echnische
dviescominissie voor de
aterkeringen
Werkgroep A, Belasting en Bekleding
Evaluatie van veldmetingen
Open taludbekleding
Dienst Weg- en Waterbouwkund
Evaluatie van veldmeting»
Open taludbekleding
Bundeling van huidige kennis
A. Bezuijen, T.P. Stoutjesdijk
mei 1994
4. Titel en sub-titel Evaluatie veldmetingen Open taludbekledingen Bundeling huidige kennis
7. Schrijvers
Ir. A. Bezuijen, ir. T. Stoutjesdijk
9. Naam en adres opdrachtnemer GRONDMECHANICA DELFT Postbus 69
2600 AB Delft
10. Naam en adres opdrachtgever RIJKSWATERSTAAT
Dienst Weg- en Waterbouwkunde Postbus 5044
2600 GA Delft
5. Datum rapport mei 1994
6. Code uitvoerende organisatie
8. Nr. rapport uitvoerende organisatie CO-341960/20 10. Projectnaam TAWA*Open bekleding/reststerkte 11. Contactnummer DWW 667 13. Type rapport eindrapport
14. Code andere opdrachtgever
15. Opmerkingen
Projectbegeleider DWW: ir. B. P. Rigter
16. Referaat
In het kader van het onderzoek aan open taludbekledingen zijn een drietal veldmeetmethoden ontwikkeld en toegepast. Daarnaast is het mogelijk het gedrag van een taludbekleding te voorspellen aan de hand van analytische relaties. Het gaat hierbij met name om de belasting op de toplaag ten gevolge van golfbelasting. en om overdrukken onder de toplaag die ontstaan indien de waterstand in de filterlaag een wisselende
buitenwaterstand niet kan volgen. De drie meetmethoden zijn gebundeld in drie aparte verslagen, waarin ook de separate meetverslagen zijn te vinden. Dit verslag beoogt een overzicht te geven van de beschikbare methoden om doorlatendheden, lektijd en leklengte te bepalen. De ervaringen en resultaten worden met elkaar vergeleken. Hierdoor kan het toepassingsgebied van de diverse methodes worden aangegeven. Ten slotte volgen praktische aanwijzingen voor het bepalen van de eigenschappen van bestaande taludbekledingen.
17. Trefwoorden:
Open taludbekleding, steenzetting, veldmeting, leklengte, lektijd
19. Classificatie vrij toegankelijk
20. Classificatie deze pagina vrij toegankelijk 18. Distributiesysteem op aanvraag 21. Aantal blz. 49 22. Prijs KWi> DWW
Symbolenlijst 1 1 INTRODUCTIE 3 3 1.1 Inleiding 3 1.2 Leklengte " 3 1.3 Lektijd 4 1.4 Methoden ter bepaling van leklengte en lektijd 6 2 BESCHRIJVING METHODEN TER BEPALING LEKLENGTE EN LEKTIJD 9 2.1 Analytische methode 9 2.2 Natuurmeting 11 2.3 Meting van getij en freatische lijn 13 2.4 Infiltratiemeting 14 3 BESCHRIJVING RESULTATEN 17 3.1 Analytische benadering 17 3.2 Natuurmeting 22 3.3 Meting van getij en freatische lijn 24 3.4 Infiltratiemeting 25 4 VERGELIJKING METHODEN 29 5 VERGELIJKING RESULTATEN 35 6 CONCLUSIES 39 7 PRAKTISCHE AANBEVELINGEN 43 7.1 Inleiding 43 7.2 Praktijkmethode om de eigenschappen van een taludbekJeding te bepalen 43 7.3 Meten van eigenschappen 47 7.4 Uitbreiding van de modellering 48
Symbolenlijst
symbool eenheid a af ag as Ao Af b b bf be bs bv bu b„b2 B C D D15 e g ho hf i k k* ku k„k2 k' 1 L Lteen-SWL L n s/m s/m s/m s/m s/m m m m s2/m2 s2/m2 s2/m2 sVm2 s2/m2 m m m m^/s m m -m2/s m + NAP m + NAPm/s
m/s m/s m/s m/s -m m m m betekenis Forchheimer coëfficiëntForchheimer coëfficiënt voor filterlaag Forchheimer coëfficiënt voor geotextiel Forchheimer coëfficiënt voor spleet Forchheimer coëfficiënt voor spleetvulling
amplitude van de beweging van de buitenwaterstand amplitude van de beweging van de waterstand in filter dikte filterlaag
Forchheimer coëfficiënt
Forchheimer coëfficiënt voor filterlaag Forchheimer coëfficiënt voor geotextiel Forchheimer coëfficiënt voor spleet Forchheimer coëfficiënt voor spleetvulling dikte uitvullaag
dikte verschillende lagen in filter breedte blok
Chezy parameter dikte toplaag
karakteristieke diameter korrelmateriaal grondtal van natuurlijk logaritme versnelling van de zwaartekracht buitenwaterstand
waterstand in filter verhang
doorlatendheid filterlaag doorlatendheid onderste spleet doorlatendheid uitvullaag
doorlatendheden verschillende lagen in filter doorlatendheid toplaag
factor (l/relatief open oppervlak)
afstand langs het talud tussen stilwaterlijn en teen idem (in tabel 3.1 en 3.2 ter onderscheid L: lengte blok) lengte blok
poriëngehalte
s t T To T* Tk T * k.eindig T * k.leen V
a
A X \)X
s uur °C uur m uur uur uur m/s o m uur m2/s m spleetbreedte tijd temperatuurperiode van de beweging van de buitenwaterstand dikte geotextiel
lektijd bij oneindige taludhelling lektijd bij eindige taludhelling
lektijd bij talud met dooriatende teenconstructie stroomsnelheid
taludhelling leklengte
tijdsverschil tussen beweging buitenwaterstand en binnenwaterstand
kinematische viscositeit van water doorlatendheidslengte van de teen
INTRODUCTIE
1.1 Inleiding
Dit verslag bestaat uit een overzicht en een evaluatie van een serie veldmetingen die sinds eind 1990 zijn uitgevoerd. Al deze metingen hebben ten doel het gedrag van open taludbekJedingen te beschrijven. Hierbij wordt onderscheid gemaakt in het gedrag als reactie op belasting door golven en het gedrag als reactie op een wisselende waterstand als gevolg van het getij.
In de analytische en numerieke modellen wordt de reactie van de constructie gekarakteriseerd door middel van de parameters leklengte en lektijd. Deze twee grootheden worden in dit
hoofdstuk, wellicht ten overvloede, kort toegelicht. Vervolgens worden de beschikbare methoden om leklengte en lektijd te bepalen weergegeven.
1.2 Leklengte
Het gedrag van een taludbekleding van gezette steen onder golfaanval kan worden beschreven aan de hand van de lekJengte. Deze lekJengte A wordt uitgedrukt in een verhouding van dikte van de toplaag D, dikte van de filterlaag b, doorlatendheid van de filterlaag k en doorlatendheid van de toplaag k':
A=
De dimensie van de leklengte is meter. L\ feite geeft de lekJengte aan over welke afstand de stijghoogte in de filterlaag zich aanpast aaixde stijghoogte op de toplaag ten gevolge van golfwerking. Als de leklengte groot is, dan £eeft dit aan dat de stijghoogte in de filterlaag zich pas na grote afstand heeft aangepast aan de stijghoogte op de toplaag. Er is dan een groot verschil mogelijk in stijghoogte in de filterlaag en stijghoogte op de toplaag. Hierdoor kunnen onder de toplaag grote opwaartse drukken op de blokken ontstaan. Een grote leklengte is voor wat betreft de belasting op de blokken ongunstig. Blijkens de formule neemt de leklengte toe naarmate de toplaag dikker en minder doorlatend wordt, en de filterlaag dikker en doorlatender wordt. In de praktijk kan een filterlaag uit meerdere lagen bestaan, bijvoorbeeld een uitvullaag met daaronder de eigenlijke filterlaag. De doorlatendheid en de dikte van de filterlaag worden dan samengesteld volgens de formules:
b=bu+bf
k
b
modellering gebruik van wordt gemaakt, is voldaan. De modellering gaat uit van een systeem waarbij de doorlatendheden gelijk zijn over de gehele hoogte van de constructie. Bovendien mag er alleen water stromen via toplaag en via filterlaag. Stroming van water via basismateriaal of via een doorlatende teenconstructie wordt meestal verwaarloosd, maar kan in principe in rekening worden gebracht door de doorlatendheid van de onderste spleet te vergroten. In het model komen twee stromingsrichtingen voor: loodrecht op de toplaag en in het filter evenwijdig aan de toplaag.
1.3 Lektijd
Van belang voor het ontstaan van opwaarts gerichte stijghoogteverschillen over de toplaag is de ligging van de freatische lijn in de filterlaag. Bij een zetting met grote doorlatendheden wordt de ligging van de freatische lijn geheel bepaald door de gemiddelde golfdruk op het talud. De freatische lijn bevindt zich dan over het algemeen iets boven de stilwaterlijn van de buitenwa-terstand. Als de doorlatendheden afnemen, dan kan de situatie zich voordoen dat de freatische lijn pas na enig tijdsverloop op een verandering van de buitenwaterstand reageert. Dit verschijnsel wordt uitgedrukt in de parameter lektijd. De lektijd is derhalve een maat voor de tijd die de stijghoogte in de filterlaag nodig heeft om zich aan te passen aan een verandering in stijghoogte op het talud.
