Reststerkte van dijkbekledingen. Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag

(1)

H195

A2 9i3.27

o

Opdrachtgever:

Rijkswaterstaat

Dienst Weg- en Waterbouwkunde, TAW-A2

o o o o

o

Reststerkte van dijkbekledingen

o o o o

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag

O' O . O

o

Deel III, Meetverslag Deltagootonderzoek Juni 1993 O O O

ES9

GRONDMECHANICA

DELFT

o o o

o

waterloopkundig laboratorium

WL

(2)

Reststerkte van dijkbekledingen

(3)

1. Rapport nr. A2.93.27

2. Serie nr. TAW-A2 4. Titel en sub-titel

Reststerkte van dijkbekledingen en stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag

7. Schrijvers ir. J. Wouters

9. Naam en adres opdrachtnemer

Waterloopkundig Laboratorium Voorsterweg 28, Marknesse Postbus 152, 8300 AD Emmeloord

1 2. Naam en adres opdrachtgever Rijkswaterstaat

Dienst Weg- en Waterbouwkunde Postbus 5044, 2600 GA Delft

15. Opmerkingen

Projectbegeleider DWW: ir. B.P. Rigter

16. Referaat

Het verslag geeft een beschrijving van grootschalig onderzoek in de een onbeschermde kleilaag weerstand kan bieden tegen golfklappen steenzetting op een klei-onderlaag.

3. Ontvanger catalogus nummer

5. Datum rapport Juni 1993

6. Kode uitvoerende organisatie H 1550

8. Nr. rapport uitvoerende organisatie

10. Projektnaam TAWA'STEENZ 1 1 . Kontraktnummer 3.1.0343 13. Type rapport Meetverslag Deltagootonderzoek 14. Kode andere opdrachtgever

Deltagoot. Het betreft een onderzoek naar de mate waarin . Verder wordt aandacht besteed aan de stabiliteit van een

17. Trefwoorden

Reststerkte, dijkbekleding, klei, steenzettingen 19. Classificatie

18. Distributie systeem

(4)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag H155O juni 1993

Inhoud

Lijst van tabellen Lijst van figuren Lijst van foto's

blz. 1 Inleiding 1

1.1 Opdracht 1 1.2 Kader en doelstelling van het onderzoek 1 1.3 Samenvatting en conclusies 2 2 Modelopstelling 5 2.1 Inleiding 5 2.2 Basistalud 6 2.3 Proevenserie A 6 2.4 Proevenserie X 7 2.5 Proevenserie Y 8 2.6 Proevenserie Z 8 2.7 Proevenseries K en L 8 3 Instrumentatie en gegevensverwerking 9 3.1 Inleiding 9 3.2 Golfkarakteristieken 9 3.3 Drukken 11 3.4 Blokverplaatsing 12 3.5 Peilingen 12 3.6 Verwerking 13 4 De klei 14

4.1 Herkomst en kwaliteit van de klei 14 4.2 Monstername en monsterverwerking 15 4.3 Representativiteit van de beproefde klei 17

5 Proevenprogramma en verloop van de proeven 20

5.1 Proevenprogramma 20 5.2 Verloop van de proeven 21 5.2.1 Proevenserie A 21 5.2.2 Proevenserie X 24 5.2.3 Proevenserie Y 25 5.2.4 Proevenserie Z 26 5.2.5 Proevenserie K 27 5.2.6 Proevenserie L 29 waterloopkundig laboratorium | WL

(5)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag Hl 550 juni 1993

InhOLld (vervolg)

blz. 6 Resultaten 32 6.1 Stabiliteit steenzetting 32 6.2 Klei-erosie 33 Referenties Tabellen Figuren Foto's

Bijlage I : Gegevens geotextiel

Bijlage II : Grondmechanische proeven (bijdrage Gerard Kruse)

(6)

Lijst van tabellen

la Positie WL instrumenten; Proevenseries X, Y en Z

lb Positie GD waterspanningsmeters; Proevenseries X, Y en Z 2a Positie WL drukopnemers; Proevenseries K en L

2b Positie GD waterspanningsmeters; Proevenserie K 2c Positie GD waterspanningsmeters; Proevenserie L 3 Proevenprogramma; Proevenserie A

4 Proevenprogramma; Proevenserie K 5 Proevenprogramma; Proevenserie L

6 Proevenprogramma en verplaatsingen; Proevenserie X 7 Proevenprogramma en verplaatsingen; Proevenserie Y 8 Proevenprogramma en verplaatsingen; Proevenserie Z 9 Resultaten van klassificatieproeven op klei

(7)

Lijst van figuren

1 Overzicht Deltagoot 2 Asfalttalud in Deltagoot

3 Basistalud (zonder steenzetting) 4 Meetbalk

5 Modelopstelling Proevenserie A

6 Opstelling instrumenten Proevenseries X, Y en Z

7 Modelopstelling Proevenserie X + nummering drukopnemers 8 Modelopstelling Proevenseries Y en Z

9 Zeefkromme van het reparatie-zand 10 Modelopstelling Proevenserie K 11 Modelopstelling Proevenserie L 12 Verplaatsingsopnemer 13 Kleipakketten in de goot 14 Energie-dichtheid spectra 15 Voorbeeld druksignalen 16 Voorbeeld verplaatsingsignalen

17 Locaties voor het steken van de kleipakketten 18 Geulerosie na Proef A03

19 Blokverplaatsingen: Proevenserie X; halzijde

20 Blokverplaatsingen: Proevenserie X; meetcabinezijde

21 Blokverplaatsingen: Proevenserie Y; halen meetcabinezijde 22 Blokverplaatsingen: Proevenserie Z; halen meetcabinezijde 23 Peiling K2 24 Peiling K3 25 Peiling K4 26 Peiling L2 27 Peiling L3 28 Peiling L5 29 Peiling L6 30 Peiling L7 31 Peiling L8

32 Maximaal gemeten erosiediepte als functie van de tijd

(8)

Stabiliteit van steenzetting en Mei-onderlaag Hl 550 juni 1993

Lijst van foto's

la Geulerosie na Proef A03 2a Initiële schade Proevenserie X

2b Modelopstelling Proevenseries X, Y en Z 3a,b Geulerosie na Proevenserie X

4a Modelopstelling Y (Perkpolderzijde) 4b Inbouw Proefopstelling Y

5a,b Talud na Proef Y14

6a,b Lokale schade na Proevenserie Y 7a,b Schade aan zandlaag na Proevenserie Y 8a Schade na Proevenserie Z

8b Schade na Proef K02 9a Kleitalud voor Proef K12 9b Schade na Proef K12

10a Erosie na Proef K23 10b Erosie na Proef K25 1 la Erosie na Proef L03 1 lb Erosie na Proef L05

(9)

1 Inleiding

1.1 Opdracht

In zijn brief van 18 Oktober, 1991, kenmerk WB/BXF 914498, verleende de Hoofd-ingenieur-Directeur van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat (DWW),

opdracht aan WL (Waterloopkundig Laboratorium) tot het uitvoeren van grootschalig fysisch modelonderzoek naar de reststerkte van kleilagen in een dijklichaam. Dit onderzoek is omschreven in het onderzoeksvoorstel "Reststerkte van kleilaag" dd 21 Augustus, 1991. Het onderzoek werd begeleid door de projectgroep "Taludbekledingen gezette steen (TAW-A2)

van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen".

