o
o
o
o
opdrachtgever:
Rijkswaterstaat
Dienst Weg- en Waterbouwkunde TAW-A2
o
o
o
o
o
o
o
o
taludbekledingen van gezette steen
o o o o
eind verificatie onderzoek Deltagoot
O O O
o
o
o
o
o
M 1795/H 195 deel XXIII
februari 1991
O Oo
o
M 1795
GRONDMECHANICA
DELFT
o
o
o
o
Owaterloopkundig laboratorium
WL
eind verificatie onderzoek Deltagoot
In de loop van de jaren zijn er verschillende modellen ontwikkeld om de stabiliteit van een steenzettirig te berekenen, zoals het analytische model en het numerieke model "STEENZET11. Ter verificatie van deze twee modellen
zijn er grootschalige model proeven uitgevoerd. In het voorliggende raeet-verslag worden deze proeven beschreven.
Als aanvulling op en uitbreiding van deze modelopzet is de stabiliteit en de uitspoeling in het geval van een relatief open toplaag onderzocht.
In het voorliggende meetverslag worden de grootschalige proeven beschreven die in het kader van de eindverificatie van het steenzettingsonderzoek zijn uitgevoerd in de Deltagoot.
Het primaire doel van dit onderzoek was het toetsen van de ontwikkelde modellen om de stabiliteit van een steenzetting te berekenen, zoals het Analytische model en STEENZET 1+. Als aanvulling op en uitbreiding van deze doelstelling is ook de stabiliteit en de uitspoeling in het geval van een relatief open toplaag onderzocht.
In totaal zijn 12 verschillende steenzettingsconstructies onderzocht. Voor de proefopstellingen 1 Oost en West, 2 Oost en West en 6 West zijn achter-eenvolgens de volgende grootheden gevarieerd:
dikte van de filterlaag,
grootte van het blokoppervlak, filtermateriaal,
blokdikte.
Voor de proevenseries 3, 4 en 5 werd het open oppervlak in de stenen geva-rieerd (aan de Oostzijde gerealiseerd door een groot gat en aan de Westzijde door zes kleine gaten). In genoemde 11 taludbekledingsconstructies was in principe steeds één blok aanwezig dat volkomen los in de zetting lag, waar-mee de beweging kon worden gemeten.
De proeven werden gecompleteerd door proeven op een opstelling met interlock blokken.
In het voorliggende meetverslag wordt in de eerste instantie een beschrij-ving gegeven van:
1. De verschillende onderzochte constructies.
2. De proefopstelling inclusief gebruikte instrumenten. 3. Het proefverloop.
4. De meetresultaten.
Verder wordt kort ingegaan op analyses die al eerder zijn uitgevoerd en gerapporteerd. De belangrijkste conclusies van deze analyses worden samen-gevat c.q. herhaald. Alleen voor de aspecten "black-box" model, stabiliteit van zettingen met grote doorlatendheid en interlock blokken wordt in dit verslag de analyse op de modelresultaten beschreven.
LIJST VAN TABELLEN LIJST VAN FIGUREN LIJST VAN SYMBOLEN
blz. 1. Inleiding ...' 1 1. 1 Opdracht 1 1. 2 Kader van het onderzoek. . 1 1. 3 Doelstelling van het onderzoek 2 2. Doel en opzet van het meetverslag 4 3 . Modelopstell ineen 5 3. 1 Algemeen 5 3.1.1 Inleiding 5 3.1.2 Bepalen van de spleetgrootte 5 3.2 Stabiliteit van het losse blok, algemeen (Opstellingen 1 Oost..
en 1 West, 2 Oost en 2 West en 6 West) 6 3.3 Invloed extreme doorlatendheid (Opstellingen 3 Oost en 3 West,.
4 Oost en 4 West, 5 Oost en 5 West) 8 3.4 Interlock blokken (Opstelling 6 Oost) 9 3.5 Het losse blok (meetblok) 9 4. Instrumentatie en gegevensverwerking 11 4. 1 Inleiding 11 4. 2 Golfkarakteristieken 11 4. 3 Drukken en verplaatsingen •. 12 4.4 Watersnelheden op het talud 13 5 . Proevenprogramma 15 5. 1 Opzet proevenprogramma 15 5.2 Proef procedure 16 6. Proefverloop 17 6.1 Opstelling 1 . 17 6.2' Opstelling 2 18 6.3 Opstelling 3 21 6.4 Opstellingen 4 en 5 ; 22 6.5 Opstelling 6 23
blz. 7. Verificatie rekenmodellen 24 7. 1 Inleiding 24 7.2 Verificatie van het analytisch model 24 7.2.1 Stijghoogte op het talud 24 7.2.2 Stijghoogteverschil over de toplaag 25 7.2.3 Blokbeweging 26 7.2.4 Verificatie gehele analytische model 26 7.3 Verificatie van het numerieke model STEENZET 1 + 27 8. "Black-box" model 30 8. 1 Inleiding 30 8.2 Stabiliteit van zettingen met kleine doorlatendheid 30 8.3 Stabiliteit van zettingen met grote doorlatendheid 31 9. Stabiliteit van blokken met interlock 33 10 . UitspoelinR uit een open taludbekleding 34 11. Stabiliteit van grensvlak filter/basis 35 12. Reststerkte van het filter nadat één blok is verwijderd 3 6
REFERENTIES TABELLEN FIGUREN
APPENDIX I : Basisgegevens APPENDIX II: Meetresultaten
1. Plaats drukopnemers proevenserie 1 2. Plaats drukopnemers proevenserie 2 3. Plaats drukopnemers proevenserie 3 4. Plaats drukopnemers proevenserie 4 5. Plaats drukopnemers proevenserie 5 6. Plaats drukopnemers proevenserie 6 7. Beoogde proevenprogramma
8. Resultaten erosieproeven (erosie bovenin gat) 9. Resultaten erosieproeven (erosie onderin gat)
10. f-waarden "black-box" model (Opstellingen 1 West, 1 Oost, 2 West, 2 Oost en 6 West)
11. f-waarden blokken met 6 kleine gaten ("black-box" model) 12. f-waarden blokken met een groot gat ("black-box" model)
1. Overzicht Deltagoot
2. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Oostzijde; Serie I 3. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Westzijde; Serie I 4. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Oostzijde; Serie II 5. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Westzijde; Serie II 6. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Oostzijde; Serie III 7. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Westzijde; Serie III 8. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Oostzijde; Serie IV 9. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Westzijde; Serie IV 10. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Oostzijde; Serie V 11. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Westzijde; Serie V 12. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Oostzijde; Serie VI 13. Dwarsdoorsnede en bovenaanzicht Westzijde; Serie VI 14. Stroomschema golfopwekking
15. Gemeten reflectie-coëfficiënten 16. Ontwerp bewegend meetblok
17. Modelopstelling los blok (foto's)
18. Bovenaanzicht los blok met nummering verplaatsingsopnemers 19. Interlock blok
20. Zeefkrommen van het granulaire materiaal
21. Schematische presentatie van de uitgevoerde proeven 22. Resultaten "ademproeven" (Proef 249...Proef 258)
23. Druk boven en onder steen een rij lager dan meetsteen, proeven op Westzijde (Proef 209 met geotextiel en Proef 260 zonder geotextiel) 24. Druk boven en onder steen een rij hoger dan meetsteen, proeven op
Westzijde (Proef 209 met geotextiel en Proef 260 zonder geotextiel) 25. Druk boven, onder en beweging meetsteen, proeven Westzijde, meetblok
los (Proef 209 met geotextiel en Proef 260 zonder geotextiel) 26. Druk boven en onder steen een rij lager dan meetsteen, proeven op
Westzijde (Proef 210 met geotextiel en Proef 261 zonder geotextiel) 27. Druk boven en onder steen rij hoger dan meetsteen, proeven op Westzijde
(Proef 210 met geotextiel en Proef 261 zonder geotextiel)
28. Druk boven, onder en beweging meetsteen, proeven Westzijde, meetblok los (Proef 210 met geotextiel en Proef 261 zonder geotextiel)
29. Lokatie gevulde gaten en bloknummers, proevenseries 3, 4 en 5 30. "Black-box" model f-£ relatie (Opstellingen 1, 2 en 6)
31. H/AD-C relatie serie 3 Oost o
32. H/AD-£ relatie serie 4 Oost 33. H/AD-S relatie serie 5 Oost
o
34. H/AD-S relatie serie 3 West o
35. H/AD-5 relatie serie 4 West o
36. H/AD-£ relatie serie 5 West o
37. f als functie van de doorlatendheid 38. f als functie van £
o
39. Resultaten interlock blokken
40. Vergelijking stabiliteit interlock blokken met niet interlock (Opstelling 3 West)
A = doorstroomoppervlak van het gat (m2) o
B = breedte van steen (langs het talud gemeten) (m) B1 = hart op hart afstand tussen de gaten (m)
b = dikte van de filterlaag (m) D = dikte van de toplaag (steendikte) . (m) Df ), = korrelgrootte van het filtermateriaal die door 15% van de
korrels op basis van gewicht wordt onderschreden (mm) D._ = korrelgrootte die door 50% van het materiaal wordt
onder-schreden (m) d = absolute waarde van de kleinste stijghoogte ten opzichte
van de stilwaterlijn ten tijde van het steilste stijghoogte
front voor de golfklap (m)
g = versnelling zwaartekracht (m/s2)
H = golfhoogte van regelmatige golven (m) H = significante golfhoogte (m) h = lokale waterdiepte (m) f = factor die bijzonderheden van de constructie weergeeft (-) k' = doorlatendheid van de toplaag (m/s) k = doorlatendheid van de filterlaag (m/s) L = bloklengte (m)
L1 = hart op hart afstand tussen gaten (m)
L = golflengte op diep water = gT? ./(2TT) (m) n = porositeit van het filtermateriaal (°ó) s = s p l e e t b r e e d t e (mm) SWL = stilwaterlijn (niveau) (-) R = reflectie coëfficiënt (%) R = golfoploop, verticaal ten opzichte van de waterstand (m) T = golfperiode van regelmatige golven (s) T = golfperiode bij piek van het golfspectrum (s) t = duur van de proef (s) Y = gatdiepte (m) a = taludhelling (°) P = hoek van golffront ten opzichte van de verticaal (c)
A = relatieve soortelijke massa van steen = (p - p)/p (-)
p = soortelijke massa van water (kg/m3)
p = soortelijke massa van steen (kg/m3)
X = lekhoogte = sin a>| bDk/k' (m) ()>, = niveauverschil tussen de grootste en de kleinste stijghoogte
EINDVERIFICATIE ONDERZOEK DELTAGOOT Meetverslag
1. Inleiding 1.1 Opdracht
In zijn brief van 16 maart 1987, kenmerk WB 570, verleende de Hoofdinge-nieur-Directeur van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat (DWW), namens de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, opdracht aan het WL (Waterloopkundig Laboratorium) en GD (Grondmechanica Delft) voor de uitvoering van studies in het kader van het meerjarige onderzoekspro-gramma "Fundamenteel Onderzoek Steenzettingen". Deze studies zijn omschreven
in het onderzoeksvoorstel "Aanbieding voor Onderzoeksactiviteiten 1987" door WL en GD, H195.15, februari 1987. Hierbij werd aangetekend dat in de Bege-leidingsgroep van het onderzoek onder voorzitterschap van Ir. K.W. Pilarczyk van de DWW de definitieve prioriteitstelling van de verschillende deelonder-zoeken en de invulling van de details zou plaatsvinden.
