de filtersnelheden gegeven.

De benadering voor proef T3 is in principe gelijk aan die bij proef T2, met dien verstande dat het in de gaten aangebrachte grind de doorlatendheid ver-minderd, totdat het grind bij grotere verhang uit de gaten spoelt. Om dit te bepalen is het noodzakelijk de debieten door de gaten tussen T2 en T3 met elkaar te vergelijken. r\ r\ n /n T2

i

0,08 0,50 1,01 1,40 2,01 ^totaal

(10-V/s)

1,07 3,66 5,22 9,57 11,76 Q , spleet

(10-V/s)

0,161 0,573 0,933 1,17 1,50 Qgat T3

(10-V/s)

0,909 3,09 4,29 8,40 10,26 Qgat T2

(10-V/s)

2,57 7,63 11,57 14,05 17,41

Q

g T 3

' Q

0,35 0,40 0,37 0,60 0,59

Uit de laatste kolom blijkt dat tot een verhang van 1 de verhouding min of meer constant is, bij grotere verhangen spoelt een deel van het grind uit de gaten, maar het blijkt dat ook een deel blijft liggen. Dit stemt overeen met de waarnemingen (foto 2 ) . Op analoge wijze als voor T2 kan de k-waarde bepaald worden, met als resultaat:

i < l,0ke= 0,106, n = 0,623, Q = A *0,106*i0'623 i > l,0kg= 0,165, n = 0,553, Q = A *0,l 65*i0'553

o o

In figuur 4 zijn de resultaten weergegeven.

Opgemerkt moet worden dat de k-waarde en de macht van i bepaald zijn uit slechts een gering aantal meetpunten, waardoor de nauwkeurigheid minder is dan bij de andere proeven.

4.2.4 Aanpassing van de resultaten aan de wet van Darcy

In het voorgaande hoofdstuk is steeds uitgegaan van de relatie

Q = A k i

n

en zijn k en n bepaald. Feitelijk is dit ook juist, maar de resultaten van dit

onderzoek zullen worden toegepast op de relatie van Darcy:

Q = A k*i (12)

Uitgaande van relatie (9) kan geschreven worden:

A 38,27 s

0'727

Q = — i (13)

£0,307

zodat de struktuurvan Darcy wordt bereikt. Wel wordt nu de

doorlatendheidscoef-ficient k*afhankelijk van i:

k*= 3 8

'2 7 s (14)

S 0,307

i

In figuur 5 is deze k*-waarde uitgezet tegen de spleetbreedte

Op analoge wijze kan voor de doorlatendheidscoefficient voor het gat worden

afgeleid:

:

k

* = °>

272

T2 : k* = "»*•"• (15)

g .0,i»07

. . . . * 0,106

: 1 < 1 k* = —

T3 : i < 1 k* = " » '

w (16) g £0,377

i > ! k

* =02165 ( 1 7 )

4.2.5 Berekening van de doorlatendheid van de zetting aangepast aan de wet van Darcy (k* ^. )

J K zetting

De doorlatendheid van de zetting, zoals gedefinieerd in hoofdstuk 1, kan worden berekend uit de doorlatendheid van de spleten cq. gaten met behulp van de vol-gende relatie:

() „ = A * k * in i + A _ * k * in 2 = A . * k . * i1*3 (12)

^tot spl spl gat gat zetting zetting

In het geval van proef Tl waarbij geen gaten in de stenen waren aangebracht, reduceert deze relatie tot:

Qtot = A S P1 * kspl * £ n i = Azett. * kzett. *

of

_spl.

vzett. A

k .. = . * ks pi

zett.

De verhouding is geometrisch bepaald als functie van de spleetbreedte zett.

en de blokafmeting.

Voor een blokafmeting van 0.25 m geldt:

spl a

8 s zett.

