Taludbekleding van gezette steen. Fase 2: Evaluatie Oesterdamonderzoek hydraulische aspecten, verslag bureaustudie + bijlagen

waterloopkundig laboratorium

taludbekleding van gezette steen, fase 2

evaluatie Oesterdamonderzoek

hydraulische aspecten

verslag bureaustudie

M 1795 / M 1881 deel VIII WL

CO 258901 LGM

maart 1984

1. Inleiding 1 1.1 Opdracht 1 1.2 Doel van het onderzoek 1 1.3 Conclusies . . 3 2. Grootschalig onderzoek Oesterdam, proeven met regelmatige

golven in de Deltagoot 7 2.1 Inleiding 7

2.2 Modelopstelling en instrumentatie 7 2.2.1 Modelopstelling 7 2.2.2 Instrumentatie 8 2.3 Proevenprogramma, regelmatige golven 9 2.4 Presentatie van de proefresutlaten 10

3. Black-box benadering. 12 3.1 Black-box relatie tussen randvoorwaarden en het optreden

van schade voor regelmatige golven 12 3.2 Black-box relatie tussen randvoorwaarden en het optreden

van schade voor onregelmatige golven ....14 3.3 Black-box benadering plaats van schade... 19

4. Waterbeweging en druk op het talud. 21 4.1 Algemeen 21 4.2 Golf oploop 21 4.3 Golf terugloop 23 4 .4 Brekende golven en golf klappen 24 4.5 Plaats van schade en beweging 26

5. Evenwicht van de afzonderlijke blokken in een zetting 27 5.1 Statisch evenwicht onder regelmatige golf aanval 28 5.1.1 Proef T26 t/m T30 28 5.1.2 Proef T31 t/m T34 33 5.1.3 Proef T39 t/m T44 .34 5.2 Statisch evenwicht onder onregelmatige golf aanval 36

5.3 Dynamisch evenwicht onder regelmatige golf aanval 41

6. Evaluatie schadëmëchanismëri. 45 6.1 Inleiding . 45 6.2 De waterbeweging en de schademechanismen 46 6.3 Denkmodel voor het belang van verschillende schademechanismen 48

6.4 Samenvatting 53

LITERATUUR

TABELLEN

FIGUREN

2.2 Oesterdam. Overzicht proevenprogramma en modelresultaten voor proeven met regelmatige golven (modelwaarden)

2.3 Verklaring kolomopschriften van tabel 2.2

3.1 Oesterdam, proevenseries met onregelmatige golven

6.1 Modelresultaten als onderbouwing van het denkmodel voor schademechanismen

FIGUREN

2.1 Langsdoorsnede van het model van de Oesterdam in de Deltagoot 2.2 Opbouw blokkenglooiing modelonderzoek Oesterdam

2.3 Instrumentatie van de blokkenglooiing gedurende proef T24 t/m T30 2.4 Instrumentatie van de blokkenglooiing gedurende proef T31 t/m T34 2.5 Instrumentatie van de blokkenglooiing gedurende proef T35 t/m T38 2.6 Instrumentatie van de blokkenglooiing gedurende proef T39 t/m T44 3.1 Proeven met regelmatige golven, Deltagoot. Series C2.1 en C2.2

3.2 Proeven met onregelmatige golven, Deltagoot. Verschillende bloktypen 3.3 Proeven filterzijde, onregelmatige golven, Deltagoot. Series Cl.1, Cl.2,

C2.3, C2.4, C3.1, C3.2, C4 en C5

3.4 Geschematiseerde belasting aan de onderzijde van een doorlatende zetting 3.5 Dimensieloze schadeplaats voor onregelmatige golven

4.1 Golfoploop voor regelmatige golven

4.2 Golfteruglooppunt en plaats van de neerkomende golftong voor regelmatige golven

4.3 Dimensieloze maximale golfdrukken tijdens golfklap, voor regelmatige golven

4.4 Plaats van schade en beweging in relatie tot het golfteruglooppunt, voor regelmatige golven

5.1 T26. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,48 sec. 5.2 T26. Oesterdam. Drukverloop onder het talud, AT = 0,48 sec. 5.3 T26. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,48 sec. 5.4 T26. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,12 sec. 5.5 T26. Oesterdam. Drukverloop onder het talud, AT = 0,12 sec. 5.6 T26. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,12 sec. 5.7 T26. Drukverloop in de tijd op rij 13 (filterzijde)

5.8 T26. Drukverloop in de tijd op rij 14 (filterzijde)

5.9 T26. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.10 T26. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (kleizijde) 5.11 T27. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,48 sec. 5.12 T27. Oesterdam. Drukverloop onder het talud, AT = 0,48 sec. 5.13 T27. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,48 sec. 5.14 T27. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,12 sec. 5.15 T27. Oesterdam. Drukverloop onder het talud, AT = 0,12 sec. 5.16 T27. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,12 sec.

5.18 T27. Drukverloop in de tijd op rij 14 (filterzijde)

5.19 T28. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.20 T28. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (kleizijde) 5.21 T29. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.22 T29. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (kleizijde) 5.23 T30. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,48 sec. 5.24 T30. Oesterdam. Drukverloop onder het talud AT = 0,48 sec. 5.25 T30. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,48 sec, 5.26 T30. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,12 sec. 5.27 T30. Oesterdam. Drukverloop onder het tauld AT = 0,12 sec. 5.28 T30. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,12 sec. 5.29 T30. Drukverloop in de tijd op rij 13 (filterzijde)

5.30 T30. Drukverloop in de tijd op rij 14 (filterzijde) 5.31 T3Ö. Drukverloop in de tijd op rij 15 (filterzijde)

5.32 T30. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.33 T30. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (kleizijde) 5.34 T34. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 14 (kleizijde) 5.35 T34. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (kleizijde) 5.36 T39. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.37 T39. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 10 (filterzijde) 5.38 T40. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.39 T40. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 10 (filterzijde) 5.40 T43. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.41 T43. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 10 (filterzijde) 5.42 T43. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,04 sec. 5.43 T43. Oesterdam. Drukverloop onder het talud, AT = 0,04 sec. 5.44 T43. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,04 sec. 5.45 T43. Oesterdam. Drukverloop boven op het talud, AT = 0,04 sec. 5.46 T44. Oesterdam. Drukverloop onder het talud, AT = 0,04 sec. 5.47 T43. Oesterdam. Waterspanning-Golfdruk-Steengewicht, AT = 0,04 sec. 5.48 T42. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.49 T44. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 10 (filterzijde) 5.50 T44. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 12 (filterzijde) 5.51 T44. Registraties geïnstrumenteerde steen, rij 10 (filterzijde)

FIGUREN (vervolg)

5.52 T10. Drukverloop nabij schadeplaats voor proef met onregelmatige golven 5.53 T30. Uitwerking P.C.M, registraties door middel van spectrale analyse.

DRO 14

5.54 T30. Uitwerking P.C.M, registraties door middel van spectrale analyse. DRO 15

5.55 T30. Uitwerking P.C.M, registraties door middel van spectrale analyse. DRO 16

5.56 T30. Uitwerking P.C.M, registraties door middel van spectrale analyse. WSM 2

5.57 T33. Uitwerking P.C.M, registraties door middel van spectrale analyse. DRO 11

5.58 T33. Uitwerking P.C.M, registraties door middel van spectrale analyse. DRO 12

6.1 Schematische weergave van de belasting van een talud door brekende golven

6.2 Denkmodel schademechanismen voor slecht-doorlatende zetting en goed-doorlatende onderlaag

6.3 Denkmodel schademechahismen voor goed-doorlatende zetting en goed-door-latende onderlaag

6.4 Denkmodel schademechanismen voor goed-doorlatende zetting en slecht-doorlatende onderlaag

6.5 Denkmodel schademechanismen voor doorlatende zetting en slecht-doorlatende onderlaag.

C} = constante (m) D = dikte van de steenzetting (m)

f = frequentie golfschotoccillatie (s- i)

g = gravitatie versnelling (m/s^) h = waterstand ten opzichte van de gootbodem (m) H = golfhoogte (m) H^ = inkomende golfhoogte (m)

Hmin+Hraax

Hmax = golfhoogte in de buik van een (gedeeltelijk) staande golf (m)

w . = golfhoogte in de knoop van een (gedeeltelijk) staande golf (m)

Hg = significante golfhoogte (m)

H = golfhoogte op diep water

LQ = golflengte op diep water (m)

P^ = waterdruk tijdens de piek van een golfklap (m) R, = niveau van beweging t.o.v. stilwaterniveau (m) Rj = golfteruglooppunt t.o.v. stilwaterniveau (m) Rj = niveau van de golfklap t.o.v. stilwaterniveau (m)

Ru = golfoploop niveau t.o.v. stilwaterniveau (m)

R -. = golfoplooplengte, gemeten langs het talud, t.o.v. stilwaterlijn (m) T = golfperiode (s)

Tp = piekperiode in een onregelmatig golfbeeld (s)

a = taludhelling (°)

A = (PS"PW)/PW (-)

£ = brekerparameter (-)

Co,i =

,

TTT ()

p = soortelijke massa steen (kg/m^) s

p = soortelijke massa water (kg/m^) w

p w

BIJLAGEN

I Registratie golfhoogtemeters en waterspanningsmeters voor proef T24 t/m T44, gedurende 150 sec.

II Geselecteerde registraties van de drukken aan de buitenzijde van het talud, voor een tijdsinterval van twee golfperioden, voor proef T25 t/m T44.

III Registraties van de golfoploopmeter voor een tijdsinterval van twee golf-perioden, voor proef T25 t/m T44.