Het in het voorliggende verslag gerapporteerde grootschalige onderzoek vormde een belangrijk onderdeel van de onderzoeksactiviteiten over 1987. Als aanvulling en uitbreiding van de bovengenoemde opdracht werd door de DWW nog een tweetal opdrachten verleend met betrekking tot:
de stabiliteit van open toplagen,
de uitspoeling van granulair materiaal uit openingen in de toplaag. De uitvoering van deze onderdelen was volledig geïntegreerd in het onder-havige onderzoek en zal ook als een geïntegreerd onderdeel in het voorlig-gende verslag worden behandeld.
t
1.2 Kader van het onderzoek
Sedert 1980 wordt in opdracht van de toenmalige Deltadienst en het Centrum Onderzoek Waterkeringen door WL en GD onderzoek verricht met betrekking tot de stabiliteit van taludbekledingen van gezette steen onder golfaanval. In het kader van dit meerjarige onderzoek is een grote hoeveelheid kennis
ver-gaard over de werking van dit type constructies. Op basis van deze kennis zijn een aantal gereedschappen ontwikkeld voor de beoordeling van het gedrag en de stabiliteit van dit type taludverdedigingen. In dit kader dienen de volgende modellen te worden genoemd:
"Black-box" model, analytische model,
- numerieke model STEENZET 1+.
Toetsing van de laatste twee genoemde modellen was het primaire doel van het hier gerapporteerde grootschalige modelonderzoek in de Deltagoot.
Het onderzoek is uitgevoerd in de periode september tot en met december 1987 in de Deltagoot van WL, lokatie De Voorst. De uitvoering van het onderzoek stond onder leiding van Ir. J. Wouters van WL, die ook dit meetverslag samenstelde. Van de zijde van GD is het onderzoek inhoudelijk ondersteund door Ir. A. Bezuijen.
De Irs. K.W. Pilarczyk en K.J. Bakker van de DWW verzorgden de dagelijkse begeleiding van het onderzoek namens de opdrachtgever.
In eerdere verslagen zijn al onderdelen gerapporteerd alsmede de analyse van resultaten van onderdelen van dit onderzoek.
1.3 DoelstellinR van het onderzoek
Het primaire doel van het grootschalige modelonderzoek in de Deitagoot is het toetsen van de ontwikkelde gereedschappen voor het berekenen van de stabiliteit van een steenzetting, te weten:
Analytische model
Dit bestaat uit een aantal formules die enerzijds zijn afgeleid op basis van het opgedane inzicht in de maatgevende fysische verschijnselen en anderzijds zijn ondersteund en aangevuld met behulp van metingen aan de te onderschei-den fysische deelprocessen.
Numerieke_model_STEENZET 1+
Dit is een computerprogramma waarin elementaire fysische processen zijn gemodelleerd en dat de stabiliteit van de zetting iteratief berekent met de gemeten druk op het talud en de geometrie als invoer.
Naast deze primaire doelstelling zijn nevendoelstellingen geformuleerd. Deze hebben geen betrekking op de verificatie van reeds bestaande kennis, maar richten zich op de uitbreiding hiervan:
De relatie tussen de voor de stabiliteit kritieke golfhoogte bij regel-matige golven en onregelregel-matige golven.
De toepasbaarheid van de rekenmodellen voor het bepalen van de stabili-teit van zettingen met een groot open oppervlak (meer dan 2 0 % ) .
De stabiliteit van een zetting die bestaat uit "interlock" blokken (in elkaar hakende blokken). .
De uitspoeling van granulair materiaal uit de gaten van een open talud-bekleding.
De watersnelheid op het talud.
Reststerkte van filter nadat één blok uit de zetting is verwijderd en alle andere blokken zijn gefixeerd.
Het modelonderzoek levert bovendien informatie voor verdere invulling van het "black-box" model, hetgeen opgevat kan worden als een verzameling me-tingen van de relatie tussen golfrandvoorwaarden bij bezwijken van de zet-ting en de sterkte-parameter AD (A = relatieve soortelijke massa van de top-laag, D = dikte van de toplaag). In het "black-box" model zijn de metingen gegroepeerd naar soort constructie op basis van de kennis die opgedaan is bij de ontwikkeling van de rekenmodellen. Het "black-box" model is de meest elementaire weergave van het resultaat van de modelonderzoeken uit het ver-leden.
Verder kan als nevendoelstelling de controle op de stabiliteit van het met het analytische model ontworpen grensvlak tussen filter en basis genoemd worden, hoewel de uitvoering van de proeven zodanig was dat slechts bij een grote en langdurige overschrijding van de kritieke belasting de instabili-teit van dit grensvlak opgemerkt zou kunnen worden.
2. Doel en opzet van het meetverslag
Het primaire doel van dit meetverslag is het vastleggen van de volgende op het modelonderzoek betrekking hebbende aspecten:
1. Doelstellingen voor het onderzoek. 2. De onderzochte taludbekledingen.
3. De modelopstellingen inclusief gebruikte instrumenten. 4. Het uiteindelijke proefverloop.
5. De meetresultaten van de proeven.
In de hoofdstukken 1 t/m 6 en de Appendices I en II worden de bovenstaande vijf punten beschreven.
In de loop van de tijd zijn onderdelen van dit modelonderzoek geanalyseerd en gerapporteerd. In het onderhavige verslag worden deze detailstudies genoemd en worden de conclusies van deze studies al dan niet in verkorte vorm weergegeven zonder dat hier iets aan wordt toegevoegd. Ook in het geval dat nadere analyse van de modelresultaten niet tot conclusies of resultaten heeft geleid zal dat met het noemen van de redenen in dit verslag worden vermeld.
Alleen voor de aspecten: "black-box" model,
stabiliteit van zettingen met grote doorlatendheid en interlock blokken,
zal in dit verslag door het analyseren van de meetresultaten getracht worden extra kennis aan de reeds bestaande kennis toe te voegen.
De Hoofdstukken 7 t/m 12 bevatten de samenvattingen van reeds eerder gerap-porteerde onderzoeken en de analyses van de drie eerder genoemde onderwer-pen.
3. Modelopstellingen
3.1 Algemeen
3.1.1 Inleiding
Het onderzoek is op ware grootte uitgevoerd in de Deltagoot van WL, lokatie De Voorst (zie Figuur 1 ) . Alle proeven zijn uitgevoerd met een taludhelling 1:3 en een waterdiepte (h) van ongeveer 5 m (4.61 m < h < 5.36 m, behalve de proeven 434, 620 en 628). Aan de uiteindelijke keuze van de taludhelling 1:3 lagen de volgende twee overwegingen ten grondslag:
1. Om grondmechanische instabiliteit van de modelopstelling te voorkomen mocht de taludhelling niet te steil zijn, liefst 1:3 of flauwer.
2. In de praktijk worden echter veelal taludhellingen steiler dan 1:3 toe-gepast (vooral in het buitenland ziet men veel hellingen 1:2).
Een taludhelling 1:3 is een goed compromis tussen beide overwegingen. Er zijn in totaal 12 bekledingsconstructies van 2.5 m breed beproefd. Het 5 m brede talud in de goot was steeds in twee delen van ieder 2.5 m ver-deeld, zodat twee bekledingsconstructies gelijktijdig in de goot aanwezig waren. In dit verslag zal het onderscheid tussen beide zijden worden aange-geven door middel van de toevoeging Oost of West, dus Opstelling 1 Oost en
1 West.
Bij 11 van de in totaal 12 opstellingen was er in principe steeds één "los" blok aanwezig, alleen bij Opstelling 6 Oost (Interlock-blokken) was dit niet het geval. In sectie 3.5 wordt nader ingegaan op het "losse blok".
3.1.2 Bepalen van de spleetgrootte
Voor de Opstellingen 1 West, 1 Oost, 2 West, 2 Oost en 6 West werden gefix-eerde spleetbreedten tussen de blokken vereist. Deze spleetbreëdten werden gerealiseerd door afstandhouders tussen de blokken aan te brengen (vier aan
iedere zijde). Voorafgaande aan de inbouw van de verschillende opstellingen zijn de toe te passen afstandhouders bepaald. Dit is als volgt gebeurd:
de breedte van de stenen werd opgemeten. Dit werd op vier plaatsen gedaan waarna het gemiddelde van deze vier metingen als breedte werd genomen, totaal tien rijen werden in halfsteens verband op de bouwvloer neerge-legd,
de totale lengte van de tien rijen werd gemeten,
het verschil tussen totale lengte en de som van tien steenbreedten ge-deeld door negen (= aantal spleten tussen de tien rijen stenen) werd als effectieve spleetbreedte gehanteerd.
dit werd enige malen herhaald met verschillende afstandhouders totdat de vereiste spleetbreedte werd gevonden,
de aldus geselecteerde afstandhouders werden vervolgens voor de opstel-lingen gebruikt.
