juni 1969

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM SPEURWElliC ZUIGTECHNIEK I Rapport modelonderzoek M 817 juni

1969

HJHOU:O

1. INLEIDING 2. PROEVEN

2.1. VERGELIJKENDE:t: PROEVEN MET MAASZAND 1 BAKELIET EN POLYSTYREEN

2.2. SNELHEDEN IN DE ZUIGPUT 2.3. ZUIGPROEVEN MET I~SZAND

2.4. ZUIGPROEVEN MET ZAND

2.5. AFSTROOMPROEVEN MET GLASPARELS 2.6. PROEVEN MET DROGE GLASPARELS 3. DISCUSSIE FIGUREN l. Serie 1. u 5 m/sec L\p =: 0. z 2. Serie 2. u 3,5 m/sec L\p

o.

z

3.

Serie 3. _UZ 2,5 m/seo L\p

o.

4. Serie 5. u 3,5 m/sec L\p =t 1,38 m bij zand.

z

5. Serie

7.

u 3,5 m/seo L\p 0,69 m bij zand. z

6. Invloed snelheid en materiaal op zuigputgrootte.

7.

Korrelverdeling.

8.

Potentiaalveld drie-dimensionaal.

9.

Meting snelheden in de zuigput. 10. Kuilvorm zand d 50 = 430 IJ-. 11. Toename zuigput. 12.

13.

14.

Doorlatendheid en korrelverdeling zand d

50 = 115 ~· Kuil vorm zand d

50 "' 115 fl·

Verloop van concentratie en drllic. 15. Drukverloop in zandprucket.

16. Verplaatsing discontinuiteit. 17. Invloed consolidati~tijd.

18. Afstromen glasparels onder water. 19. Afstromen droge glasparels.

20. Permanente stroming glasparels. 21. Niet-permanente stroming glasparels.

blz. 1 2 2 3 3 4 5

7

10

l. INLEIDING

Na overleg tussen Rijkswaterstaat, enkele aannemers en het WaterboU'I'l-kundig Laboratorium werd besloten tot het gezamenlijk uitvoeren van

speur-werk op het gebied van het natte grondverzet. Op

15

februari

1963

verga-derde de Stuurcommissie Research Zuigtechniek voor de eerste maal en op 28 februari

1963

kwam de Werkoommissie Zuigtechniek bijeen. De deelnemende aannemingsbedrijven waren: BOS en KALIS, BREEJENBOUT1 de HOLLANDSCHE

AANNEMINGS MIJ, van HATTUM en BLANKEVOORT en ADRIAAN VOLKER. Later nam ook het I.H.C~ aan het onderzoekdeel, zij het slechts voor korte tijd.

Het onderzoek naar de zuigbaarheid van zend was het eerste facet van het natte grondverzet dat werd aangepakt met als doel een zo goed moge-lijke correlatie tussen de produotie van grondzuigers en gegevens over de grondeigenschappen. Als middelen van onderzoek zijn gebruikt metingen in het prototype, in modellen en theoretische beschouwingen. De metingen in het prototype zijn tot op heden (medio

1969)

beperkt tot erucele oriën-terende metingen en de uitgebreide meting aan de zuiger "Kempen" in het Veerse Meer. De theoretische aanpruc van het probleem gaf als conclusie dat de huidige ontwikkeling van de grondmechanica onvoldoende was om de problemen verbonden aan het zuigproces op te lossen.

De modelproeven zijn gedaan .omdat bij het begin van het onderzoek weinig bekend was over de bepalende faotoren bij het grond2luigen. Hoev1el niet alle proeven uit de periode medio

1963

-medio

1966

hun waarde be-houden hebben, zijn toch de voornarunste resultaten gegeven vooral om de ontvvikkeling tijdens het onderzoek ~jeer te geven. Tot de ontwikkeling van de gedachtengang hebben zeer velen, vooral de leden van de Werkoom-missie bijgedragen. De proeven zijn voor een deel in het Mineraal Teoh-·nologisoh Instituut en voor een deel in het Waterloopkundig Laboratorium

te Delft verricht onder leiding van Ir. H.N.C. Breusers, die tevens dit verslag srunenstelde.

2

2. PROEVEN

De proeven zijn verricht in een groot aantal meetopstellingen van zeer ui teenlopende samenstelling. Een beschrijving hiervan is van 11einig belang. Een beschrijving van de resultaten is gegeven in het onderstaande en wel in chronologische volgorde.

2.1. VERGELIJKENDE PROEVEN MET MAASZAND, BAKELIET EN POLYSTrREEN

De eerste serie proeven diende voor het verkrijgen van een indruk van de invloed van bodemmateriaal en zuigsnelheid op het zuigprooes. Hiertoe waren in drie bakken drie

maaszand p

~

2650

kg/m

3

bakeliet p

1350

kg/m

3

polystyreen p

1050

kg/m

3

materialen gebracht n .1.

370

=:

650

1,5

~}

zie fig.

7

De pakking van de materialen werd niet gevarieerd; bij alle proeven werd het weggezogen materiaal >veer in de bak teruggestort. De baldcen waren voorzien van glasruiten. Het materiaal werd gezogen met een half-ronde zuigbuis (inwendig ~ 9 cm) die bij alle proeven

13

15 cm in het materiaal stak. De proeven werden gefilmd; bij het uitwerken van de films werden de diepte, breedte en het oppervlak van de zuigput bepaald.