IV Visualisering dimensieloze overdrukken

1. Inleiding

1.1 Opdracht

In opdracht van de Deltadienst en het Centrum Onderzoek Waterkeringen van de Rijkswaterstaat wordt door het Waterloopkundig Laboratorium en het Laborato-rium voor Grondmechanica een meerjarig fundamenteel onderzoek uitgevoerd naar de stabiliteit van taludbekledingen van gezette steen.

Fase 2 van dit onderzoek omvat een evaluatie van de resultaten van het model-onderzoek ten behoeve van het ontwerp van de Oesterdam dat in 1981 in opdracht van de Deltadienst door het Waterloopkundig Laboratorium is uitgevoerd. In dit rapport worden de resultaten van die evaluatie beschreven.

De evaluatie is uitgevoerd door ir. A.M. Burger van het Waterloopkundig Labo-ratorium, die ook dit verslag heeft samengesteld.

1.2 Doel van het onderzoek

In 1981 is in opdracht van het Hoofd van de Deltadienst door het Waterloop-kundig Laboratorium een grootschalig modelonderzoek uitgevoerd naar de stabi-liteit van een aantal verschillende gezette steenglooiingen op het voorlopige dijksprofiel van de Oesterdam. Het meetverslag van dit onderzoek is eerder verschenen [1]. Naast het primaire doel om een veilig ontwerp voor de Oester-dam te verkrijgen was dit modelonderzoek zodanig opgezet dat als secundair doel een bijdrage geleverd kon worden aan het fundamentele onderzoek naar de stabiliteit van steenzettingen.

Deze bijdrage bestond op zijn beurt ook weer uit meerdere delen, te weten: * Het toetsen van een aantal meetinstrumenten en proefopstellingen die te

zijner tijd bij het fundamenteel onderzoek kunnen worden gebruikt.

Het betreft hier met name een serie drukopnemers en versnellingsopnemers die zijn ingebouwd in speciaal voor deze gelegenheid vervaardigde kunst-stofblokken zoals beschreven in [1].

* Het, na gebeleken betrouwbaarheid, gebruiken en verwerken van de meet-signalen die zijn verkregen met de experimentele instrumentatie, ten einde het inzicht in het optreden van schade aan steenzettingen te vergroten.

2

-* Het registreren van proefresultaten, als golfoploop, golfterugloop, plaats van schade, tijdstip van schade en dergelijke, als functie van de water-beweging op het talud en de hydraulische randvoorwaarden.

* Het waarnemen van de wijze waarop schade ontstaat of zich uitbreidt, en het mechanisme dat de schade veroorzaakt vormen het subjectieve deel van de

waarnemingen die het inzicht in de (in-) stabiliteit van gezette glooiingen kunnen vergroten.

Voorafgaand aan het bovengenoemde grootschalig onderzoek is ter voorbereiding een kleinschalig modelonderzoek uitgevoerd. Ook hiervan is al eerder een meetverslag verschenen [2] .

Het doel van het onderhavige onderzoek is om, met het oog op het lopende

fundamentele onderzoek, de resultaten van het Oesterdamonderzoek te evalueren. Dat wordt gedaan tegen de achtergrond van de kennis en ervaring met betrekking tot de stabiliteit van steenzettingen zoals die is samengevat in hydraulische en grondmechanische literatuurstudies [3,4].

Tijdens de uitvoering van de evaluatie is onder invloed van tussentijdse

resultaten en onder invloed van de resultaten van onderzoeken een geleidelijke verschuiving opgetreden in het eerder gestelde doel. De evaluatie heeft zich hierdoor niet beperkt tot het Oesterdamonderzoek. Hoewel de wijzigingen zich geleidelijk hebben voltrokken zijn toch een aantal omstandigheden aan te geven die de loop van de evaluatie direct hebben beïnvloed:

- De resultaten van het modelonderzoek in de Deltagoot naar de stabiliteit van Basalton onder golfaanval hebben het belang van de doorlatendheid van een steenzetting voor de stabiliteit bevestigd. Tevens is hierbij de grote invloed van het "inwassen" van een steenzetting met granulair materiaal duidelijk geworden [5].

- De resultaten van het gidsonderzoek in de Deltagoot naar de invloed van variaties in de golfkarakteristieken en de taludeigenschappen op de stabi-liteit van een steenzetting [6].

- De resultaten van het modelonderzoek in de Deltagoot naar de stabiliteit van Armorflex onder golfaanval [7].

- De groeiende overtuiging dat een aantal van de metingen voor het Oesterdam-onderzoek sterk worden beïnvloed door de aanwezigheid van de piasberm op 4,50 m boven de gootbodem (NAP + 4 , 0 m in prototype).

- Door de complexiteit van de waterbeweging op de Oesterdam en van het mechanisme van instabiliteit van een steenzetting is de overtuiging gegroeid dat eerst getracht moet worden de verschijnselen te beschrijven onder regelmatige golfaanval.

Bovenstaande invloeden hebben de oorspronkelijke opzet van de evaluatie gewij-zigd. De belangrijkste wijzigingen zijn:

- De evaluatie heeft zich voornamelijk gericht op de proeven met regelmatige golven. Waar mogelijk zijn echter ook onregelmatige golven beschouwd.

- In de evaluatie zijn eveneens opgenomen de resultaten van het Gidsonderzoek [6], en het Armorflex-onderzoek [7] en het Basalton-onderzoek [ 5 ] . De

resultaten van deze evaluatie zijn opgenomen in [6].

- Er is in de evaluatie slechts beperkt aandacht gegeven aan het kleinscha-lige onderzoek voor de Oesterdam, omdat een aantal van de onvolkomenheden van dit onderzoek kan worden vermeden bij de uitvoering van het

kleinscha-lige fundamentele onderzoek van de stabiliteit van steenzettingen, dat in 1983 wordt uitgevoerd. Wel wordt door het L.G.M, een aantal berekeningen uitgevoerd met het computermodel STEENZET. Hierbij wordt getoetst of het model van de Oesterdam op schaal 1:10, met betrekking tot de stabiliteit van de steenzetting een goede reproductie is geweest van het model op schaal 1:2 en van de natuur.

1.3 Conclusies

1) Ten aanzien van de gebruikte instrumentatie en de gehanteerde bemonster-ingstechnieken kan het volgende worden geconcludeerd:

- De gebruikte golfoploopmeter registreert slechts de totale natte lengte van het talud. Bij een talud met een berm is dit onvoldoende om een goed beeld te krijgen van de waterbeweging op het talud, en van het golfterug-looppunt. Immers bij een talud met een berm doen zich herhaaldelijke situaties voor waarbij op de berm nog water aanwezig is terwijl het ondergelegen talud gedeeltelijk droog valt.

- De geïnstrumenteerde blokken zijn kwetsbaar zodra zo'n blok uit de

zetting komt. Aangezien deze blokken juist nabij het verwachte schadepunt worden gelegd, is dit een belangrijke tekortkoming. De bevestiging van de kabel aan de opnemers dient verbeterd te worden.

Tijdens de evaluatie van de registraties is gebleken dat de registraties van de ingebouwde versnellingsopnemer en de gronddrukmeter nauwelijks

-4-zijn te interpreteren. Zij worden slechts gebruikt voor het signaleren of een steen heeft bewogen. Hiervoor kunnen wellicht beter een of meer ver-plaatsingsopnemers aan de stenen worden gemonteerd.

- Registratie van hoogfrequente signalen met een P.C.M.-recorder is duur en bewerkelijk. Tevens moeten de registraties bewerkt worden voordat nadere uitwerking mogelijk is. Alle tekortkomingen worden omzeild door in de

toekomst gebruik te maken van een analoge bandrecorder. Dit heeft wel het bezwaar dat slechts een beperkte hoeveelheid informatie kan worden

opge-slagen.

- Het blijkt erg moeilijk het juiste tijdstip van schade visueel waar te nemen. Een verplaatsingsopnemer, aan een betrekkelijk groot aantal blokken moet een meer betrouwbare waarneming mogelijk kunnen maken.

2) Voor de proevenseries met regelmatige golven kan ten aanzien van de schade-golfhoogte het volgende worden geconcludeerd:

Hi

- De dimensieloze schadegolfhoogte -5^ bedraagt voor E, . = 2,5 slechts 60% 'van die voor E, = 1 , 0 .

o,i

- De schadegolfhoogte voor blokken op klei is bij £ . = 1,4 een factor 2 o,i

hoger dan voor blokken op filter.

- Het uitgevoerde proevenprogramma voor regelmatige golven is ongeschikt om de invloed van waterstandsvariates op de schadegolfhoogte te bepalen.

3) Voor de proevenseries met onregelmatige golven kan ten aanzien van de schadegolfhoogte het volgende worden geconcludeerd:

- De dimensieloze schadegolfhoogte voor een zetting op klei is 1,6 a 2,0 maal zo groot als eenzelfde steenzetting op een doorlatend filter.

- Ondanks de variaties in steenzettingen (dikte, doorlatendheid, steenver-band) en in de hydraulische randvoorwaarden (waterstand) zijn de

varia-ties in de waarde van de dimensieloze schadegolfhoogte gering (< 2 5 % ) . - De resultaten van de proeven met regelmatige golven sluiten goed aan bij

die voor onregelmatige golven.

- Bij een hogere waterstand wordt een hogere schadegolf gevonden. Dit kan verklaard worden uit de waterbeweging over het talud en de berm. Bij dun-ne blokken is de gevoeligheid groter dan bij dikke blokken. Ook dit kan verklaard worden uit de aanwezigheid van de berm.

Hi Het gevolg van deze laatste conclusie is wel dat het gebruik van-™- als schade—parameter bij taluds met een berm en/of een ondiep v66rland niet steeds geoorloofd is.

- Verhoging van de doorlatendheid van de zetting verhoogt de stabiliteit. Hierbij is het aanbrengen van een gat in het midden van een blok

effec-tiever dan het aanbrengen van vellingkanten.