Natuurlijk is de steenbreedte niet overal gelijk. Het bleek dat de stenen over het algemeen in het midden iets breder waren dan boven en onder. Het gemiddeld verschil is ongeveer 0.4 mm. Verder was vooral de onderkant van de stenen erg onregelmatig (brokkelig).
K -
-0.4
m m
3.2 Stabiliteit van het losse blok, algemeen (Opstellingen 1 Oost en 1 West, 2 Oost en 2 West en 6 West)
Belangrijke parameters voor de stabiliteit van een taludbekledings-construc-tie bestaande uit gezette steen zijn:
Gewicht van de steenzetting per oppervlakte-eenheid
* dikte (D),
* soortelijke massa van de steen.
Doorlatendheid van de toplaag
* spleetgrootte tussen de stenen, * eventuele gaten in de stenen,
* hoogte van de spleten en/of gaten (= D ) .
Doorlatendheid van de filterlaag
* korrelgrootte van het filtermateriaal (Dfic) (in Figuur 20 zijn de
zeefkrommen van het gebruikte granulaire materiaal weergegeven), * dikte van de filterlaag (b),
In de Opstellingen 1 Oost, 1 West, 2 Oost, 2 West en 6 West zijn deze para-meters gevarieerd, zie onderstaande tabel. De constructies in deze series zijn zodanig gekozen dat, met serie 1 Oost als uitgangspunt, de volgende aspecten zijn onderzocht:
invloed van een kleinere filterlaagdikte, Opstelling 1 West, invloed van een groter blokoppervlak, Opstelling 2 Oost, invloed van een grover filtermateriaal, Opstelling 2 West, invloed van een grotere blokdikte, Opstelling 6 West.
1 Oost 1 West 2 Oost 2 West 6 West
D
[m]
0.15 0.15 0.15 0.15 0.30B
[ra]
0.25 0.25 0.50 0.25 0.50L
[m].
0.30 0.30 0.50 0.30 0.50 s[mm]
1.5 1.5 2.0 1.5 3.8 b[m]
0.50 0.25 0.50 0.50 0.35 Dfl5[mm]
3.6 3.6 3.6 9.2 17.3 n[%]
38 38 38 34 38Tabel 3.1 Gevarieerde parameters in Opstellingen 1,2 Oost en West en 6 West hierin is:
D = blokdikte B = blokbreedte
L = bloklengte (evenwijdig aan de dijkas)
s = spleetbreedte (voor de definitie zie Paragraaf 3.1.2), b = dikte van de filterlaag
Df._ = korrelgrootte van het filter die door 15 gewichtsprocenten wordt
onderschreden
n = porositeit van het filter
De verschillende modelopstellingen zijn in de Figuren 2, 3, 4, 5 en 13 weer-gegeven, terwijl de exacte gegevens in de tabellen met proefresultaten staan vermeld.
N.B. In de eerste voorlopige rapportage van dit onderzoek [12] is voor de Opstellingen 1 Oost, 1 West en 2 West een spleetbreedte van 2.7 mm ver-meld. Navraag heeft geen enkel meetresultaat opgeleverd waarop deze afwijking van de beoogde spleetbreedte was gebaseerd, vandaar dat dit als een vergissing moet worden beschouwd. De in Tabel 3.1 gegeven
spleetbreedten zijn dus de juiste spleetbreedten, zoals gedefinieerd in sektie 3.1.2.
3.3 Invloed extreme doorlatendheid (Opstellingen 3 Oost en 3 West, 4 Oost en 4 West, 5 Oost en 5 West)
Voor de proeven van de 300, 400 en 500 series zijn grote blokken (0.50*0.50 m2) toegepast op een grof filter (D.f]1. = 8.5 ram). Deze proeven zijn gericht
op het vaststellen van de invloed van gaten op de stabiliteit van de top-laag. Bovendien kan met deze proeven vastgesteld worden of de rekenmodellen geschikt zijn voor dit type constructies.
Bij elke proevenserie is aan de Oost- en Westzijde een gelijke hoeveelheid open oppervlak door middel van de gaten gerealiseerd. Aan de Westzijde is dit bereikt door het boren van zes kleine gaten en aan de Oostzijde met één groot gat per blok. De blokken zelf waren "koud" tegen elkaar geplaatst, hetgeen uitgedrukt kan worden in een vergelijkbare spleetbreedte, die op ca. 1 mm wordt geschat. .
Het percentage open oppervlak (spleten en gaten) was tijdens serie 3, 4 en 5 respektievelijk 5.3%, 9.5% en 16.i%. 3 West 3 Oost 4 West 4 Oost 5 West 5 Oost D [m] 0. 15 0. 15 0.15 0/15 0.15 0. 15 B [m] 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 L [m] 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 gatgrootte [mm] 6051 10125 7070 10170 6091 10225 b [m] 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 Dfl5 [mm] 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 8.5 n
[%]
34 34 34 34 34 34Tabel 3.2 Gevarieerde parameters Opstellingen 3, 4, 5 Oost en West
De modelopstellingen voor de series 3, 4 en 5 zijn weergegeven in de Figuren 6, 7, 8, 9, 10 en 11. Zoals uit de figuren blijkt is niet het hele talud uitgevoerd met dezelfde gaten in de blokken. Er is naar gestreefd om de blokken bij het losse blok precies de juiste openingen te geven, terwijl op enige afstand ervan een percentage open ruimte van ongeveer 9.5% is gereali-seerd door middel van gaten van 125 mm en een percentage van 16% door middel van spleten van 4 mm.
Aangenomen kan worden dat het niet juist zijn van de doorlatendheid op enige afstand van het losse blok een verwaarloosbare invloed heeft op verschildruk en de blokbeweging van het losse blok.
3.4 Interlock blokken (Opstelling 6 Oost)
De proeven van serie 6 Oost zijn uitgevoerd met een taludbekleding van interlock blokken. Deze blokken haken in elkaar, zodat een individueel blok niet uit de zetting te lichten is. De vorm van het blok is weergegeven in Figuur 19.
3.5 Het losse blok (meetblok)
De te verifiëren rekenmodellen zijn gericht op de bepaling van de stabili-teit van het zwakste element in een steenzetting: het losse blok. Een los blok is een element in de zetting dat door toeval niet ingeklemd ligt tussen z n buren, maar uitsluitend wrijving ondervindt van de rij blokken onder dit losse blok. Alle proeven die op de verificatie van de rekenmodellen waren gericht zijn daarom uitgevoerd met één doelbewust los liggend blok.
De karakteristieken van in het bijzonder dit meetblok zijn van belang voor de stabiliteit (= het bewegen van het blok). Het betreffende blok ligt niet alleen los maar is ook geïnstrumenteerd met twee drukopnemers, vandaar dat er extra aandacht is besteed aan de bepaling van het juiste gewicht en afme-tingen van dit blok.
Opstelling (proefnummer) 129-163 west 101-128 oost 201-248 west 249-258 west 233-248 oost 318-342 west 301-342 oost 401-448 west 401-448 oost 501-545 west 501-545 oost 613-629 west 601-627 oost
D
[m]
0. 147 0.151 0.147 0.150 0.150 0. 150 0.153 0.153 0.153 0.150 0.153 0.299 0.116 B[m]
0.250 0.251 0.250 0.251 0.500 0.500 0.500 0.499 0.500 0.500 0.500 0.499 0.305L
[ra]
0.301 0.301 0.301 0. 299 0.500 0.500 0.500 0.499 0.500 0.501 0.500 0.500 0.305A
[-]
1.354 1.375 1.354 1.226 1.383 1.388 1.391 1.357 1.358 1.388 1.391 1.376 1.349 gaten [mm]_
-6<)>511<J>125
6<j)70 l<|)1706<J>91
14)225
Voor de soortelijke massa van water is 1000 kg/m3 gehanteerd.
De blokgewichten zijn bepaald inclusief de instrumenten, dat zijn de druk-opnemers aan de boven- en onderkant van het blok.
4. Instrumentatie en gegevensverwerking 4.1 Inleiding
Het primaire doel van het grootschalige modelonderzoek was het toetsen van de in de loop der jaren ontwikkelde modellen voor de stabiliteit van een steenzetting. Hiertoe zou het in principe voldoende zijn om alleen de golf-karakteristieken in de goot en het al dan niet bewegen van het losse blok vast te leggen. Om het bezwijkmechanisme meer in detail te kunnen toetsen is ook het drukverloop over de steenzetting gemeten. In grote lijnen zijn de volgende punten stelselmatig gemeten:
1. Golfkarakteristieken in de goot, zoals inkomende- en gereflecteerde golfhoogte en golfperiode.
2. Golfdruk op het talud.
3. Drukverloop in de filterlaag, direct onder de taludbekleding.
N.B. Door de druk op het talud af te trekken van de druk onder het talud kan de verschildruk over de taludbekleding worden berekend (c.q. gemeten).
4. Drukgradiënt op het scheidingsvlak van filterlaag en onderlaag. 5. Verplaatsing van het losse blok.
In de volgende paragrafen zal de plaatsing en de werking van de gebruikte instrumenten nader worden beschreven.