De resultaten voorde zuigsnelheden 21

5

1

3,5

en

5

m/sec zijn gegeven in fig. 1 t/m 3, Uit deze figuren en fig. 6 blijkt de zeer geringe invloed van de zuigsnelheid en het materiaal op de grootte van de zuigput, Afzui-gen van water onder uit de bale had eveneens vJeinig invloed, Het gegeven drukverschil l::.p ~ 01

69

m vJ .lc. bij de proeven met zand betekent een ver-hang van ca. 1 : 1 bij het begin van de proef. Voor de andere materialen

is l::.p evenredig met de dichtheid van het materiaal onder water verkleind.

De geringe invloed van het materiaal en de zuigsnelheid kan worden verklaard uit de zeer snelle afname van de watersnelheden met de afstand tot de zuigmond. Hierdoor is de zuigput bij polystyreen slechts weinig groter dan bij het maaszand, hoev1el de snelheden waarbij de materialen beginnen te bewegen zich verhouden als 1 : 4.

Bij twee proeven met maaszand is de zuigbuis wat dieper in het zand gestoken

(25

cm). Voor de proef werd met een hevel een put met een diepte van

17

cm gezogen. Tijdens de proef kon daardoor een laag zand met een

3.

hoogte van ca. 15 cm worden weggezogen. Direct na het aanzettem van de pomp vormde zj_ch een talud met een helling van 40 8, 50° dat zich naar boven verplaatste met een snelheid van ca. 01

5

cm/sec. Dit verschijnsel wordt in de volgende p0ragrafen uitgebreid behandeld.

2.2. SNELHEDEN IN DE ZUIGPUT

Ter ondersteuning van de uitspraw~ dat de snelheden zeer sterk met de afstand tot de zuigmond ai'nemen is een onderzoek verricht naar deze snelheden. Hiertoe zijn in het zuigmodel metingen verricht met een micro-molen aan een draad en is gemeten aan een axiaal-synunetrisch potentiaal model. Dit laatste levert via de bepaling van de potentiaalgradiënt even-eens de snelheid indien de gehele stroming als een potentiaalstroming mag worden peschouvJd. Dit laatste i~ wel aannemelijk daar de stroming sterk versneld en de wrijving een geringe rol speelt.

De waarden van de potentiaal 21ijn gegeven in fig. 8. De bereltende snelheden zijn voor een zuigbuissnelheid van

5

m/sec gegeven in fig.

9

tesamen met de in het model gemeten snelheden. De overeenkomst is zeer goed. Uit de metingen blijkt dat de snelhoden gering zijn tot vlru<: bij de zuigmond. Slechts op afstanden kleiner dan 11

5

maal de zuigbuisdia$etor gerekend vanaf de buisas is er sprake van invloed van de waterbe\veging op de beweging van de korrels op het talud. De bij de versnelling van het water behorende drukgradiënt langs het talud is eveneens van geringe invloed voor afsta..ndep. groter dan 11

5

D.

De metingen geven aan dat de zuigbuis slechts dient voor het vervlij-deren van materiaal dat lcmgs de zijvvanden van de zuigput afstroomt. De actieve rol ve..n de zuigbuis. is gering, ui teraard behçüve bij het tot af-stromen brengen va..n een nieuwe laag materiaal na ·een verplaatsing van de zuigmond.

2.3. ZUIGPROEVEN MET l~SZAND

Bij de proeven beschreven in par. 2.1. was de verhouding zuigput-diepte/zuigbuisdiameter ~eer gering. Bij een meer realistische verhou-ding is een serie proeven gedaan met een vaste zuigbuis (~

6,5

om) in

maaszand (korrelverdeling zie fig

10,

d

50

==

430

!l). Voor de proef werd met een hevel een put gezogen met een diepte van ca.

40

cm. De zuigbuis stak dan nog ca. 20 om in het zand. De zuigsnelheid is gevarieerd:

4

U

3 21

5

1

3,5

en

5

1

0

m/sec Het verloop van de zuigputvorm met de tijd

is gegeven in fig.

10

voor U

5

m/sec. Uit de proeven bleek dat het z

zand vrij gelijkmatig toestroomde zonder duidelijke afschuivingen Wel trad gedurende de eerste 60 sec een wat steiler hellinggedeelte op dat zich naar bqven bewoog met een snelheid van 1 à 2 cm/sec.

Het verloop van de zuigput"doorsnede met de tijd was vrijwel onaf-hankelijk van de zuigsnelheid zoals blijkt uit fig. 11. Het eindtalud had een helling van

34°.

Ook het afzuigen van het poriënwater had wei-nig effect. Bij een vertikaal verhang van

1 : 1

ter plaatse van de onder-kant van de zuigbuis (voor het overige zuigput gedeelte was het verhang kleiner), ms de zuigputtoename in het eerste deel van de proef gelijk aan die bij de proeven zonder afzuigen. In de evemlich tssi tua tie was de zuigput wat kleiner.

Uit deze serie proeven bleek eveneens duidelijk de geringe invloed van de zuigsnelheid.

2.4. ZUIGPROEVEN MET ZAND d

50

~

115

~

Onder omstandigheden, gelijk aan die beschreven in paragraaf 2.3., zijn proeven gedaan met fijn zand met een gemiddelde diameter d

50

=

115

~ (voor de korrelverdeling zie fig 12). Dit zand gedroeg zich geheel ver-. schillend: bij het begin van de proef ontstond een discontinuïteit in de zuigput in de vorm van een bijna vertikaal wandgedzoel te dat zich vrij-wel onveranderd in hoogte naar boven verplaatste. Voor een voorbeeld zie fig. 13. In fig.