Zodat geldt, met behulp van (8), voor een zetting zonder gaten: k . = 306 * s1'7 3

zetting

M.b.v. (4) wordt de aan de wet van Darcy aangepaste vorm k* gevonden, waarbij q = k*i:

306 * s1*73

kzetting 7 ^ (spleten, zonder gaten)

Voor een zetting met gaten (proef T2) is de afleiding iets gecompliceerder. Beschouwen we 1 m2 zetting dan geldt:

A .. _ = 8 s m2 spleten

A = 16 * £ *(0.058)

2

= 0.0423 m

2 gaten 4 zodat m.b.v. (12) en (11) volgt: Q, 2 = q • = 306 * s1'73 * i0'6 9 3 + 0.0423 * 0.272 * i0»5 9 3 1 m zetting = k* _ . * i zetting Dus k* . 306 * s1'73 0.015 , i „ „ .

zetting = + (spleten en gaten)

£0,307 £ 0 Ï " * 0 7

Analoog wordt voor een zetting met gaten gevuld met grind (proef T3) gevonden:

0^048

• 0,3 7 7

306 * s1'7 3

k* _ . = + (spleten en gaten gevuld met grind)

z e t t i n g .0,307 0J)07

^i > i )

Met behulp van de in dit hoofdstuk gegeven relaties kunnen de homogene door-latendheidswaarden worden gevonden zoals die moeten worden ingevoerd in de be-rekeningsmethode van Sellmeijer.

Tl.0

Tl .1

Tl.2

Tl.3

Tl. 4

T2

T3

0,25x0,25x0,1

idem

idem

0,0005

0,0010

0,0015

0,0025

0,0030

0,0005

0,0005

met gat <j) 0,058 m

met gat <J) 0,058 m,

opgevuld met grind

* minimale spleetbreedte = 0,0005 m (in eerste instantie geschat uit opmeten

blokken)

Tl Tl Tl Tl Tl .0 .1 .2 .3

.4

0 0 0 0 0 ,0005 ,0010 ,0015 ,0025 ,0030 12 51 99 146 197 10 47 97 142 197 11 49 100 153 198 12 45 101 150 199 9 51 97 148 198 0 0 0 1 1 0 1 1 2 3 0 2 3 5 6 1

4

8 11 13 1 6 10 13 15 ,34 ,62 ,86 ,16 ,48 ,45 ,14 ,97 ,54 ,15 ,58 ,26 ,91 ,34 ,45 ,78 ,64 ,62 ,05 ,13 ,86 ,83

,44

,23 ,90 T2 T3 10 47 102 144 195 8 50 101 140 201 0,44 8,58 12,65 15,33 17,99 1,07 3,66 5,22 9,57 11,76

*) vermelde spleetbreedte in eerste instantie geschat uit opmeten van blokken

'A *A* A ' A*

X

• • •

grind kit 9 4 LANGSDOORSNEDE stalen plaat met stiigbuis -aansluitingen

A A A A

I K grind perspex inspectieraam kit

5 2 5 H

DOORSNEDE OVER TESTSECTIE

maten in cm

DOORLATENDHEIDS-ONDERZOEK STEENZETTINGEN

VSR-010106 I SCHAAL 1:20

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

15 1 0 o» 'n o» T3 meting berekend: Q = AS. 3 8 , 2 7 ,0727.0*93 Q5

Q = debiet door de zetting f m /si s = spleetbreedte [ml

As= totaal opp. aan spleten fm2!

1,0 1,5 2,0 2,5 ->. spleetbreedte (m) 3,0 i =1.5 i = 1,0 i = 0.5 3,5.10

VERGELÜKING GEMETEN EN BEREKEND DEBIET

T 1 .

stenen 0,25 x 0,25 x 0,1 m

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

1.0 0,9 "«0.8 |

|o,6

!