- Het gebruik van een pennenrooster leidt tot lagere schadegolfhopgten. Dit kan worden afgeleid uit het feit dat bij een halfsteensverband voor de

zetting (zonder pennenrooster) een grotere stabiliteit worden gevonden.

4) Voor de proevenseries met onregelmatige golven kan ten aanzien van de schadeplaats het volgende worden geconcludeerd: , - Door de geringe spreiding in de toegepaste waarden voor £ kunnen

O y S

slechts globale conclusies worden getrokken ten aanzien van de gevoelig-heid van de schadeplaats voor variaties van E, . Het lijkt dat de schade

O j S

dieper optreedt bij toenemende £ . o,s

- Schade is steeds opgetreden tussen 0,5 Hg è 1,0 Hs onder stilwaterniveau

(1,00 < £ < 1,25). Voor blokken op klei ligt het niveau wat hoger dan

O y S

bij blokken op filter.

- De schadeplaats is ongevoelig voor variaties in de doorlatendheid van de zetting. Dit duidt erop dat het schademechanisme ongewijzigd blijft. - De gevonden resultaten met betrekking tot de schadeplaats bij

onregel-matige golven zijn nergens strijdig met de resultaten van de literatuur-studie [3].

5) De registraties van de golfoploopmeter voor regelmatige golven lenen zich, door de wijze van meting, slecht voor een consistente interpretatie of ver-gelijking met de literatuur. Dit wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van een berm in het talud. De ligging van het golfteruglooppunt wordt niet beïnvloed door de aanwezigheid van de berm mits de waterstand niet hoger is dan het niveau van de berm.

6) Ten aanzien van de wijze waarop schade aan een zetting ontstaat kan het volgende worden geconcludeerd:

- Op basis van de waterbeweging op en in een talud kunnen drie groepen schademechanismen worden onderscheiden die afzonderlijk of gecombineerd tot schade leiden. Deze groepen zijn:

Q.S.V. = Quasi-Stationaire Verschildrukken

O.V.W. = Overdrukken ten gevolge van het Voorlopen van de Waterspanningen O.P.B. = Overdrukken veroorzaakt door Plunging Brekers.

— b~

Het optreden van elk schademechanisme is afhankelijk van de combinatie van hydraulische randvoorwaarden en de doorlatendheid van de steenzetting en de onderlaag.

Met behulp van modelresultaten uit de literatuur is het mogelijke een denkmodel op te stellen waarmee kan worden aangegeven wat het belang is van een bepaald schademechanisme voor een gegeven talud. Tevens kan hiermee worden aangegeven hoe groot de dimensieloze schadegolfhoogte zal

2. Grootschalig onderzoek Oesterdam, proeven met regelmatige golven In dé Deltagoot

2.1 Inleiding

Hoewel het redelijk goed mogelijk is om empirische relaties te leggen tussen taludparameters en hydraulische randvoorwaarden waarbij schade aan een steen-zetting optreedt is het voor een goed begrip van de mechanismen die tot schade leiden noodzakelijk om de waterbeweging en de daarmee samenhangende drukken in detail te bestuderen. Voor projectgericht onderzoek zal de eerste methode vooralsnog het meest worden toegepast. Het Oesterdamonderzoek is daarom uit-gevoerd met onregelmatige golven. Dit type onderzoek is namelijk gebaat bij een zo goed mogelijke reproductie van de werkelijkheid. De waterbeweging op een talud onder onregelmatige golfaanval is echter aanzienlijk gecompliceerder dan die onder regelmatige golfaanval. Om deze complicatie voorlopig te

vermijden is voor de bestudering van de schademechanismen een aantal proeven ingelast met regelmatige golven. Het betreft hier de series C2.1 en C2.2, zoals weergegeven in tabel 2.1.

2.2 Modelopstelling en instrumentatie

2.2.1 Modelopstelling

Voor een uitgebreide beschrijving van de modelopbouw wordt verwezen naar het meetverslag van het grootschalig Oesterdamonderzoek [1]. Hier wordt slechts gememoreerd dat het voorlopig ontwerp voor de Oesterdam, met een schaalfactor ni = 2 is nagebouwd in de Deltagoot van het Waterloopkundig Laboratorium (zie fig. 2.1). De modelopstelling is echter zodanig opgebouwd dat er twee test-secties naast elkaar ontstaan die ieder de helft van de gootbreedte beslaan (zie figuur 2.2). Op deze wijze zijn steeds naast elkaar twee taludbekledingen beproefd; één bestaande uit een steenzetting op een ca. 0,50 m dikke kleilaag

(west-sectie) en êén bestaande uit een steenzetting op een ca. 0,35 m dikke laag mijnsteen met grind (modelmaten), afgewerkt met een ca. 0,15 m dikke vullaag van gebroken grind. Bij enkele proevenseries is een sectie van het talud afgedekt om te voorkomen dat aan die sectie grote schade ontstaat tijdens de beproeving van de andere, sterkere, sectie.

-8-pennenrooster. Dit pennenrooster heeft het mogelijk gemaakt de steenzetting in een "dambord"-patroon aan te brengen. Hiermee wordt bereikt dat de ene helft van de blokken (de zwarte vlakken van het dambord) min of meer vast liggen, terwijl de andere helft (de witte vlakken van het dambord) daar los tussen kunnen bewegen. Op deze wijze wordt voorkomen dat het talud uitzakt waardoor de blokken ingeklemd zouden kunnen worden (zie Figuur 2 . 2 ) . Tijdens het

onderzoek met regelmatige golven is slechts êén steenzetting onderzocht bestaande uit vierkante betonblokken, met de afmetingen 0,25 x 0,25 x 0,10 m (modelmaten).

2.2.2 Instrumentatie

Het gebruikte instrumentarium bij het grootschalig Oesterdamonderzoek is

eveneens uitvoerig omschreven in [ 1 ] . Bij de proeven met regelmatige golven is hetzelfde instrumentarium gebruikt. Hier wordt volstaan met een opsomming van het voor regelmatige golven van belang zijnde instrumentarium.

- Twee golfhoogtemeters op resp. 74,90 m en 77,40 m vanaf de middenstand van het golfschot (d.w.z. ongeveer halverwege tussen het golfschot en de

Oesterdam).

- Een flexibele golfoploopmeter, die op het talud is gemonteerd (zie figuur 2.2).

- 17 golfdrukopnemers aan de buitenzijde van het talud, gemonteerd in de starre middenkoker (zie figuur 2 . 1 ) .

- 6 blokken die aan de onderzijde zijn geïnstrumenteerd met een waterspan-ningsmeter; overigens zijn de blokken gelijk aan de niet geïnstrumenteerde betonblokken.

- 2 kunststofblokken waarin zijn opgenomen: . een golfdrukopnemer aan de bovezijde . een gronddrukopnemer aan de onderzijde . een waterspanningsmeter aan de onderzijde

. een versnellingsopnemer in het hart van het blok.

Tesamen met de instrumenten is het soortelijk gewicht van het blok gelijk aan dat van een betonblok.

- Een zogenaamde "event-marker" waarmee het tijdstip kan worden vastgelegd waarop schade aan het talud wordt waargenomen.

Hz en voor latere uitwerking opgeslagen op een magneetschijf.

Tevens is een gedeelte van de gemeten signalen met behulp van een P.C.M.-recorder (PCM) met een veel hogere frequentie bemonsterd.

Deze hoogfrequente bemonstering is uitgevoerd ten behoeve van een spectraal-analyse van de geregistreerde golfklappen. Hierop wordt in paragraaf 5.3 nog uitvoerig ingegaan.

De plaats van de geïnstrumenteerde 6 betonblokken en van de 2 kunststofblokken kan, met inachtneming van enige beperkingen, vrij worden gekozen. De positie van deze blokken is gevarieerd voor de verschillende proevenseries. In de figuren 2.3, 2.4, 2.5 en 2.6 is naast de "vaste" instrumentatie de positie van de geïnstrumenteerde blokken aangegeven, voor de proevenseries met regelmatige golven.

2.3 Proevenprogramma, regelmatige golven

In tabel 2.2 is een overzicht gegeven van de uitgevoerde proeven met regelma-tige golven. Tenzij uitdrukkelijk anders vermeld zijn de waarden voor golf-hoogten, golfperioden, waterstanden, steenafmetingen, drukken e.di steeds die waarden die in het model zijn opgetreden en gemeten. Het betreft hier namelijk een fundamentele analyse van de processen. Het kiezen van een schaalfactor wordt dan volkomen willekeurig.

Er zijn 4 series proeven met regelmatige golven uitgevoerd (zie tabel 2 . 2 ) : C2.1 (filter). Constante golf perioden van T = 4,24 s e c , waarbij de golf-hoogte stapsgewijs wordt opgevoerd totdat schade ontstaat aan de filter-zijde van het talud.

- C2.1 (klei). Constante golfperiode van T = 4,24 sec. Nadat de filterzijde van het talud is afgedekt wordt de golfhoogte stapsgewijs verder opgevoerd tot ook schade is ontstaan aan de kleizijde van het talud.

Tijdens de proevenserie C2.1 zijn de proefresultaten mede beïnvloed door de omstandigheden dat zich vrijwel continue water bevond op de piasberm. Om dit bij het vervolg van de proeven te voorkomen is de waterstand met 0,25 m verlaagd.

- C2.2 (klei). Twee constante golfperioden T = 2,13 sec. en T = 6,0 sec. Slechts enkele proeven. Er is geen schade opgetreden.

C2.2 (filter). Twee constante golfperioden T = 2,13 sec. en T = 6,0 sec. Nadat de afdekking van de filterzijde van het talud was verwijderd is voor

-10-beide golfperioden de golfhoogte opgevoerd totdat schade optrad, of totdat duidelijk beweging was waar te nemen aan de filterzijde.