14

zijn gegeven de bij deze proef behorende registra-ties van zandconcentratie in de zuigbuis en de pori ënv1aterdruk: in het in de figuur aangegeven punt. Bij het naar boven be11egen van de vertikale wand of "walletje" stroomde het zand of langs dit walletje in de vorm van kleine aan de wand klevende brokken ~ als een soort regen van zand-korrels. Het op deze wijze losgeraakte zand stroomde daarna als een dicht-heidsstraming met vrij grote snelheid (vele malen groter dan de lokale watersnelheid) naar de zuigbuis. De helling waaronder dit zand afstroomde

0

s.

Uit de metingen van de poriënwaterdruk b:).eek dat de~:;e steeds negatief was en maximaal ca. 2 om waterkolom bedroeg. Bij het naderen van het wal-·letje nam de onderdruk: langzaam toe, waarbij fluctuaties in de orde van

grootte van enkele m.m~ w.k. en een periode van 5 à 8 sec. optraden. Deze fluctuaties werden waarschijnlijk veroorzaakt door kleine afschui-vingen. De ondcl'druk 1vas maximaal even voor het passen van het walletje

(zie fig. 15). Bij een proef waarbij het zand 1vas losge\omeld met een waterstraal trad vrijwel geen walletje op en werd ook geen onderdrwc geme-ten.

De voortplantingssnelheid van de walletjes was vrijwel konstant bij variatie van insteekdiepte en zuigsnelheid

(1,5

en 21

5

m/sec). Stopzet-ting van de zuigpomp tijdens de proef had geen invloed op de verplaatsing vm1 het walletje en op de poriënwaterdruk. De gemiddelde voortplantings-snelheid bedroeg 01

15

om/sec.

Bij een aantal proeven werd ook het drukverschil gemeten tussen de bak en een punt in de zuigbuis op ~diameter vanaf de onderkant van de zuigbuis. De totale verliescoëfficiënt (snelheidshoogte - oontraotiever-lies) bedroeg gemiddeld 1145 voor snelheden van 21

5

tot

5

10 m/sec.

De duur van het tijdsverloop tussen het vJeer terugstorten van het zand in de proefbak had weinig invloed op h.et gedre,g van het zand. Dit bleek ook uit enkele proevert met het zand in een bak waarbij het zand tegen een schot werd aangebracht. Na het wegtrekken van he-b sçhot ont-stond eveneens een walletje, Bij deze proeven werd ook steeds een ondur-drwc gemeten (zie fig. 17).

2.5. AFSTROOMPROEVEN MET GLASPARELS

Voor een onderzoek naar de invloed van de pakking op het afstromen van materiaal zijn een aantal proeven gedaan in een bak waarin het zui-gen v1erd gesimuleerd door het wegdraaien va.n een klep. Na dit wegdraaien kon het materiaal vr~j wegstromen (fig. 18). Als materiaal vJerden glaspa-rels gekozen omdat deze geen haakweerstand vertoonden en daardoor geen schaaleffecten konden veroorzaken. Bij de proeven bleek een grote invloed van de pakking van de glasparels op de WlJZe van afstromen. Bij een losse pakking stroomde het materiaal in korte tijd (orde 10 sec) weg met slechts een geringe toename van de taludhelling. Bij een dichte pcld(ing trad een vergroting van de taludhelling op en verliep het proces veel langzamer (tijdsduur orde 40 ~ 50 sec) (zie fig. 18).

6.

De onderdruk in de poriën was vrijviel onafhankelijk van de pakking en bedroeg maximaal ca.

5

cm w.k. De aanwezigheid van de onderdruk bleek ook uit het binnendringen van kleurstof in de poriën. Deze kleurstof was voor het losmaken van de klep juist boven het korrelpakket aangebracht.

De korrelverdeling van de glasparels is gegeven in fig.

18.

De ge-middelde korreldiameter (d

50

)

bedroeg

230

~; de dichtheid van de körrels

2985

kgjm

3.

Uit metingen van de volume verandering van een monster bij afschuiving bleek dat het kritieke poriënvolume

38,8

à

40

1 3'/a bedroeg (proeven verricht door het Laboratorium voor Grondmechanica). Onder resp. boven deze grenzen trad volumevergroting resp. verkleining op. De maximale hoek van inwendige Hrijving bedroeg

38°

voor dichtheclen gro-ter dan de kritieke.

In onderstaande tabel zijn de resultaten van de proeven gegeven en vergeleken met de relatie:

( )-1

V l _wa = a.k. e - e _o waarin V

1 de voörtplantingssnelheid is van het steile hellinggedeelte, wa

k de doorlatendheid bij het initiële poriënvolume e ene het kritieke·

0

poriënvolume (aangenomen op

39,5%).

De waarden van k zijn experimenteel bepaa,ld en stemmen goed overeen met de bekende formules voor de doorla,-tendheid van de bollenstapeling.

'"

proef no. _€ V k _(L\p)max V wa ,, .-l ( r:: - t~

wal (J, := lf!, om/sec m/sec cm w.k. k 7o

51

38,2

8

3,3

lo-

4

3,5

3,1

56

37,7

6

3,1

tt

_4,5

_3,5

52

36,0

2,5

2,5

11

4

3,5

58

35,6

1,8

2,4

11

₆

} 3,0

54

35,6

1,8

2,4

11

_2,5

57

35,6

1,7

2,4

11

_5,5

55

34,8

1,5

2,2

11

4

J

3,3

61

_34,7

1,6

2,2

_"

₅

\ I () '

Uit de tabel blijkt dat de hierboven gegeven relatie redelijk vol-doet voor het vJeergeven ven de in vloed van het poriënvolume_

Afzuigen van het water door de poreuze bodem ven de bak had een verkleining van V

1 en uiteraard een steiler eindtalud tot gevolg. Uit wa

proeven met gekleurde korrels bleek dat bij het afstromen de dikte van de in beweging gebrachte laag ca. 1 cm bedroeg(aan de wand gemeten). Ver-der van de wand zal de dikte van de bewegende laag wat groter geweest zijn door het ontbreken ven de wrijving tussen korrels en wand.