0.5 0.4 °0,3 •§0.2 0.1 1.5 2.0 2.5 ->. spleetbreedte (m) K = 38,27 s ° '7 2 7 K = doorlatandheid spleet [m/s] 1.0 1,5 2,0 2,5 ->. spleetbreedte (m) 3.0 —» -3 4.010 3.5 4.01Ö

FILTERSNELHEDEN EN DOORLATENDHEIDS

COËFFICIËNT

T1.

stenen 0,25 xO,25 x 1,0m WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

10 o O

'S

O) • o o 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5

l

°'

4

1 Q3

0.2

0,1

0

T3 meetpunt . - T3 (i <1)Qg= 0.0423. 0,106 i ° '6 2 3 - - T3 (i>1)O =0,0423.0.165 i0'5 5 3' -> verhang • meetpunt T2 X meetpunt T3 _ T2 : vf = 0.272 i P T3 (i <1.0) vf = 0,106 i ° '6 2 3 T3 ( i > 1.0) vf = 0,165 i0'5 5 3 _ . X -1.0 ->. verhang 2.0 3.0

VERGELUKING GEMETEN EN BEREKEND DEBIET

DOOR HET GAT EN FILTERSNELHEDEN

T 2 . T 3

gat 0 0,058m

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

1.0

0,9

0,8 0.7 0.6 0.5

7>

° '

4

0,2

0.1

0

0.8 0.7 0,6

£ 0.5

|

l en

* 0.3

0,2

0.1

0

0,5 1.0 1.5 2.0 2.5 splecibreedte (m) gat £ O 058 m ongevuld = k g0'2 7 2 fO.407 gat <t> 0,058m gevuld i i 0.377 3,0 1.0 2.0 verhang i = 0,25 - 3

3,5.10

* 0.165

2.5

DOORLATENDHEIDS-COËFFICIËNTEN NOLGENS DARCY

T1...T3

stenen 0,25 x 0,25 x0,1 m WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

1 . Inleiding 1 1 .1 Algemeen 1 1 .2 Doelstelling van het onderzoek 1 1 .3 Conclusies 2 2. Het modelonderzoek 5 2.1 Modelopstelling 5 2.2 Proevenprogramma 5 2.3 Meetmethoden 7 2.4 Verwerking 8

3. Doorlatendheid van blokken 11 3.1 Inleiding 11 3.2 Blokken 0,25*0,25*0,10 m3 11 3.3 Blokken 0,50*0,50*0,20 m3 13 3.4 Blokken 0,04*0,04*0,02 m3 14 3.5 Bijzondere blokken 15 3.6 Invloed blokafmetingen 15 4. Doorlatendheid grindpakket 17 4.1 Algemeen ' 17 4.2 Resultaten 17

5. Doorlatendheid van blokken op grindpakket 18 5.1 Algemeen 18 5.2 Resultaten 18

Tabellen

Foto's

2 Overzicht proevenserie doorlatendheid grindpakket

3 Overzicht proevenserie gecombineerde doorlatendheidsproeven

FIGUREN

1 Overzicht modelfaciliteit "de Filterbak" 2 Overzicht blokken zettingen

3 Zeefkromme grind 8-23 mm 4 Zeefkromme grind 11-32 mm 5 Zeefkromme Silex

6 Zeefkromme grind Scheldegootproeven (1:10) 7 Aangepast patroon stijgbuis aansluitingen

8. Doorstroomoppervlak als functie van blokafmeting en spleetbreedte 9 Doorlatendheid -^- als functie van de spleetbreedte

As

10 Overzicht uitgevoerde proeven

11 De konstanten a en n als functie van de spleetbreedte

12 Bepaling correctie spleetbreedte blokken 0.25 * 0.25 * 0.10 m3 13 Bepaling correctie spleetbreedte blokken 0.50 * 0.50 * 0.20 m3 14 Bepaling correctie spleetbreedte gecombineerde proeven

15 Drukverdeling in het grindpakket

16,17 Drukverdeling onder blokken met spleetbreedte 0 m 18,19 Drukverdeling onder blokken met spleetbreedte 0.02 m 20 Drukverdeling onder blokken met vellingkant