2.4 Presentatie van de proefrésültatén

De resultaten van de proeven met regelmatige golven kunnen worden onderver-deeld in twee groepen:

Tot de eerste groep behoren de zogenaamde uitwendige modelresultaten zoals: . het al dan niet optreden van beweging van een deel van de steenzetting;

het al dan niet optreden van schade aan het talud. Onder schade wordt dan verstaan het volledig uitkomen van een blok;

. de plaats van schade of beweging; de grootte van golfoploop

. de ligging van het golfteruglooppunt.

Deze uitwendige modelresultaten worden beschouwd als functies van hydraulische en taludparameters zoals golfhoogte, golfperiode, waterdiepte, taludsteilheid, steendikte, taludopbouw, of daarvan afgeleide (dimensieloze) parameters.

Bovengenoemde uitwendige randvoorwaarden en resultaten zijn gepresenteerd in tabel 2.2 en worden nader beschouwd in hoofdstuk 3 bij de black-box benadering van het gedrag van een steenzetting, en in hoofdstuk 4 bij de beschrijving van de waterbeweging op het talud.

Naast deze uitwendige modelresultaten zijn er de inwendige resultaten die worden gevormd door de drukken en bewegingen die worden gemeten in en aan de blokken en het talud. Deze resultaten geven inzicht in het waarom van schade en beweging en in het mechanisme van schade. Op deze inwendige modelresultaten wordt uitvoerig ingegaan in hoofdstuk 5 en hoofdstuk 6.

Bij de presentatie is getracht de meetresultaten in overzichtelijke vorm weer te geven. Dit heeft tot doel interessante proeven gemakkelijker te kunnen identificeren, en voor deze proeven interessante delen van de registraties snel te kunnen bepalen. De totale omvang van de verzamelde informatie, is betrekkelijk groot. Omdat slechts een klein deel ervan in dit verslag wordt geëvalueerd, is deze informatie in geplotte vorm, als een aantal bijlagen toegevoegd aan een beperkt aantal exemplaren van dit rapport. Het betreft hier de registraties van:

zijn ingebouwd in de kunststofblokken steen I en steen II (WSM steen I, WSM steen I I ) , en de waterspanningsmeters die zijn ingebouwd in de betonblokken (WSM 1 t/m WSM 6 ) .

Het betreft hier de registraties van de proeven T24 t/m T44, voor elke proef gedurende 150 seconden. Zie bijlagen 1.1 t/m 1.47.

- De golfdrukopnemers die zijn ingebouwd in de middenkoker van het talud. Voor de proeven T25 t/m T44 een selectie van de 10 meest markante

drukopnemers (DRO's), gedurende twee golfperioden. Zie bijlagen II.1 t/m 11.22.

- De golfoploopmeter voor de proeven T24 t/m T44, gedurende twee golfperio-den. Zie bijlagen III.1 en III.2.

Bij de bijlagen is waar nodig korte toelichting gegeven, waarin eventuele afwijkingen van de algemene lijn zijn aangegeven.

De bijlagen I, II en III hebben tot doel een snelle naslag mogelijk te maken van de belangrijkste gemeten signalen. Ook de originele gemeten signalen worden nog enkele jaren bewaard, zodat de mogelijkheid geboden wordt om later een bepaald signaal te bewerken.

Alle signalen die in de bijlagen I, II en III zijn gepresenteerd zijn geredu-ceerd met een zogenaamde nulreferentie. Dit is de waarde die het betreffende meetinstrument aangeeft bij stilwater, direct v66r of na de betreffende proef. De gepresenteerde signalen geven dus een beeld van de veranderingen ten

-12-3. Black-box 'benadering

3.1 Black-box relatie tussen randvoorwaarden en het optreden van schade voor regelmatige golven

Voorafgaand aan een beschouwing van de opgetreden schade worden de in het model toegepaste hydraulische randvoorwaarden gedefinieerd. Ten aanzien van

i waterstand en golfperiode spreken de gegevens in tabel 2.2 voor zichzelf. De in die tabel gepresenteerde golfhoogte n± (kolom 11) verdient echter enige toelichting. Bij het opwekken van de golven is niet steeds de benodigde zorgvuldigheid betracht. Vooral als gevolg van de te korte pauzes tussen de verschillende proeven is het opgewekte golfbeeld vaak verre van regelmatig is geweest. Deze onregelmatigheid manifesteerd zich het eerst in een lange

slingering in de goot. De periode van deze slingering komt overeen met één of meerdere resonantie perioden van de goot.

Als gevolg van deze slingering varieert de waterstand v66r het golfschot. Die veroorzaakt een variatie in golfhoogte, aangezien deze vrijwel linerair

afhangt van de waterstand.

Om de opgetreden onregelmatigheid objectief te kunnen beoordelen, zijn de re-gistraties van de beide golfhoogtemeters beschouwd (GHM 1 en GHM 2, zie

bijlage 1-1 t/m 1-47). Van beide golfhoogte-registraties zijn, voor een proef-duur van 150 sec. de maximale golfhoogte (Hm ax^ e n d e minimale golfhoogte

(Hmin) bepaald. De resultaten zijn weergegeven in tabel 2.2 kolom 6 t/m 10. De verschillen tussen Hm a x en Hmin geven een indruk van de mate waarin door de

optredende lange golf in de goot het golfbeeld in de tijd verandert.

Naast genoemde variaties in de tijd treden ook variaties op in de plaats, als gevolg van interferenties tussen inkomende en gereflekteerde golven. Dit leidt tot een gedeeltelijk staande golfpatroon.

De verschillen tussen de registraties GHM 1 en GHM 2 geven een indruk van het verschil in golfhoogte in de plaats, dat wordt veroorzaakt door het optreden van dit gedeeltelijk staande golfbeeld, met buiken en knopen.

Op basis van de gemeten golfhoogten, die zijn weergegeven in tabel 2.2 en op basis van een meer subjectieve visuele beoordeling van de complete golfhoogte registraties is de golfhoogte H^ bepaald, die kan worden beschouwd als de representatieve inkomende golfhoogte voor een bepaalde proef (zie tabel 2.2 kolom 1 1 ) .

De betrouwbaarheid van de op deze wijze bepaalde golfhoogte H^ kan niet worden bepaald. Een indruk hiervan kan worden verkregen door beschouwing van de

golfhoogte-registratie in de bijlagen 1-1 t/m 1-47.

De resultaten van de proeven met regelmatige golven zijn grafisch weergegeven Hi

in figuur 3.1. Op de vertikale as is -^ gegeven waarin:

Hi = representatieve inkomende golfhoogte volgens tabel 2.2, kolom 11

p = soortelijke massa blokken (2.335 kg/m^) s

p = soortelijke massa water (1.000 kg/m^) w

D = dikte van de steenzetting

Op de horizontale as van figuur 3.1 is de brekerparameter £ . gegeven, o,i gedefinieerd volgens l = t a n g waarin

o 1

f

T

In figuur 3.1 zijn alle uitgevoerde proeven met regelmatige golven weergege-ven. Er wordt onderscheid gemaakt tussen drie categorieën:

- proeven waarbij een steen volledig uit de steenzetting is gekomen, zogenaamde schadeproeven

- proeven waarbij visueel beweging van ëën of meer stenen is waargenomen - proeven waarbij noch beweging, noch schade is gekonstateerd.

Daarnaast is in de figuur aangegeven of de proef betrekking heeft op de

filterzijde van het model of op de kleizijde. In het laatste geval zijn steeds maatregelen genomen om schade aan de minder sterke filterzijde te voorkomen.

Uit de resultaten van de proeven met regelmatige golven kunnen voor wat betreft de schadegolfhoogte de volgende conclusies worden getrokken:

-14-1) Bij een toename van de golfperiode van T = 2,13 sec. naar T = 4,24 sec. neemt de schadegolfhoogte voor de filterzijde af van H^ = 0,50 m tot H^ = 0,30 m. Voor de gebruikte dimensieloze grootheden betekent dit dat de

waarde van jr=- tot 60% wordt gereduceerd bij een toename van de waarde voor £ van ca. 1,0 naar ca. 2,5. Of deze daling zich doorzet door waarde van

o,i

£ > 2,5 kan uit de uitgevoerde proeven niet worden vastgesteld, o ,i

2) De schadegolfhoogte voor blokken op klei is groter dan voor blokken op een granulair filter. Voor een waarde van £ . = 1,4 is de schadegolfhoogte

o ,i

ongeveer een factor 2 hoger dan voor die ^-waarde mag worden verwacht voor de filterzijde.

3) Het uitgevoerde proevenprogramma is ongeschikt om de invloed van water-standsvariaties op de schadegolfhoogte te bepalen.

In figuur 3.1 is tevens de verbindingslijn getrokken tussen de beide schade-proeven T43 en T30. Deze lijn geldt als eerste benadering voor het verloop van de schadegolfhoogte voor waarden van 1 < £ < 2 , 5 . Deze benadering zal worden gebruikt bij de analyse van de schadegolfhoogte voor proeven met onregelmatige golven (zie paragraaf 3.2).

Aan deze schadelijn mag zeker geen absolute betekenis worden toegekend, als gevolg van de deels subjectieve bepaling van de golfhoogte H^» bet buiten beschouwing blijven van de invloed van waterstandsvariaties en het ontbreken van een verificatie.