5.6. PROEVEN MET DROGE GLASPARELS

Als mogelijke oorzaak van het in stand blijven van discantinuitei-ten in het talud werd tijdens het onderzoek genoemd de invloed van de versnelling van de korrels. Dit is onderzocht zovml theoretisch als experimenteel; dit laatste met droge glasparels.

a) Berekening voor een vertikale wand (voor de tekens zie fig,l9a)

De continuiteits- resp. impulsvergelijking luiden bij de aannamen

V _w t.< V(y) I

o«h

q == V .h w / 0 V(y)dy 0 ö

I

r

v(y)2 dy 0 en (y/o)==

7

1 (1) _____. V .h V .0.

f

f(

7

)cl lrJ max 0 2.() 1 (2) 1 2 V

f

f2(

7

)d

-

2gh _"' max 0 (3) en (4)- V

₌

al

.~

w 2

va;

(1) (2) "' a1 V I) ₍₃₎ max V 2 ö (4)

=

_{a2 max} (5)

De relatie tussen V en

o

diende uit experimenten te worden be-ma.-x:

8.

relatie tussen snelheden en debieten bepaald. De snelheidsprofielen werden aan de zijwand van een bak bepaald door fotograferen. Bij een speciale keuze van belichting, belichtingstijd en vergroting was het mogelijk de snelheden van de korrels te bepalen. Voor een voorbeeld zie fig. 20. Een overzicht van de gemeten'profielen is gegeven in fig. 20a. De snel-heden op enige afstand van de wand waren aéU'l.zienlijk groter. Hier kon wel de relatie tussen V . ·. en q worden bepaald (fig. 2lb).

mà/X .·· Uit de proeven volgde:

V

(cm/sec)·~

0175 q

0_'9

(q in om3

/om

sec) (6) ffiéJ,.,'{

zie fig. 20b.

Met gebruik mru(en van de aan de wand bepaalde snelheideprofielen volgt hieruit

l l 9

~

V _max (m/sec) ~ 9.10ï

.ö

~

A.o

(o in m) ( 3) en ( 7 )

~

V w . h a 1 A

o

f3

+ 1 1 ( 5 ) en ( 8 ) ___., V w

"I

a~A]

2

f

+ l (? -1-l 2f + 1 . g ( 7) (8)

(9)

De waarde van C is weinig afhankelijk van het snelheidsprofiel; voor een blokvormig profiel bedraagt C = 0~5 voor een lineair 0₁45 en voor het aan de wand gemeten profiel 0,4 bij'

r

= 9. De exponent van h is zeer klein zodat de invloed van h zeer gering is. Voor h = 0₁01 à 0₁1 m kan

(9) worden vereenvoudigd tot :

Vw-:==- 0,1

j g

(Vw in m/seo gin m/seo2)

~ 0131 m/seo

Deze snelheid is vele ordes groter dan de Halsnelheden welke zijn gemeten bij de proeven met zand onder water. Hieruit volgt dat traagheidseffeoten voor het "walletjes" verschijnsel te verwaarloZE!n zijn. ·

Uit proeven, waarin op soortgelijke wijze als in par. 2.5. be-schreven is een discontinuiteit werd veroorzaakt,bleek dat de voortplan-tingssnelheid C een functie was van de diepte y (zie fig. 19b). Hierdoor

9.

nam de helling van de discontinuiteit af. Toepassing van een verfijning van de hierboven beschreven theorie gaf als resultaat

c(y) "'c.glü/19.hl/19 (l-?)(

_{7 _}

t~/)-9/19

2

== y

/h

De re~ml taten van de proeven konden redelijk met een dergelijke formule worden beschreven (zie fig. 21). De gemeten snelheden lagen hierbij in de orde van enkele decimeters per seconde.

10 .

... J. ·.DISCUSSIE

De resultaten van het eerste deel van het zuigonderzoek kunnen als volgt wordt samengevat.

Uit' de eerste series proeven bleek reeds duidelijk dat de uiteinde-lijke grootte van de·' zuigput weinig: afhankelijk was van de snelheid in de zuigbuis en de aard van het materiaal. De hoeveelheid opgezogen mate-riaal vlas eveneens weinig afhankelijk van deze snelheid vooral door de ' snelle afname van de snelheden met de afstanden tot de zuigmond.

Voor de productie van zand is dus vooral van belang de toestroming van materiaal:uit dé zuigput, hetzij in de vorm van diepe afschuivingen, Ondi'epeafschuivingén of door het continu losraken van zandkorrels op het grensvlak zand - water, Deze processen worden alle sterk beinvloed door de aard van het te zuigen materiaal. DH blijkt duidelijk uit een vergelij-king van het gedrag· van maaszand en het fijne zand. Het maaszand stroomde snellet to'e bij vrij flauwe taluds: terwijl in het 'fijne zand zelfs ver-tikale·wanden werden gevormd.

Als mogelijke 'oorzaken van deze vertikale wanden zijn genoemd versnel-lingsinvloeden en het ontstaan van onderdruk. De eerste factor bleek van weinig belang hetgeen volgde uit proeven met droog materiaal. Bij de proe-ven met het fijrte zand en de glasparels werd enige onderdruk gemeten. Uit literatuur is bekend dat bij vast gepakt materiaal een toename van de schuifspanningen dilatatie en bij·onvoldoende drainage een onderdruk in de poriën veroo1~zaakt, Bij het naderen van de vertikale wand nemen de schuifspanningen in het korrelpakket·toe. Door de vrij geringe doorlatend-heid van het zand blijven de onderdrukken bestaan en is een steil talud mogelijk. De snelheid van voortplanting (walsnelheid) zal sterk afhanke-' lijk zijn van de doorlatendheid en de pakking van het materiaal. De

in-vloed van de pakking is tweevoudig: bij. een dichtere pakking is de door-' latendbeid geringèr zodat het water door-'minder snel .toestroomt ~ de toename ' in poriënvolume bij het losraken is groter zodat meer water in het

' korrelpakket moet stromen.