Het onderzoek is uitgevoerd in de periode december 1991 tot april 1992 in de Deltagoot van WL. Het onderzoek stond onder leiding van ir. J. Wouters van WL, die ook dit meetverslag samenstelde. Van de zijde van GD (Grondmechanica Delft) is het onderzoek begeleid door drs. G.A.M. Kruse die ook de specifieke grondmechanische bijdragen aan dit verslag heeft verzorgd.

Namens de opdrachtgever werd de dagelijkse begeleiding verzorgd door ir. B.P. Rigter van de DWW.

1.2 Kader en doelstelling van het onderzoek

In het kader van TAW werd van midden 1991 tot midden 1992 een omvangrijk onderzoek in de Deltagoot uitgevoerd. Dit onderzoek bestond uit de volgende onderdelen:

a. Onderzoek asfalttalud (TAW A4) b. Onderzoek stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag (TAW-A2) c. Onderzoek grastalud en golfoverslag (TAW-A3)

Het onderhavige onderzoek "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" werd orn prakti-sche redenen gecombineerd met:

d. Onderzoek ruwheidselementen (TAw-D)

Het doel van het onderzoek "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" is het kwantifi-ceren van:

1. De ontwikkeling van erosiegeultjes in de kleilaag onder de uit betonblokken bestaan-de afbestaan-deklaag tijbestaan-dens kortdurenbestaan-de belasting. Hierbij wordt ook gekeken naar bestaan-de invloed van de kleikwaliteit op de erosie.

2. De invloed op de stabiliteit van de steenzetting van:

— natuurlijke- of kunstmatig aangebrachte erosiegeultjes in de kleilaag, — reparatiemethode voor de kleilaag,

— aanwezigheid van een geotextiel tussen kleilaag en steenzetting.

(10)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag H155O . juni 1993

3. De reststerkte van de klei na verdwijnen van een groot deel van de afdeklaag. — invloed van kleikwaliteit,

— invloed stormduur en golfhoogte.

Ten aanzien van punt 3 dient het onderzoek enerzijds om een indicatie te geven van de bijdrage die een kleilaag aan de reststerkte van een dijkconstructie kan geven en anderzijds dient het als een toetsing van bestaande inzichten en theorieën met betrekking tot klei-erosie bij golfaanval.

1.3 Samenvatting en conclusies

In dit meetverslag wordt een beschrijving gegeven van modelonderzoek met een talud met een steenzetting op een klei-onderlaag en met een kleilaag zonder steenzetting. Dit onderzoek is in de periode tussen december 1991 en april 1992 uitgevoerd in de Deltagoot van WL. Om praktische redenen is het onderzoek uitgevoerd gecombineerd met het onderzoek "Ruw-heidselementen".

Het doel van het onderzoek was:

1. Het vastleggen van de ontwikkeling van geulerosie in de kleilaag onder de steenzet-ting.

2. Het bepalen van de invloed van de al dan niet geërodeerde en/of gerepareerde kleilaag op de stabiliteit van de steenzetting.

3. Het bepalen van de "reststerkte" van de klei.

Het erosiegedrag van klei wordt niet alleen bepaald door de samenstelling van de klei maar ook door de structuur. Deze structuur kan per locatie sterk verschillen waarbij de tijd dat de klei in de constructie was opgenomen een belangrijke, mede bepalende factor is. Teneinde een zo goed mogelijke simulatie van de werkelijkheid te krijgen is er klei in het mode! ge-bruikt die uit bestaande dijkvakken is gehaald, n.1. dijkvakken bij Perkpolder en Kruiningen. Deze klei is ongeroerd in pakketten in het model aangebracht.

Het vastleggen van de geulerosie is in het bijzonder tijdens Proevenserie A gebeurd. De model-opstelling voor Proevenserie A wordt in Figuur 5 weergegeven terwijl de omstandig-heden bij de uitgevoerde proeven in Tabel 3 zijn samengevat. De volgende conclusies kunnen worden getrokken uit deze proeven:

1. Na bijna 7 uur golven trad er een zodanige geulerosie op in de kleilaag dat instabili-teit van een blok uit de steenzetting hiervan het gevolg was.

2. Met name de klei, die voor de vlijlaag (c.q. afwerklaag) was gebruikt, bleek erosie-gevoelig te zijn.

(11)

Het bepalen van de invloed van de kleilaag op de stabiliteit van de steenzetting werd in de Proevenseries X, Y en Z gedaan. Met betrekking tot de hoedanigheid van de onderlaag kan het volgende onderscheid worden gemaakt, namelijk:

• steenzetting koud op de vlakke klei, Serie Z (meetcabinezijde; zie Figuur 8), • natuurlijke erosie-geulen in de klei, Serie X (halzijde) en met initiële schade in de

klei, Serie X (meetcabinezijde; zie Figuur 7),

• gerepareerde klei, Series Y en Z (halzijde; zie Figuur 8),

• steenzetting op ENKA-drain, Serie Y (meetcabinezijde; zie Figuur 8).

De golfomstandigheden tijdens deze proevenseries en de gemeten blokverplaatsingen zijn in de Tabellen 6, 7 en 8 samengevat. Tijdens de proeven zijn er uitgebreid metingen gedaan aan het drukverloop op het talud en onder de steenzetting. Deze metingen zullen nader worden geanalyseerd in een vervolgstudie. Uit een eerste "black-box"-achtige analyse kunnen de volgende conclusies worden getrokken:

3. De hoogste stabiliteit van de steenzetting werd bereikt door de steenzetting koud op de klei te plaatsen.

4. Ronde initiële gaten (0,25 m) bleken geen negatief effect te hebben op de stabiliteit van de steenzetting, dit in tegenstelling tot langwerpige gaten (0,50 m / 0,20 m / 0,02 m) en natuurlijke erosiegeulen.

5. De stabiliteit van blokken op een met behulp van zand en een geotextiel gerepareerde kleilaag was gering (vergelijkbaar met die van natuurlijke erosiegeulen).

6. De invloed van de aanwezigheid van de ENKA-drain tussen de klei en de steenzetting was gering.

De bijdrage van de kleilaag aan de reststerkte werd tijdens de Proevenseries K en L bepaald. Gedurende de Proevenserie K is dit bij hoogwater-omstandigheden gebeurd terwijl bij de Proevenserie L dit bij iaagwater is gedaan.