3.2 Black-box relatie tussen randvoorwaarden en het optreden van schade voor onregelmatige golven

Voor het ontwerp van de Oesterdam is in de Deltagoot een betrekkelijk groot aantal proeven met onregelmatige golven uitgevoerd. Bij deze proeven is steeds hetzelfde stuursignaal voor de golfopwekking gebruikt (Marollegat spectrum). De variaties in het uiteindelijk verkregen golfbeeld zijn een gevolg van de opgelegde variaties in golfperiode, golfhoogte en waterdiepte. De modeltech-nische aspecten van dit onderzoek, alsmede een overzicht van de uitgevoerde proeven wordt gegeven in [1]. Een samenvatting van het proevenprogramma, voor zover relevant voor de in deze paragraaf beschreven analyse, is gepresenteerd in tabel 3.1. Bij de uitvoering van het proevenprogramma is ernaar gestreefd de ^-waarde slechts binnen zeer nauwe grenzen te laten variëren. Hierdoor is het onmogelijk om de beproevingsresultaten te gebruiken voor uiteenlopende

golfkondities of taludhellingen. Anderzijds is het wel zeer goed mogelijk om de invloed van variaties van het type steenzetting te onderzoeken. Ook de invloed van waterstandsvariaties kan kwalitatief worden beschreven.

In het onderstaande wordt een verklaring gegeven door de verschillen in schadegolfhoogte die gevonden wordt als een gevolg van variaties in het type steenbekleding, de waterstand en de onderlaag.

In figuur 3.2 zijn alle proeven waarbij schade is opgetreden weergegeven. Voor de volledigheid zijn hierbij ook de schadeproeven voor regelmatige golven opgenomen (proef T30, T34 en T 4 3 ) , alsmede de in figuur 3.1 gepresenteerde schadelijn voor ^-waarde » l , 0 < £ << a2 , 5 . Na een eerste beschouwing van

figuur 3.2 kunnen direct de volgende opmerkingen worden gemaakt:

- De schadeproeven voor de steenzetting op klei onderscheiden zich duidelijk van de schadeproeven voor steenzettingen op een granulaire filter. De schadegolfhoogte voor de steenzetting op klei is een factor 1,6 a 2,0 groter dan voor de steenzetting op filter. De spreiding in de schadegolf-hoogte voor een steenzetting op klei is relatief groot. Dit wordt vermoede-lijk veroorzaakt doordat inhomogeniteiten in de kleilaag zijn opgetreden. - Ondanks de variatie in de steenzetting (dikte, doorlatendheid,

steenver-band) en de hydraulische randvoorwaarden (waterstand) zijn de variaties in de dimensieloze schadegolfhoogte (H /AD) voor de proeven met een

steenzet-s • _y

ting op filter gering. De hoogste waarde (proef T5A) van H /AD ligt minder s

dan 25% boven de laagste waarde (proef T 4 7 ) .

- Alle schadeproeven voor een steenzetting op filter voor onregelmatige golven liggen binnen een betrekkelijk nauwe marge om de schadelijn die is bepaald voor de proeven met regelmatige golven.

De analyse zal zich verder beperken tot de verschillende steenzettingen op filter. Daartoe zijn de omkaderde proeven uit figuur 3.2 op een groter schaal weergegeven in figuur 3.3, waarin tevens de proeven zijn opgenomen waarbij noch schade noch beweging is geconstateerd en de proeven waarbij wel beweging maar geen schade is geconstateerd. Wanneer binnen een bepaalde proevenserie meerdere schadeproeven zijn uitgevoerd is in figuur 3.3 tevens die schadeproef aangegeven met de laagste golfhoogte. Figuur 3.3 maakt het mogelijk de optre-dende verschillen tussen de afzonderlijke proevenseries in detail te analy-seren.

-16-Vergelijking_series_Cl^]._(filter)_en_C1^2_(^filter)

(blokdikte 0,15 m; onregelmatige golven; verschillende waterstanden).

De uitgevoerde proeven zijn weergegeven in figuur 3.3. Voor de proevenserie Cl.2 is de waterstand in de Deltagoot verhoogd van 4,25 tot 4,50 m. De laagste golfhoogte waarbij schade is opgetreden is bij de verhoogde waterstand ca. 6% hoger dan bij de lage waterstand.

Dit hangt vermoedelijk samen met de aanwezigheid van een berm in het profiel van de Oesterdam, op het niveau van de verhoogde waterstand. Water dat door de brekende, en vervolgens oplopende golven op de relatief vlakke (1:20) berm wordt gebracht zal vertraagd afstromen. Zeker bij de verhoogde waterstand zal er hierdoor voortdurend een laag water op de berm aanwezig zijn, waarvan steeds tijdens het teruglopen van een gebroken golf een deel zal afstromen. Dit afstromende water vormt een bovenbelasting voor de steenzetting. Bij de proeven met verhoogde waterstand zal er dus voortdurend, ook op het tijdstip van diepste golfterugloop een bovenbelasting op de zetting worden uitgeoefend die stabiliteitsverhogend werkt. Bij de proevenserie met de lage waterstand zal slechts een deel van het water dat tegen het talud oploopt de berm

bereiken en vertraagd afstromen, zodat de hierdoor uitgeoefende stabiliserende bovenbelasting ook geringer zal zijn. Het is zelfs aannemelijk om te veronder-stellen dat voor de lage waterstand de schade is opgetreden op een plaats en een tijdstip waarop zich geen afstromend water op het talud bevond. Op deze wijze wordt een kwalitatieve verklaring gegeven voor de grotere schadegolf-hoogte bij een verhoogde waterstand.

Vergelijking serie C2.3 (filtei^ en C2.4 (filter2

(blokdikte 0,10 m; onregelmatige golven; verschillende waterstanden)

De uitgevoerde proeven zijn weergegeven in figuur 3.3. Beide proevenseries hebben betrekking op een steenzetting opgebouwd met "dunne" blokken (D = 0,10 m ) . Het verschil tussen beide proevenseries is weer dat voor serie C2.4 de waterstand met 0,25 m is verlaagd tot 4,25 m ten opzichte van serie C2.3. Ook hier wordt voor een hogere waterstand een grotere schadegolfhoogte gevonden. Voor de hogere waterstand is de gevonden schadegolfhoogte ca. 12% hoger dan voor de lage waterstand. Deze toename van het verschil ten opzichte van een

steenzetting met "dikke" blokken kan kwalitatief worden verklaard door de combinatie van de volgende twee factoren:

1) De schadegolfhoogte voor "dunne" blokken is lager dan voor "dikke" blokken. Hierdoor is ook de golfoploop bij schade geringer, waardoor ook het

relatieve verschil tussen de hoeveelheid water die voor de verschillende waterstanden op de berm komt zal toenemen. Hierdoor zal uiteindelijk ook het verschil in dikte van de langs het talud afstromende waterlaag voor verschillende waterstanden toenemen. Door de lagere golfhoogten bij "dunne" blokken is hier de schadegolfhoogte dus meer gevoelig voor variaties in de waterstand.

2) Instabiliteit van een steen in een zetting wordt veroorzaakt doordat de totale opwaartse belasting, door waterspanningen aan de onderzijde van de steen, groter wordt dan de som van het eigen gewicht en de neerwaartse bovenbelasting op een steen (alle andere belastingen van de steen worden buiten beschouwing gelaten).

Voor de gedachtevorming wordt nu verondersteld, dat afgezien van de invloed van de berm, zowel de bovenbelasting als de onderbelasting van een steen lineair afhankelijk is van de golfhoogte. Voor kleine variaties in de golf-hoogte is deze veronderstelling gerechtvaardigd. Uit de proefresultaten blijkt dat de bovenbelasting, door het afstromende water, varieert onder invloed van een variërende watrstand. Zelfs wanneer het relatieve verschil in bovenbelasting voor verschillende waterstanden gelijk zou zijn voor verschillende steendikten (wat niet het geval is zoals uit 1) blijkt), weegt dit verschil zwaarder bij "dunne" blokken, met een geringer gewicht. Dus, door het geringere eigen gewicht van "dunne" blokken is een zetting met deze blokken gevoeliger voor variaties in de bovenbelasting van de

zetting, doordat voor de stabiliteit van het blok altijd de som van de bovenbelasting en het eigen gewicht moet worden beschouwd.

Bovenstaande verklaring is hypothetisch maar geeft een aanwijzing dat de

gevonden verschillen tussen de modelresultaten voor verschillende waterstanden en blokdikten niet alleen veroorzaakt worden door statistische spreiding van de modelresultaten.

Behalve een verklaring voor het verschil in schadegolfhoogte voor verschillen-de waterstanverschillen-den geeft bovenstaanverschillen-de beschrijving ook een verklaring voor het verschil in dimensieloze schadegolfhoogte (H /AD) voor verschillende

blokdik-s

ten. Door de aanwezigheid van de berm is het gebruik van parameter H /AD dus s

niet correct voor de vertaling van schadegolfhoogten voor verschillende blok-dikten.

-18-Vergelijking_C3il_(^filter)_en_C3J.2_(filter)_en_C2^4_(^filter)

(blokdikte 0,10 m; onregelmatige golven; verschillende doorlatendheid steen-zetting)

De uitgevoerde proeven zijn weergegeven in figuur 3.3. Beide proevenseries zijn uitgevoerd met "dunne" blokken (D = 0,10 m) en een lage waterstand (h = 4,25 m ) . Het verschil van C3.1 en C3.2 met proevenserie C2.4 wordt gevormd door het feit dat de doorlatendheid van de zetting is vergroot. Bij serie C3.1 is de doorlatendheid vergroot door vellingkanten aan de stenen te maken.

Hierdoor ontstaan gaten die ca. 8% van het oppervlak van de zetting beslaan. Bij serie C3.2 is de doorlatendheid verkregen door in het hart van de stenen een gat te maken met een diameter van 6 cm. Deze gaten beslaan ca. 4,5% van het oppervlak van de steenzetting.