Als het verloop van de buitenwaterstand wordt benaderd door:
h =4«n(^^)
o o T o
h0 = buitenwaterstand
Ao = amplitude van de beweging van de buitenwaterstand
To = periode van de beweging van de buitenwaterstand
t = tijd
en het verloop van de waterstand in de filterlaag wordt uitgedrukt als:
hf = waterstand in de filterlaag
Af = amplitude van de waterbeweging in de filterlaag
x = tijdsverschil tussen beweging van buitenwaterstand en waterstand in de filterlaag dan kan voor een oneindig lang talud met een uniforme doorlatendheid en een ondoorlatende teenconstructie worden afgeleid dat de verandering in waterstand in de filterlaag wordt beschre-ven met:
De term Tk wordt d e lektijd genoemd, en is voor een oneindig lange zetting gedefinieerd als:
kf = doorlatendheid van de filterlaag
n = porositeit van de filterlaag cc = taludhelling
A = leklengte
De verhouding van amplitude binnen en buiten de constructie kan in lektijd worden uitgedrukt:
Af. 1
Ac
Het tijdsverschil x bedraagt:
Te Tk
T =
2n
v
In het verloop van het onderzoek zijn ook formules opgesteld voor zettingen met een eindige lengte en voor zettingen met een doorlatende teenconstructie.
Als het talud een eindige lengte heeft dan heeft dit tot gevolg dat, ten opzichte van de lektijd bij een oneindig lange zetting, de lektijd toeneemt. Dit effect wordt sterker naarmate de leklengte groter is. De lektijd voor een talud met een eindige lengte wordt:
ik
e A- l
met:
Tk,eindig de lektijk bij een eindig lange zetting
Tk de lektijd bij een oneindig lange zetting
L de afstand langs het talud tussen stilwaterlijn en teen A de leklengte
Een doorlatende teenconstructie leidt tot een kleinere lektijd. D e formule voor de lektijd wordt nu:
X + A C
X+A
waarin % staat voor de doorlatendheidslengte van de teen, ofwel de (fictieve) lengte van het talud waarvan de doorlatendheid overeenkomt met de doorlatendheid van de teen. Men kan zich dit voorstellen door de doorlatendheid van de teenconstructie te verdisconteren door het talud eenvoudig langer te maken.
In de numerieke programma's wordt de doorlatendheid van de teenconstructie in rekening gebracht door de onderste spleet doorlatender te maken ten opzichte van de overige spleten, namelijk zo doorlatend dat het debiet door de onderste spleet gelijk is aan het debiet dat in werkelijkheid door de teenconstructie stroomt. De doorlatendheidslengte wordt dan berekend met:
Dbk
fx=——-kss
ks de doorlatendheid van de onderste spleet s spleetbreedte
D dikte blok b dikte filterlaag
Uit de algemene formule van de lektijd kan worden afgeleid, dat de lektijd toeneemt bij toenemende porositeit en leklengte en bij afnemende filterdoorlatendheid en taludhelling. Bij grote waarden voor de lektijd ontstaat, blijkens de formules, een groot faseverschil en een grote afname van de amplitude van de waterbeweging in het filter in vergelijking met de
waterbeweging op het talud.
Voor de lektijd geldt, net als voor de lekJengte, dat in de modellering aannames zijn gedaan. Voor de analytische benadering geldt, dat de doorlatendheid over de lengte van de zetting constant moet zijn. Deze beperking is voor de numerieke benadering alleen van toepassing op de doorlatendheid van het filter. De toplaagdoorlatendheid kan variërend over de hoogte worden ingevoerd. Voor zowel de analytische benadering als voor de numerieke berekeningen geldt, dat het basismateriaal ondoorlatend wordt verondersteld. Is dit in werkelijkheid niet het geval, dan zijn de benaderingen niet toepasbaar.
1.4 Methoden ter bepaling van leklengte en lektijd
Omdat het gedrag van steenzettingen te beschrijven is met behulp van de twee parameters lekJengte en lektijd, is gezocht naar methoden om deze parameters te berekenen of te meten. Inmiddels zijn een aantal methoden bedacht, ontwikkeld en toegepast. Eén van de doelen van dit rapport is de methoden vast te leggen, te beoordelen en de resultaten onderling te vergelijken.
Van de methoden ter bepaling van de leklengte van een zetting worden vier mogelijkheden behandeld:
1. Analytische benadering
Met behulp van theoretisch afgeleide formules, die vervolgens met behulp van modelonderzoek zijn getoetst, kunnen de doorlatendheden van toplaag en fïlterlaag worden beschreven. De doorlatendheid van de toplaag is met name een functie van blokafmetingen, spleetbreedte tussen de blokken en de eventuele aanwezigheid van gaten in de blokken, een geotextiel, inwasmateriaal of vulling van de spleten door inzanding of inslibbing. De toplaagdoorlatendheid kan voorts worden beïnvloed door biologische activiteit.
De filterdoorlatendheid wordt beschreven als functie van de karakteristieke korreldiameter, in het algemeen de D15, en de porositeit.
De leklengte kan worden bepaald door de berekende waarden van de doorlatendheden in de algemene formule in te vullen.
2. Meting van het gedrag van taludbekleding onder golfaanval
Het gedrag van een constructie onder golfaanval kan direct worden gemeten. De
stijghoogte op het talud wordt gemeten met drukopnemers op de toplaag, de stijghoogte in de fïlterlaag wordt gemeten met waterspanningsmeters die zijn aangebracht in de fïlterlaag direct onder de blokken. Door de resultaten van de metingen te simuleren met de bestaande analytische en numerieke modellen kan de lekJengte worden vastgesteld. Deze methode is reeds meermalen met goed resultaat toegepast in modelomstandigheden. De laatste jaren is dit principe ook toegepast in het veld. Deze meting in het veld wordt in dit verslag veelal aangeduid als de natuurmeting, of meting van het gedrag van taludbekledingen bij storm.
3. Meting van getij en freatische lijn
De meting van getij en freatische lijn is sterk verwant aan de natuurmeting. Het doel is echter anders. Bij de natuurmeting wordt de reactie op kort-periodieke golven gemeten, terwijl bij de meting van getij en freatische lijn de reactie in de fïlterlaag op een lang-periodieke golf wordt bestudeerd. In beide gevallen is de meetopstelling in principe gelijk. Op de toplaag wordt de stijghoogte van de buitenwaterstand gemeten, terwijl in de
fïlterlaag de reactie van het water in de fïlterlaag wordt bepaald. Indien er een verschil tussen de waterstand binnen en buiten de constructie aanwezig is, dan ontstaat
tegelijkertijd een stijghoogteverloop over de hoogte van de zetting. Dit stijghoogteverloop over de hoogte van de zetting is een functie van de lekJengte. Naarmate het verschil tussen getij waterstand en de ligging van de freatische lijn groter is, kan hieruit de waarde van de leklengte nauwkeuriger worden bepaald.
4. De inpompproef of infiltratiemeting
Bij de inpompproef of infiltratiemeting wordt in één of enkele punten geconcentreerd een belasting aangebracht op de fïlterlaag in de vorm van een bak waarin tot bekende hoogte water wordt ingepompt. De bak wordt in dit verslag infiltratiebak of inpomppunt
genoemd. Op deze wijze wordt een bekende randvoorwaarde voor de stijghoogte in de filterlaag opgelegd. Het verloop van de stijghoogte in de filterlaag is dan een functie van de leklengte. Door de stijghoogte op een aantal punten in de geometrie te meten, en na te rekenen met een numeriek model dat daartoe is ontwikkeld, wordt de leklengte van de constructie bepaald.
Met dezelfde vier methoden kan ook de lektijd worden bepaald. Dit wordt hieronder beschreven: 1. Analytische benadering
Hiervoor is reeds beschreven, dat de doorlatendheid van de toplaag en van de filterlaag theoretisch kunnen worden afgeleid. Hieruit kan de leklengte worden berekend, maar ook met een formule de lektijd. Hierbij dient rekening gehouden te worden met de invloed van een eindige lengte van de zetting en, indien mogelijk, van de doorlatendheid van de teenconstructie.
2. Meting van het gedrag van taludbekleding onder golfaanval
In principe is de natuurmeting een kortdurende momentopname. De opstelling is echter ook geschikt om de lektijd te bepalen. De werkwijze hierbij lijkt sterk op die van de meting van getij en freatische lijn. De kortdurende meting van het gedrag onder golfaanval wordt eenvoudig op een aantal tijdstippen gedurende een getij herhaald. De resultaten van de meting kunnen dan worden gebruikt om op verschillende tijdstippen een schatting te krijgen van de ligging van de buitenwaterstand en van de freatische lijn in de filterlaag. Hierbij moet de invloed van golfoploop in de beschouwing worden betrokken. Het verloop van buitenwaterstand en freatische lijn in de filterlaag is een maat voor de lektijd van de constructie.
3. Meting van getij en freatische lijn
Eigenlijk is het enige verschil met de hiervoor beschreven procedure bij de natuurmeting, dat de natuurmeting plaatsvindt bij storm, en de meting van getij en freatische lijn wordt uitgevoerd bij voorkeur als er weinig golfwerking op het talud is. Het bepalen van de juiste waarde voor de buitenwaterstand en de ligging van de freatische lijn in de filterlaag is dan eenvoudiger, omdat er geen sprake is van golfoploop.
4. De inpompproef of infiltratiemeting
Ten behoeve van het bepalen van de leklengte van een taludbekleding wordt er, met behulp van het inpompen van een constante hoeveelheid water in de infiltratiebakken, naar gestreefd een stationaire situatie te creëeren. Op het moment dat dit het geval is, is het verloop van de stijghoogte in de filterlaag een goede maat om de leklengte te bepalen. Als gestopt wordt met het inpompen van water in de infiltratiebakken dan loopt de zetting, afhankelijk van de doorlatendheden van de filterlaag en de toplaag, snel of langzaam leeg. Met andere woorden: de snelheid waarmee de bak leegloopt is een maat voor de doorlatendheden van de constructie. Als deze eenmaal bekend zijn kan de lektijd worden berekend.
2 BESCHRIJVING METHODEN TER BEPALING
LEKLENGTE EN LEKTIJD
2.1 Analytische methode
In het onderzoek naar taludbekledingen van gezette steen zijn in de loop der tijd formules
ontwikkeld, waarmee de doorlatendheid van zowel toplaag als filterlaag kan worden berekend. De laatste aanpassing van deze formules dateert uit 1992, toen de mogelijkheid om de invloed van fijnkorrelig materiaal in de spleten te berekenen werd geïmplementeerd.