Hoogwater-omstandigheden: • waterstand +5,0 m, • Hs = 1,5 m e n Tp = 5,0 s. Laagwater-omstandigheden: • waterstand +3,5 m, • Hs = 1,0 m e n Tp = 4,2 s. waterloopkundig laboratorium | wi

(12)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag H155O juni 1993

In Figuur 32 wordt de erosie van de kleilaag als functie van de tijd weergegeven. Globaal kan het volgende worden geconcludeerd uit de Proevenseries K en L:

7. De Kruiningenklei erodeert twee keer zo snel als de Perkpolderklei.

8. Een verhoging van de golfhoogte met 50% (van 1,0 m naar 1,5 m) heeft tot gevolg dat de erosiesnelheid meer dan twee keer zo hoog komt te liggen.

Gedurende de Proevenseries K en L zijn er uitgebreid metingen verricht aan de drukken die optraden zowel op het talud als in de kleipakketten. Deze drukmetingen zullen door GD nader worden geanalyseerd om de ontwikkelde erosiemodellen voor klei te verifiëren en te ijken.

N.B. Ter illustratie van de proeven, die in het kader van de onderzoeken:

• stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag en, • ruwheidselementen,

zijn uitgevoerd is er een videofilm gemaakt.

(13)

2 Modelopstelling

2.1 Inleiding

Het onderhavige onderzoek is op ware grootte uitgevoerd in de Deltagoot van WL, lokatie De Voorst (zie Figuur 1). Alle proeven zijn uitgevoerd met een taludhelling 1:4. Uitgangs-punt bij de successievelijk uitgevoerde onderzoeken in de Deltagoot (zie Paragraaf 1.2) was dat alle onderdelen gebruik zouden maken van dezelfde zandkern. Voor de modelopstelling van het onderhavige onderzoek is dus ook zoveel mogelijk gebruik gemaakt van de modelop-stelling zoals deze aanwezig was na het asfaltonderzoek (zie Figuur 2).

Het onderzoek "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" is gelijktijdig uitgevoerd met het onderzoek "Ruwheidselementen", dat in een apart rapport (WL, januari 1993) wordt beschreven. In onderstaande tabel (Tabel 2.1) staan de verschillende proevenseries in chronologische volgorde weergegeven. Tevens is in de tabel aangegeven ten behoeve van welk van beide onderzoeken de betreffende serie werd uitgevoerd.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Serie A Serie X Serie Y Serie Z Serie K Serie B Inpompproef Serie C Serie D Serie C100 ... C109 Serie G Serie A-vervolg Serie L blokken op klei X X X X X X ruwheidselementen X X X X X X X X

Tabel 2.1 Chronologische volgorde van de proevenseries voor zowel "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" als "Ruwheidselementen"

Voor het onderzoek "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" zijn dat de Series A, X, Y, Z, K en L (N.B. Serie A-vervolg is alleen t.b.v. het onderzoek "Ruwheidselementen" uitgevoerd).

De Series A, X, Y en Z hadden tot doel na te gaan wat de invloed zou zijn van de onderlaag op de stabiliteit van de blokken van de steenzetting en de Series K en L om de reststerkte van de onbeschermde kleilagen bij golfaanval vast te leggen.

De genoemde series zijn uitgevoerd met modelopstellingen die in meer of mindere mate verschilden van het basistalud.

(14)

2.2 Basistalud

Het basistalud is in Figuur 3 weergegeven. Vanaf een hoogte van +2,0 m tot +6,5 m was over de gehele breedte van de goot het asfalt verwijderd waarna er een 1,2 m diep gat in het talud werd gegraven. Het aldus blootgelegde zandoppervlak werd afgedekt met geotextiel (type Fibertex, "non-woven", F-3S, voor nadere gegevens zie Bijlage I) waarop vervolgens een circa 0,10 m dikke, uit zand bestaande, opvullaag was aangebracht. De opvullaag had als functie verschillen in de dikte van de hierop geplaatste kleipakketten te compenseren. In de uitvullaag lagen fel gekleurde kurken die bij de erosieproeven (Series K en L) als indicatoren moesten dienst doen bij een erosie over de gehele dikte van het kleipakket. Onder elk van de kleipakketten werden in totaal 10 kurken gelegd die onder de pakketten aan de cabinezijde oranje kleurig waren en aan de halzijde groen. Tevens waren er in deze uitvullaag grindworsten aangebracht. Het doel van deze grindworsten was om zandverlies te voorkomen in geval van erosie over de gehele dikte van de kleipakketten. De in de goot geplaatste kleipaketten hadden de volgende afmetingen:

• lengte 2,0 m (eenmaal geplaatst in de goot werd de lengte tot 1,90 m teruggebracht), • breedte 2,2 m,

• dikte 0,8 - 0,9 m.

Aan de halzijde werden de kleipaketten uit Perkpolder geplaatst terwijl aan de meetcabine-zijde de kleipaketten uit Kruiningen werden geplaatst. In Hoofdstuk 4 wordt een uitvoerige beschrijving gegeven van de klei en van het plaatsen en afwerken van de kleipaketten.

In het midden van de goot was een meetbalk tussen de kleipakketten geplaatst, zie Figuur 4. De open gebleven ruimte tussen de kleipakketten en de gootwand was opgevuld met geroerde klei. Het oppervlak van de kleipakketten was afgevlakt met behulp van rulle klei die in de praktijk ook vaak voor dit doel wordt toegepast. Vervolgens was dit geheel afgedekt met koud tegen elkaar geplaatste betonblokken met afmetingen 0,50 m/0,50 m/ 0,15 m, zie Figuur 5. In totaal werden er 36 rijen betonblokken in het talud gelegd, de nummering van deze rijen begint onderaan de steenzetting op +2,0 m.

Voor inspectiedoeleinden waren een aantal blokken iets kleiner gemaakt, nl. 0,495 m/ 0,495 m/0,15 m. Dit was gedaan om deze blokken gemakkelijk uit de zetting te kunnen halen om zodoende de kleilaag zichtbaar te kunnen maken.

2.3 Proevenserie A

Proevenserie A had twee doelen:

• het meten van de invloed van ruwheidselementen op de golfoploop en,

• het vastleggen van geulerosie in de kleilaag onder de betonblokken als gevolg van langdurige golfaanval.

Voor deze beide doelen werd een modelopstelling gebruikt die gelijk was aan het basistalud, met de volgende toevoeging dat er tussen +4,25 m en +6,45 m ruwheidselementen (0,10 m/0,10 m/0,088 m) op de betonblokken waren aangebracht, zie Figuur 5. Bij deze

(15)

proevenserie werd er geen gebruik gemaakt van losse "meetblokken" wat inhoudt dat alle blokken, die iets kleiner waren uitgevoerd, met wigjes in de zetting waren vastgezet.