Vergelijking van de resultaten van de proevenseries C3.1 en C3.2 met C2.4 tonen een toename van de schadegolfhoogte. Dit is verklaarbaar doordat grotere doorlatendheid het mogelijk maakt dat ten gevolge van een drukverschil over een steen een kleine hoeveelheid water uitstroomt, waardoor het drukverschil wordt gereduceerd.

Geheel tegen de verwachting in blijkt uit vergelijking van de resultaten van de series C3.1 en C3.2 dat de grotere doorlatendheid bij serie C3.1 (8%) een lagere schadegolfhoogte geeft dan serie C3.2 (4,5%). Een volledige verklaring hiervoor is nog niet gevonden. Wanneer wordt verondersteld dat een hogere

doorlatendheid op zich tot een hogere schadegolfhoogte zou moeten leiden dan moet de omgekeerde tendens verklaard kunnen worden uit de aard en de spreiding van de doorlatendheid. Voor de kleinere schadegolfhoogte bij serie C3.1 kan de volgende verklaring worden gegeven:

Het verschil tussen de doorlatendheid bij de series C3.1 en C3.2, wordt

gevormd door de plaats van de gaten (zie figuur 3.4). Hiervoor dient men zich te realiseren dat ook een zetting opgebouwd met vierkante, koud tegen elkaar geplaatste blokken een zekere doorlatendheid heeft, waardoor de drukken aan de onderzijde van de blokken worden gereduceerd. Deze doorlatendheid is geconcen-treerd in de spleten tussen de blokken. In principe neemt de druk aan de

onderzijde van zo'n blok toe met toenemende afstand tot de spleet. Hierdoor zal in het hart van de steen de hoogste druk aanwezig zijn.

Door het aanbrengen van vellingkanten aan de blokken (serie C3.1) wordt de doorlatendheid verhoogd op een plaats waar die doorlatendheid toch al hoog was. De reductie van de opwaartse belasting van de steen is daardoor slechts

gering, terwijl juist de hoogste drukken, onder het hart van het blok nauwelijks zullen worden gereduceerd.

Bij het aanbrengen van een gat in het hart van de steen (serie C3.2) wordt de steen ontlast, juist op de plaats waar de belasting het grootst was. Het is begrijpelijk dat hierdoor de schadegolfhoogte sterk wordt vergroot. Het is dus niet zozeer de grootte van de doorlatendheid die van belang is, maar veel meer de mate waarin de doorlatendheid over de zetting is gespreid.

Vergeld.jking_C4 + C5 (filter) en C2.4 (filter)

(blokdikte 0,10 m; onregelmatige golven; verschillend steenverband)

Bij de proevenseries C4 en C5 zijn vierkante "dunne" blokken geplaatst in een halfsteens verband. Vergelijking met proevenserie C2.4 laat zien dat hierdoor de schadegolfhoogte is toegenomen met ca. 13%. Om plaatsing in halfsteensver-band mogelijk te maken was het noodzakelijk het aanwezige pennenrooster te verwijderen, waardoor de afzonderlijke blokken meer op elkaar kunnen gaan hangen. Het is mogelijk dat hierdoor de hogere schadegolf verklaard kan

worden. Er is geen aanleiding om te veronderstellen dat het plaatsen in half-steensverband op zich stabiliteitsverhogend werkt.

3.3 Black-box benadering plaats van schade

In figuur 3.5 is grafisch de dimensieloze schadeplaats a/H uitgezet tegen £ voor alle proeven die zijn uitgevoerd met onregelmatige golven. Door de

o,i

geringe spreiding in de toegepaste ^-waarden is het niet goed mogelijk om de plaats van schade als functie van Z, te bepalen. Toch is het mogelijk een aantal globale conclusies te formuleren.

1) Het niveau van schade ligt bij de proeven met blokken op klei wat hoger dan bij blokken op filter.

2) De dimensieloze schadeplaats is niet gevoelig voor een variatie in de door-latendheid van de zetting binnen de hier beschouwde grenzen. Dit wijst erop dat het mechanisme waardoor schade ontstaat ongewijzigd blijft.

3) De dimensieloze schadediepte a/Hs neemt toe (d.w.z. het schadeniveau komt

dieper te liggen) bij toenemende Z, . (voor 1,0 < £ < 1,25).

O y S O y S

4) Alle schadegevallen liggen binnen het interval 0,5 < a/H_ < 1.0

5) De gevonden resultaten voor wat betreft de plaats van schade zijn nergens strijdig met de modelresultaten uit de literatuur, zoals verzameld in [ 3 ] ,

-20-De relatie tussen het niveau waarop schade optreedt en de waterbeweging op het talud (golfteruglooppunt) komt voor onregelmatige golven aan de orde in para-graaf 5.2, waar voor een aantal proeven het schademechanisme zal worden

beschouwd. Het aantal schadeproeven bij regelmatige golven is te gering om het schadeniveau te analyseren. In paragraaf 4.3 wordt wel een vergelijking

4. Waterbeweging en druk op het talud

4.1 Algemeen

De waterbeweging op een talud onder invloed van golfaanval is al beschreven in de uitgevoerde literatuurstudie [3]. Daarin is beschreven hoe de waterbeweging afhankelijk is van de golfsteilheid en de taludsteilheid. Voor het

dijksprofiel van de Oesterdam wordt de waterbeweging sterk beïnvloed door de aanwezigheid van een vlakke berm die, afhankelijk van de proevenserie op of even boven de stilwaterlijn ligt. Op die vlakke berm verzamelt zich tijdens de proeven water, dat gedeeltelijk door de zetting sijpelt en zo de terugstroming reduceert. Tevens wordt door de berm, en vooral als daar water op blijft

staan, de golfoploop gereduceerd.

Tenslotte wordt ook het optreden van golfklappen door de ongewone terugstro-ming van water beïnvloed.

Het bovenstaande maakt dat de resultaten van het Oesterdam-onderzoek niet steeds algemeen toepasbaar zijn. Toch worden in dit hoofdstuk voor zover mogelijk de resultaten uitgewerkt voor wat betreft de golfoploop, het golf-teruglooppunt, de plaats waar de golven op het talud breken, de grootte van de golfklap en de plaats waarop schade of beweging optreedt.

4.2 Golfoploop

De golfoploop die is gemeten tijdens de proeven met regelmatige golven is, voor 2 golfperioden, gepresenteerd in de bijlagen III-l en III-2. De

golfoploop is gemeten met een stappen-golfoploopmeter die over het profiel van de Oesterdam is bevestigd (zie figuur 2.1). De oploop is gegeven in meters oploop gemeten langs het profiel t.o.v. het stilwaterniveau dat tijdens de proeven aanwezig was (zie ook tabel 2.2 kolom 2 7 ) . In tabel 2.2 kolom 28 is uit deze golfoploop langs het profiel de vertikaal gemeten oploop berekend, waarbij rekening is gehouden met de gecompliceerde profielvorm met bermen, taluds en een afgeknotte kruin.

De interpretatie van de golfoploopresultaten is een gecompliceerde zaak, door a_ de gecompliceerde profielvorm,

b_ het gebruik van twee verschillende waterstanden tijdens de proeven, c_ de betrekkelijke arbitraire wijze waarop de inkomende golfhoogte Hi is

-22-Het op de gebruikelijke wijze in grafiekvorm uitzetten van de dimensieloze golfoploop Ru/H^ tegen de waarde van de brekerparameter £ geeft nauwelijks inzicht in de gevoeligheid van de golfoploop voor variaties in de hydraulische randvoorwaarden (zie figuur 4.1a). Dit wordt veroorzaakt doordat:

- de vertikale golfoploop sterk wordt gereduceerd door de aanwezigheid van een vlakke berm. De invloed van de berm is echter weer afhankelijk van de waterstand t.o.v. die berm en van de golfrandvoorwaarden.

- de brekerparameter E, . is door de aanwezigheid van de berm niet meer een-0,1

duidig te definiëren. Immers, de taludsteilheid tana is niet constant over het dijkprofiel.

De overeenkomsten met de resultaten van het gidsonderzoek [6] zijn dan ook zeer gering. Slechts bij de proeven met een golfperiode T = 2,13 sec. sluiten de resultaten goed aan bij de door Hunt [3] gevonden golfoploop relatie voor lage ^-waarden. De overeenstemming kan worden verklaard doordat bij de proeven met T = 2,13 sec. een lage waterstand aanwezig was en door dat de ^-waarde bij deze proeven laag was (£ « 1 ) . Hierdoor treedt de golfoploop vrijwel volledig op het talud 1:4 op zodat de gangbare oplooprelaties geldig zijn.

In een poging toch iets meer informatie te halen uit de gemeten golfoploop is in figuur 4.1b de golfoploop 1^ uitgezet tegen de inkomende golfhoogte Hi. Voor de proeven met T = 4,24 sec. en een waterdiepte van 4,50 m , is de invloed van het geknikte dijksprofiel goed herkenbaar. Voor golfhoogten tot H^ =

0,30 m vindt de golfoploop volledig plaats op de berm (1:20), volgens traject A. Voor golfhoogten 0,30 m < H^ < 0,50 m reikt de golfoploop tot op het

hooggelegen 1:4 talud, volgens traject B. Voor golfhoogten H^ > 0,50 m reikt de golfoploop tot op de relatief vlakke kruin van de dijk (1:20) volgens traject C. Voor de proeven met T = 6,0 sec. is in figuur 4.1b de invloed

zichtbaar van het aanwezige staande golfbeeld, wat zich duidelijk manifesteert in een relatief hoge golfoploop in relatie tot de golfhoogte B.±>

Resumerend kan gesteld worden dat voor het gecompliceerde dijksprofiel de gemeten golfoploop voor de proeven met regelmatige golven zich slecht leent voor een consistente interpretatie, en voor vergelijking met gangbare oploop-relaties. Voor het 1:4 talud traject B dat direct boven de berm (traject A) is gelegen kan de golfoploop R^ worden benaderd met:

waarin r = bermreductiecoëfficiënt

Volgens [11] geldt, wanneer de golfhoogte H^ groter is dan 4 maal de berm-breedte, r = 0,5. De golfoploop Ru wordt dan gegeven door:

Ru " Hi

Deze relatie is in figuur 4.1b aangegeven.