De walsnelheid en dus de,·hoeveelheid arstromend materiaal zullen dus toenemen met toenemend poriëngehalte (ziè glasparels) en toenemende doorlatendheid (vgl. de twee zandsoorten).

11

De beschrijving van de proeven waarbij deze relaties nader zijn be-studeerd zal vJordcn gegeven in het rapport M 715 - deel II; hierin zullen ook de conclusies van het gehele zuigonderzoek worden besproken.

~ u ~N QJ E N~ 0 u. u 0 ::::~ E 0 0 ID N ti\ -.t

...

... )( 0

e

E ..c. QJ

~~

~.

~

0'1 ₁ I CD -~ \

~-ttf

"-0 f--~ ~,

_\

,--

f...

---t-\

'

_-\

- --·---- - - - t---)

~

\

I'

~

1\

\

~

ll

I\ "'\\ --... _...

T!

"'

#.

'); -~

~~ ·~

\·

_'i

_h

~~-~

if

1\

TT

-I

~J

"\

t

:)

I

_1~

I·

l

i\

I

\\

:

I

~

~

\

L_~

~--

---

- -f - - - -

-*

~'

~

I~

w

....

-~ I \I I

\\

\ ~

t

~ ~

0

~I

x: I w I

~

w

Ll

l

l

1\

I-(/)

~~

I T

\

~

~

~

.

( ~

1\

\

h

\

~\

\

"\

_\

r

~ f-- _~,

~

... - -- - - ....

i!

?

q\ '1; ,I li \

,'1

/

~

~

1/ I I

!'

~ ,;

j

\ 'b J 0 0 0 ('1'\ )( _E N .... 0 u Ez .c -0 0 0 Cl Cl 0 ti\ -.t E E ('V) N ....

...

u O'lz CD -SERIE 1 U₂ ~ 5

mjsec

6 P= 0 WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM 0 0 0 0 (J) -.t 0 LL

\

z

--~.

~ w _w I- oc \ _{w >}

\

- I-0

Lil (/)

z x: ~

-~

<( <( 0

~

N m a.. \

\

.- ... N m a..

\

0 .q c "'\ - - - I I

\

I

I

I

1\

I

~\

.

_I

I

\\

I - ---\

_I\

_l - -t---\

t-\

--b\ ----t---

--\~

-t

--\

~rl

\ 0 ,_,Î - ---r -\ 0

q~

\ 0 ~

t-~~

-'

\

"

-.~ !

-t--

"'i~

,

-\

i \

\ _{: I}

\

_I

\~

\ I

~~

~

\~

\

·~

0 0

M 817-I

FIG. 1

0 0 N 0 N N

SERIE 2 0 C"l 0 0 N C"l x E 0 u E z ..,.__ _ _ ..c -0 N 0 .-Uz ~ 3,5 mjsec öp = 0 0 ..--0 WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM 0

M. 817-I

<{ N N N N m a. 0 <I tl

! :

I :