N.B. Aan het einde van dit eerste deel van de Proevenserie A is de laatste proef (Proef A03), een proef die veel schade veroorzaakte, herhaald. Bij deze herhalingsproef (Proef A03h) zijn de ruwheidselementen weggelaten.

2.4 Proevenserie X

Het doel van Proevenserie X was:

• het bepalen van de invloed van de al dan niet op natuurlijke wijze geërodeerde kleilaag op de stabiliteit van de steenzetting.

Als gevolg van de proeven in Serie A waren er aan de halzijde grote en aan de meetcabine-zijde kleinere erosiegeulen in de klei ontstaan. De erosiegeulen aan de halmeetcabine-zijde werden voor Proevenserie X met rul, niet-aangestampte klei uitgevlakt, terwijl aan de meetcabinezijde de erosiegeulen met klei werd opgevuld die vervolgens goed werd verdicht. Aan de meet-cabinezijde werden vervolgens initiële gaten met een diepte van 0,02 m aangebracht, zie Figuur 7. De ronde gaten hadden een diameter van 0,25 m en de rechthoekige gaten waren 0,50 m lang en 0,20 m breed. De steenzetting, die over deze ondergrond was aangebracht bevatte drukopnemers en verplaatsingsopnemers, zie Figuur 6.

Zowel bij de Proevenserie X als bij de Proevenseries Y en Z is de verplaatsing van de acht losse blokken gemeten. De gewichten en soortelijke massa's (s.m.) van deze losse blokken staan in de onderstaande tabel weergegeven. De plaats van de blokken wordt in Figuur 6 weergegeven. Blok (vpl) 1 2 3 4 5 6 7 8 Massa kg 80,9 84,7 86,6 86,8 83,3 84,8 83,7 82,0 s.m. kg/m 2223 2330 2356 2370 2247 2334 2279 2233

Tabel 2.2 Losse blokken proevenseries X, Y en Z

(16)

2.5 Proevenserie Y

Het doel van Proevenserie Y was:

• het bepalen van de invloed van verschillende reparatiemethoden van de kleionderlaag op de stabiliteit van de steenzetting.

Voor modelopstelling Y waren de erosiegeulen aan de halzijde opgevuld met gekleurd zand. In Figuur 9 wordt de zeefkromme van dit zand weergegeven, Dl0 = 0,165 mm, D50 = 0,248

mm en D^ = 0,377 mm. Deze zandlaag werd vervolgens afgedekt door een zanddicht geotextiel, type Fibertex F-3S (zie Bijlage I). Aan de meetcabinezijde was een vlak (goed verdicht) klei-oppervlakte aanwezig die was afgedekt met ENKA-drain. De steenzetting die over beide constructies lag was indentiek aan die bij opstelling A.

2.6 Proevenserie Z

Het doel van Proevenserie Z was tweeledig namelijk:

• het reproduceren van Proevenserie Y voor wat betreft de opstelling aan de halzijde, • het bepalen van de hydraulische belasting op de steenzetting in het geval dat deze

op een niet geërodeerde kleilaag is geplaatst.

Het proefresultaat bij modelopstelling Y was dusdanig dat de mogelijkheid niet werd uitgesloten dat het erosieproces mogelijk door de modelopstelling was beïnvloed. Met name werd de mogelijkheid dat er zand aan de zijkanten van het geotextiel verloren was gegaan niet uitgesloten en doordat de niet-losse blokken door middel van stalen strippen verstevigd waren konden zij niet goed bijzakken. In principe is voor de halzijde de modelopstelling gelijk aan die van de halzijde bij Proevenserie Y, met deze aantekening dat de zijkanten van het geotextiel zodanig in de klei waren vast gemaakt dat lekkage absoluut onmogelijk was en dat de extra verstevigingsstrippen over de nier-losse blokken weggelaten werden. Aan de meetcabinezijde lagen de betonblokken koud op de vlak afgewerkte (verdichte) klei.

2.7 Proevenseries K en L

Het doel van de Proevenseries K en L was:

• het bepalen van de reststerkte van de kleilaag.

De opstelling K was bedoeld voor een hoogwater-situatie nl. +5,0 m en L voor een laag-water-situatie nl. +3,5 m. Hiertoe werd over een gedeelte van het talud de steenzetting verwijderd zodat de klei onbedekt kwam te liggen. Hierdoor kwam ook een deel van de meetbalk met de drukopnemers vrij te liggen zodat deze mee gemeten konden worden (zie de Figuren 10 en 11).

(17)

Stabiliteit van steenzetting en Mei-onderlaag H155O juni 1993

3 Instrumentatie en gegevensverwerking

3.1 Inleiding

Tijdens de proevenseries, die in het kader van het onderzoek "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" werden uitgevoerd zijn in grote lijnen de volgende grootheden gemeten.

Alle proevenseries

Golfkarakteristieken in de goot, zoals de golfhoogte, reflectie-coëfficiënt en golfperiode. Bovendien voor:

Proevenseries X, Y en Z

1. Drukverloop op het talud en drukverloop op het scheidingsvlak steenzetting en (klei)onderlaag.

2. Verplaatsing van de losse blokken.

Proevenserie A

Verloop van het erosieproces in het oppervlak van de kleilaag onder de steenzetting.

Proevenseries K en L

1. Erosieproces van de kleipakketten.

2. Drukverloop op het talud en drukverloop in de kleipakketten.

In de volgende paragrafen zal de plaatsing van de gebruikte instrumenten en de verwerking van de meetgegevens nader worden beschreven.

3.2 Golfkarakteristieken

regelmatige golven

Teneinde een over de gehele lengte van de goot vormvaste golf te verkrijgen werd bij de golfopwekking gebruik gemaakt van golfopwekkingsprogrammatuur voor het onderdrukken van tweede orde stoorgolven. Verder werd gebruik gemaakt van reflectie-compensatie op het golfschot, zodat kan worden gesteld dat door de gehele goot de golfbeweging alleen werd bepaald door de inkomende en de van de constructie reflecterende golf.

De golfbeweging werd halverwege de goot gemeten met behulp van twee golfhoogteopnemers (waterniveau-volgers), die tot de standaarduitrusting van de goot behoren. Het maximale bereik van de golfhoogteopnemer is 3,5 m en de nauwkeurigheid is plus en min 1 % van de aflezing.

(18)

Eén van d e golfhoogteopnemers werd in een knoop e n d e andere in e e n buik v a n het golfbeeld geplaatst. Uit d e meetresultaten van beide golfhoogteopnemers werd vervolgens de inkomende golfhoogte e n d e hoogte van d e gereflecteerde golf berekend.