De formules zijn gebaseerd op de Forchheimer relatie:
i=av+b*v2
waarin v de stroomsnelheid is, i het verhang en de coëfficiënten a en b de Forcheimer coëfficiënten genoemd worden. Met behulp van de Forchheimer relatie is zowel laminaire stroming als turbulente stroming weer te geven. Samen met de bekende relatie van Darcy:
v=ki
is nu de doorlatendheid gegeven als functie van het verhang:
-a±}/a2+4-bi
De doorlatendheid is een niet-lineaire functie van het verhang. Om de doorlatendheden te kunnen berekenen ten behoeve van het bepalen van de leklengte worden de doorlatendheden gelineari-seerd. De leklengte is gebaseerd op lineaire formules voor de doorlatendheid. Voor het bepalen van de gelineariseerde doorlatendheid van het filter wordt i = 0,3 ingevuld en voor de
doorlatendheid van de toplaag wordt i = 1 aangenomen.
Het filter wordt geacht te bestaan uit granulair materiaal. De waarden voor de coëffiënten a, en bf
voor de filterlaag worden gegeven door:
a
f
8 n'tf
15Hierin is:
v de kinematische viscositeit van water: v = 40-l0'6/(20+T)
g de versnelling van de zwaartekracht n het poriëngehalte (getal russen 0 en 1)
T de temperatuur in graden Celcius
In de modellen STEENZET en ANAMOS wordt voor de stroming door de toplaag of een volledig laminaire oplossing, dan wel een volledig turbulente oplossing voor de stroming in de spleet aangenomen. Het is ook mogelijk om het laminaire en turbulente gedeelte bij elkaar op te tellen. In eerste instantie wordt de stroming laminair verondersteld (bs = 0):
12-v-Z
gs2
Hierin is s de spleetbreedte en 1 een factor ten gevolge van het feit dat slechts een deel van het oppervlak uit spleten bestaat. De factor 1 is te berekenen volgens:
t_ BL
Bs+Ls
als B de breedte van een blok is en L de lengte.
Hiermee wordt de toplaagdoorlatendheid bepaald, en vervolgens de bijbehorende snelheid: v=*/
Als geldt:
dan is de stroming laminair en verandert er niets. Anders wordt de stroming turbulent aangenomen (as = 0):
met:
•10^
Met de definitieve waarden voor ^ en bs kan nu de toplaagdoorlatendheid worden berekend:
l-s-a, is a-l-T
a-a + -\D&. )+—-—-+0JS-a •/
n n-D nr^ D
waarin:
e grondtal van natuurlijke logaritme rmin maximum waarde van 0,5 -D15 of 0,4 -s
ag,bg Forchheimer coëfficiënten voor geotextiel
av,bv Forchheimer coëfficiënten voor inwasmateriaal
Tg dikte van geotextiel
Als er sprake is van een uitvullaag onder de blokken, dan moeten bij het bepalen van de toplaagdoorlatendheid de Forchheimer coëfficiënten van deze uitvullaag worden gebruikt voor en bf.
2.2 Natuurmeting
De meting van het gedrag van een open taludbekJeding onder golfaanval, kortweg natuurmeting genoemd, bestaat uit het simultaan meten van de golfbelasting op het talud en de drukken onder de toplaag. De golfbelasting wordt gemeten met behulp van 12 drukopnemers. Deze drukopne-mers zijn op een meetbalk gemonteerd die bestaat uit twee gedeelten van elk drie meter lang. Als een meting wordt uitgevoerd wordt de meetbalk op het talud vastgezet met bouten. De meetbalk is in het midden 10 cm hoger, zodat de meetkabels onder de meetbalk door kunnen worden gevoerd. Van de twaalf drukopnemers worden er enkele (één of twee) laag op de meetbalk gemonteerd. Deze opnemers geven een indruk van de inkomende golf. De overige meters zijn op korte afstand (25 cm) van elkaar aangebracht, zodanig dat als de meetbalk onder water is
verdwenen, het steile golffront bij golfterugloop, dat verantwoordelijk is voor de maximale verschildrukken over de toplaag, goed kan worden bemeten.
Om de stijghoogte in de filterlaag te meten worden waterspanningsmeters gebruikt. Om deze meters te kunnen plaatsen worden naast de meetbalk met een kemboor gaten in de toplaag geboord. Door deze gaten worden waterspanningsmeters in de filterlaag aangebracht. De gaten worden vervolgens afgedicht met PUR-schuim. In totaal worden op deze manier drie of vier waterspanningsmeters aangebracht op verschillende hoogten.
In figuur 2.1 is een schets gegeven van de meetopstelling.
De meetgegevens worden opgeslagen op een datalogger. De stroomvoorziening voor het boren en het opslaan van de gegevens wordt verzorgd door een aggregaat. Eén meting beslaat een periode van 80 seconden die met een frequentie van 25 Hz wordt bemonsterd. De meting wordt gedu-rende de getijperiode op een aantal tijdstippen herhaald. Dit is in eerste instantie om er zeker van te zijn dat dé golfterugloop zich binnen het gebied bevindt waar de drukopnemers op het talud zijn gemonteerd. In een later stadium van het onderzoek werd echter meer de nadruk gelegd op het verloop van het freatisch niveau in het filter als functie van de wisseling in buitenwaterstand. Om dit te meten worden metingen verricht op een aantal tijdstippen gedurende een getij.
m. DRUKOPNEMER
m WATERSPANNINGSMETER
T BOUT
MEETBALK
Figuur 2.1 Opstelling voor de natuurmeting
Het opbouwen van de meetopstelling vindt in principe plaats op een droog talud. Vervolgens worden bij hoogwater metingen verricht, en bij het volgende laagwater wordt de opstelling weer gedemonteerd. Deze procedure vereist, dat het talud gedurende enkele uren droogvalt. Dit maakt, dat de methode meer geschikt is voor de Zeeuwse situatie, waar dit inderdaad in de meeste gevallen klopt, dan voor de situatie op bijvoorbeeld de Afsluitdijk en in Friesland, waar de getijrange kleiner is en het talud tijdens storm slechts korte tijd droog staat. Het alternatief is om de montage ter plaatse te vereenvoudigen door vooraf gaten in de toplaag te boren waar
waterspanningsmeters in de filterlaag worden voorzien, en tegelijk voorzieningen te treffen die het mogelijk maken in korte tijd de meetbalk vast te zetten. Alle gaten in het talud moeten worden afgedicht om te voorkomen dat ze dichtslibben.
2.3 Meting van getij en freatische lijn
Zoals de naamgeving reeds aanduidt, wordt bij de meting van getij en freatische lijn zowel de waterstand aan de buitenzijde van de constructie als de stijghoogte in de filterlaag bepaald. De stijghoogte in de filterlaag wordt gemeten met behulp van waterspanningsmeters in de filterlaag. Om het getij te registreren kan gebruik worden gemaakt van een peilbuislogger, van drukopne-mers op het talud of, indien op korte afstand aanwezig, bestaande getijregistratiepunten.
Om de waterspanningsmeters in de filterlaag te kunnen plaatsen, worden met een kernboor gaten in de toplaag geboord. Door deze gaten worden de waterspanningsmeters in de filterlaag
geplaatst. Vervolgens worden de gaten afgedicht met PUR-schuim. In figuur 2.2 is het principe van de meetopstelling geschetst.
DRUKOPNEMER
WATERSPANNINGSMETER
Figuur 2.2 Meetopstelling voor meting van getij en freatische lijn
De meetsignalen worden verzameld op een datalogger-systeem. Omdat het om lang-periodieke verschijnselen gaat is het voldoende om het signaal laag-frequent te bemonsteren, met tus-senpozen van bijvoorbeeld 1 minuut. Het signaal wordt wat regelmatiger als gedurende 1 minuut met 1 Hz wordt gemeten, waarna het gemiddelde wordt bepaald en weggeschreven op de
datalogger. Als er golven op het talud staan kan het nodig zijn de meetfrequentie hoger te kiezen of de meetperiode te verlengen om een goed gemiddelde te kunnen bepalen.
De waterspanningsmeters geven informatie over de stijghoogte in de filterlaag. Deze moeten met behulp van een aangenomen leklengte worden geëxtrapoleerd naar een punt waar zich de
tische lijn bevindt. Dit is alleen betrouwbaar als er voldoende opnemers op verschillende hoogtes in de filterlaag zijn geplaatst, waarbij liefst op ieder tijdstip in de buurt van de freatische lijn een meter aanwezig is. Hierdoor middelen afwijkingen uit, terwijl uit het verloop van de stijghoogte in de filterlaag, gecombineerd met de belasting (de stijghoogte op de toplaag), een schatting van de leklengte kan worden verkregen. Voorts geeft het moment, waarop de stijghoogte in een meetpunt af gaat wijken van nul, informatie over het tijdstip dat de freatische lijn het niveau waarop de meter is geplaatst passeert.
Belangrijke factoren in het analyseren van de resultaten van de meting zijn de doorlatendheden van toplaag en filterlaag. Ook de doorlatendheid van teenconstructie en/of basismateriaal kunnen van grote invloed zijn, indien deze relatief doorlatend zijn. De toplaagdoorlatendheid kan het beste ter plaatse worden gemeten, bijvoorbeeld met behulp van de 'bakkenmethode'. Hierbij worden bakken met een open onderkant op de toplaag geplaatst. De randen van de bakken
worden afgedicht. Vervolgens wordt de bak volgepompt met water en wordt de hoeveelheid water geregistreerd die per tijdseenheid uit de bakken door de toplaag heen stroomt. Dit is een maat voor de toplaagdoorlatendheid. Als er indicatie is, dat de doorlatendheid kan variëren over de hoogte, bijvoorbeeld omdat het onderste gedeelte van de zetting is ingezand, dan is het van belang dit ook te meten.