I I I FIG. 2 0 N

Z U ~N _.., E -N~ 0 U. U 0 ~E ~ ~ g g

~~~--~~~~---r--~~---r--~~~---r--~+-~---00~-,--~~---r--+og

ijl I 'I ~ I I

~p

z UJ UJ I- 0:: UJ > - 1-0 ...1 Ul z UJ > _, ~ ...1 .... <( 0 N m a.. 0 <I 0

I :

I :

I

I

N 0 CID ....,

: r

0 N

i'l~/~~~~~~~~~~~~~~~

~--~~--~--~~--4---~-+--~--~~--~--~~--~~6 0 ..." E E 0 ('I) <IJ u mo:JI~---0 0 N M x E 0 u Ez . _ _ _ .c -0 N SERIE 3 Uz

~2,5.m/sec

L.\p= 0 0 WATERLOOPKUNDIG LABORATORlUfvl 0 M. 817-I 3

~ u GJ

N"'

::J E ln ₀ ~ "'~ t<l-E e--- al OI al al -~ r---~ I ·~~--->----f--~-- ~ N ~ =~ _I I - - ~--

I-I

\

~

I

I

I ~ _{- -} _.!. I

_\

I

l~

f--- f--- --~

'

I

,

-r~,-I - - -<~

\

I

i;

\ ~

~

~

\ I

'

I' ~

1·

9~.·

I \

t

1

+

_I

7

_.

~

_I.

f

~

I·

i

i

I/

0 ~ E E "' u muo ~ .,.__ _ _ 0 0 ID ...-x g .2 ~ ~

w '

1

I

i

i_

~

_~

1

~

l

lL

:

r1

~

~~

ll

\

\

~

~ - - - -

r--~

["\\ b

\

\ \ \ I

\

~ ~ \ Q._

'

_~ \ \

\

~ I 0 (') x E c u

\l

0 N ~N E IJ... u 0 0 N ..- --I I

I

---UJ ... 0.. -0 :1' Ul LLI

-rn

~

~

\ U,

\

~

1\

\ À 'h

\

'

I:\"'

~'

'

'\

~

\

0 ... 1?;. .,.__ _ _ 0 N 0 ... 0

SERIE 5 Uz ~3,5 m/sec t\p=1,30m BIJ ZAND

POLYSTYREEN ~04m BAKELIET 0,29 m WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM 0 0 0 0 00 ~ 0 LL _z UJ UJ 1 ra::

1

~ UJ

>-"

0 -....1 1-Vl

i

1

z UJ >-:1' ....1 < < 0 I, ~ N m a..

~,

i

11'1 11'1 11'1 N _{m a..} \

l __

o <Cl a j,

I

\

~ I _I

q

1

\

I I

\

\

I I I

I~

1

- - - -

~~-~

- -~- ---r-'---'

~

r---- r - - -

-+--

r--- f

-~ ···-~

\1

t - - - - r-- ---\

l

~\

- - r---~

~.~f-

I- -I \

\~

I

~-

_.

~-1\ \

~

q_ \ 9.,

~-I \ _{i \}

i

. \0

_\

Ui

~

c

\:

\

~

_\

I I

\

~ 0 0 0 N 0 0 ,.... 0 <lD 0 ID 0 -.f 0 N 0 _... N

M. 817-I

FIG. 4 u <ll VI ?;. ....

l

=~

E

Ql

C')

m

SERIE 7 Uz~ 3,5mjsec

BAKELIET 0,14m 0 )( 0 E ..c. ~N E . -o u. u 0 U) ..-0 N 0 0 N ..-0 .... l"l x E 0 u

1

~

..,.___ __

0 N 0

...

óp=0,69m BIJ ZAND POLYSTYREEN ~02m WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM LL 0 0 CJD 0

M.

817-I

z LIJ LIJ 1- 0:: LIJ > - 1-0 ... til Z LIJ _{::w:: ...} > <( <( 0 N ma.. 0 5

1400~----~~---~---~----~---~---~ t=60sec.

t

---~···-.

- -

1---~

· · - , ) " / /

_y/

__.JI

o---1-

0 - - - - J i - L 1000 ~---j---+---+1-....---=~~---~---=F--. ---1

I /

b .-:::-: -;::-:; -

~~

/

---~--& - - b .co 500 0 0 1 2 3 4 5 6 "" Uzfm/s) MATERIAAL ONDERDRUK ZAND GEEN 0,69m 1,38m 0

•

•

BAKELIET GEEN _b 0,14m 0,29m

•

•

POLYSTYREEN GEEN 0,02m 0,04m 0

•

•

INVLOED SNELHEID EN MATERIAAL

OP ZUIGPUTGROOTTE

_A4

DOOR DE ZEEF IN GEWICHTSPROCENTEN 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DIAM (mm) 4,0

t

1 2 3 2,0 1,25 0,80 0,50 0,40 0,315 0,250 0,200 0,160 0,125 0,100 100 MATERIAAL MAASZAND BAKELIET POLYSTYREEN

I

--+~· --·---+----+--t---1 I

.

I

+---+---+-- --- -- -- --+--+ 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 OP DE ZEEF IN GEWICHTSPROCENTEN p d50 2650 kg!m3 0,37

mm

1350 kg!m 3 0,65 mm 1050 kg!m3

ca

1,5 mm KORRELVERDELING A4

POTENTIAALVELD. DRIE DIMENSIONAAL

SCHAAL 1:2 A4

[

A UIT POTENT/AAL STROMING]

A/8 SNELHEDEN IN

cm/sec

e

8 UIT METING

WK METING SNELHEDEN IN DE ZUIGPUT

SCHAAL 1:1 A3"

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM _{M. 817-I-1025}

I

_{FIG. 9}

5/7

•

9/10

•

13/13

•

11/10

•

19/17

•

12/12

•

21/20

•

9/10

•

13/13

•

11/10

•

19/17

•

12/12

•

21/20

•

13/14

•

19/19

•

29/25

•

28/28

•

40/31

•

46/48

•

--I

I

i i 5

m/sec

t

KORRELVERDELING d

in

p. 2000

1250

800

500

400

315

250

200

160 125 100

%

DOOR DE ZEEF

98,5

95,5

87,0 62,0 46,0

29,0

14,0 7,0

2,0

1 ,0

0,5

KUILVORM ZAND d 50

=

430p. _A3'

1---·---~---T----~~

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM fvf.817-I-1026 FIG. 10

Uz

t

Schaal 1:4 t.o.v. model uz

=

5,0

m/sec.(T 21)

Schaal 1·4 ,

uz =

5,0

mise t.o.v. model

TUDE c.(T21) N IN SEC.