H| = inkomende golfhoogte = ( H ^ , + Hmin)/2

Hmax = gemeten golfhoogte in een buik = Hj + Hr

Hmin = gemeten golfhoogte in een knoop = Hj - Hr

Hr = gereflecteerde golfhoogte = ( Hm i - Hmin)/2

r = reflectiecoëfficiënt = Hr/Hi

Onregelmatige golven

Bij de onregelmatige-golf proeven werd standaard gebruik gemaakt van een Pierson-Moskowitz (PM) spectrum. De golfcondities in het model worden gekarakteriseerd door de significante golfhoogte (Hs) en de piekperiode (Tp).

• Hs wordt gedefinieerd als het gemiddelde van het 1/3 hoogste deel van de

golf-hoogten,

• Tp wordt gedefinieerd als de reciproke waarde van de frequentie waarbij de

energie-dichtheid maximaal is, Tp = 1/fp.

In Figuur 14 (boven) wordt het bij Proef K2.4 gemeten spectrum weergegeven en in Figuur 14 (onder) het bij Proef LO.5 gemeten spectrum.

Net als bij de proeven met regelmatige golven werd ook bij de onregelmatige-golf proeven de golfhoogte gemeten met behulp van twee golfhoogteopnemers, die halverwege de goot waren geplaatst. Bij de onregelmatige-golf proeven werden beide golfhoogte-opnemers op een onderlinge afstand gezet, die overeenkomt met ca. 0,17 x Lp, waarbij

Lp = golflengte behorende bij Tp (= piekperiode van het spectrum).

Vervolgens werd met behulp van de standaard spectraai-analyse programmatuur van WL de spectra en de golfhoogte-overschrijdingskrommen van beide golfmetingen bepaald waarna met een kruiscorrelatieprogramma de reflectiecoëfficiënt werd berekend.

Hierbij is de reflectiecoëfficiënt gedefinieerd als:

W df

r2 =JL

o

waarin:

fs

t

if) df

Sr(f) = het energiedichtheidsspectrum van de gereflecteerde golven,

Sj(f) = het energiedichtheidsspectrum van de inkomende golven, en f = de golffrequentie.

(19)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag H1550 juni 1993

Vervolgens is:

Hs,i ~ Hs.m

\/(l * r2)

waarin:

Hs m = significante hoogte van de gemeten golf,

Hs j = significante hoogte van de inkomende golf.

Ook bij de onregelmatige-golf proeven werd gebruik gemaakt van de reflectiecompensatie op het golfschot.

3.3 Drukken

Om de drukken op het talud te kunnen meten waren er bij de Proevenseries X, Y en Z druk-opnemers in de betonblokken van de steenzetting aangebracht. Bij de opstelling van de instrumenten is er van uitgegaan dat de drukverdeling op het talud over de breedte van het talud niet verschilt. Dit is de reden dat er meer opnemers aan de meetcabinezijde zijn aangebracht dan aan de halzijde.

De drukken op het scheidingsvlak betonblokken en klei werden gemeten met drukopnemers die aan de onderkant van de betonblokken waren geplaatst.

De exacte plaats van de opnemers is weergegeven in de Figuren 6 en 7 en in Tabel la. In deze tabel wordt de positie van instrumenten weergegeven uitgedrukt in X-, Y- en Z-coördinaten:

X = de afstand vanaf het golfschot (m),

Y = de afstand vanaf de gootwand aan de meetcabine zijde (m), Z = de hoogte ten opzichte van de gootbodem (m).

Om de drukken op het kleitalud bij de de erosieproeven K en L te kunnen meten waren er drukopnemers in de meetbalk geplaatst. De meetbalk was in de as van de goot geplaatst. De kabels van de verschillende instrumenten in het talud werden door de meetbalk heen naar boven geleid. De exacte locatie van deze drukopnemers is weergegeven in de Figuren 4, 10 en 11 en in Tabel 2a.

Voor de WL drukopnemers geldt de volgende proefprocedure.

De drukopnemers werden, voordat zij in het model werden aangebracht, in de werkplaats geijkt. In de modelopstelling werd bij het onderhavige onderzoek de volgende procedure gehanteerd:

(20)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag H1550 juni 1993

• voordat de goot met water werd gevuld werden de opnemers genuld aan de atmos-ferische druk,

• na het vullen werd gecontroleerd of de aangegeven druk overeenkwam met de waterkolom ter plaatse van de drukopnemer. Deze controle werd tussentijds ook nog regelmatig uitgevoerd alleen dan werd de waterstand in stappen van 0,5 m veranderd en werd gecontroleerd of het gemeten drukverschil correspondeerde met het inge-stelde waterstandsverschil,

• voor iedere serie met een nieuwe waterstand werd er een nulreferentie gedaan en vervolgens werden deze waarden opgeslagen zodat bij de verwerking kon worden gekozen tussen verwerking ten opzichte van de stilwaterlijn of ten opzichte van de atmosferische druk.

Nadat de instrumenten waren gecontroleerd kon met het golven worden begonnen. In Figuur 15 wordt de registratie van drukopnamen weergegeven.

Teneinde de drukken in het kleipakket te kunnen meten heeft GD voordat de klei in de goot werd geplaatst 32 waterspanningsmeters in de kleipakketten aangebracht. De plaats van de GD waterspanningsmeters wordt weergegeven in de Figuren 10 en 11 en in de Tabellen lb, 2b en 2c.

In Bijlage II wordt er verder uitgebreid ingegaan op:

• de plaatsing, • de positie en, • de data-aquisitie,

voor deze GD waterspanningsmeters.

3.4 Blokverplaatsing

Tijdens de Proefseries X, Y en Z waren er in totaal acht losse blokken in de steenzetting geplaatst, zie Figuur 6. Deze blokken waren iets kleiner dan de andere blokken van de steenzetting, zodat deze los in de zetting zaten. De beweging van deze losse blokken werd met behulp een verplaatsingsopnemer gemeten. Het instrument zelf, een potentiometer, was geplaatst op een aangrenzend blok. Het meetblok was door een armpje aan het instrument verbonden (zie Figuur 12 en Foto 6a). In Figuur 16 wordt de registratie van de verplaatsings-opnemer weergegeven.

3.5 Peilingen

De erosie van de kleipakketten tijdens de Proevenseries K en L werd vastgelegd door middel van peilingen met de peilwagen. Voorafgaande aan het eigenlijke golven werd er een nul-peiling uitgevoerd. Het peiltraject begon bij iedere nul-peiling op een positie die niet door erosie werd beïnvloed. Zowel bij K als L was dat de damwand aan het begin van het talud. Vanaf dit vaste punt werd de wagen steeds 0,25 m verplaatst, vervolgens werden de peilstokken neergelaten en werd de diepte gemeten waarna de peilstokken weer werden opgehaald.