Om de filterdoorlatendheid te kunnen bepalen is de beste methode om, indien mogelijk, een monster te nemen van het filtermateriaal. Hieruit volgt niet alleen of het materiaal dat op de tekeningen staat ook inderdaad wordt aangetroffen, maar ook of het filter is ingezand of niet. Uit de korrelverdeling kan een schatting worden gemaakt van de filterdoorlatendheid.
De doorlatendheid van de teenconstructie is niet te bepalen, maar deze kan wel degelijk een grote rol spelen. Uiteraard is het mogelijk de stijghoogte direct voor en direct na de teenconstructie te meten. Hiermee kan het verhang worden bepaald, maar ligt de doorlatendheid nog niet direct vast. Vooralsnog wordt de doorlatendheid van de teenconstructie pas bij de analyse in de beschouwin-gen betrokken.
Als de doorlatendheden van filterlaag en toplaag in dezelfde orde van grootte liggen als de doorlatendheid van het basismateriaal, dan is het moeilijk vol te houden dat de toevoer en afvoer van water naar het filter via de basis verwaarloosd kan worden. Stel dat onder de toplaag alle doorlatendheden gelijk zijn, dan moet niet alleen het filter worden gevuld met water, maar een geheel dijklichaam. De benadering met behulp van lektijd is in dit geval duidelijk niet meer geldig.
2.4 Infiltratiemeting
Het principe van de meetopzet wordt weergegeven in figuur 2.3. Uit de toplaag worden één of enkele blokken verwijderd. Vervolgens wordt een bak van bijvoorbeeld één meter hoogte, die precies in de ontstane opening past, in het gat op de filterlaag geplaatst. De randen tussen de bak en de opening worden afgedicht met PUR-schuim. Onderin de bak, op de filterlaag, worden één
of twee opnemers geplaatst, zodat gedurende de proef de stijghoogte in het inpomppunt bekend is.
In de filterlaag worden op diverse hoogtes, en liefst ook op diverse breedtes, waterspanningsme-ters in de filterlaag aangebracht. In de praktijk worden hiertoe met een kemboor gaten in de blokken van de toplaag geboord, waardoor vervolgens de waterspanningsmeters in de filterlaag kunnen worden aangebracht. De openingen worden waterdicht afgewerkt, waarvoor bijvoorbeeld PUR-schuim kan worden toegepast. Hiermee is de feitelijke installatie compleet.
De proef kan worden uitgevoerd met één infiltratiebak. Het is ook mogelijk te werken met meerdere inpomppunten. Dit heeft als nadeel, dat de installatie uitgebreider wordt, en dat het aantal benodigde waterspanningsmeters in de filterlaag groter kan worden. Het voordeel is dat een breder gebied wordt bestreken, waardoor toevallige afwijkingen uitmiddelen. Midden tussen de bakken wordt een regelmatiger stromingsverloop gevonden.
DRUKOPNEMER
WATERSPANNINGSMETER
Figuur 2.3 Meetopstelling voor infïltratiemeting
De eigenlijke infïltratieproef bestaat uit drie delen. In eerste instantie worden de infiltratiebakken gevuld met water. Hiertoe wordt water in de bakken gepompt. Indien voor de dijk direct
voldoende diep water aanwezig is, is de beschikbaarheid van water geen probleem. Als er echter sprake is van een voorland dat geregeld droogvalt, dan kan het in het uiterste geval nodig zijn om een tankwagen te vullen met water en deze te gebruiken.
Er is een zeker inpompdebiet benodigd om niet alleen de bakken te vullen met water, doch ook de filterlaag dusdanig te vullen met water dat een drukopbouw in het filter ontstaat. Dit
benodigde inpompdebiet kan vrij fors zijn, bijvoorbeeld 100 liter per seconde. De grootte van het inpompdebiet is afhankelijk van de doorlatendheden.
Een tweede opmerking is, dat het systeem beter werkt naarmate de stijghoogte in de
ten groter is, aangezien dan ook de stijghoogte in het filter groot is. Daardoor zijn kleine
afwijkingen in de gemeten stijghoogte minder belangrijk, en is de uitkomst van de berekeningen nauwkeuriger. Aan de maximaal toe te passen hoogte van het water in de infiltratiebak zijn echter grenzen. Bij een grote druk in het inpomppunt ontstaat in het filter rond de bak turbulente
stroming, en kan er migratie van filtermateriaal ontstaan dat de situatie verstoord. Een tweede beperking is, dat bij een grote stijghoogte in de filterlaag een opwaartse druk onder de blokken ontstaat. In extreme gevallen kunnen de blokken hierdoor in beweging komen. In het algemeen zal worden volstaan met een hoogte van het water in de infiltratiebak van 1 meter. De resultaten van de eerste fase van de proef worden in de analyse niet gebruikt.
Het tweede stadium van de proef begint als een stationaire situatie is ontstaan. Dit is als de hoeveelheid water die via de bakken wordt geïnfiltreerd en de hoeveelheid water die via filter en toplaag uit de constructie stroomt in evenwicht zijn. De stijghoogte in de infiltratiebak en in het filter in dit stadium worden tijdens de analyse gebruikt om de leklengte te bepalen. Dit stadium wordt bereikt als de stijghoogte in het filter niet meer verandert. Dit evenwicht wordt enige tijd gehandhaafd om er zeker van te zijn dat overal een stationaire situatie heerst.
Uit de resultaten van de tweede fase van de infiltratieproef kan de lekJengte worden afgeleid. In feite wordt het verloop van de stijghoogte in de ruimte, onafhankelijk van de tijd, beschreven als functie van de leklengte, waarbij de stijghoogte in het infiltratiepunt dient als randvoorwaarde voor de belasting. Als de stijghoogte op grote afstand van het infiltratiepunt nog steeds groot is, dan is de leklengte eveneens groot. Een kleine lekJengte uit zich in het snel afnemen van de druk onder de toplaag. De individuele doorlatendheden van filterlaag en toplaag kunnen op deze wijze niet bepaald worden. De hierboven geschetste situatie kan bij verschillende combinaties van doorlatendheden optreden. De verhouding tussen de doorlatendheid van filter en toplaag ligt met de gevonden waarde van de lekJengte wel vast.
Het derde gedeelte van de proef valt samen met het beëindigen van de toevoer van water. Het verloop van de stijghoogte in de tijd, als gestopt is met het inpompen van water, is een functie van de doorlatendheid van filter en van toplaag. Hiermee wordt de mogelijkheid geopend de individuele doorlatendheden te berekenen. Vervolgens kan ook de lektijd worden uitgerekend. Als de stijghoogte vanaf het moment dat er geen water meer wordt ingepompt snel afneemt, dan zijn de doorlatendheden groot.
De resultaten van de proef kunnen nadelig worden beïnvloed indien er water uit de filterlaag stroomt via de teenconstructie of via het basismateriaal. In de numerieke modellen voor het bepalen van de leklengte en de lektijd wordt met deze mogelijkheid geen rekening gehouden. Een ander probleem kan ontstaan als zich onder de toplaag een uitvullaag bevindt met daaronder het eigenlijke filter. In de modellen worden deze lagen samengesteld tot één laag met een gemiddelde doorlatendheid. Indien de doorlatendheid van filter en van uitvullaag echter aanzienlijk verschillen kan er ook een verhang loodrecht op het talud ontstaan waardoor de stijghoogte wordt beïnvloed. Ook dit effect wordt in de modellen niet meegenomen.
3 BESCHRIJVING RESULTATEN
3.1 Analytische benadering
Voor de locaties waar metingen zijn verricht kan tevens op basis van theoretische overwegingen een schatting worden gegeven van toplaag- en filterlaagdoorlatendheid. Aan de hand van deze schattingen kunnen ook de waarden voor lektijd en leklengte worden berekend.
Metingen zijn verricht in de Deltagoot (zie figuur 3.1), te Colijnsplaat (zie figuur 3.2), te
Breskens (zie figuur 3.3), op de Afsluitdijk (zie figuur 3.4) en op de Lauwersmeerdam (zie figuur 3.5).
Het geval dat het meest geëigend is om te worden benaderd met de analytische benadering is de Deltagoot. De constructie-eigenschappen zijn hier op voorhand goed bekend. Bij de veldmetingen kan inzanding een rol spelen. Voor de toplaagdoorlatendheid is deze factor wel enigszins af te schatten, hetzij door visueel vast te stellen of de toplaag is ingezand of niet, hetzij omdat enkele van deze metingen gecombineerd zijn met in-situ doorlatendheidsmetingen. Het blijft echter lastig aan visuele inspectie de juiste waarde voor de doorlatendheid te koppelen. De doorlatendheid van de filterlaag is veelal moeilijker af te schatten. Het is onbekend of er inzanding heeft
plaatsgevonden. In enkele gevallen is tussen filterlaag en toplaag een uitvullaag aanwezig. Er zijn dan twee onbekende doorlatendheden, waarbij het zelfs mogelijk is dat de uitvullaag is ingezand en de filterlaag niet.
Bij het bepalen van de lektijd moet ook de eindige lengte van het talud worden betrokken. Deze lengte wordt bepaald ten opzichte van een gemiddelde stilwaterlijn. Voorts is hier de
doorlatendheid van de teen van belang. Deze is in principe onbekend, niet te meten en ook niet te berekenen. Er kan hoogstens een schatting worden gegeven.
Indien de doorlatendheden variëren over de hoogte, dan is de reactie in de filterlaag op
verschillende hoogtes ook anders. Een beschrijving met één lekJengte en één lektijd volstaat dan niet. Zeer complex wordt de situatie als er geen abrupte overgang in doorlatendheden is, maar een continu verloop. Er is dan tevens een continu verloop van de waarden van lekJengte en lektijd. In het andere geval zou kunnen worden volstaan met twee waarden: één voor het gedrag onder de overgang en één voor het gedrag erboven. Het overgangsgebied blijft problematisch.
Op basis van de constructie-eigenschappen zijn zes gevallen berekend met de analytische benadering, indien in het geheel geen inzanding heeft plaatsgevonden. Deze zijn in tabel 3.1
aangegeven.