4.2 Golfkarakterist ieken
In Figuur 14 is het stroomschema voor de golfopwekking in de goot weerge-geven voor de proeven met regelmatige golven. Om er voor te zorgen, dat de golf in de goot zo goed mogelijk vormvast was werd bij de golfopwekking gebruik gemaakt van het golfopwekkingsprogramma voor het onderdrukken van de tweede-orde stoorgolf. Verder werd ook gebruik gemaakt van de reflectiecom-pensatie op het golfschot, zodat kan worden gesteld, dat door de gehele goot de golfbeweging alleen werd bepaald door de inkomende en de van het talud af reflecterende golf. Halverwege de goot werd de golfbeweging met twee golf-hoogteopnemers gemeten. Uit deze metingen werd de inkomende en gereflec-teerde golf gesplitst, waarna met behulp van harmonische analyse de inko-mende golf nader werd geanalyseerd.
De inkomende golfhoogte werd gedefinieerd als tweemaal de som van de ampli-tudes van de eerste en derde harmonische component van de inkomende golf.. In Figuur 15 zijn de gevonden reflectiecoëfficiënten als functie van E, weergegeven.
Voor de onregelmatige golfproeven werd gebruik gemaakt van het "Jonswap" spectrum, dat gekarakteriseerd wordt door de significante golfhoogte (H ) en de piekperiode (T ). Ook bij deze proeven werd halverwege de goot de golf gemeten en vervolgens gesplitst in een inkomend en een gereflecteerd spec-trum.
4.3 Drukken en verplaatsingen
Teneinde de drukken op het talud te kunnen meten waren er drukopnemers op het talud aangebracht. Bij de opstelling van de instrumenten is ervan uit-gegaan dat de drukverdeling p_p_ het talud over de breedte van het talud niet verschilt. Dit betekent dat de druk die op het oostelijke talud is gemeten ook geldt voor het westelijke gedeelte. Hierdoor kon het aantal te instal-leren drukopnemers op het talud worden beperkt. De exacte plaats van de opnemers is weergegeven in de Tabellen 1...6 en in de Figuren 2...13. Teneinde de drukken in het filterpakket te kunnen meten waren er aan de onderkant van de blokken van de taludbekleding drukopnemers geplaatst. Voor deze metingen geldt natuurlijk niet dat de metingen aan de Oostzijde uitwis-selbaar zijn met die aan de Westzijde. De exacte lokatie van deze opnemers zijn ook in de eerder genoemde tabellen en figuren weergegeven.
Het losse blok was geïnstrumenteerd met een drukopnemer aan dé boven- en onderzijde en vier verplaatsingsopnemers (zie Figuren 16, 17 en 18) of, in plaats van de verplaatsingsopnemers, met twee benaderingsschakelaars.
De verplaatsingsopnemers zelf waren- in de vaste blokken naast het bewegende blok opgenomen, zoals zichtbaar is op de foto in Figuur 17. De opnemers bestaan uit een instrument dat de rotatie van een metalen armpje regis-treert. Dit armpje wordt door een veertje omhooggedrukt, waardoor het con-tact houdt met een uit het meetblok stekende metalen pen.
Het meetsignaal van de opnemers is bemonsterd met 50 Hz en digitaal opge-slagen. Het oplossend vermogen is 0.25 mm.
Voor de nummering van de verplaatsingsopnemers en benaderingsschakelaars, die gelijk was aan de kanaalnummers op de registratie-tapes, wordt verwezen naar Figuur 18. .
De zes blokken rond het geïnstrumenteerde blok bestonden uit onderling ver-bonden holle stalen blokken. Voor sommige proeven was het noodzakelijk de stalen blokken te verwisselen voor gewone betonblokken. De blokbeweging is in die gevallen gemeten met een benaderingsschakelaar onder het losse blok. Deze meet de beweging van het hart van het blok tot een maximale verplaat-sing van 8 mm en is daardoor voornamelijk geschikt ter registratie van het begin van beweging.
De benaderingsschakelaars zijn bij de Opstellingen 3, 4 en 5 Oost en West alsmede 6 Oost toegepast, bij Opstelling 6 West is de verplaatsingsopnemer weer toegepast.
4.4 Watersnelheden op het talud
Het erosieproces van zand en grind uit gaten in de toplaag wordt mede be-paald door de snelheid waarmee het water op het talud heen en weer beweegt. Vandaar dat tijdens de proeven series 3 t/m 5 deze snelheid is gemeten. Hiertoe waren in totaal vijf snelheidsmeters op het talud aangebracht (zie Figuur 6, 8 en 10). De gebruikte snelheidsmeter was van het type EMS gemon-teerd op enkele centimeters boven het talud aan een 0.20 m lange horizontale stang. In onderstaande tabel wordt de plaats van de snelheidsmeters aange-geven. z' 1 z z X X Coördinaten tijdens tijdens tijdens tijdens tijdens tijdens serie serie serie serie serie serie 3 5 3 5 3 5 en 4 en 4 en 4 SHM 1 4.580 4.580 - 0 . 4 - 0 . 4 - 1 . 2 - 1 . 2 SHM 2 4.893 5.121 - 0 . 1 0 . 1 - 0 . 3 0 . 3 SHM 3 5 . 2 1 2 5 . 4 7 0 0 . 2 0 . 5 0 . 6 1.5 SHM 4 5 . 8 9 8 5 . 8 9 8 0 . 9 0 . 9 2 . 7 2 . 7 SHM 5 6 1 4 . 5 0 0 -. 5 -. 7 —
Hierin is: . z' = niveau ten opzichte van de gootbodem
z = niveau ten opzichte van .stilwaterlijn bij de geplande 5 m waterdiepte, afgeronde waarde
x = horizontale afstand vanaf snijpunt stilwaterlijn en talud, afgeronde waarde
In [1] wordt uitvoerig op deze metingen en de meetresultaten ingegaan. Dit. is in dit verslag niet meer gebeurd.
5. Proevenprogramma
5.1 Opzet proevenprogramma
De keuze van de golfkarakteristieken waarbij de in Hoofdstuk 3 beschreven modelopstellingen beproefd moesten worden zijn als volgt bepaald.
Uitgangspunt was dat een "range" van E, -waarden moest worden bestreken, n.1. £ = 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 en 4.0 voor de eerste twee modelopstellingen, voor de modelopstellingen 3, 4, 5 en 6 is deze "range" iets aangepast n.1. £, =
1.5, 2.0, 3.0 en 3.5. hierin is:
£ = brekerparameter = tana/vjH/L H = golfhoogte
L = golflengte op diep water = 1.56 T2
Met behulp van het analytische model werd vervolgens berekend bij welke com-binatie van golfhoogte en golfperiode respectievelijk een E (quotiënt van blokverplaatsing en blokdikte) van 0.8, 1.0 en 1.2 kon worden verwacht. Bij deze voorafgaande berekeningen is gebruik gemaakt van de gewenste spleet-breedte te weten:
Opstellingen 1 en 2 : spleetbreedte s = 1.5 mm.
Opstellingen 3, 4 en 5: spleetbreedte s = 0 mm, doorlatendheid wordt geheel door de gaten veroorzaakt. De blokken zelf werden koud tegen elkaar geplaatst.
Opstelling 6 West : spleetbreedte s = 3.8 mm.
Opstelling 6 Oost : doorlatendheid komt geheel voor rekening van de uitsparing in de blokken (zie Figuur 19).
Uitgaande van de bovengenoemde punten, tesamen met de gegevens van het in te bouwen profiel zoals blokafmetingen, dikte en samenstelling van de onder-laag, zijn de te onderzoeken golfkarakteristieken berekend, die in Tabel 7 zijn weergegeven.
Het gaat hierbij alleen om regelmatige golven, waarbij de golfhoogte H al-tijd de inkomende golfhoogte is.
Naar aanleiding van de gevonden proefresultaten zijn vervolgens per model-opstelling enkele combinaties gekozen, die vervolgens met onregelmatige gol-ven herhaald zijn, waarbij H de zelfde waarde heeft als H en T dezelfde
S r
waarde als T. Aan de hand van eerdere onderzoeken werd vervolgens de water-stand bepaald waarbij te verwachten viel dat de hoogste belasting precies
bij het raeetblok zou optreden. De spreiding in deze oude gegevens was echter al zodanig dat afwijkingen te verwachten waren.
5.2 Proefprocedure
Globaal was de proefprocedure van de proeven met regelmatige golven als volgt:
de gerealiseerde golfhoogte werd bepaald volgens de in sectie 4.2 be-schreven methode,
aan de hand van de verschildrukken zoals die over het meetblok en over het bovenliggende en onderliggende blok werden gemeten werd bekeken of de maximale belasting echt over het meetblok optrad,
als dit niet zo was werd bepaald hoeveel in hoeverre de waterstand zou moeten worden aangepast om dit wel te bereiken. Het zal duidelijk zijn dat eerst alle proeven bij een bepaalde waterstand werden afgewerkt voor-dat de waterstand werd veranderd,
in het geval dat de gemeten overdruk aanleiding gaf te verwachten dat een blokbeweging zou kunnen optreden en als deze beweging vervolgens niet werd geregistreerd dan werd nogmaals gecontroleerd of het meetblok ook echt los lag. Zo niet dan werd de proef herhaald.
de gemeten drukken e.d. werden vervolgens op magnetische band opgenomen om later verder te kunnen worden verwerkt.
bij de Opstellingen 3 t/m 5 was de proefprocedure voor wat betreft de stabiliteitsproeven gelijk aan de bovenstaande procedure. Voor de uit-spoel ingsproeven was de procedure als volgt:
* eerst gaten vullen met het vulmateriaal,
* daarna golven totdat er geen materiaal meer erodeert uit de gaten (duur ca. 100 golven),
* opmeten erosiediepte,
* herhalen van de proef met hogere golven, en opmeten van de erosie-diepte na iedere stap,
* bijvullen van de gaten, * volgende proef.
Behalve de hier beschreven proeven zijn om verschillende redenen incidenteel nog extra proeven uitgevoerd. Dit zal nader worden beschreven in Hoofdstuk 6, waar per opstelling het hele proefverloop zal worden beschreven.
In de Tabellen 1.1 t/m 1.6 worden in chronologische volgorde alle basisgege-vens van de uitgevoerde proeven weergegeven.