(21)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag H155O juni 1993

De hoogteligging van het kleitalud bij de Proevenseries K en L en de veranderingen daarin als gevolg van erosie werden vastgelegd met behulp van de peilwagen van de goot. De hoogten van het kleitalud werden op vaste posities om de 0,25 m in de lengterichting van de goot in acht onderling evenwijdige raaien bepaald en automatisch geregistreerd. In totaal waren er vier raaien voor de Perkpolderklei (halzijde) en vier raaien voor de Kruiningenklei (meetcabinezijde), zie onderstaande figuur.

halzijde '

°

Y

0 oo -i ^ _ 5 i : Perkpolder klei 7 6 i i 1 | 0,5 0,5 0,5 peilstok 5 i 1,0 4 l | I 0, Kruiningen klei 3 2 i i j | 5 0,5 0,5 1 i 1 n 0—^₅ ,meetcabine-'Zijde

Figuur 3.1 Opstelling peilstokken

De waterstand in de goot werd bepaald met behulp van een oprolbare standaard meetband, die voorzien was van een electrische niveaudetectie.

3.6 Verwerking

Voor de registratie van de meetsignaien werd gebruik gemaakt van het standaard beschikbare systeem in de Deltagoot. Dit systeem werkt met een Compaq-PC in combinatie met een 1401 CED converter die een maximale bemonsteringsfrequentie van 1000 Hz heeft.

Als eerste controle van de metingen werd direct na iedere proef een monitor-plot van de verschillende meetsignaien gemaakt. Aan de hand van deze plot kon worden vastgesteld of de verschillende instrumenten goed hadden gewerkt.

Teneinde analyse van de meetgegevens op een later tijdstip mogelijk te maken zijn alle meetsignaien op een optische schijf (WORM, acroniem voor "Write Once and Read Many times") vastgelegd.

(22)

4 De klei

4.1 Herkomst en kwaliteit van de klei

Klei in een dijktalud boven de zone die zeer frequent nat wordt door getijdewerking, heeft een zogenaamde bodemstructuur. Deze bodemstructuur is aanwezig zowel onder gezette steen als onder grasbedekking en is voornamelijk het gevolg van regelmatige veranderingen van watergehalte in onverzadigde omstandigheden als gevolg van omgevingsinvloeden. Deze bodemstructuur bepaalt voor een zeer belangrijk deel de civiel technische eigenschappen van de klei (TAW 1993 in voorbereiding). Een kleibekleding met een bodemstructuur bestaat uit een samenstel van aggregaten, brokken, die onderling meer of minder samenhang vertonen. De aggregaten komen in meer of minder dichte pakking voor en worden gescheiden door spleten en scheuren. Deze spleten en scheuren in klei zijn visueel soms pas bij nauwkeurige inspectie waarneembaar. De verkleuringen die onder andere langs de spleten en scheuren ontstaan zijn daarentegen vaak prominent aanwezig.

Tijdens maatgevend hoogwater wordt een talud door golven belast in het hierboven aangege-ven gebied, waar bodemstructuur de eigenschappen van de grond bepaalt. Voor erosiebesten-digheidsproeven op grond is het daarom nodig grond met een bodemstructuur te gebruiken.

Erosie van grond met een bodemstructuur kan optreden in de vorm van relatief langzame slijtage van het grondoppervlak en in de vorm van het verdwijnen van brokken grond, een en ander afhankelijk van de aard van de belasting en van de grond. Voor de slijtage van grond door bewegend water is een erosiebestendigheidsindeling opgesteld (TAW 1993 in voorbereiding). Met name erosie in de vorm van brokken is in de hier beschreven Deltagoot-proeven aan de orde.

De beproefde klei is geselecteerd aan de hand van een beperkt onderzoek van een aantal dijklocaties met klei onder gezette steen in Friesland en Zeeland. Er is gekozen voor klei van onder gezette steen van locaties in Zeeland (zie Figuur 17), te weten van de zeedijk van de Perkpolder, in beheer bij Waterschap Hulsterambacht, en van de oostelijke dijk van de veerhaven Kruiningen, in beheer bij Rijkswaterstaat Directie Zeeland. In Tabel 9 zijn de resultaten van een aantal klassificatieproeven van de gebruikte klei opgesomd. In de Bijlage II zijn ook een aantal profielbeschrijvingen opgenomen (Tabel II. 1). De hiervolgende samenvatting betreft de structuur van de klei zoals die op de dijk voorkomt. Bij het transport en bij het aanbrengen zijn veranderingen in structuur opgetreden, met name in de bovenste en onderste ongeveer 0.15 m.

De klei van de locatie Kruiningen is grotendeels van de erosiebestendige categorie (TAW 1993 in voorbereiding), slechts de toplaag van 0.1 tot 0.2 m dikte behoort ten dele niet tot deze categorie, aangezien de vloeigrens enige procenten lager dan 45% is (Tabel 9, en zie Bijlage II, Tabel II. 1), zijnde de benedengrens van de erosiebestendige categorie in TAW (TAW 1993 in voorbereiding). In erosietoestelproeven blijkt de klei inderdaad nauwelijks te eroderen (zie Bijlage II). De klei heeft een uitgesproken bodemstructuur over de gehele dikte. De bovenste paar decimeters hebben een nogal losgepakte blokkige structuur en er komen regelmatig zand- en siltinsluitingenin voor. Op de klei bevindt zich een plaatselijk zeer dicht net van wortels van strandkweek. In de bovenste paar decimeters komen eveneens veel visueel grotendeels bedekt met een dun laagje ijzerverbindingen, met name veel helder gele

(23)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag Hl550 juni 1993

ijzerhydroxide. De wanden van de genoemde grotere spleten hebben een bruine tot roest-bruine bedekking. Ten tijde van de monstername (september '91) was de klei zeer droog. De buien in de monstername periode hebben het watergehalte van de kleibekleding niet beïnvloed.

De klei van de locatie Perkpolder behoort tot de matig erosiebestendige categorie (TAW 1993 in voorbereiding). De matig erosiebestendige categorie omvat klei waarin regelmatig aanzienlijke erosie bij hoge belasting op kan treden. De erosietoestelproeven laten evenwel zien dat een monster van de betreffende klei slechts weinig erodeerde (zie Bijlage II, Figuur II.33). De bovenste paar decimeter van de kleilaag is vaak zandig, evenals de onderkant van het bemonsterde dikte van het pakket. Het bemonsterde pakket rust op kleiïg zand. In de klei komen plaatselijk veel zandige insluitingen voor. De bovenste paar decimeters van de kleilaag heeft een duidelijke fijne blokkige bodemstructuur. In de onderste 0.5 m van de bemonsterde dikte is een bodemstructuur aanwezig, maar bleek op veel van de bemonsterde plaatsen niet sterk ontwikkeld. De dikte van de zone met een duidelijke bodemstructuur neemt toe van 0.3 tot 0.4 m aan de benedenzijde van het bemonsterde stuk van het talud tot de bijna de gehele dikte van de kleilaag aan de bovenzijde van de steenzetting. Ten tijde van de monstername was het reeds geruime tijd buiig weer (september '91) en de klei was vochtig toen de monsters gestoken werden.