Hierbij is uitgegaan van schattingen voor parameters op basis van alleen de geometrie, waarbij kennis uit bijvoorbeeld doorlatendheidsmetingen op de toplaag niet in beschouwing is genomen. De teenconstructie is ondoorlatend aangenomen.
•f6,0
injectie, co 20 l/s/pijp
l
15 cm filter ?qnddicht qeotextiel qrofmoziq qeotextiel O90
^qeotextiel
^klei-oonvullinq = drukopnemers
Figuur 3.1 Dwarsdoorsnede opstelling Deltagootproef
haringmanblokken O.5xO.5»O.25m
steenslag 8/12 dik 0.03m
enqie 6m
Figuur 3.2 Dwarsdoorsnede dijk bij Colijnsplaat
N.A.P - 4 . 5 0 m
houten paal waterbouw aslalt schoon zand ! stortsteen >fc ' o drukopnemsr (12 stuks) # = waterspannlngsmeters
Figuur 3.3 Dwarsdoorsnede proefvak colloïdaal beton bij Breskens
gvulling grind 5 / 30 i Uit/uilaag i f w n ü o g 2 0 / 5 0 T l i ] l a g « n / > H . n l < i n 9
lling stoolstakkpn 1 0 / 4 0
Figuur 3.4 Dwarsdoosnede Afsluitdijk
koperslakblokken dik 0.25 op grind 5 / 1 5 O.OBm. d i k
. zand . . . "
Figuur 3.5 Dwarsdoorsnede Lauwersmeerdam
Grootheid cotana [-] D15 |mml filter n [-] filter b lm] filter D15 [mm] uitvul n [-] uitvul b [m] uitvul D15 [mm] voeg n [-] voeg B[m] Mm] D[m] s [mm] Lteen-SWL [m] k [m/s] k' [m/s] A[m] Tk [uur]
Tk,eindis [uur] T^een ^ U r ] Deltagoot 4 33 0,40 0,15 -0,5 0,5 0,15 3,5 20 0,06 0,0074 0,43 0,020 0,020 0,020 Colijns-plaat 4 9 0,35 1,00 8 0,35 0,03 -0,5 0 3 0,25 4 3 4 0,11 0,013 1,47 0,034 0,034 0,033 Bres-kens 4 10 0,35 0,40 -7 0,45 0,25 0,25 0,35 8 3 0,12 0,0066 139 0,034 0,035 0,032 Afsluitdijk (boven HW) 3 30 0,35 0,20 10 0,35 0,10 10 0,45 0,25 0,25 0,4 6 3 0,19 0,006 1,95 0,020 0,022 0,018 Afsluitdijk (getijzone) 3 30 0,35 030 -0,25 0,25 0,35 4 3 0,23 0,009 0,92 0,008 0,008 0,008 Lauwers-meerdam 33 3 035 1,00 2 035 0,08 -0,33 0,20 0,25 6 2 3 0,034 0,0166 0,75 0,048 0,048 0,048 Tabel 3.1 Leklengte en lektijd bepaald op basis van analytische benadering
(niet-ingezande zetting)
Hierna zijn voor de veldlocaties in tabel 3.2 de resultaten gegeven als wordt aangenomen dat er volledige inzanding van de spleten van de blokken en van de filterlaag heeft plaatsgevonden. Er is van afgezien mogelijke tussenvormen (deels ingezand, toplaag ingezand en filterlaag niet, etc.) te berekenen.
Grootheid cotanoc [-) D15 [mm] filter n [-] filter b [m] filter Dl5 [mm] uitvul n [-] uitvul b [m] uitvul D15 [mm] voeg n [-] voeg B[m] Mm] D[m] s [mm] Lteen-SWL [m] k [m/s] k' [m/s] Mm] Tk [uur] Tk,eindig [ u u r ] Tk,,een l"Ur] Colijns-plaat 4 0,2 0,35 1,00 0,2 0,35 0,03 0,2 0,4 0,5 0,5 0,25 4,5 4 0,00021 0,000012 2,09 25,4 26,5 23,8 Breskens 4 0,2 0,35 0,40 -0,2 0,4 0,25 0,25 0,35 8 3 0,00021 0,000043 0,83 10,0 10,0 10,0 Afsluitdijk (boven HW) 3 0,2 0,35 0,20 0,2 0,35 0,10 0,2 0,4 0,25 0,25 0,4 6 3 0,00021 0,000033 0,87 8,1 8,2 8,1 Afsluitdijk (getijzone) 3 0,2 0^5 0,30 -0,2 0,4 0,25 0,25 0,35 4 3 0,00021 0,000022 0,99 9,3 9,3 9,2 Lauwers-meerdam 3,5 0,2 0,35 1,00 0,2 0,35 0,08 0,2 0,4 0,33 0,20 0,25 6 2,5 0,00021 0,000032 1,32 14,2 14,8 13,5 Tabel 3.2 Leklengte en lektijd bepaald op basis van analytische benadering
(ingezande zetting)
Te zien is, uit de verschillen tussen tabel 3.1 en 3.2, dat inzanding, met name op de lektijd, grote invloed heeft. De leklengte blijkt zowel toe als af te kunnen nemen.
3.2 Natuurmeting
De eerste natuurmeting werd eind 1990 uitgevoerd op de dijk nabij Colijnsplaat. De dijk is bekleed met Haringmanblokken op een dun uitvullaagje van steenslag met daaronder een laag mijnsteen. Uit de metingen blijkt duidelijk, dat met name in de getijzone de doorlatendheden van filterlaag en toplaag sterk zijn afgenomen door inzanding en begroeiing. De gemeten golfhoogte bedroeg circa 30 cm. De reactie in de filterlaag was sterk gedempt ten opzichte van deze golf; de amplitude van de waterbeweging in de filterlaag bedroeg slechts 3 cm. Om de gemeten reactie in de filterlaag te kunnen narekenen met STEENZET/1 + moet een leklengte van meer dan 10 meter worden ingevoerd. Met deze grote leklengte ontstaan al bij kleine golven grote verschildrukken over de toplaag.
Uit berekeningen blijkt dan bij relatief kleine golven theoretisch al blokbeweging te ontstaan. Overigens blijkt uit de berekeningen tevens dat de zetting dan nog steeds stabiel is: de
blokbeweging blijft zeer beperkt. Omdat de zetting zo ondoorlatend is, kan er vrijwel geen water onder het bewegende blok stromen. Hierdoor valt de druk onder het blok weg en stopt de blokbeweging. Een tweede mechanisme waardoor blokbeweging beperkt kan blijven is inklemming. De blokken van de toplaag kunnen bij grote opwaartse druk toch op hun plaats blijven door inklemkrachten in het vlak van de bekleding, of doordat ze bij beweging vastwiggen. De natuurmeting te Colijnsplaat is gebruikt als mogelijkheid om de analytische theorie van de lektijd te toetsen. Gedurende een deel van het getij zijn metingen verricht. Deze metingen zijn in een later stadium gebruikt om het gedrag van de constructie als functie van een wisselende buitenwaterstand af te leiden. Omdat hier sprake was van een toplaagdoorlatendheid die duidelijk varieerde over de hoogte, en de analytische methode hier niet in voorzag, is het numerieke model STEENZET dusdanig aangepast dat gerekend kon worden met een variërende
toplaagdoorlatendheid. De doorlatendheid van het filter kan in het model niet eenvoudig worden gevarieerd; deze is over de volledige hoogte van de zetting gelijk. Omdat het op voorhand niet de bedoeling is geweest de meting te gebruiken als een meting van de freatische lijn is de meting bij hoogwater gestopt. Dit is achteraf jammer, omdat juist het verloop bij een dalende waterspiegel extra informatie had kunnen verschaffen. De toplaag van Haringmanblokken in de getijzone is zeer ondoorlatend (5-107 m/s). Bij deze lage doorlatendheid is naar verwachting de lektijd zeer
groot, en er zal een groot faseverschil en amplitudeverschil optreden tussen buitenwaterstand en de reactie van de freatische lijn in het filter. Blijkens de meting is dit niet het geval. De
binnenwaterstand loopt weliswaar achter bij de buitenwaterstand, doch veel minder dan blijkens de waarden voor de doorlatendheid van toplaag en filterlaag werd verwacht. Er zijn blijkbaar andere invloeden. Een eerste mogelijkheid is, om een zekere doorlatendheid aan de
teenconstructie toe te kennen. Dit bleek in dit geval grote invloed te hebben. Omdat de toplaag zo ondoorlatend is, wordt in de berekening de invloed van een doorlatende teenconstructie overheer-send. Met deze aanname werd de meting redelijk dicht genaderd door de resultaten van de berekening.
In tweede instantie is de invloed van de golfwerking op het talud bekeken. Deze heeft invloed.
omdat een groter deel van het talud nat wordt dan bij een horizontale waterspiegel. Dit effect wordt nog versterkt, doordat de doorlatendheid van de zetting boven de getijzone een factor 100 groter was. Toch bleek de invloed beperkt ten opzichte van de invloed van een doorlatende teenconstructie. Als de teen ondoorlatend werd gekozen nam vooral de gemiddelde waterstand in het filter toe als de invloed van golfoploop in rekening werd gebracht.
Een en ander leidde tot een qua tendens succesvolle simulatie van de meting. Toch moet
geconstateerd worden, dat de simulatie moeizaam is verlopen, en dat de gedane aannames omtrent de doorlatendheid van met name uitvullaag (1-10"2 m/s) en in mindere mate teenconstructie
(2,5 10"4 m/s) wel erg op de grens van het waarschijnlijke balanceren.
Geconcludeerd werd, dat bij deze lage doorlatendheid van de toplaag het van eminent belang is te weten wat de exacte waarden van de doorlatendheden van filter, uitvullaag, basismateriaal en teenconstructie zijn. Zonder deze waarden is een betrouwbare voorspelling van de ligging van de freatische lijn in de filterlaag niet mogelijk.