21 Drukverdeling onder blokken met gat <(> 58 mm 22 Drukverdeling onder blokken met 4 gaten $ 30 mm.

FOTO' s

1 Zetting van Armorflex® blokken 2 Zetting van Basalton® betonzuilen.

Doorlatendheidsbepaling van steenzetting en filterlaag uit Oesterdamonderzoek, Basalton -onderzoek, Armorflex -onderzoek en Gidsonderzoek

1. Inleiding

1 .1 Algemeen

In het kader van het onderzoek stabiliteit taludbekleding van gezette steen, fase 2 (Deltagootproeven en Scheldegootproeven ten.behoeve van de Oesterdam) , zijn een aantal doorlatendheidsproeven uitgevoerd.

De uitgevoerde proeven kunnen worden onderverdeeld, in de volgende proevenseries; a. :

Bij deze proevenserie werden de blokafmetingen gevarieerd, alsmede het type blok. De doorlatendheid werd bepaald als functie van de spleet-breedte tussen de blokken onderling,

b. : Doorlatendheid_van_alleen_grind2akket

Bij deze proevenserie werd de doorlatendheid gemeten van de soorten grind, die bij het stabiliteitsonderzoek werden toegepast,

c.: 32°Eiatendheid_van_blokken_o£ een_grind2akket

Bij deze proevenserie werden de proevenserie a en b gecombineerd. Blok-vorm en spleetbreedte werden gevarieerd, terwijl de grindkarakteristieke ken van het pakket constant bleven. Behalve de doorlatendheid werd

tevens de drukverdeling onder de blokken gemeten.

Het onderzoek bouwt voort op het oriënterend onderzoek naar de doorlatendheid van zeer nauwe spleten door ing. H. Taat (M1795). Het geheel stond onder leiding van ir. C.J. Kenter van het Laboratorium voor Grondmechanica en ing. H.B. Schooriman van het Waterloopkundig Laboratorium, welke laatste tevens dit verslag samenstelde.

1.2 Doelstelling van het onderzoek

De relatieve doorlatendheid van een steenzetting ten opzichte van de onder-liggende filterlaag is een van de parameters, die invloed heeft op het op-treden van schade, indien de steenzetting wordt belast door golfaanval.

De doorlatendheid van filterlaag en zetting is afzonderlijk onderzocht. Ook is de combinatie van beide in het onderzoek betrokken. De doorlatendheid van een taludbekleding is gedefinieerd als het debiet q in m3/sec dat door 1 m2 zetting

stroomt, gedeeld door het hiervoor benodigde verhang i.

Op grond van deze definitie is de doorlatendheid van de zetting van de volgende factoren afhankelijk:

- de stromgingsweerstand door de open ruimte in en/of tussen de blokken. Bij vierkante blokken dus afhankelijk van de spleetbreedte tussen de blokken. - de aan- en uitstroomweerstand naar resp. uit de open ruimten

- de afmetingen van de blokken, en het percentage open ruimte per m2.

De stromingsweerstand in de spleet is afhankelijk van de breedte, de vorm en de ruwheid van de spleet, en bij niet laminaire stroming van het verhang in de spleet. Doelstelling van het onderzoek was onder meer vast te stellen bij welke spleetbreedte de stromingstoestand overgaat van laminair naar turbulent.

Ook is getracht een indruk te verkrijgen van de drukverdeling onder de blok-ken in een grindpakket. De invloed van de grootte en de verdeling van gaten in de blokken, op deze drukverdeling werd hierbij mede in de beschouwing opgenomen.

1.3 Conclusies

1. De spleetbreedte van een zetting is een grootheid die moeilijk zeer nauw-keurig kan worden bepaald. De correctie i.v.m. het niet geheel vlak aan-eensluiten van de blokkanten - zoals afgeleid in dit verslag - heeft dan ook alleen zin voor zeer kleine spleetbreedten.

2. Voor de onderzochte zettingen op een grindpakket kan worden gesteld dat het grindpakket relatief zeer doorlatend was ten opzichte van de zetting, ook al bevatten de blokken gaten. Hierdoor kon de invloed van de gaten confi-guratie op de drukverdeling onder de blokken minder goed worden bepaald.