In de Bijlagen II wordt een overzicht gegeven van de metingen van de voorshands belangrijk geachte grondmechanische eigenschappen in verband met grootschalige erosie door golven van de Kruiningen en de Perkpolder klei.

Voor het aanbrengen van de steenzetting in de Deltagoot is er in eerste instantie een uitvul-laag van niet sterk verdichte klei gebruikt, waarvan de klassificatie-eigenschappen in Tabel 9 zijn weergegeven.

4.2 Monstername en monsterverwerking

Om de bodemstructuur zoveel mogelijk vergelijkbaar te doen zijn aan die van klei op een dijk is het nemen van grote intacte monsters gewenst voor grootschalige proeven (zie GD 1991). Teneinde belangrijke effecten van randen van monsters te beperken dienen de mon-sters zo groot mogelijk te zijn. Voor de kleimonmon-sters voor de Deltagootproeven is aan deze randvoorwaarden voldaan door het steken van vierkante blokken klei van de kleibekleding van de genoemde locaties. Blokken hadden een dikte van 0.9 m en zijden van 2.45 m. De dikte van de kleibekleding op de locaties bedroeg ongeveer 0.8 m. De procedure voor het steken van de monsters was gebaseerd op het steken van 0.4 m dikke monsters voor groot-schalige erosieproeven op grastaluds van dijken in Friesland (WL & GD 1984). De benodigde apparatuur en het steken van de monsters is verzorgd door het aannemersbedrijf "De Op-bouw" te Leeuwarden. Monstername, monsterverwerking en inbouwen in de Deltagoot is door "De Opbouw" uitgevoerd.

De apparatuur voor het steken bestond in essentie uit een mes van 2.5 m lang dat door een hydraulische kraan op de vereiste diepte evenwijdig aan het talud omhooggetrokken werd om een plak grond van 2.45 m breedte en de vereiste dikte los te snijden. De plak grond kwam op een staalplaat van 12 mm dikte te liggen, die met een horizontale scharniercon-structie direct achteraan het mes was bevestigd. De plaat werd tijdens het snijden nat gemaakt

(24)

door watertoevoer uit een geperforeerde buis tussen het mes en de staalplaat. De zijkanten van de plak grond werden vervolgens vrijgegraven en er werden multiplex platen om de zijkanten bevestigd die met behulp van klembanden het monster ondersteunden. Aan de zijkanten van de staalplaat werden trekstangen bevestigd, waarmee de plaat met de plak grond op een dieplader werd getild door de hydraulische kraan. In totaal zijn er op deze wijze 16 plakken grond bereid die met een dieplader van Zeeland naar de Deltagoot zijn vervoerd. Hiervan zijn er uiteindelijk 12 gebruikt in de Deltagoot.

Door het snijden, vrijgraven, takelen en transport van de grote monsters is de structuur van de monsters aangetast. Bij het snijden van de plak traden er geringe verticale kantelingen van het mes op. Door deze kantelingen openden zich soms spleten langs de bestaande zeer talrijke scheuren van de bodemstructuur en bolde het oppervlak plaatselijk op. Nagenoeg al deze spleten sloten zich weer bijna naadloos na passage van het mes. Er zijn bij het snijden geen aanwijzingen voor interne afschuivingen door wrijving langs de staalplaat geconstateerd. Bij het vrijgraven van het monster bleek dat met name de Kruiningen klei zo droog was dat de aggregaten van de bodemstructuur onderling nagenoeg geen cohesie meer hadden. De zijkanten van het monster, vooral de onderzijkant, verloren daardoor veel materiaal, waardoor de grootte van het ongeroerde deel van sommige monsters met enige decimeters afnam. Bij het takelen bleken de monsters door de wijze van ophanging meer door te buigen dan gespecificeerd was. Het effect hiervan op de monsters kon in de meeste gevallen niet onafhankelijk van de aantasting door transport worden beoordeeld. Bij het transport van de monsters traden twee effecten op. Ten eerste zakten de monsters zijwaarts uit door onvol-doende zijwaartse ondersteuning door de multiplex platen. Door dit uitzakken en door het doorbuigen bij het takelen zijn er in de meeste monsters naar boven wijkende meer dan 1 m lange spleten ontstaan. Het tweede effect van het transport was dat er verdichting van de onderzijde van de monsters optrad door het stoten en trillen. Deze aantasting was duidelijk herkenbaar voor de onderste 0.1 tot 0.2 m voor de klei van Perkpolder, die bij het transport relatief nat was. Voor de klei van Kruiningen was een eventueel verdichtingseffect niet te onderscheiden van het effect van de sehuifvervorming door het snijden en het schuiven bij het plaatsen in de goot: De onderste ongeveer 50 tot 100 mm van de Kruiningen monsters bestond uit een sterk geroerd mengsel van zand en klei.

Teneinde effecten op erosieprocessen als gevolg van de aantasting van de randen en als gevolg van de ontstane spleten te beperken zijn de volgende maatregelen genomen. Slechts de 12 monsters die bij visuele beoordeling het minst beschadigd waren zijn gebruikt. Van deze monster is een zodanig stuk van 2.2 m x 2.0 m gestoken dat beschadigde randen voor het grootste deel niet gebruikt hoefden te worden. De monsters zijn vervolgens zijdelings in één richting samengedrukt, zodanig dat de spleten die door het buigen en uitzakken waren ontstaan weer goeddeels gesloten werden. Bij dat toedrukken van de spleten werd er op gelet dat de grond zelf niet werd samengedrukt. Nadat de monsters in het talud in de Deltagoot waren getakeld, vond opnieuw enig zijwaarts samendrukken plaats bij het verwijderen van de staalplaat van onder de monsters. Eenmaal in de goot geplaatst werd er in de lengterich-ting nog eens 0,1 m van de blokken afgehaald, zodat de effectieve afmelengterich-ting in de goot 1,9 m/ 2,2 m/ 0,8 m was. In Figuur 13 wordt de uiteindelijke plaatsing van de kleipakketten in de goot weergegeven.

(25)

Na het plaatsen in het talud in de Deltagoot en het verwijderen van de staalplaten, zijn open naden tussen de kleiblokken gevuld met klei. De klei in de naden is met een stok verdicht. De ruimten tussen kleiblokken en de wand van de Deltagoot, respectievelijk de middenbalk zijn eveneens opgevuld met klei die bij het aanbrengen is verdicht.