Een tweede natuurmeting is uitgevoerd op de zeedijk ten westen van Breskens. Er werd op twee opeenvolgende dagen een meting verricht: één op het proefvak colloïdaal beton, en één op de ernaast gelegen zetting met basaltonblokken. Het resultaat was tweemaal hetzelfde: hoewel er aanzienlijke golfwerking op het talud was, en de waterstand vrij hoog op het talud kwam, werden in het filter geen waterspanningen gemeten.
Uit dit gegeven kan worden afgeleid dat de waterstand in de filterlaag (een ongeveer 50 cm dikke laag van fosforslakken, die vermoedelijk sterk was ingezand) ten minste een meter lager is
gebleven dan het maximale niveau van de buitenwaterstand. Mede omdat er sprake was van aanzienlijke golfwerking op het talud is dit slechts te verklaren met behulp van de opgestelde theorie door een zeer lage doorlatendheid voor de toplaag te veronderstellen. Een andere ver-klaring kan zijn, dat vanwege de geconstateerde sterke inzanding, het filter een vergelijkbare doorlatendheid heeft als het basismateriaal van het dijklichaam. In dat geval vindt een niet te verwaarlozen uitwisseling van water plaats tussen filter en basis. Tegelijkertijd ontstaat een situatie waarin niet slechts de filterlaag gevuld wordt met water, maar het gehele dijklichaam. Hierdoor kan de waterspiegel in de dijk niet snel stijgen.
De meting in Breskens is verder niet uitgewerkt.
Op grond van de ervaringen in Colijnsplaat en Breskens, beide zettingen met een zeer ondoorla-tende toplaag, werd de Afsluitdijk geselecteerd als derde locatie voor een natuurmeting. Op grond van doorlatendheidsmetingen met behulp van bakken op de toplaag werd verwacht dat de
doorlatendheden ter plaatse vrij groot zouden zijn. De bekleding van de Afsluitdijk bestaat in de zone tot de hoogwaterlijn uit basaltblokken op een laag puin. Hierboven is de bekleding
vervangen door basaltonblokken op een laag steenslag op puin.
Omdat er sprake was van een aanzienlijke windopzet bleek de installatie van de meetbalk en de waterspanningsmeters bij de uitvoering van de meting in dit geval een kritische factor. De meting is hierdoor duidelijk nadelig beïnvloed.
De leklengte van de constructie in de getijzone is vrij groot (4 a 7 m), dit in tegenstelling tot de
leklengte op een niveau hier relatief kort boven, waar een leklengte werd gevonden van circa 0,5 m. De meting van de toplaagdoorlatendheid werd herhaald, doch nu met de nadruk op de
doorlatendheid van de toplaag in de getijzone. Deze metingen gaven aan dat in de getijzone inderdaad lagere doorlatendheden worden gevonden dan bij de eerdere metingen op het gedeelte met de basaltonbekleding.
Het bleek dat de reactie in de getijzone mede bepaald wordt door de leklengte van de zetting boven de getijzone. Er is sprake van een wederzijdse beïnvloeding. Dit volgt ook uit
berekeningen met STEENZET/1+, als dit model wordt aangepast om te rekenen met een
dergelijke overgang in doorlatendheden. Het is echter niet mogelijk gebleken aan te tonen dat het model voor dit geval correcte resultaten geeft.
Om de meting tevens te kunnen gebruiken om de lektijd te bepalen werd op de Afsluitdijk bewust gedurende een zo groot mogelijk deel van een getij doorgegaan met meten. Uit de resultaten bleek de freatische lijn in de filterlaag zich 20 tot 30 centimeter hoger dan de buiten-waterstand te bevinden. Met andere woorden, niet alleen werd een wisseling in de buitenwater-stand bijna direct gevolgd door de waterbuitenwater-stand in het filter, maar door de golfwerking op het talud lag dit niveau zelfs hoger dan de buitenwaterstand. Er was sprake van een perfect evenwicht tussen de gemiddelde druk op het talud en de ligging van de freatische lijn. Bij het narekenen van de meting met het numerieke model traden de nodige problemen op. Duidelijk was, dat de
doorlatendheden van de toplaag boven de getijzone zo hoog was, dat alleen het leeglopen van de zetting bij een dalende buitenwaterspiegel enig houvast bood voor het vaststellen van de
eigenschappen van de zetting. Lager op het talud was echter een andere toplaag aanwezig, terwijl de filterlaag eveneens anders was opgebouwd. Omtrent de doorlatendheid van de teenconstructie was niets met zekerheid te zeggen. Dit gaf een dusdanig aantal onbekenden, dat de waarde van de simulatie beperkt is.
De meting op zich bevestigt het beeld, dat voor het basaltongedeelte boven de getijzone de doorlatendheden groot zijn, en de doorlatendheden in de getijzone lager.
3.3 Meting van getij en freatische lijn
De enige meting tot nu toe die specifiek gericht is geweest op het meten van getij en freatische lijn is in juli 1992 uitgevoerd op de Lauwersmeerdam. Aan de zeezijde ligt hier een zetting bestaande uit een toplaag van koperslakblokken op een laag grind van circa 10 cm op een mijnsteenlaag van 1 meter dik. Op deze locatie was uit eerdere onderzoeken al betrekkelijk veel bekend omtrent de doorlatendheden van de toegepaste materialen. Uit de meetresultaten kon direct worden afgeleid, dat de freatische lijn ten opzichte van de buitenwaterstand in zeer beperkte mate varieerde, en dat er tussen beide waterbewegingen sprake was van een groot faseverschil. Bij numerieke simulatie van de meting bleek dit echter geheel niet op te treden. De verklaring voor dit verschil werd gezocht in de invloed van het basismateriaal van de dijk. De basis en het voorland bestaan uit zand. Dit heeft een doorlatendheid die in dezelfde grootte-orde
ligt als de doorlatendheid van de toplaag en de laag grind hieronder. De laag mijnsteen is aanzienlijk doorlatender. De verklaring voor het gemeten gedrag kon alleen worden gevonden door ofwel de doorlatendheid van de toplaag en eventueel de grindlaag enkele grootte-ordes lager te kiezen, ofwel door te stellen dat het basismateriaal dusdanig doorlatend was, dat het in staat was om een aanzienlijke hoeveelheid water uit de mijnsteenlaag op te nemen, waardoor de waterstand in de mijnsteenlaag niet al te zeer toe kon nemen. Dit laatste lijkt de meest waarschijnlijke verklaring.
Door het verloop van de stijghoogte in de filterlaag over de hoogte van de zetting te bestuderen op één tijdstip is getracht de leklengte af te schatten. Hieruit bleken twee zaken. Ten eerste werden vrij grote stijghoogteverschillen op korte afstand van elkaar gemeten. Dit duidde op korte leklengtes van 0,5 meter of minder. Tegelijkertijd echter werd geconstateerd, dat het gemeten verloop van de stijghoogte over de hoogte, en het theoretische verloop grote verschillen vertoonden. Kennelijk is de situatie in werkelijkheid complexer dan de modellering. Dit feit plaatst grote vraagtekens bij de bepaalde leklengte.
De conclusie, voor zowel de bepaling van de leklengte, als de bepaling van de lektijd, is dat de situatie, zoals deze in werkelijkheid is, en zoals deze in de modellen geschematiseerd wordt, niet overeenkomen. Met de modellen kunnen niet alle situaties voorspeld worden.
3.4 Infiltratiemeting
Alvorens de infiltratiemeting, of inpompproef, is uitgevoerd, is eerst de haalbaarheid van de methode onderzocht. Hiervoor werd het STEENZET-programma, dat rekent met scheve golfaanval (STEEN3D), aangepast. In plaats van golfaanval wordt een horizontale stilwaterlijn aangenomen, terwijl de belasting geconcentreerd wordt in één of meerdere inpomppunten. Dit aangepaste programma kreeg de naam POMP3D. Vervolgens werden een drietal gevallen doorgerekend, waarbij de eigenschappen dusdanig werden gekozen dat redelijk representatieve gevallen ontstonden voor de Nederlandse situatie. Uit de studie bleek een inpompdebiet van circa
120 l/s bij drie inpomppunten (40 l/s per inpomppunt) voldoende te zijn om de meting op de meeste in Nederland voorkomende zettingen uit te kunnen voeren.
Als tweede stap in de ontwikkeling van de meetmethode zijn enkele inpompproeven uitgevoerd in de Deltagoot, op een zetting op een filterlaag. De opzet was hierbij, dat door de proef uit te voeren in een modelsituatie, waarbij tevens de mogelijkheid bestond de leklengte te bepalen via andere methoden, een goede controle van de betrouwbaarheid van de methode mogelijk was. Op basis van de gegeven filterdikte, toplaagdikte, spleetbreedte tussen de blokken en de korrelver-deling van het filtermateriaal werd de leklengte van de constructie geschat op 0,45 a 0,51 m. De simulatie van de proefresultaten leverde een leklengte op tussen 0,5 en 0,6 m. De leklengte leek tijdens het verloop van de proeven toe te nemen. Als verklaring hiervoor wordt de turbulente stroming rond de infiltratiepunten en de hiermee samenhangende grote verhangen gezien.
waardoor enige verplaatsing van het korrelmateriaal rond het inpomppunt mogelijk is. Hierdoor neemt de fïlterdoorlatendheid rond het infiltratiepunt toe. Het lijkt dan alsof het instroomopper-vlak toeneemt. Hierdoor nemen de stijghoogtes rond het infiltratiepunt minder snel af met de afstand tot het infiltratiepunt. De proef waarbij de resultaten van de simulatie het beste met de proefresultaten overeenstemde was dan ook de eerste proef. Het inpompdebiet, dat tijdens de proeven in de Deltagoot is gebruikt, bedroeg circa 20 l/s. Dit is meer dan uit berekeningen vooraf was geschat. Het maximale stijghoogteverschil van 1 meter dat in de berekeningen vooraf was gebruikt werd in de proef 0,85 meter. Nabij de inpomppunten werd een grotere stijghoogte gevonden dan verwacht. Ook dit kan verklaard worden door het oppervlak waarover geïnfiltreerd wordt groter aan te nemen dan alleen de oppervlakte van de infiltratiebak.