4.3 Golfterugloop

Zoals reeds is vermeld in paragraaf 4.2 was op het talud van de Oesterdam een golfoploopmeter aangebracht. In principe is deze oploopmeter ook geschikt voor de bepaling van het golfteruglooppunt; dit is het punt tot waar een golf

terugtrekt vóór een volgende golf op het talud breekt. De golfoploopmeter registreert echter slechts de totale natte lengte van het talud.

Bij het Oesterdam dijkprofiel is een berm aanwezig waarop zich tijdens de golfoploop water verzamelt dat slechts ten dele afstroomt. Er is dus vrijwel steeds water aanwezig op de berm. Hierdoor wordt door de oploopmeter niet het golfteruglooppunt geregistreerd maar het water op de berm. De registraties van de oploopmeter zijn hierdoor nutteloos voor de bepaling van het golfterugloop-punt.

De golfterugloop is echter ook te bepalen uit de registraties van de golfdruk-opnemers op het talud, die zijn weergegeven in Bijlage II. Uit de laagst

gemeten druk van elke drukopnemer is namelijk te bepalen of die drukopnemer op dat moment droog was of dat er nog water boven de ophemer aanwezig was. De aanwezigheid van een dunne laag water (enkele centimeters dik) die vanaf de berm langs het talud afstroomt is hiermee niet te detecteren.

Het op deze wijze bepaalde golfteruglooppunt Rj en de dimensieloze golfterug-loop R d / % i s gegeven in tabel 2.2, kolom 30 en 3 1 . In figuur 4.2 is de

dimensieloze golfterugloop gepresenteerd als functie van de brekerparameter £ . . De rechte lijn

o,i Rd

— = 0,42 C - 0,05

Hi

geeft een (op het oog) redelijke weergave van de gevonden proefresultaten. Hierbij zijn de twee onderste punten buiten beschouwing gelaten. Bij deze twee

-24-proeven (proef T37 en T42) was het golfbeeld tamelijk onregelmatig door de lange golfperiode, wat een goede verwerking van de meetresultaten bemoeilijkt. De diepe dimensieloze golfterugloop die voor deze proeven wordt gevonden is voornamelijk een gevolg van de arbitrair bepaalde (zie paragraaf 3.1) lage golfhoogte H^. Daarom zijn deze proeven nauwelijks interessant voor verdere analyse.

In figuur 4.2 zijn tevens enige in de literatuur [3,6] gevonden relaties weergegeven. De aansluiting is redelijk, hoewel voor waarden van £ . < 2 de

o ,1

verschillen opmerkelijk zijn. In dit gebied geeft de literatuur veelal dat het golfteruglooppunt boven het stilwaterniveau ligt. Het feit dat bij de

Oesterdamproeven wel een teruglooppunt op geringe diepte optreedt kan als volgt verklaard worden:

- Door de aanwezigheid van de berm wordt de golfoploop gereduceerd, en water verzamelt zich op de berm. Daar zal een deel van het water insijpelen door de steenzetting naar het onderliggende filter. Als gevolg hiervan is de totale hoeveelheid water die langs het talud afstroomt kleiner. Hierdoor kan het talud plaatselijk droogvallen bij golfomstandigheden waar dit niet gebeurd zou zijn als een vlak 1:4 talud aanwezig geweest zou zijn.

- Door de wijze waarop het golfteruglooppunt bepaald is kunnen onnauwkeurig-heden optreden. Een waterlaag van enkele centimeters dikte kan niet met

zekerheid worden gedetecteerd. Hierdoor is het mogelijk dat de terugloop-punten, juist voor lage £ . waarden in feite niet juist zijn, doordat er

o,i

nog wel water op het talud aanwezig was.

Resumerend kan gesteld worden dat, in tegenstelling tot de golfoploop, de ligging van het teruglooppunt slechts in geringe mate wordt beïnvloed door het gecompliceerde dijkprofiel van de Oesterdam. Voorwaarde hierbij is wel dat het stilwaterniveau niet hoger ligt dan de bovenste begrenzing van dat deel van het talud waarop het teruglooppunt zich bevindt.

4.4 Brekende golven en golfklappen

Het v66rkomen van golfklappen op het talud is afhankelijk van de breker-parameter £ . tussen 0,5 en 2,5 zijn golfklappen te verwachten. Deze tendens

o,l

wordt volledig bevestigd door de registraties van de golfdrukken die zijn weergegeven in Bijlage II. Golfklappen manifesteren zich in deze registraties

door êén of meer van de volgende kenmerken: a een vrijwel instantane grote druktoename

b een terugval in de golfdruk direct na de eerste plek c een hoge maximale golfdruk.

De plaats waar de overstortende golftong het talud treft, is bepaald door voor elke proef die golfdrukopnemer te selecteren waarvan de registratie de boven-staande kenmerken het meest uitgesproken vertoont. De vertikale afstand tussen de plaats van de golfklap en het stilwaterniveau, R±* is weergegeven in tabel 2.2, kolom 32. Hieruit is de dimensieloze plaats van de golfklap Rj/Hi

bepaald, die is weergegeven in tabel 2.2 kolom 33 en eveneens, als functie van de brekerparameter E, . , in figuur 4.2. Uit deze figuur blijkt dat van de 10

o,i

proeven waarbij golfklappen zijn geregistreerd in 7 gevallen de golfklap hoger op het talud lag dan het golfteruglooppunt, in 2 gevallen op dezelfde plaats en in slechts 1 geval lag de plaats van de golfklap lager dan het terugloop-punt. Dit betekent dat voor een taludhelling 1:4 de golfklap vrijwel steeds op een droog deel van het talud zal optreden.

De grootte van de golfklap is bepaald door de maximale dal-top waarde uit de golfdrukregistraties, direct v66r en direct nadat de overstortende golftong het talud treft, op te meten. Deze waarden, Pi, uitgedrukt in meters water-kolom, zijn eveneens weergegeven in tabel 2.2 kolom 34. Om vergelijking

mogelijk te maken met andere onderzoeksresultaten is eveneens de dimensieloze golfklap-grootte V±/K± bepaald, die als functie van £o ± is uitgezet in figuur

4.3. De spreiding in de resultaten is groot. Uit figuur 4.3 kan slechts ge-concludeerd worden dat

- de dimensieloze golfklap P-j/Hi voor £Q ± = 1,0 a 1,5 groter is dan voor l = 2,0 a 2,5

O,-L

- de dimensieloze golfklap Pj/Hi is voor de uitgewerkte golfklappen nergens groter dan 2.

Op de rol van golfklappen bij het ontstaan van schade van steenzettingen en op de frequenties van de drukfluctuaties in een golfklap wordt nog teruggekomen in de hoofdstukken 5 en 6.

-26-4.5 Plaats van schade én beweging

Bij de uitgevoerde proeven met regelmatige golven is slechts in drie gevallen schade opgetreden, in de zin dat werkelijk een blok uit de steenzetting is gekomen. Daarnaast is bij vijf proeven beweging van één of meer blokken waar-genomen. In tabel 2.2 is de plaats of zone van beweging R^ aangegeven ten opzichte van het stilwaterniveau. Op dezelfde wijze is ook de plaats van schade a aangegeven. R^ an a zijn eveneens in dimensieloze vorm gebracht door ze te delen door de inkomende golfhoogte R^.

In figuur 4.4 zijn bovengenoemde resultaten in een grafische vorm gepresen-teerd als functie van de brekerparameter E, .. Aangezien het aantal

schade-o,i

gevallen gering is kunnen slechts globale conclusies worden verbonden aan de resultaten in figuur 4.4:

- Schade of beweging is steeds opgetreden op of nabij het golfteruglooppunt. Echter bij waarden van E, . < 1,5 treedt schade lager op het talud op dan

o ,x

het golf teruglooppunt en bij waarden van E, > 2 hoger op het talud, of o,i

juist in het golf teruglooppunt. Dit duidt erop dat bij lage E, -waarden er o,i

een ander schademechanisme (mede?) een rol speelt dan bij hoge E, -waar-o,i

den. Op deze schademechanismen wordt nog uitvoerig teruggekomen in de hoofdstukken 5 en 6.

- De plaats van schade voor de proef waarbij schade is opgetreden aan de kleizijde van het talud (proef T34) sluit redelijk goed aan bij de gevonden schadeplaatsen voor het filterzijde. Dit duidt er mogelijk op dat, ondanks de veel grotere schadegolfhoogte, het mechanisme waardoor schade ontstaat hetzelfde is.

5. Evenwicht van dé"afzonderlijke 'blokken in ëén zetting

In dit hoofdstuk worden de gemeten drukken aan boven- en onderzijde van de steenzetting beschouwd. De golfdrukken (DRO), dit zijn de drukken aan de boven- of buitenzijde van de zetting, zijn gemeten in een vaste meetopstel-ling, de middenkoker, zoals aangegeven in figuur 2.2.

Golfdrukken zijn eveneens gemeten aan de bovenzijde van de geïnstrumenteerde stenen I en II, waarvan de positie voor de verschillende proevenseries is aangepast aan de verwachte schadeplaats (zie figuren 2.3 t/m 2.6).

De waterspanningen (WSM) zijn de drukken aan de onderzijde van de steenzet-ting. De waterspanningsopnemers zijn gemonteerd in de onderzijde van de stenen

1 t/m 6 en van de geïnstrumenteerde stenen I en II.