6. Proefverloop
Het gehele proefverloop is schematisch weergegeven in het stroomschema, dat in Figuur 21 (21a en 21b) is gepresenteerd.
6.1 Opstelling 1
Teneinde een zo regelmatig mogelijke constructie te krijgen moesten bij het inbouwen van de opstelling alle blokken eerst worden opgemeten en op breedte worden gesorteerd, de geleverde blokken waren namelijk niet allemaal op de millimeter gelijk in afmeting (tijdens het drogen was de beton waarschijn-lijk iets uitgezakt). Op iedere rij werden zoveel mogewaarschijn-lijke blokken met een gelijke breedte gebruikt, daar anders door het halfsteensverband te grote spleetopeningen zouden ontstaan.
De proeven voor Opstelling 1 werden begonnen met de beoogde proeven voor de Oostzijde van de opstelling, dit is de zwakste zijde. De gaten die in de blokken waren aangebracht werden voor deze proeven afgedicht.
Tijdens de eerste vijftien proeven bleek steeds weer dat het meetblok vast kwam te zitten doordat het fijne kif uit de filterlaag in de spleten kwam te zitten. Vandaar dat de opstelling rond het meetblok na Proef 115 iets werd aangepast. Onder het meetblok werd een zeer open gaas aangebracht met direct daaronder een één korrel dikke laag grof grind. Hiermee werd beoogd het kif op zijn plaats te houden. Berekeningen wezen uit dat deze aanpassing geen invloed op het drukverloop onder het blok zou hebben. Gedurende de proeven werd regelmatig het losliggen van de meetsteen gecontroleerd en, indien nodig, werd deze weer schoon gemaakt.
Na de proeven met regelmatige golven 101 t/m 126 op Opstelling 1 Oost werden er twee onrelmatige proeven uitgevoerd, namelijk Proef 127 en 128:
Proef - H s 127 = 0.65 - T = 3.4 P proefduur Proef - H s 128 = 0.73 - T = 3 . 9 P proefduur
m
s t = m s t = 3900 s 4000 sVoor de proeven op Opstelling 1 West werd het meetblok verwijderd in het oostelijke gedeelte van de opstelling en vervangen door een betonnen blok. Tevens werden de gaten in de andere blokken open gemaakt om de doorlatend-heid van deze zijde te verhogen. . . .
Bij het aanbrengen van het meetblok aan de westelijke zijde werd uit voor-zorg een grof.gaas onder het meetblok aangebracht. Gedurende de proeven met regelmatige golven werd op gezette tijden gecontroleerd of het meetblok nog wel los lag. Halverwege de proeven bleek dat het blok aan de Oostzijde vast zat en het is daarna niet weer los gemaakt. Vooral gedurende de laatste proeven spoelde er aan de oostelijke zijde veel filtermateriaal uit.de con-structie.
Ook voor de westelijke zijde werd het proevenprogramma gecompleteerd met onregelmatige golven, namelijk de proeven 154, 155, 156, 157, 158 en 159, waarbij het absoluut zeker was dat het meetblok aan de Westzijde bij de vier
laatst genoemde proeven los lag.
Aan het eind van de proevenserie ter verificatie van de stabiliteit van de steenzetting werden nog vier proeven uitgevoerd om te kijken wat er zou gebeuren als een blok uit de zetting zou ontbreken (reststerkte). Hiertoe waren de beide meetblokken uit de zetting verwijderd. Voor nadere analyse zie Hoofdstuk 13.
N.B. De problemen, die reeds ontstonden als een paar korreltjes van het fil-termateriaal in de spleet rondom het meetblok vast kwamen te zitten n.1. het muurvast komen te zitten van het "losse" blok, illustreren nog eens de grote invloed, die inwassen van een steenzetting kan hebben op de uiteindelijke sterkte van de constructie.
6.2 Opstelling 2
Om te voorkomen dat dezelfde problemen met betrekking tot het vastzitten van de meetblokken weer zouden optreden werd er een geotextiel onder de toplaag aangebracht (Nicolon no 66336 0Q_ = 0.38 m m ) . Met de ervaring van de proeven
voor Opstelling 1 in het achterhoofd werd het niet nodig geacht voor deze opstelling de relatief zwakke zijde te voorzien van gaten om de doorlatend-heid te verhogen.
Begonnen werd met de proeven met regelmatige golven voor de Westzijde, proe-ven 201 t/m 232. Tijdens de proeproe-ven 213 t/m 216 werd het meetblok met opzet vast gezet om zodoende de drukverdeling over het meetblok te kunnen meten zonder verstoring door de beweging.
Na het beëindigen van de proeven voor de Westzijde werden de proeven voor de Oostzijde uitgevoerd, namelijk de proeven 233 t/m 248. De proeven. 245 en 248 waren proeven met onregelmatige golven.
Proef_245 - H = 0.25 m s - T = 3.1 s P • - proefduur t = 3000.s . Proef 248 . . - H = 0.40 ra s - T = 3.1 s P - proefduur t = 3000 s
Bij de tot nu toe beschreven proeven waren de blokken in de directe omgeving van het losse blok star aan elkaar verbonden (zie de Figuren 16 en 17). Er werd verondersteld dat dit een te gunstige voorstelling van zaken zou kunnen zijn. Door beweging van de blokken in de directe omgeving (ademen) van het losse blok zou eventueel eerder beweging van het losse blok te verwachten kunnen zijn. Om dit te toetsen werd het gehele meetframe aan de westelijke zijde verwijderd en vervangen door blokken die op de normale manier tegen elkaar werden gelegd, dus voorzien van afstandhouders. Het meetblok was niet voorzien van afstandhouders'en lag dus volledig los. Het meetblok was voor-zien van een verplaatsingsschakelaar. De proeven 249 t/m 258 zijn op deze wijze uitgevoerd. Uit de proefresultaten mag worden geconcludeerd dat tij-dens deze "adem-proeven".er iets eerder blokbeweg.ing optreedt (zie Figuur 22). De spreiding in proefresultaten waar het.de blokbewegingen betreft is echter vrij groot, zodat slechts over een lichte tendens kan worden gespro-ken. Een ander verschijnsel, dat bij deze proeven optrad, is in dit kader nog wel vermeldenswaardig n.1. één van de blokken die ter vervanging van het meetframe in het talud waren geplaatst bewoog tijdens het golven. Dit blok zakte echter niet netjes terug op zijn plaats (zoals bij het "losse" blok) maar het bleef steken, zodat het na iedere golf steeds een stukje hoger kwam
te zitten. Na enige tijd was het geheel uit het talud gewrikt. Waarschijn-lijk is dit bezwijkmechanische representatief voor het bezwijken in proto-type -omstandigheden .
Om te zien of de aanwezigheid van het geotextiel invloed heeft op de sterkte van de steenzetting zijn er vergelijkbare proeven zonder geotextiel onder het meetblok uitgevoerd. Namelijk de proeven 259 t/m 266 (meetblokken aan beide zijden los) en de proeven 267 t/m 270 (meetblok aan beide zijden vast).
In de onderstaande tabel worden respectievelijk de maximale blokbeweging, maximale verplaatsing en maximale druk (voor verklaring van de begrippen zie Appendix II) voor vergelijkbare proeven met en zonder geotextiel gepresen-teerd. Proeven Oostzijde 260 261 -- 214 - 215 Westzijde 260 261 262 263 264 265 -- 209 - 210 - 212 - 224 - 225 - 226 Max. blokbeweging 0.005 0.006 0.030 0.042 0.062 0.075 0.085 0.082 (m) - 0.008 - 0.008 - 0.016 - 0.025 - 0.037 - 0.030 - 0.030 - 0.045 Max. 0. 0. 0. 0. 0. verplaatsing 017 050 014 076 076 (m) - 0 - 0 - 0 - 0 - 0 004 013 007 020 028 Max. druk (kN/m2) 4.7 - 5.0
Tabel 6.1 Proefresultaten met en zonder geotextiel
Uit de resultaten ten aanzien van de maximale blokbeweging aan de Oostzijde zou kunnen worden geconcludeerd dat het al dan niet aanwezig zijn van het geotextiel geen invloed heeft. Uit de gemeten blokverplaatsingen aan de Westzijde echter is een duidelijke tendens te zien, die er op neer komt dat de aanwezigheid van het geotextiel wel degelijk een stabiliserende invloed heeft op de constructie, of in ieder geval grote verplaatsingen van het blok tegenwerkt. Dit is niet conform de verwachting, want door de aanwezigheid van het geotextiel neemt de doorlatendheid van de toplaag af, wat een ver-groting van het drukverschil over de toplaag tot gevolg zou moeten hebben.
In de Figuren 23...28 wordt detailinformatie gepresenteerd over het druk-verloop tijdens de proeven 260 en 209 en de proeven 261 en 210. Wat opvalt
is dat ten tijde van de grootste verplaatsingen van het raeetblok er een groot verschil in "bovendruk" op het meetblok is. Voor deze beide proeven-paren zou dit verschil in "bovendruk" het onverwachte verschil in blokbewe-ging kunnen verklaren. Daarmee is echter niet verklaard hoe dit verschil in "bovendruk" kon optreden. In de rij boven en onder de rij van het meetblok is dit verschil niet zichtbaar.
Er werd besloten voor de volgende proefopstellingen geen geotextiel onder de toplaag meer toe te passen. Om toch het filtermateriaal enigszins vast te kunnen leggen werd het geotextiel vervangen door een grofmazig gaas.
Als afsluiting van de proevenserie voor Opstelling 2 zijn, net als dat voor Opstelling 1 gedaan is, nog enkele reststerkte-proeven uitgevoerd, de proe- . ven 271 t/m 274. Hiertoe werden de meetblokken uit het talud verwijderd en werd gedurende langere tijd met onregelmatige golven beproefd. Nadere
ana-lyse van deze reststerkte-proeven wordt in Hoofdstuk 13 gegeven.