In een later stadium zijn de doorlatendheden nader bepaald uit het aflopen van de stijghoogte in de tijd, nadat het inpompen van water was stilgezet. Deze methode bleek in ieder geval onder modelomstandigheden succesvol. Wel bleek uit de studie een vrij grote gevoeligheid van de resultaten voor een verandering in porositeit. Dit geeft een zekere mate van onnauwkeurigheid in de berekende doorlatendheden. Indien een filter met een porositeit van 40 % leegloopt, maar er blijft 5 % water aan de korrels hangen, dan is de porositeit effectief 35 %. Als nu de
doorlatendheid wordt berekend op basis van een porositeit van 40 %, dan wijkt deze af van de werkelijke doorlatendheid. Dit bezwaar kan worden ondervangen door tijdens de meting het inpompdebiet te meten. Dit geeft, afgezien van de gemeten stijghoogtes, een extra mogelijkheid de berekening af te stemmen op de meting.
Na de proeven in de Deltagoot werd besloten infiltratieproeven op een bestaande dijk uit te voeren. Als locatie werd de Lauwersmeerdam uitgezocht, waar in juli 1992 infiltratieproeven en metingen van getij en freatische lijn werden uitgevoerd. De metingen werden gecombineerd uitgevoerd, zodat wederzijdse controle op de resultaten mogelijk zou zijn. Daarnaast zijn beide metingen goed te combineren, aangezien voor beide methoden een aantal waterspanningsmeters in de filterlaag moet worden aangebracht. Dit hoefde nu slechts één maal te worden gedaan. Op vier raaien op enkele tientallen meters afstand van elkaar werden inpompproeven gedaan. De
infiltratiebakken werden op drie verschillende hoogtes op de zetting toegepast. Afwisselend werden één of twee inpomppunten gebruikt. Verder werd ook gemeten met een wisselende buitenwaterstand. De filterlaag bestond uit twee lagen: een laag (ingezand) grind van ongeveer 10 cm dik en een laag mijnsteen van ongeveer een meter dikte. Bij de uitwerking van de metingen bleek dit een complicerende factor. Uit de metingen kan direct worden afgelezen, dat de
dnikopbouw bij het begin van de proef snel verloopt. Dit is moeilijk te begrijpen. De infil-tratiebak staat op een grindlaag die door inzanding vrij ondoorlatend is. In deze grindlaag
bevonden zich ook de waterspanningsmeters. Gemeten wordt dus de dnikopbouw in de grindlaag. Een snelle opbouw van druk kan alleen plaatsvinden als zowel filterlaag en uitvullaag in die tijd vollopen met water. Dit is niet waarschijnlijk. Vermoedelijk is in de mijnsteenlaag sprake van een minder snelle opbouw van druk. Ten eerste is deze laag veel dikker, zodat het opbouwen van druk veel langzamer verloopt, ten tweede wordt de toevoer van water geremd door de relatief minder doorlatende grindlaag. Als de filterlaag van mijnsteen echter niet volloopt, dan zal het
water uit de uitvullaag omlaag stromen, en kan een drukopbouw in de uitvullaag over grotere breedte niet voorkomen. Uit deze beschouwing volgt een beeld, dat niet meer geheel voldoet aan de modellering in POMP3D. De drukopbouw is namelijk niet meer gelijk over de gehele filter-breedte, zodat sprake is van de invloed van twee-dimensionale stroming in de filterlaag.
Van de in totaal vijf proeven konden er drie worden nagerekend. Dit leverde lekJengtes op van 0,31 m, 0,58 m en 0,79 m. Deze leklengtes gelden voor de situatie onder de inpomppunten. Boven de inpomppunten werd geen goede overeenstemming met de metingen gevonden. Voor twee van de vijf proeven werd geen bevredigend resultaat gevonden. In één geval was het meetre-sultaat ofwel niet betrouwbaar, of was de situatie in het talud verstoord. In ieder geval gaven de waterspanningen in de filterlaag geen realistisch beeld. In het andere geval werd de meting kennelijk verstoord door afstroming van water vanuit de grindlaag naar mijnsteenlaag. De resultaten geven aan, dat de filterlaag niet helemaal verzadigd is geweest, met name in die
gevallen waarin de proef laag op het talud is uitgevoerd. Dit is een voorwaarde om met POMP3D te kunnen rekenen. Dit heeft ook invloed op de gemeten stijghoogtes boven het inpomppunt. Doordat er water verdwijnt vanuit de grindlaag richting basis is de gemeten stijghoogte minder dan uit de berekeningen blijkt. In de berekeningen wordt uitgegaan van een ondoorlatende basis. Als dit verschijnsel ook een rol speelt bij de berekeningen waarbij een goede overeenstemming wordt gevonden tussen meting en berekening, dan zijn de berekende leklengtes te klein: de gemeten stijghoogte in de filterlaag is kleiner dan wanneer de basis ondoorlatend is. Het afnemen van de stijghoogte over de hoogte verloopt dan sneller dan volgens de leklengte-theorie.
In dit geval wordt geconstateerd, dat de modellering en de werkelijkheid niet aan elkaar gelijk zijn. Dit werd ook bij de meting van getij en freatische lijn op deze locatie geconstateerd.
4 VERGELIJKING METHODEN
In dit hoofdstuk worden de vier methoden om de lektijd en de leklengte van een constructie te bepalen met elkaar vergeleken. Deze vergelijking vindt plaats op basis van de ervaring die tot nu toe met de methoden is verkregen. De uitvoeringsaspecten spelen hierin een grote rol. In het volgende hoofdstuk worden de resultaten van de methoden met elkaar vergeleken. Hierbij komen de analyse en de specifieke eigenschappen per locatie aan bod.
Gesteld kan worden dat de analytische benadering verreweg de eenvoudigste en goedkoopste methode om de eigenschappen van een constructie te bepalen. Hiervoor is niet meer benodigd dan een constructietekening en een rekenmachine. Voor de bepaling van de eigenschappen van een zetting in een model, met als voorbeeld de Deltagoot, is dit ook zeker voldoende. In prototype moet men echter voorzichtig zijn. De eigenschappen van een taludbekleding op een dijk kan dramatisch verschillen van die in een model. Als voorbeeld wordt genoemd de dijk bij Colijn-splaat, waarbij de doorlatendheid van de toplaag in de getijzone een factor 10.000 lager bleek te liggen dan de doorlatendheid hoog op het talud. Als in dit geval geen rekening wordt gehouden met de invloed van inzanding en biologische activiteit op de doorlatendheid, dan zijn de
resultaten van de analytische beschouwing evident fout. Het nadeel van de analytische benadering is derhalve, dat zonder meting van tenminste de toplaagdoorlatendheid geen zekerheid wordt verkregen omtrent de validiteit van de resultaten.
Dit nadeel is in mindere mate aanwezig bij de veldmeetmethoden. De natuurmeting is een directe meting van de reactie van de bekleding op golfaanval. Voor de meting van getij en freatische lijn geldt hetzelfde ten aanzien van de reactie op een wisselende buitenwaterstand. De beide methoden zijn echter alleen toepasbaar in het gebied waar op dat moment water op de bekleding komt. Dit is de zone vanaf de teen van de zetting tot een niveau van iets boven de hoogwaterstand. De resultaten zijn niet geldig voor niveau's waar niet gemeten is. De doorlatendheden in de getijzone en in zone's hoger op het talud kunnen, zoals geconstateerd, sterk verschillen.
De infïltratiemeting kan in principe zowel in de getijzone als hoog op het talud worden toegepast. Hierbij geldt als nadeel, dat weliswaar in het terrein wordt gemeten (in tegenstelling tot de analytische benadering), maar dat de belasting kunstmatig wordt aangebracht (in tegenstelling tot de beide andere veldmetingen). Hierdoor kan een verkeerd beeld ontstaan van de waarden voor de lektijd en de leklengte. De meting op de Lauwersmeerdam kan als voorbeeld gelden. Naar alle waarschijnlijkheid heeft op deze locatie de uitwisseling van water tussen uitvullaag en filterlaag enerzijds, en filterlaag en basismateriaal anderzijds, grote invloed op de gemeten stijghoogtes in de uitvullaag. Op deze wijze wordt hoog op het talud een lektijd bepaald, terwijl het maar zeer de vraag is of de freatische lijn in de filterlaag in werkelijkheid wel dit niveau kan bereiken.
Als pluspunt van de natuurmeting wordt gezien, dat dit een directe methode is om de belasting op een steenzetting onder golfaanval in prototype te meten. Geconstateerd is, dat de methode op deze manier een goede indicatie geeft van de leklengte van de constructie. Met deze leklengte kan
vervolgens geëxtrapoleerd worden naar andere golfbelastingen dan de gemeten. Zo kan de ontwerpgolf doorgerekend worden en kan worden bepaald of de constructie onder die omstandig-heden stabiel is of niet. In principe is de natuurmeting dus geschikt als toetsingsinstrument voor de zetting.
Een evident nadeel van de methode is, dat de meting uitgevoerd moet worden onder stormom-standigheden. Dit heeft een aantal nadelige implicaties. Ten eerste kan de meting dus niet worden uitgevoerd als er geen storm is (of ten minste voldoende wind om golven van enige betekenis te genereren). Het wachten op een geschikte gelegenheid om te meten kan soms lang duren. Ten tweede is het niet aan te bevelen het systeem lange tijd van te voren te monteren, en dan te wachten op storm. De meters kunnen verlopen, het systeem kan beschadigd worden door vanda-len of aangetast door de elementen. De installatie vindt dus plaats kort voor de meting. Dit heeft twee nadelen: een storm wordt meestal kort van tevoren voorspeld (de mobilisatietijd is kort) en de installatie vindt onder stormomstandigheden plaats. Om veilig te kunnen werken moet het talud droog staan tijdens de installatie. Mede omdat bij storm vaak sprake is van windopzet kan dit de toepasbaarheid van de methode beperken.