3. Een merkwaardig resultaat van de proevenserie is het feit dat de snelheid (-p-) in de onderzochte spleten niet of nauwelijks toeneemt bij een grotere

s

spleetbreedte. Mogelijk wordt dit veroorzaakt door een zeer groot aandeel van de in- en uitstroomweerstand in de totale weerstand over de spleet. Deze hypothese wordt onderschreven door de invloed van de dikte van het blok (zie conclusie 11 en hoofdstuk 3.6). Dit geldt voor spleetbreedtes groter dan 0.06 m waar de stroming turbulent is.

4. Voor een zetting met een spleetbreedte groter dan 0,006 m kan de stroming door de zetting als turbulent worden gekarakteriseerd. Voor zettingen met kleinere spleetbreedten kan de stroming worden gekarakteriseerd als zijnde in een overgangsgebied tussen laminair en turbulent. Dit geldt voor alle uitgevoerde proeven in dit onderzoek.

5. Indien een zetting bestaat uit blokken met -en vorm die de doorlatendheid verhogen, kan een ingewikkelde configuratie worden vervangen door een equivalente

spleetbreedte. Op deze manier behoeft de doorlatendheid niet meer te wor-den gesplitst in een doorlatendheidscoefficiënt voor spleten en gaten

afzonderlijk.

De relatie tussen de equivalente spleetbreedte en het doorstromingspercen-A -doorstromingspercen-A,

totaal Dlok * .n n„ . • *• o

tage - * 100% is gegeven in figuur 8. totaal

6. De stroming door de spleet respectievelijk de zetting kan worden be-schreven met behulp van:

zetting totaal zetting

spleet spleet spleet

waarin Q = debiet [m3/s]

A = doorstroomoppervlak van de zetting [m2]

t O UcicL JL

A 1 = doorstroomoppervlak van de spleet [m2]

i = verhang (dimensieloos)

n = empirische constante (dimensieloos)

k . = doorlatendheidscoefficiënt zetting [m/s] zetting

k = doorlatendheidscoefficiënt spleet [m/s] s = spleetbreedte [m]

In dit geval bedragen de doorlatendheidscoefficiënten voor de spleet, de zetting k en k : blokken 0,25 * 0,25 * 0,10 m3 blokken 0,50 * 0,50 * 0,20 m3 blokken 0,04 * 0,04 * 0.02 m3 k s k z k s k z ks

K

= 0,98 - 7,84 = 1,26 = 6,30 = 0,32 = 16 s s s m/s m/s m/s m/s m/s m/s

blokken op grindpakket 8-23 mm:

- blokken zonder gaten of vellingkanten

- blokken met 1 gat (j) 58 mm k = 0 , 2 8 m/s s

- blokken met 4 gaten <j) 30 mm k = 2,24 s m/s z

- blokken met vellingkanten

A m o r f lex®/Basalton® k = 0 , 9 8 m/s s

k = 7,84 s m/s z

Hierbij moet bij blokken met gaten, vellingkanten of scheve spleten en bij Armorflex© en Basalton® voor s de equivalente spleetbreedte worden ingevuld

(zie konklusie 5 ) . Voor de waarden van n, zie figuur 11.

7. De resultaten van de doorlatendheid van de verschillende onderzochte soorten grind kan als volgt worden samengevat.

grind 8-23 mm : q = 0,06 i0'55 (18) g r i n d 11-32 mm : q = 0,08 i0*5 5 (19)

S i l e x : q = 0,06 i0*6 0 (20)

Scheldegoot grind 2-8 mm: q = 0,03 i0"65 (21)

De waarden zijn enigszins afgerond om niet een te grote nauwkeurigheid te suggereren.