Bij het uitbouwen van opstelling 2 is er op gelet of er eventueel ook zand vanuit de onderlaag in het filter was gekomen. Hiervan bleek bij het uitgra-ven van de filterlaag niets waar te nemen.
6.3 Opstelling 3
Na de inbouw van Opstelling 3 werd begonnen met de "stabiliteitsproeven" voor de Oostzijde van de opstelling, proeven 301 t/m 317. Vanaf Proef 308 is ook de golfoploop op het talud visueel bepaald. Tijdens Proef 313 werd opge-merkt dat het meetblok aan de Westzijde ca. 3 a 4 cm bewoog. Aan de
Oost-zijde bleek in een rij boven het meetblok een blok zich z o n 13 cm uit het talud te hebben gewrikt. Dit blok is na de proef weer in het talud gezet en door middel van een stalen strip vastgezet.
Vanaf proef 318 was de aandacht vooral op de Westzijde gericht. Daar de eerste serie proeven (proeven 301 t/m 317) constant blokbewegingen te zien gaven werd er besloten tijdens deze tweede serie de aandacht alleen op de verschildrukken te richten. Om deze reden zijn de meetblokken voor deze serie vastgezet. Ondanks het feit dat de meetstenen waren vastgewigd bleken deze tijdens de proeven toch nog licht te bewegen.
Om toch het punt van begin van bewegen te kunnen vaststellen zijn de proeven 327 t/m 331 met oplopende golfhoogte en met een los blok uitgevoerd.
De proeven 332 t/m 342 werden uitgevoerd met gaten die waren opgevuld met verschillende soorten kif. In Figuur 20 zijn de zeefkrommen van de verschil-lende soorten kif weergegeven terwijl in Figuur 29 de plaats van de gaten met de verschillende soorten kif is weergegeven.
Het totaal aantal proeven is als het ware verdeeld in groepjes, waarbij alleen de golfhoogte verschilde (oplopende golfhoogten). Tijdens z o n groep van proeven werden de gaten niet bijgevuld. Na iedere golfhoogte werd de erosiediepte opgemeten. De duur van elke proef omvatte circa 100 golven. 6.4 Opstellingen 4 en 5
Voor de Opstellingen 4 en 5 werd slechts een gedeelte van het talud opnieuw opgebouwd. Slechts een beperkt gedeelte van de blokken met gaten werden vervangen, zie de Figuren 8 t/m 11. De volgorde van het proevenprogramma verschilt slechts hierin dat er bij deze opstellingen werd begonnen met de proeven met oplopende golfhoogte. Hierna werden de stabiliteitsproeven uit-gevoerd. Vervolgens werd de serie afgerond met de erosieproeven.
De resultaten van de stabiliteitsproeven zijn weergegeven in de Tabellen II.3a t/m II.5b.
De lokatie van de opgevulde gaten voor de erosieproeven wordt in Figuur 29 weergegeven, terwijl in onderstaande tabel de gatvulling wordt vermeld.
aantal gaten/blok gatnummer 1. . . 5 6. . . 7 10...14 15...18 19 20 Serie 3 Oost 1 5.6 5.0 10.8 West 6 5.0 Serie 4 Oost
1
0.22 5.0 23.5 West 6 5.0 Serie 5 Oost 1 5.6 5.0 23.5 23.5 West 6 5.0 23.5Tabel 6.2 Toegepaste gatvulling (Dcn in mm)
6.5 Opstelling 6
Bij Opstelling 6 waren er in beginsel twee type constructies ingebouwd te weten: . . •
1. Aan de Westzijde een constructie vergelijkbaar met de constructies van de Opstellingen 1 en 2.
2. Aan de Oostzijde een constructie met interlock blokken (zie Figuur 19). De proeven 601 t/m 612 waren vooral gericht op de stabiliteit van de inter-lock blokken, waarbij de eerste vier proeven weer werden uitgevoerd met oplopende golfhoogte.
Tijdens Proef 606 bleek dat er schade optrad bij de aansluiting van de taludbekleding aan de zijkanten. Hierop werd besloten om stalen strips over de blokken aan de zijkanten van de bekleding aan te brengen daar hier dui-delijk van een modelverstoring sprake was.
Halverwege Proef 612 trad er zodanige schade op aan de bekleding bestaande uit interlock blokken dat werd besloten de proeven te stoppen.
Het talud werd vervolgens ingemeten en de schade hersteld. Om tijdens de verdere proeven te grote schade aan de constructie te voorkomen werden de interlock blokken met strips vast gezet.
De proeven 613 t/m 625 waren regelmatige golfproeven bestemd voor de me-tingen aan de Westzijde. De proeven 626 en 627 waren vervolgens onregel-matige proeven. Proef_626 - H = 0.73 m - / - 4.1 s proefduur t = 4117 s Proef_627 - H = 1.09 m s - T = 3.9 s P proefduur t = 3810 s
7. Verificatie rekenmodellen 7.1 Inleiding
Na de uitvoering van de in dit rapport beschreven proeven zijn de resultaten hiervan reeds voor meerdere toegespitste analyses gebruikt. In het bijzonder voor studies betrekking hebbende o.p de verificatie van (in de. loop der tijd ontwikkelde) rekenmodellen voor de stabiliteit van een steenzetting, n.1. het analytisch model en het numerieke model STEENZET 1+. De rapportage hier-omtrent wordt als afgesloten beschouwd. In dit verslag zal alleen aan deze studies worden gerefereerd en zullen de belangrijkste conclusies worden her-haald.
7.2 Verificatie van het analytisch model 7.2.1 Stijghoogte op het talud .
Belangrijke parameters in het analytisch model zijn:
d = absolute waarde van de kleinste stijghoogte ten opzichte van de stil-waterlijn op het moment van het steilste stijghoogtefront voor de golf-klap
(f>, = niveauverschil tussen de grootste en de kleinste stijghoogte op het talud op het moment van het steilste stijghoogtefront voor de golfklap. In Sectie 5 van [3] worden de resultaten van dit eindverificatie-onderzoek gebruikt om de rekenmethodiek voor deze parameters in het analytische model te verifiëren. De volgende conclusies zijn hieromtrent getrokken:
1. De berekende waarden voor <t>K/H e n d /H komen goed overeen met de
me-tingen. De afwijkingen blijven beperkt tot 10 a 15%.
2. Bij de analyse van de helling van het stijghoogtefront is gebleken dat het van groot belang is onderscheid te maken tussen het moment van de golfklap en het moment er vlak voor. Het moment vlak voor de golfklap is voor bezwijken het meest relevant omdat de golfklap slechts zeer kort duurt en er gedurende die korte tijd geen blok uit de zetting gedrukt kan worden. Het blijkt, dat de berekende 3 goed overeen komt met de gemeten (3 van vlak voor de golfklap. De afwijkingen blijven beperkt tot
7.2.2 Stiiehoogteverschil over de toplaag
Het losse blok in een taludbekleding bestaande uit betonblokken zal in bewe-ging komen als het drukverschil over het blok groter is dan het eigen ge-wicht van het blok plus de wrijving. In het rapport [4] wordt een analyse gegeven van de berekende en de gemeten drukverschillen over de toplaag. Een belangrijke grootheid voor dit stijghoogteverschil is de lekhoogte k.
sin bDk
Met gebruikmaking van de basisgrootheden, zoals korrelgrootte van het filter en spleetbreedte tussen de blokken is de lekhoogte berekend. Deze berekende lekhoogtes zijn vervolgens vergeleken met lekhoogtes bepaald met behulp van de gemeten stijghoogtes op het talud en in de filterlaag. In [4] worden naar aanleiding van deze vergelijking de volgende conclusies getrokken:
1. De gemeten lekhoogte is voor Opstelling 1 (Oost en West, behalve met gaten in de blokken) en Opstelling 2 West ca. anderhalf maal de bere-kende lekhoogte.
2. Bij Opstelling 2 Oost en Opstelling 1 West met gaten is de gemeten lek-hoogte vrijwel gelijk aan de berekende leklek-hoogte.
Vandaar dat er in [4] wordt aanbevolen voor stabiliteitsberekeningen een lekhoogte te hanteren die anderhalf maal de berekende lekhoogte is. Een verklaring voor dit verschil in uitkomst wordt niet gegeven.
Mogelijk zou de gehanteerde spleetgrootte, namelijk 2.7 mm in plaats van 1.5 mm, een deel van het verschil kunnen verklaren (zie Hoofdstuk 3.2). Vooral de kleine blokken hadden nogal wat vormafwij kingen, zodat het definiëren van de spleetbreedte problematisch was. In onderstaande figuur is de invloed van de spleetgrootte op de lekhoogte weergegeven.
2. WEST
1,5 2.0 2,5 3,0 1.5 2.0 2.5 3.0 1,5 2,0 2.5 3,0
Hieruit mag worden geconcludeerd dat de gehanteerde spleetbreedte de ge-vonden lekhoogte behoorlijk beïnvloedt, maar niet het gehele verschil van 50% kan verklaren. . • .
Uit de vergelijking van de berekende maximale stijghoogteverschillen en de gemeten waarden kan worden geconcludeerd, dat de berekeningen steeds 0 tot 20% grotere waarden geven dan de metingen. Dit verschil wordt volledig toe-geschreven aan de wijze waarop de stijghoogte op het talud met een horizon-tale en een schuine lijn in de berekeningsmethode is geschematiseerd.
7.2.3 Blokbeweging
Bij overschrijding van de toelaatbare verschildruk over de toplaag zal een los blok in de steenzetting willen gaan bewegen. Deze beweging wordt tegen-gewerkt door de volgende verschijnselen:
1. wrijving tussen de blokken,
2. de massatraagheid van het zich versnellende blok, 3. het naar het bewegende blok toestromende water.
In [5] worden de modelresultaten van het eindverificatie-onderzoek op deze punten vergeleken met de berekende waarden. Uit de vergelijking blijkt dat de formules de tendensen goed weergeven en steeds veilige resultaten ople-veren [ 5 ].