IJ...

f

n I

LP.·

R

~

~

~

•

i ii. i 600 ~---~---~----~~+--+---~ , _ , __ -I

I

I _i

•

0 I I Ä 0 ':I Á

~

200 ~---~---~----~--~~---~~----~~----~~--~---~---~ 1 2 4 6 8 10 20 40

TOENAME ZUIGPUT

A3

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM _{,M.817-I-10271FIG.11}

60 80 100 200 400

----4••

tijd in sec UZ • 5,0

m

/sec Ä

3,5

"

6. 1,5 ,, 0

5 0

I

"

met onderdruk 0 3,5 " " 11 materiaal maaszand d

=

430 fJ. 50

k-WAARDE 1

o.

1

o

-5 IN

m/sec.

1

_5 8.10 _5 6.10 _5 4.10 _5 ~---- -- -~---~---METINGEN L.G.M. 2.10 ._ _ _ _ _ _ _ _ _.__ _ _ _ _ _ _ _ ____. 35 40 45 __ ..,....,.. PORIËNVOLUME IN % KORRELVERDELING d in !J. % DOOR DE ZEEF 250 99,2 200 98,7 160 89,0 125 62,0 100 37,0 90 24,0 80 14,0 71 7,0 63 4,0 56 1,5 5 0 1,0 DOORLATENDHEID EN KORRELVERDELING ZAND d 50=115 J.L

A4

KUILVORM \ \ \ \ \ 0 \ \ \ \

'

\ \ \ \ \ \ ~

\

\

\

'

...

,

\ \ \

'

\ \ \

'

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 240 \ 180 \ \ \ ', 210 \ \ \ \\ \ I \ \ \ \ \ \ \ \ 150 \ \ \ I \ \ \ \ \ \ 1 1 1 ' ' ' '

\o

\

\

\

\

720

\

\

\

\ \ \ \ \ \ \

\

\ \ \ \

\

.

\ \

\\

'

\ \ \ \ \ \ \

,,

'

\ \ \ \ \ \ I \ \ '-

'<'''

\ \ \ I \ 100 \ I \ ' ' ... \ \ \ \ \ \ \ \ I \ \ '-, '-, \ \ \ \ I I \ I \ \ ' ' ' , ' , \ , ' 1 '

a

₁

o

1 ' , ' ' ' ' \ \ ' ' \ I \ ' \ \ ' , ,

',, ',

,

\

'

\

\ Jo

' '

30 ' ' , /

'

' ' -

"

'

'\.

'

'

\

'

'

'

'

\ \

'

\

I

'

\

7s __ ...

' ... , '-..._ ' \ \ \ \ \ I \ \ \ ... ... ' \ \ \ \ \ 50 \ \

'

'

',

'

\ \ \ \ \ ' , ' ' ' ' , ' \ \ I I \ \ \ ' '.... '- ... '-... '... \ 1 I \ \ I ' , '- ' ' ' ' \ \ I 40 '

I

' ' ' ' ' ' \ \ I \

I

...

'

'

.

'

'

',

\ \ \ ' ...

~,

' , ' , ' , ' \ \ \ \ ' I ...

~~

_~~

''

...

,

''

',

\ \ \ \

'

\

...

,

...

'

'

\ \ \ \ ZUIGSNELHEID 2,5m/sec. SCHAAL 1: 2

t.o.v.

MODEL

,,

'

'

',

" \ \ \ \

\

\

~

'

...

'

' \

\

\ \ ._,

,,,

'

'

...

"

\ \ \ \ \

'

'

'

'

\ \ \ ...

'

"

"

~

\ \ \ TUDEN IN sec.

e

MEETPUNT VAN DRUK

w

K

~:-....''

... ,

' ' \,

\

\

\ 20

,~,

'

'

~ \ \ \

":-....'

...

"

'

~~

\ \ \

',

':-.... ...

',

... ~~ '\ \ \

'

'...

...

'

...

,

,,

'

.

'

'~, ...

,

... ,,~

',

'

\ ...

__

-..;:

':-,',

",

",::::,'

' \ ' \

'~...

_... ...

'

'"

,,

'~,

,,

'\ _... \ \ ... ...

'

,,

... :-....

'

'~

...

',

'

,,

"~

\ \

'""'

',

,~, ~'

\\ \

"~'

'~'

'

_'

'"

''

"'

"

\ \ ~

,,

'--...

'

'

~ \ \ ~

'

'::--

~ \ \ ~~

_"""

"--...

'~, \ \ \

'

,,

,,,

'~.

_{,, '}

'

''

_{' '}

\~\

_{\ I}

'

'

',~, ZAND ~

0

=115p. A3 ... , ... , '~ I ' , ' ,

''~

I ---,...,~ _-...:::-~ ... I -=,_/ FIG. 13 WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM _M.B17-I-1030

~

30

~~-~--~~,----~-~~ -~-~-~~--- ~--~---~-~ ----r--~~-~-,~ --- -~---~~ - ---~- -~--- ---,--~~~-- ,--- -<: - 25 IJ..J

-

f- 20 "'( l--ll-!\~--1----l---+---l---+---+----l---+--+--+---l---l---j_--+---+---~!---l- --i---!--+----+----+--+---+--+---+----+---~+---1--+----c----~--~- ----~-- ~-

-~

15 i :

r5

(.)

~

10 I

I

\.. .

_...i-_.L_

--I

(.)

t

5 ₀

I

0

50

0

50

+a +a +a 1 +a +a +a +a +a +a

-

---2---VERLOOP VAN CONCENTRATIE EN DRUK

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

100 150 200 250

300

100 ---~•~ T!J D IN sec

I

I

\oRUKDOOS KOMT VRU

A4

M.817-I-1031 FIG. 14

DRU_KV_f_RS__Çf{jl..__ __

lN_Qm_

WATÇRKOLOM__(voor de plaatsing zie fig.13) ZUIGSNELHEID 2,5m/sec.

- - - . - - - --- ~ --~--- - - - ---,---r---r-~-.--- - - - --- - - -! +----t~-+~--+~-+-~-+-~-+--~t---t~--l----1- ---1-~-!--~-+-~-t-~+----t~--+~-t-~-+-~+-~+-~+----t~--+--- --- - - + - - - + - - - · - 1 - - - - --- ---·---I i -J.. __". !"""'

-

_'

-

_~ I

I

100 150 200 250 300 100

--1.,.,..

TUD IN sec

(

I

I \DRUKDOOS KOMT VR'J A4 1_{.817-I-1031 FIG. 14}

DRUKVER$_Çfifl. __ llj___Sm __ WATERKOLOM (voor de plaatsing zie fig. 13) ZUIGSNELHEID 2,5m/sec. - - - ---·---