De positie van al deze stenen is gevarieerd tussen de verschillende proeven-series, waarbij steeds is getracht om de opstelling zodanig te kiezen dat vooral rondom de plaats waar schade wordt verwacht een grote meet-dichtheid aanwezig is. In de geïnstrumenteerde stenen I en II bevinden zich, naast de al genoemde golfdrukopnemer (DRO) en waterspanningsmeters (WSM) ook nog een ver-snellingsopnemer (VERSN) en een gronddrukopnemer (GDM).

Zoals gezegd wordt in dit hoofdstuk vooral aandacht gegeven aan de gemeten golfdrukken en waterspanningen, in relatie tot het optreden van beweging van een blok, of het optreden van schade aan de steenzetting. Het zijn immers de verschillen tussen de golfdrukken en de waterspanningen die in bepaalde ge-vallen de noodzakelijke opwaartse belasting op een steen uitoefenen die tot beweging of schade kan leiden.

In eerste instantie wordt de stabiliteit van een steen als een statisch even-wicht s probleem beschouwd. Dat wil zeggen dat steeds slechts de momentaan

werkende uitwendige belastingen worden beschouwd. Krachten die worden opgewekt door de massatraagheid van een bewegende steen, en de daardoor opgewekte

waterbewegingen worden buiten beschouwing gelaten.

In paragraaf 5.1 wordt het statische evenwicht van een steen in een zetting beschouwd onder regelmatige golfaanval. De geregistreerde drukken worden geanalyseerd en getoetst aan de drie onderkende belastingmechanismen die

worden gepresenteerd in paragraaf 6.2. Hieruit kan het belang van de afzonder-lijke belastingmechanismen voor de stabiliteit van een steenzetting worden bepaald.

-28-voor het meest belangrijke schademechanisme.

In paragraaf 5.2 wordt een soortgelijke, maar minder gedetailleerde, beschouw-ing gewijd aan de stabiliteit van steenzettbeschouw-ingen onder onregelmatige golfaan-val.

In paragraaf 5.3 tenslotte wordt een spectrale analyse gepresenteerd van de frequenties van de drukfluctuaties die voorkomen in een golfklap. Deze analyse is uitgevoerd om meer inzicht te verkrijgen in het belang van golfklappen voor de stabiliteit van een steenzetting.

5.1 Statisch evenwicht onder regelmatige golfaanval

Het uitgevoerde proevenprogramma voor regelmatige golven is gepresenteerd in tabel 2.2.

De proeven T24 t/m T30 behoren tot de serie C2.1 (filter) en zijn gericht op het ontstaan van schade aan die zijde van het talud waar de steenzetting is aangebracht op een doorlatende filterlaag. De golfperiode was T = 4,24 sec. en de inkomende golfhoogte H^ loopt op van 0,065 m tot 0,30 m. In sectie 5.1.1 worden achtereenvolgens de geregistreerde drukken voor de proeven T26 t/m T30 gepresenteerd en geanalyseerd.

5.1.1 Proef T26 t/m T30

De proeven T24 en T25 worden buiten beschouwing gelaten omdat hierbij geen enkele vorm van beweging of schade is geconstateerd. Proef T26 is interessant omdat dit de proef is met de hoogste golfhoogte zonder dat beweging is gecon-stateerd. De uitwendige belasting op het talud is voor één golfperiode

gepresenteerd in figuur 5.1. Hierbij zijn met tussenpozen vanO,48 sec. de geregistreerde golfdrukken uitgezet ten opzichte van het talud. De drukken zijn gecorrigeerd met een referentiewaarde die is bepaald bij stilstaand water. Hierdoor worden in figuur 5.1 in feite de drukverschillen onder golf-belasting weergegeven ten opzichte van de drukken bij stilstaand water. Een gearceerd gebied boven de lijn van het talud geeft dus drukken aan die groter zijn dan bij stilstaand water, een arcering onder de lijn van het talud geeft drukken aan kleiner dan bij stilstaand water. Op tijdstip To = 94,00 sec. is

juist, zonder golfklap een golf op het droge talud gebroken. Tussen T^ = 94,48 sec. en T6 = 96,88 sec. loopt de golftong tegen het talud op, over de berm, en vervolgens weer terug. Op T7 = 97,36 sec. valt het talud weer droog, wat zich

in de figuur manifesteert door een helling in de druklijn met tana = 1. Op tijdstip Tg = 97,84 sec. breekt een volgende golf op het talud.

In figuur 5.2 is op dezelfde wijze het verloop van de geregistreerde water-spanningen onder het talud weergegeven. Doordat het aantal waterspanningsopne-mers beperkt was zijn slechts waterspanningen over een deel van het talud ge-meten. Gedurende de periode tussen T2 = 94,96 sec. en Tg = 96,88 sec. is het

talud zowel aan de onder- als aan de bovenzijde volledig met water verzadigd, en zijn de waterspanningen vrijwel gelijk aan de golfdrukken.

In figuur 5.3 zijn de verschillen tussen de golfdrukken en waterspanningen uitgezet ten opzichte van het talud. Doordat deze verschillen zijn gecorri-geerd voor de steundruk, veroorzaakt door het gewicht van de steenzetting, wordt in deze figuur een beeld verkregen van de resulterende belasting op de steenzetting. Een gearceerd gebied boven de lijn van het talud duidt op een resulterende opwaartse belasting op dat deel van de steenzetting. Of zo'n opwaartse belasting ook werkelijk tot beweging van een steen van de zetting zal leiden hangt onder meer af van de aanwezige wrijvingskrachten tussen de stenen en van de tijdsduur van de opwaartse belasting.

Door figuur 5.3 wordt bevestigd dat over de periode T2 = 94,96 sec. tot T(, =

96,88 sec. de golfdrukken en de waterspanningen aan elkaar gelijk zijn, en dat de steenzetting dus vrijwel onbelast is. (het gearceerde gebied geeft de

steundruk weer door uitsluitend het eigen gewicht van de zetting).

Vanaf Tg = 97,84 sec. blijkt er plaatselijk (rij 15 en 16) een geringe (ca. 0,1 kN/m2) resulterende opwaartse belasting aanwezig te zijn.

Daarom is in de figuren 5.4 t/m 56. het drukverloop op soortgelijke wijze weergegeven met tijdstappen van 0,12 sec. tussen To = 97,36 sec. en Tg = 98,44 sec. Op figuur 5.6 zijn de verschildrukken weergegeven. Vanaf tijdstip T2 =

97,60 sec. treden geleidelijk toenemende resulterende opwaartse drukken op ter plaatse van rij 15 op het talud. Op T7 = 98,20 sec. valt de opwaartse druk

even weg, waarna op Tg = 98,3 2 sec. op rij 16 een geringe opwaartse druk optreedt. Vergelijking met figuur 5.4 leert dat de opwaartse drukken steeds optreden juist v66rdat het steile golffront van de naderende golf over het talud loopt.

De waargenomen terugval in de opwaartse belasting op tijdstip Ty = 98,20 sec. hangt vermoedelijk samen met het overstorten van de brekende golf, juist op dat tijdstip op rij 16, waardoor de bovenbelasting door de golfdrukken even iets toeneemt.

-30-In de figuren 5.7 en 5.8 is het verloop van golfdrukken (DRO), waterspanningen (WSM) en de verschildrukken als functie van de tijd weergegeven voor rij 13 en 14 op het talud. Dit is juist iets lager dan de rijen 15 en 16 waar een

potentieel instabiele situatie is opgetreden. Wat opvalt is dat de waterspan-ningen op een bepaald moment niet meer afnemen, of zelfs toenemen op een moment dat de golfdrukken aan de bovenzijde van het talud nog wel afnemen. Hierdoor ontstaan de verschildrukken. Op deze verschijnselen wordt nog terug-gekomen bij proef T30, waar ze veel duidelijker optreden.

In de figuren 5.9 en 5.10 zijn de registraties van de geïnstrumenteerde stenen I en II weergegeven die beide op rij 12, aan respectievelijk de filterzijde en de kleizijde van het talud zijn gelegen. De golfdruk is vrijwel gelijkvormig voor beide stenen. Bij de waterspanningen treedt echter een markant verschil op. Bij steen I neemt na T = 92,15 sec. de waterspanning niet meer af terwijl de golfdruk nog wel afneemt. Bij steen II (die op een kleilaag ligt) volgt de waterspanning volledig het verloop van de golfdrukken.

Bij een steenzetting op een slecht doorlatende kleilaag, wordt de waterspan-ning aan de onderzijde blijkbaar direct bepaald door de golfdruk aan de

buitenzijde. Bij een steenzetting op een granulair filter wordt de waterspan-ning aan de onderzijde bepaald door de stromingstoestand in het filter, die op

zijn beurt natuurlijk weer wordt bepaald door de golfbelasting op de buiten-zijde.

De geregistreerde versnellingen zijn zeer klein. Door de hardere oplegging van steen I op het filter treden hier wat grotere versnellingen op. Op het verloop van de gronddruk en van de verschildrukken tussen gronddruk en waterspanning wordt hier niet ingegaan aangezien dat tot de grondmechanische aspecten behoort.

Proef T27 is op exact dezelfde wijze uitgewerkt als proef T26. Tijdens deze proef werd visueel beweging van een blok waargenomen op rij 14. In de figuren 5.11 t/m 5.13 is weer het drukverloop over het talud in beeld gebracht

gedurende een hele golfperiode. In de figuren 5.14 t/m 5.16 is gedurende de periode waarover plaatselijk resulterende opwaartse drukken optreden meer in detail het drukverloop beschouwd.

Ook hier blijkt dat direct voor de brekende golf uit de blokken potentieel instabiel worden. Het eerst in het golfteruglooppunt (rij 14) en vervolgens hoger op het talud. Dit effect wordt wel aangeduid als het "pianola" effect.