7.2.4 Verificatie gehele analytische model . -Bij de analyse van de verschillende onderdelen van het analytische model is steeds geconstateerd dat de afgeleide formules een veilig resultaat ople-veren, zodat verwacht kan worden dat het gehele model overdreven veilig is. Dit is bevestigd door het narekenen van de geanalyseerde proeven met het analytisch model, waarbij de gemeten spleetbreedte, korrelgrootte van het filter, golfhoogte etc. als invoer zijn gebruikt. De berekeningen waren gericht op het vinden van de benodigde blokdikte die volgens het analytische model dezelfde blokbeweging geeft als is gemeten.
De aldus berekende blokdikte (die volgens het analytische model een beweging geeft zoals is gemeten in de Deltagoot) blijkt 1,2 a 1,7 maal groter te zijn dan de werkelijke.
Gemiddeld is volgens het modelonderzoek in de Deltagoot de benodigde blok-dikte 30% kleiner dan volgens het analytische model, waaruit blijkt dat het model weliswaar erg veilig is maar toch goed bruikbaar is in een eerste fase van het ontwerp van een steenzetting.
Als voorwaarde voor de toepasbaarheid van het analytisch model geldt: .-2
H/(K Vtana) < 28 £ o
7.3 Verficatie van het numerieke model STEENZET 1+
In [6] wordt de eindverificatie van het numerieke model STEENZET 1+ beschre-ven. Hiertoe zijn resultaten van berekeningen vergeleken met meetresultaten uit het onderhavige grootschalige modelonderzoek in de Deltagoot. In Ref.
[6] wordt beschreven welke aanpassingen aan het programma noodzakelijk waren om de numerieke oplossing voldoende stabiel te doen zijn. De in [6] gerap-porteerde studie heeft geleid tot de volgende conclusies:
1. De gemeten waterspanningen kunnen, ook met blokbeweging, goed worden gesimuleerd met STEENZET/1+. Ook voor de onderzochte zettingen met zeer open toplagen bleek, bij de juiste keuze van de lekhoogte, overeenstem-ming, mogelijk. De waterspanning onder de blokken wordt voor de in dit onderzoek beschouwde zettingen dus niet door andere mechanismen veroor-zaakt dan die in STEENZET/1 en het analytisch model zijn beschreven. De bij golfbrekers gerapporteerde dynamische effecten hebben op deze con-structies een nog te verwaarlozen invloed.
2. De lekhoogte, bepaald met de formules uit "Doorlatendheid van de top-laag" [8] en "Heranalyse doorlatendheidsmetingen met de Forchheimer-relatie" [9], wijkt nogal af van de lekhoogte die gevonden is uit de numerieke simulatie, door het bepalen van de "best fit" tussen de geme-ten en berekende waterspanningen. Dit komt overeen met de conclusies die gevonden zijn met het analytisch model [4]. De gemeten doorlatendheid van de verschillende filterlagen komt wel overeen met de berekende waar-den. Vermoedelijk zit de fout in de bepaling van de doorlatendheid van de toplaag. In dit onderzoek bleek de fout systematisch. De berekende lekhoogte was altijd te klein. Een afdoende verklaring voor deze afwij-king is nog niet gevonden. Voor blokken met gaten was de fout kleiner
dan voor zettingen met alleen spleten. Gezien het grote belang van de lekhoogte in alle berekeningen wordt voorgesteld de hier gevonden dis-crepantie tussen de op verschillende manieren bepaalde lekhoogte nog eens nader te onderzoeken.
3. De wrijving tussen het los liggende blok en de andere blokken bleek in de meeste nagerekende proeven verwaarloosbaar klein. De meeste STEEN-ZET/1+ berekeningen zijn dan ook gemaakt met een wrijvingscoëfficiënt gelijk aan nul. In enkele gevallen ging het blok al bewegen voordat het drukverschil even groot was als overeenkomend met het eigen gewicht van het blok. Waarschijnlijk wordt dit veroorzaakt door het feit dat de drukken maar op één plaats op het blok worden gemeten en door de aanname dat deze druk over het gehele blok geldt.
4. Bij de berekeningen met de lange lekhoogte (serie 2-West) bleek (met een wrijvingscoëfficiënt = 0) het moment waarop het blok gaat bewegen goed te voorspellen. De berekende blokbeweging was een factor 4 a 5 hoger dan de metingen. Waarschijnlijk wordt dit verschil veroorzaakt doordat de stromingsweerstand direct onder het blok in de berekening wordt verwaar-loosd. Metingen aan een glooiing met en zonder geotextiel tussen de blokken en de filterlaag bevestigen deze veronderstelling.
5. Voor berekeningen met een korte lekhoogte (serie I-West) was de overeen-komst tussen berekende en gemeten blokbeweging minder eenduidig. Niet altijd werd blokbeweging berekend wanneer deze gemeten was en andersom. Een ontwerpgrafiek gemaakt op basis van de berekeningen sluit wel goed aan bij de metingen. Geconcludeerd is daarom dat STEENZET/1+ ook voor de kortste beproefde lekhoogte een geschikt ontwerpgereedschap is, maar dat bij zetting met korte lekhoogte de fluctuaties in de resultaten toene-men. Kortdurende steile drukgradiënten op het talud die optreden rondom de golfklap worden van belang. Deze gradiënten wisselen bij de verschil-lende golfklappen. Een betrouwbaar ontwerp is dan alleen mogelijk wan-neer voor een groot aantal golven golfdrukregistraties ter beschikking staan.
6. In eerdere onderzoeken [11] was het niet mogelijk de gemeten en bere-kende blokbeweging met elkaar te vergelijken, omdat niet eerder blok-beweging is gemeten. De berekende blokblok-beweging werd dan vergeleken met
schade. De conclusie was toen, dat met het in rekening brengen van toe-stroming altijd maar zeer weinig blokbeweging werd berekend wanneer in de proeven schade was geconstateerd. Daarom werd in [11] gesteld: "Vooralsnog lijkt de berekening van de stabiliteit van een zetting met daarin losse blokken met de stabiliteitsverhogende invloed van toestro-ming tot onveilige resultaten te leiden".
Nu is de beweging van blokken in modelonderzoek gemeten en er is geble-ken dat wanneer er werkelijk maar één blok los is, de beregeble-kening veilig is (de berekende blokbeweging is zelfs een factor 4 a 5 te hoog). Enkele bij elkaar gelegen losse blokken geven echter veel sneller aanleiding tot schade. Een blok kan dan bij elke golf een stukje omhoog gaan en er in enkele golven worden uitgewerkt. De in [11] beschreven "adem" proeven bevestigen dit. Daarom kan een zetting, waarin meerdere blokken los kun-nen liggen, niet of nauwelijks extra stabiliteit worden toegerekend, met het in rekening brengen van blokbeweging. In feite is de toelaatbare beweging in dat geval praktisch nul.
7. Met de golfrandvoorwaarde van Proef 208 zijn berekeningen uitgevoerd voor het type, glooiing van serie 2-West, maar met verschillende waarden van de toplaagdoorlatendheid. Het blijkt dat de berekende beweging niet continu toeneemt bij afnemende toplaagdoorlatendheid (wat op grond van de verschildruk zonder blokbeweging te verwachten is), maar dat deze een maximum vertoont. Gezien de lange lekhoogtes. die onder prototype-omstan-digheden zijn gemeten, lijkt het van belang in toekomstig fysisch onder-zoek ook dit maximum te bepalen.
8. "Black-box" model . . . 8. 1 Inleiding
In de beginfase van een ontwerpprocedure is het meestal voldoende om een ruwe indicatie te hebben van :de vereiste constructiegrootheden. Hiertoe kan een simpele en eenvoudig en snel toe te passen stabiliteitsrelatie van grote waarde zijn. Vandaar dat er in [7] voor een steenzetting een eenvoudig han-teerbare stabiliteitsrelatie is afgeleid, n.1.:
H/AD = f . e"
0-
67(^]°-
33o *• k bJ
hierin is: H = golfhoogte
A = relatieve volumieke massa van het blok D = blokdikte
f = factor die bijzonderheden van de constructie weergeeft
E, = brekerparameter
k' = doorlatendheid van de toplaag k = doorlatendheid van de filterlaag b = dikte van de filterlaag
De waarde van f is per proef met bovenstaande formule bepaald met behulp van de gemeten waarde van H/AD en E, bij een blokbeweging van 0 tot 10 mm, en de berekende waarde van (k'D/kb)
8.2 Stabiliteit van zettingen met kleine doorlatendheid
In deze paragraaf zal worden nagegaan in hoeverre de modelresultaten van het grootschalige onderzoek door middel van deze stabiliteitsformulering zijn te beschrijven. Daartoe zijn de proefresultaten geselecteerd van de Opstel-lingen 1 Oost, 1 West, 2 Oost, 2 West en 6 West, waarbij een blokbeweging tussen 0 en 10 mm werd gemeten. Vervolgens zijn, gebruikmakend van boven-staande stabiliteitsrelatie, de f-waarden berekend. In Tabel 10 worden de gevonden f-waarden als functie van £ gepresenteerd en in Figuur 30 is de gevonden £ -f relatie weergegeven.
In Figuur 30 is een lijn getrokken, die de ondergrens aangeeft van meet-resultaten van de Opstellingen 1 en 2.
Samenvattend kan worden gesteld dat bij het criterium blokbeweging tussen 0 en 10 mm de volgende f waarden gelden:
£ = 1.0 f = 13
£ =
l
-
5 f
=
U
£ = 2.0 f = 9 . o i = 2.5 f = 8.5 . . o £ = 3 . 0 f = 8 . 0 . • • . • oVoor f; -waarden hoger dan 3 is er een oplopende tendens van de f-waarde te zien.
8.3 Stabiliteit van zettingen met grote doorlatendheid
Bij de Opstellingen 3 t/m 5 zijn taludbekledingen beproefd die door de aan-wezigheid van gaten in de blokken een grote doorlatendheid hebben.