-I

--

-

' ! 350 -I I -I

i

I

i

1-- -400 450

--1..,.,..

tijd in sec

Ap

2 in cm w.k. _T43

t

1 0 0 10

Ap

2 in cm w.k.

t

1 0 50 60

DRUKVERLOOP IN ZANDPAKKET

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM 20 30 40 70 80 90 A3

I

/vt.

817-I- 1033 FIG. 15 50

-...j-. ....

tijd in sec

DRUKDOOS

KOMT VR'J

100

...

tijd in sec

t

lr

_x

E

60

.---.----,---,---~--~----,----~---,---.---,---,---,----.---;---. () .~ )(

t

50 i

~ó.·

Ó. L ó.n ó. ; -. DeO .. I ~-0 0 A

40

1 - - - + - - - - + - - - + - - - + - - - 4 - - - l - - - - --+ --tr_--+--'-L____--t---tl•lt--~.---~----t---t----+---t---t

~~

0 •• :

~

A

~·a~~ o~o

.

~ A q_, 0

ti~

0 •

~

30

r----+----+----+---rt-~~~---~---~~----r---+----+----~---t---4---t---t 0 \..~~... • I A o9.. • 0 1 .. rP~

e ...

I •• À

~ ~

411 I

~: A~

(~.

.

.

•\

20

t----~-+--rt-'1---411J---~---___..._--k---'\---+---+---+--- - - - + - - - + - - - t - - - + - - - t - - - - f - - - 1 OOt • • Al. \

o

t:. • • .. À u·t 0

t:.o. • •

À pomp 1 /::,.0 • • À

10

---0--

:n

I •

~

- - + - - - + - - - + - - - + - - - -- - - ---+----+----~f--- - t - - - + - - - + - - - 1

•

0

~----~---~----~---~----~---~---~---L---~----~---~----~---~---~----~ 0

20

'40

60

VERPLAATSING

Dl

SCONTINUITEIT

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

80

100

I

120

w

K

A3

M.817-I-1028 -- FIG. 16

140

160

180

proef

T33

T34

T35

T37

T38

T40

200

220

240

260

280

300

.., tijd in

sec

uz(m/sec) h(cm) H(cm) Cmax(%) 0

2,5

25

60

-ó.

_2,5

₂₅

₅₀

₁₁

0

2,5

18

60

Q5

•

2,5

27

60

14

•

2,5

25

60

-pomp halverwege uit

À

1,5

27

60

(11 \

I

\

_~:

V1

I

:I \""'

\

I

,,

I I

\ \. ... "'

'- ---

~-

;

I

SCHOT LOS ' " " \

-~---~\

-~~--~--~-+--4---~"~~\~~~~--I

\'

\ ''...

\

I

\

'

-CONSOLIDATIETUD

24

uur

- - -

_{" "}

4

"

- - - -

_Y4

"

" 11 1 , _ _ _ - - - --- ... ____ ... _ - - ... 1~::--..

-~~--~--~-+--4---~---~---~'--

__

-_2>-

__

r~"'~~'~,~~~---~---+---~

,,

"'~=---

---

_---

----

.

---

---

... I - - - -..._ L ---....___ ... ..._ ___ 2 4 6 8 10

20

30 40

50

60 70 80 ___ ,.,.. tijd

in

sec INVLOED CONSOLIDATIETUD ~TERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

l

w

K

A4

fV/.817-I-1034 FIG. 17 SCHOT

lllll!llllllllllllilll:ll::llllllllllill!llllllliillllllll

• METING DRUK

75cm OPVANGBAK Proefopstelling 0 2 4 6 8 10 20 0 2 4 6 8 10 --1.,..,._ tijd in sec. - 5

I

onderdruk in cm w.k.

AFSTROMEN GLASPARELS ONDER WATER

w

K

Schaal 1:2 A3 WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM KORRELVERDELING d in f.1.

%

DOOR DE ZEEF 350 _9""5 300 96,3 250 72,0 210 34,0 175 8,5 150 2,0 ê

=

37,7% Materiaal glasparels d₅₀ =230p

FIG.19a

FIG. 19 b

AFSTROMEN DROGE GLASPARELS

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM l=pg P=dichtheid korrelmassa

A4

M.817-!-1035 FIG. 19

20 V max. (cm/sec)

i

10 8 6 4 2

9

/

L

~

/

₀ Vmax. = 0_75 q o,g

~

V

4

6 8 10 20 40

q

(cm3/cm sec) FIG. 20b RELATIE Vmax.-g

1,0 .__ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - - J

0 ~0

--t~~a~

U;u

max.

GLASPARELS d50

=

225 J1 Pkorrets=3000kg/m3 ö V/max.

cm

cm/sec.

0 0,67 2,0 • 0,8 3,6 Á 0,87 4,2 .... 1,0 3,0 0 1, 0 2,3 • 1, 2 3,0

FIG.20a SNELHE/OSVERDELING AAN DE WAND GEMETEN

PERMANENTE STROMING GLASPARELS

WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM

w

K

A4

I . Tl=iJih 0

t

.6.0 0 liJ 0 _5!---0--

--~---o

o

~~~ .t.

et.

/

~B;O .t. • /:,. •

~.

0 0 A..-.e~_/ A. ,5 ·~

/

. 0//

0 ...

/

/

/

.9--

~

-c;

- -

-

--10

~V---~---~---~---~---~

0 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25

...

_c

in m/sec THEORIE

-PROEF NO . TUD .--/:,. _{1 0,93 -1)0 sec.} 0 _{1 1,10-1,26 "}

•

1 1,26-1,44

...

PROEVEN

•

_{1 1.44-1,60 "}

"

2; _{0,74-Q87 "}

•

2 0,87-1.11 _" 0 ₂ 1,11-1,55 " ' -h=6cm losse pakking ~

-NIET PERMANENTE STROMING GLASPARELS

A3