Een verder nadeel is, dat slechts op een beperkt gedeelte van de zetting gemeten kan worden, namelijk alleen tot op dat niveau waar het water komt. Dit heeft tot gevolg, dat de eigenschappen van de zetting hierboven niet bepaald kunnen worden. Overigens lijkt het wel zo te zijn, dat de grootste verandering in eigenschappen in of juist boven de getijzone plaatsvindt. Het hoogste punt waar de leklengte bepaald kan worden kan dan dienen als een veilige aanname voor de zetting hoger op het talud.
Een voordeel is, dat de methode geschikt is voor ieder type steenzetting. Bij de infiltratieproeven bijvoorbeeld kan het maximaal toe te voeren infiltratie-debiet een beperking betekenen ten aanzien van de toepasbaarheid. De natuurmeting kent dit soort beperkingen niet: er wordt inderdaad gewoon gemeten aan een 'natuurlijk' optredende situatie.
De natuurmeting is opgezet als een meetsysteem dat de reactie van een zetting op korte golven meet. Een bijkomend voordeel is, dat door de meting op verschillende tijdstippen te herhalen, ook een schatting gemaakt kan worden van de ligging van de freatische lijn in het filter. Er wordt dan met andere woorden naar de reactie van de zetting op het getij gekeken. Hierbij dient opgemerkt te worden, dat bij stormomstandigheden de golfrandvoorwaarde complexer is dan bij een meting zonder golven. Onder stormomstandigheden is ook het gedeelte boven de stilwaterlijn een gedeelte van de tijd onder water. Met deze extra toevoer van water dient bij de analyse rekening te worden gehouden.
Een probleem bij de interpretatie van de natuurmeting is, dat wel een leklengte berekend wordt, maar dat daarmee nog niets bekend is over de individuele doorlatendheden van toplaag, filterlaag en uitvullaag. Om hier iets meer over te weten te komen, is het noodzakelijk dat de
toplaagdoorlatendheid is gemeten, en dat er korrelverdelingen van het materiaal onder de blokken zijn. De natuurmetingen hebben duidelijk aangetoond, dat niet uitgegaan kan worden van de constructie-eigenschappen zoals deze op papier worden verwacht. Een andere manier om achter de doorlatendheden te komen, is een analyse van de ligging van de freatische lijn gedurende (een
deel van) het getij. Deze ligging wordt immers ook bepaald door de doorlatendheden, echter door een iets ander verband. In feite is dit een stelsel met twee onbekenden (filterdoorlatendheid en toplaagdoorlatendheid) en twee gemeten grootheden (leklengte uit de natuurmeting en lektijd uit analyse van de freatische lijn). Dit is in principe oplosbaar. Toch kan als nadeel van dit geheel worden aangemerkt, dat de doorlatendheid van de teenconstructie vaak onbekend is, de invloed van variërende doorlatendheden over de hoogte vaak moeilijk is in te schatten en de analyse kan worden bemoeilijkt als er meerdere lagen onder de blokken aanwezig zijn, of als de doorlatend-heid van het basismateriaal niet verwaarloosbaar is.
De meting van getij en freatische lijn is ontworpen om de lektijd te kunnen bepalen. Als er voldoende meters in het filter zijn geplaatst kan uit het verloop van de stijghoogte over de hoogte ook een schatting worden gegeven van de leklengte.
Het voornaamste voordeel van de meting van getij en freatische lijn is, dat gemeten wordt aan een natuurlijke situatie; het is een directe meting van het verschijnsel waarin men geïnteresseerd is. Direct met de resultaten van de meting is bekend of er sprake is van een duidelijk verschil in stijghoogte in en buiten de constructie, en of dit problemen oplevert. Een nadere analyse kan vervolgens de reactie in andere gevallen dan de gemeten voorspellen met behulp van de grootheid
'lektijd'.
Ten opzichte van de natuurmeting heeft de meting van getij en freatische lijn vooral het •--praktische voordeel, dat de meting onder alle omstandigheden kan worden uitgevoerd, terwijl de natuurmeting alleen onder stormomstandigheden nut heeft. Nadeel van de meting van getij en freatische lijn ten aanzien van het bepalen van leklengte is, dat de methode alleen geschikt is bij grote waarden van lektijd en leklengte. Dit zijn overigens wel de meest kritische situaties-Over het algemeen zal de meting van getij en freatisch niveau plaatsvinden bij een regulier getij. Dit heeft als nadeel, dat alleen in de getijzone gemeten wordt, en niet op het niveau van bijvoor-beeld de maatgevende storm. Aangezien de eigenschappen van de constructie aanzienlijk kunnen variëren over de hoogte is dit een serieus probleem. Uitgaande van lage doorlatendheden in de getijzone kan zo een laag freatisch niveau voorspeld worden, maar als hoger op het talud een grotere doorlatendheid aanwezig is, kan dit een veel te optimistisch beeld geven.
Bij het analyseren van de metingen is geconstateerd, dat de doorlatendheid van de teenconstructie een belangrijke rol kan spelen, met name als de toplaag in verhouding minder doorlatend is. Het is zeer moeilijk gebleken de doorlatendheid van de teen goed af te schatten. Op dit moment is evenmin duidelijk of er een betrouwbare meetmethode ontwikkeld kan worden.
Bij het analyseren van de metingen met STEENZET/1+ wordt aangenomen, dat alleen water via de teen of de toplaag in en uit het filter kan stromen. Als het basismateriaal uit een zeer
ondoorlatend materiaal bestaat, dan is dit een redelijke aanname. Het is echter niet meer dan redelijk om te veronderstellen, dat er ook uitwisseling van water tussen filterlaag en
basismateriaal plaatsvindt. Immers, als het freatisch niveau in de filterlaag stijgt, dan ontstaat er tussen filter en basis een verhang. Als er sprake is van enige doorlatendheid van het
basismateriaal zal er water gaan stromen. In hoeverre dit de meting beïnvloedt, is vooral
afhankelijk van de verhouding in doorlatendheid. Bij de lage doorlatendheden, die nodig zijn om
de lektijd uit het getij te bepalen, speelt waarschijnlijk altijd het basismateriaal, zeker als dit zand betreft, een rol. Voor wat betreft de eenvoud van de analyse van een meting moet dit als nadeel worden aangemerkt. Het kan echter ook een voordeel inhouden. Als aangetoond kan worden, dat dit mechanisme een rol speelt, dan kan met een berekening die ook het basismateriaal in de beschouwing betrekt aangetoond worden, dat bij het ontwerppeil geen grote belasting op kan treden, eenvoudig omdat het water in de fïlterlaag niet zo hoog kan stijgen. Nadelig is vervolgens echter wel, dat ook leeglopen, ofwel het volgen van een dalende buitenwaterstand, langzaam gaat. Dit kan voor bepaalde gedeelten van de zetting juist weer hogere belastingen ten gevolge hebben. Bij de infiltratiemeting wordt, in vergelijking met de twee andere metingen, gebruik gemaakt van relatief veel meters, apparatuur en hulpstukken. Het benodigde aantal waterspanningsmeters kan in principe beperkt blijven, maar het verdient aanbeveling om hier niet te zuinig mee te zijn. De beste meting wordt verkregen indien zowel boven als onder het infiltratiepunt de stijghoogte in het filter kan worden bepaald. Daarnaast is het aan te bevelen ook in ten minste 1 raai naast het infiltratiepunt de waterspanningen te meten, zodat ook een beeld bestaat van de twee-dimensiona-le stroming in de fïlterlaag. Om de waterspanningsmeters in de fïlterlaag te kunnen aanbrengen worden gaten in de toplaag geboord met een kemboor. Dit vergt enige tijd. Het aanbrengen van veel gaten kan een nadeel zijn als de methode wordt toegepast in de getijzone. Het toepassen van te weinig meters in de fïlterlaag kan tot gevolg hebben dat de meting mislukt als één of twee meters een afwijkend beeld geven ten opzichte van de andere meters.
Een tweede benodigdheid is één of meer infiltratiebakken. Deze bakken moeten in veel gevallen speciaal op maat worden gemaakt. Hierbij moet er op worden gelet, dat de bak zo precies
mogelijk in het gat in het talud past, waterdicht is en voldoende hoogte bezit. Verder is het nodig om water in de bakken te kunnen pompen. Hiervoor zijn één of twee pompen met voldoende capaciteit nodig, en in de meeste gevallen een aggregaat voor de stroomvoorziening. Om de meting te registreren is een opslagmedium nodig. Hieraan wordt als bijzondere eis gesteld, dat ter plaatse afgelezen kan worden, aangezien met het inpompen van water moet worden doorgegaan tot ten minste het punt waar een stationaire situatie is ontstaan. Men moet dus weten of de stijghoogte in het filter gedurende de meting verandert of niet. Een indicatie, indien direct uitlezen niet mogelijk is, kan worden verkregen door te kijken of de waterstand in de infiltratiebakken gedurende langere tijd constant blijft bij een constante toevoer van water. De grootte van het benodigde inpompdebiet is afhankelijk van constructie-eigenschappen zoals diktes en doorlatendheden van de toplaag en de filterlaag. Met name de doorlatendheden zijn vooraf niet bekend. Dit maakt het lastig vooraf uit te maken of voldoende debiet geleverd kan worden. Ook de beschikbaarheid van water kan een probleem zijn. Het is niet mogelijk vooraf het debiet af te schatten zonder kennis over de doorlatendheden. Men kan dus tijdens de proef voor verrassingen komen te staan.
Een belangrijk voordeel van de infiltratiemeting is, dat de methode geschikt is om op ieder niveau van de zetting te worden toegepast. De meting van het gedrag van een zetting onder stormomstandigheden en de meting van getij en freatische lijn zijn alleen plausibel op de niveaus waar met enige regelmaat water komt. Dit beperkt deze methoden tot de niveaus onder de lijn