De proeven werden mede uitgevoerd om de stabiliteit van dit type blokken vast te stellen. Hiertoe waren drukopnemers en verplaatsingsschakelaars in de taluds aangebracht (zie Figuren 6 t/m 11). De mate waarin verplaatsingen met dit soort verplaatsingsschakelaars kunnen worden gemeten is beduidend minder dan mogelijk is met het verplaatsingsmeetframe. Uitgaande van de aard en vorm van de meetgegevens die voor de 400, 500 en 600 series beschikbaar zijn, is er gekozen de metingen te splitsen in maximale blokbeweging (be-paald vanaf schrijver-registratie) kleiner dan 1 mm (maar meer dan 0) en groter dan 1 mm. Deze resultaten zijn in de Figuren 31 t/m 36 als H/AD-J; relaties weergegeven, waarbij de resultaten met een maximale blokbeweging groter dan 1 mm als een dicht vierkantje zijn weergegeven terwijl een klei-nere blokbeweging met een open vierkantje is gepresenteerd. Een zo goed mogelijke benadering van de 1 mm blokbeweging-relatie is tevens in de
figu-ren weergegeven.
De in de Figuren 31 t/m 36 weergegeven H/AD-£ relaties kunnen ook in de "black box" relatie worden weergegeven.
H ,-0.67 [-k'D-,0.33 AD S lk bJ
In de tabellen 11 en 12 zijn de aldus gevonden waarden weergegeven. De vol-gende conclusies kunnen worden getrokken uit deze resultaten:
De waarde van f loopt af voor oplopende waarden van £ , alleen bij grote waarde van f; en een grote doorlatendheid is een trendbreuk te
signa-leren.
De gemiddelde waarde van f (voor 1.5 < £ < 3.0) is: voor de Oost opstellingen (6 gaten) f = 9.5 voor de West opstellingen (1 gat) f = 10.2 voor beide samen f = 9.8
In Figuur 37 zijn de resultaten voor verschillende doorlatendheden weerge-geven en in Figuur 38 de f-waarde voor de verschillende waarden van £ . Uit deze figuren blijkt een goede relatie met de doorlatendheid maar de
invloed van £ , die in de formule zit komt niet goed uit deze proefresul-taten.
9. Stabiliteit van interblockblokken
In de Opstellingen 1 t/m 6 West is steeds de stabiliteit van het losse blok beproefd. Hierbij zijn de stabiliserende factoren beperkt tot het eigen gewicht van het blok en de wrijving tussen het raeetblok en de blokken onder het meetblok.
Bij de verschillende vormen van de interlock blokken is de gedachte dat de blokken extra stabiliteit ondervinden van de omringende blokken.
Het bij Opstelling 6 Oost (zie Figuur 12) beproefde type interlock blok wordt in Figuur 19 weergegeven.
De op deze opstelling toegespitste proeven zijn de proefnummers 601 t/m 612, daarbij representeren de proefnummers 601 t/m 604 proefseries waarbij bij gelijkblijvende golfperiode de golfhoogte werd vergroot. Deze procedure werd gevolgd om zo goed mogelijk het begin van beweging vast te leggen.
In Figuur 39 zijn de resultaten van de proeven weergegeven in de vorm van blokbeweging tegen golfhoogte. Bij de relatief lange golfperioden T = 3.8 s en T = 4.2 s is een lineair verloop van de verplaatsing tegen golfhoogte te zien. Bij relatief kortere golfperioden is het verloop wat grilliger. Indien een verplaatsing van 2.5 mm als begin van beweging wordt genomen dan kan ook voor deze proefresultaten een H/AD-£ grafiek worden samengesteld. De aldus gevonden grafiek is in Figuur 40 gepresenteerd.
De K-waarde, die bij deze opstelling hoort is X = 0.23, hiertoe is een representatieve spleetbreedte van 3 mm in de berekeningen ingevoerd. De opstelling, die zich het best laat vergelijken met deze opstelling is de Opstelling 3 West X = 0.26. Vergelijking van de resultaten van deze twee opstellingen geeft aan dat geen noemenswaardig verschil in stabiliteit tus-sen beide opstelling bestaat. Dit betekent dat het positieve effect van de interlock blokken nihil is op het begin van beweging (verplaatsing 2.5 m m ) . Op zich is dit natuurlijk niet verwonderlijk daar er eerst beweging in de blokken moet komen om de interlock te aktiveren, voor de vervolgschade moet dan op zijn minst wel het effect van de interlock manifest worden. Bij een 1.7 maal hogere waarde van de H/AD is bij de interlock blokken zeer grote blokbeweging tot schade te verwachten. Ter vergelijking; bij de Opstelling 2 Oost werd een waarde van ca. 1.2 gevonden als we de verhouding nemen van de H/AD bij een beweging tussen 0-10 mm en die tussen 10-20 rnm.
10. Erosie uit een open taludbekleding
In [2] wordt een presentatie en analyse gegeven van de uitspoelingsproeven, die tijdens de Proefseries 3, 4 en 5 zijn uitgevoerd.
In Tabel 8 en 9 worden meetresultaten t.a.v. de erosiemetingen gepresen-teerd. Op basis van deze meetresultaten zijn in [2] de volgende empirische relaties afgeleid:
1. Maximale erosiediepte Y voor het gehele talud (boven of onder SWL): G > 0.1 m: Y/G =.0.23 (H/D ) ° *3 3
G < 0.1 m: Y/G = 0.04 (H/D.n)°"33(B*L'/A )0'7 5
50 g
2. Grootste erosiediepte die is gemeten boven SWL +0.2 m: Y/G = 0.18 ( H / D5 Q) ° -3 3
met: B ' L ' / A = verhouding tussen zettingoppervlak en gatoppervlak De meetresultaten zijn in [2] uitgebreid vergeleken met gegevens uit de
literatuur.
N.B. De snelheden, die tijdens deze proeven op het talud zijn gemeten zijn in [1] behandeld en geanalyseerd. Voor zowel de presentatie van de resultaten als de analyse wordt hier volstaan om naar [1] te verwijzen.
11. Stabiliteit van grensvlak filter/basis
De gemeten verhangen in de filterlaag, parallel aan het talud en in het zand loodrecht op het talud zijn in [6] uitgezet. Daarna is ook onderzocht wat de consequenties zijn van dergelijke verhangen voor de stabiliteit van het fil-ter. De volgende conclusie is uit deze analyse in [6] geformuleerd:
De verhangen, loodrecht op de filterlaag, kunnen voor de beproefde construc-ties erg hoog worden. De verhangen op de laagscheiding zijn teruggerekend van het gemiddelde verhang over 0.3 m. Het bleek dat voor constructie
I-West het verhang op de laagscheiding kon oplopen tot 3. Tijdens proeven op Opstelling 5 is een verhang van 1 berekend. Dit zou betekenen dat de over-gang basis-filter alleen dan stabiel is als het filter geometrisch dicht is, of de basis voldoende verdicht.
12. Reststerkte van het filter nadat een blok is verwijderd
De taludverdediging kan. worden gezien als de eerste verdedigingslijn van de gehele waterkering. Bezwijken van een blok uit de taludverdediging. behoeft niet in te houden dat de gehele waterkering bezwijkt. Orn globaal een indruk te krijgen over wat er precies gebeurt met de filterlaag als een blok uit de zetting mist werden de proevenseries voor de Opstellingen 1 en 2 gecomple-teerd met proeven met onregelmatige golven waarbij het meetblok uit het talud was verwijderd zodat de filterlaag ter plaatse bloot kwam te liggen. Voor de reststerkte-proeven op de eerste opstelling werd gekozen voor de volgende golfkarakteristieken:
- H = 0 . 6 7 m , . • • • • : . .
- Tp'- 3.2 s.
Na 5 minuten golven werd de proef gestopt en de waterstand verlaagd zodat de erosie van het gat kon worden gemeten. Na de eerste proef werd de erosie direct rondom het gat gepeild. Na de tweede proefronde van 13 minuten bleek het peilen van het erosiegat erg moeizaam te zijn zodat er nu voor werd gekozen alleen de hoeveelheid geërodeerd materiaal te meten. Het totaal aan geërodeerde materiaal van beide proeven bleek 30 kg te zijn (erosie uit twee gaten gedurende 18 minuten). Na nogmaals 45 minuten golven was er 449 kg geërodeerd (dus 10 kg/minuut).
De serie werd gecompleteerd met nogmaals 45 minuten beproeven. Na deze serie bleek er in totaal 401 kg kif geërodeerd zijn.
Na iedere proefserie was te zien dat het gat vrijwel geheel gevuld was met kif. Door het bijzakken van het materiaal bleef het gat dus steeds gevuld en vond de eigenlijke erosie dus steeds aan het oppervlak plaats. Erosieremming als gevolg van het toenemen van de afstand tussen kif en water treedt dus niet op. De erosiesnelheid bleef dus ook vrijwel constant nl. ca. 10/2 = 5 kg/min.gat. De gevolgen van de erosie waren duidelijk zichtbaar in de vorm van verzakkingen van het talud boven het gat.
Bij Opstelling 2 is gekozen om de proeven in principe uit te voeren met een significante golfhoogte H = 0.40 m en T = 3.2 s.
De volgende erosiehoeveelheden werden gemeten: na na na na 10 30 90 180 min. min. min. min.
2
6 4 16 3 West kg • 5 kg kg kg 2 41 76 112 142 Oost kg .5 kg kg kgAan de westzijde is het duidelijk dat het erosieproces bij deze golfhoogte uitdempt van 0.6 via 0.15, 0.18 naar 0.017 kg/min. Aan de Oostzijde is een zelfde verloop te zien namelijk van 4.1 naar 2.6, 1.2 en 0.8 kg/min.
In vergelijking met de proeven op Opstelling 1 kan worden gezegd dat de invloed van de gatgrootte evident is.