8. Uit de in deel III opgenomen publicatie van Claessen en Volp blijkt dat de doorlatendheid van Fixtone ® met het kunstoffilter propex alsvolgt kan worden beschreven:

q = 0,04 i0*63

uitgedrukt in een vergelijkbare notatie als de zetting, geeft dit: k = 0,04

z

n = 0,63

9. Uit de relaties in conclusie 5 en 6 blijkt dat de doorlatendheid

van een zetting op grind ca. 60% kleiner is dan van een zetting op een grof rooster. Een mogelijke verklaring hiervoor wordt in deel 6 van dit verslag gegeven.

10. Een zetting met scheve spleten is doorlatender dan een zetting met rechte spleten waarvan de spleetbreedte gelijk is aan de gemiddelde spleetbreedte van de scheve zetting (zie figuur 10).

11. De doorlatendheid van de spleet k is ongeveer evenredig met d waarbij s

d = blokdikte

n = exponent afhankelijk van het type stroming

Bij turbulente stroming (ongeveer vanaf spleten van 0,006 m) geldt dan, dat ks :: /d

2. Het modelonderzoek

2.1 Modelopstelling

Het modelonderzoek werd uitgevoerd in de modelfaciliteit "De Filterbak".Een overzicht van deze faciliteit is gegeven in figuur 1. In deze faciliteit kan een oppervlak van ongeveer 1 m2 van een steenzetting op doorlatendheid worden

onderzocht.

De drukhoogte en daarmee het debiet door de Filterbak is regelbaar door middel van een verstelbaar overstort. Achter deze druktoren is de meetsectie. In de meetsectie is de te onderzoeken steenzetting horizontaal aangebracht. De

meet-sectie is begrensd door twee verticale schotten welke de horizontale instroming tot een vertikale doorstroming dwingen. De horizontale instroming vindt plaats onder het schot dat de meetsectie van de druktoren afschermt. Mede door de weerstand van de steenzetting of het grindpakket vindt de doorstroming door de meetsectie vertikaal plaats en wordt ondanks deze richtingsverandering van de

stroming een gelijkmatige drukverdeling onder de steenzetting verkregen. Na door de meetsectie te zijn gestroomd wordt het water achter de meetsectie over een Rehbock - meetstuw wederom horizontaal afgevoerd en kan het debiet worden bepaald.

Door de aanwezige stijgbuisjes in de zijwand van de meetsectie wordt het ver-val (Ah) over de aanwezige steenzetting bepaald.

Vanwege de niet geheel rechthoekige vorm van de meetsectie was het noodzakelijk een aantal stenen op maat te zagen. De blokken werden op een rooster of op het grindpakket geplaatst en de bij de randen overblijvende spleten werden opgevuld met siliconenkit en bij brede spleten met flexibel waterondoorlatend materiaal. De gewenste spleetbreedten werden hierna ingesteld door tussen de blokken afstandhouders aan te brengen. Op de blokken werd vervolgens ballast aangebracht om te voorkomen dat bij een groot verval blokken uit de zetting worden gedrukt.

2.2 Proevenprogramma

Variabelen in het onderzoek zijn de blokken zelf, de spleetbreedte, de korrel-verdeling van het filter, en het debiet. Bij elke configuratie werd een

gemeten. Het onderzoek kan worden onderverdeeld in een drietal proevenseries.

De onderzochte variabelen in de eerste proevenserie kunnen als volgt worden samengevat:

- blokken afmetingen 0,25 * 0,25 * 0,10 m3.

spleetbreedte tussen de blokken constant en gevarieerd van 0 tot 0.02 m (zie figuur 2A)

spleetbreedte tussen de blokken scheef; gemiddelde spleetbreedte 0.02 m (zie figuur 2B)

- blokken afmetingen 0,50 * 0,50 * 0,20 m3.

spleetbreedte tussen de blokken constant en gevarieerd van 0 tot 0.02 m (zie figuur 2 C ) .

- Speciale blokken, te weten Basalton® en Armorflex®. Voor Basalton® geldt: scheve spleten (zie foto 2)

Voor Armorflex®:gebogen spleten en openingen in het blok (zie foto 1) - Scheldegootblokjes gebruikt voor stabiliteitsproeven 1:10 met constante ••;

spleetbreedte 0.001 m. Afmetingen 0,04 * 0,04 * 0,02 m3

Een overzicht van deze proevenserie waarbij alleen de doorlatendheid van blokken werd bepaald is gegeven in Tabel 1.

De tweede proevenserie bestond uit de doorlatendheidsbepaling van alleen grind. Hierbij werden de volgende grindsoorten onderzocht:

- Grindpakket 0.30 m dik met grind-diameterverdeling tussen 0.008 en 0.023 m (zie figuur 3 ) .

- Grindpakket 0.30 m dik met grind-diameterverdeling tussen 0.011 en 0.032 m (zie figuur 4 ) .

- Grindpakket 0.30 m dik,bestaande uit Silex met diameter-verdeling tussen 0.01 en 0.075 m (zie figuur 5)

- Grindpakket dik 0.15 m met materiaal zoals gebruikt voor proeven in de Scheldegoot (schaal 1:10) met korreldiameter verdeling tussen 0.004 en 0.006 m , (zie figuur 6 ) .

Een overzicht van deze proevenserie is gegeven in tabel 2.

De derde proevenserie bestond uit een gecombineerde doorlatendheisbepaling van blokken geplaatst op een grindpakket. Bij deze serie proeven waren de blokafmetingen constant, namelijk 0,25 * 0,25 * 0,10 m3, en ook het

variabelen in deze proevenserie kunnen als volgt worden samengevat:

- Blokken op grind met een constante spleetbreedte tussen de blokken. Twee spleetbreedten werden onderzocht, te weten: 0 en 0.02 m.

- Blokken met een vellingkant op grind. Deze vellingkanten vormden een vierkante opening om de doorlatendheid te vergroten. De blokken werden tegen elkaar geplaatst (s = 0)

- Blokken met in het midden een gat <J) 58 mm op grind. De blokken werden tegen elkaar geplaatst (s = 0 ) .

- Blokken met 4 gaten <$> 30 mm op grind. De blokken werden tegen elkaar geplaatst (s = 0 ) .

Bij de blokken waarvan de doorlatendheid werd verhoogd door gaten of vel-lingkanten is getracht het totale oppervlak hiervan ongeveer constant te houden. Getracht is na te gaan welke invloed deze doorlatendheidsverhogende configuraties hebben op de drukverdeling onder de stenen. Voor dit doel werd het patroon van stijgbuisaansluitingen juist boven de blokken en in het grind-pakket verfijnd (zie figuur 7 ) .

Een overzicht van de derde proevenserie is gegeven in tabel 3.

2.3 Meetmethoden

De benodigde metingen bestaan uit het bepalen van het doorstroomoppervlak (A ) s van de steenzetting, het debiet (Q) en het verhang (i).

Het doorstroomoggervlak

Het doorstroomoppervlak wordt bepaald door het product van de spleetlengte (lg) en de spleetbreedte (s). De spleetlengte is door meten eenvoudig te

be-palen. Het bepalen van de spleetbreedte is echter aanzienlijk gecompliceerder. Voor een proef worden de blokken zo dicht mogelijk tegen elkaar gezet. De aldus

verkregen spleetbreedte blijkt dan echter niet nul te zijn, omdat de zetting toch waterdoorlatend is. Op grond van vorig onderzoek en nauwkeurige metingen kan deze spleetbreedte in eerste instantie op ongeveer 0.0005 m worden geschat. Bredere sple-ten werden ingesteld door afstandhouders tussen de blokken aan te brengen. De aldus ingestelde spleetbreedte zal echter niet exact gelijk zijn aan de dikte van de afstandhouders, tengevolge van de onregelmatigheden in de zijkanten van de blokken welke ook de oorzaak zijn van de initiële spleetbreedte bij tegen elkaar geplaatste blokken.