De bovenlaag van het kleitalud is tijdens en na het plaatsen over grotere oppervlakken sterk geroerd door betreden, egaliseren en het aanbrengen van opvullingen. In eerste instantie is het talud geëgaliseerd door plaatselijk weggraven en plaatselijk aanvullen met klei van Kruiningen, respectievelijk Perkpolder. Vanwege problematische verwerking van deze klei is vervolgens geëgaliseerd met een van elders aangevoerde klei (zie Bijlage II, Tabel II. 1, Uitvullaag). De uitvullaag is met behulp van een betonblok met een massa van 2700 kg en een voetplaat van 0,5 m x 0,5 m aangedrukt. Ook bij het zetten van de steenzetting is de uitvullaag nog enigszins verdicht.

Na het wegsnijden van beschadigde randen en het samendrukken zijn er waterspanningsme-ters vanaf de zijkant in de blokken ingebracht, voordat de monswaterspanningsme-ters in de goot werden geplaatst. De waterspanningsmeters zijn geplaatst met behulp van een kleine booropstelling met een zodanig ontworpen kleine kernsteekboor, dat de directe omgeving van de opnemer niet werd geroerd (zie Bijlage II).

4.3 Representativiteit van de beproefde klei

De representativiteit van de beproefde kleilaag dient te worden beoordeeld naar de mate waarin de eigenschappen die voor erosie van belang zijn overeenkomen met die op dijken. De civieltechnische eigenschappen van klei zijn in belangrijke mate het resultaat van veranderingen in de klei die optreden onder invloed van de omgeving (TAW 1993 in voorbe-reiding). Zo heeft klei in de zone die belast wordt bij maatgevend hoogwater een bodem-structuur.

Ontgronding door erosie kan in grond met een bodemstructuur op verschillende manieren aangrijpen. Individuele aggregaten in de structuur kunnen worden aangetast door de slijtende werking van water, maar aggregaten kunnen ook individueel of samen met andere aggregaten ineens uit de grond worden gelicht of geduwd door water dat in en langs de grond beweegt (GD 1991). De stabiliteit van de grond rond een eenmaal ontstaan gat wordt bepaald door de grondmechanische eigenschappen van de gestructureerde klei.

Een kleilaag die goed verdicht is en die geen bodemstructuur heeft, wijkt in veel eigenschap-pen sterk af van klei met een bodemstructuur: Ten eerste heeft een homogene verdichte kleilaag een geringere doorlatendheid en ten tweede is de samenhang, de cohesie, in zo'n laag veel hoger. Beide eigenschappen van verdichte klei dragen bij tot het beperken van erosie door het verdwijnen van aggregaten uit de grond. Bovendien kan deze bewerking tot beperking van erosie door slijtage leiden.

Ten aanzien van het aantasten van aggregaten door slijtende erosie kan worden gesteld dat de aggregaten in de bovenste en onderste 0.1 tot 0.2 m zijn aangetast door betreden, egaliseren en schuifvervorming. De aantasting in deze zone bestond uit intens roeren en verdichten van de grond. Deze aantastingen tezamen resulteren in grond die relatief beter bestand is tegen slijtende erosie dan gestructureerde grond die alleen maar verbrokkeld is.

(26)

Ten aanzien van de ontgronding door het verdwijnen van aggregaten in hun geheel uit de kleilaag kunnen de volgende kanttekeningen gemaakt worden.

In de beide kleilagen in de Deltagoot komen plaatselijk resten van de grotere spleten voor die door transport en takelen zijn ontstaan en die daarna niet voldoende zijn dichtgedrukt. Tijdens het plaatsen van de 36 waterspanningsmeters in de klei, waarvoor gaten ter lengte van 0.9 m overlangs in de klei zijn geboord, zijn in totaal 3 spleten met een geschatte wijdte van 5 tot 10 mm aangetroffen die waarschijnlijk door de monsterbehandeling zijn ontstaan. Na de erosieproeven is in de schade beneden de 3.5 m waterlijn in het talud van de Perkpol-derklei één wijdere spleet (ongeveer 5 mm) evenwijdig aan de taludhelling aangetroffen die zeer waarschijnlijk door de monsterbehandeling was ontstaan. In het dijktalud van de Kruiningenlocatie zijn tijdens het vooronderzoek spleten met een wijdte van bijna 1 mm waargenomen door het gehele pakket. In het talud van de dijk van de Perkpolderlocatie komen dergelijke spleten in de bovenste ongeveer 0.4 m voor. Op de Kruiningenlocatie werd onder de stenen een lang open buisvormig gat met een diameter van 0.1 m in de klei aangetroffen.

De wijdere spleten beperken de samenhang in de kleilagen. Behalve door deze spleten was de samenhang in de kleilagen van beide locaties door fijnere scheuren en spleten al reeds gering, zoals bleek uit het deels uiteenvallen van de randen van de monster bij het vrijgraven. De samenhang van de monsters als geheel is door de nieuw gevormde spleten derhalve niet sterk afgenomen ten opzichte van die in het oorspronkelijke dijktalud. De nieuw gevormde spleten zijn echter over een relatief grotere lengte en hoogte continu en hebben relatief vlakke wanden ten opzichte van de spleetwijdte. Plaatselijk hebben groepen aggregaten daardoor aan één zijde relatief grotere bewegingsvrijheid. Ontgronding door het verwijderen van aggregaten zou mogelijk daardoor op een aantal plaatsen in het talud wat sneller kunnen verlopen. In kleibekledingen komen echter zeer veel andere inhomogeniteiten voor die tot dezelfde effecten aanleiding kunnen geven bij verwijdering (in de beproefde klei onder andere zandinsluitingen, enige stukken hout en puin). Het is daarom waarschijnlijk dat de representa-tiviteit van de beproefde kleilagen niet is beperkt wat betreft de samenhang in de kleilagen bij erosie.

De grotere nieuw gevormde spleten beïnvloeden de waterbeweging door de kleilagen. De grotere spleten beïnvloeden de bulkdoorlatendheid van de lagen echter hooguit in geringe mate omdat de klei al een hoge doorlatendheid heeft vanwege de bodemstructuur. Locaal wordt de waterbeweging door de grotere spleten significant beïnvloed. Echter, alom aanwezi-ge heteroaanwezi-geniteiten in kleibekledinaanwezi-gen (onder andere fossiele krimpspleten, bodemstructuur, zandinsluitingen, grote en kleine graafgangen die ook onder gezette steen voorkomen) hebben eenzelfde invloed in zones van vergelijkbare afmetingen. Het is daarom waarschijnlijk dat de nieuw gevormde spleten de representativiteit van de beproefde kleilagen niet significant beperken wat betreft waterbeweging door kleibekledingen.

De bovenste 0.1 tot 0.2 m van de kleilagen was door betreden en egaliseren over grotere oppervlakken gehomogeniseerd en verdicht. Deze laag is daardoor relatief ondoorlatend geworden, hetgeen de waterbeweging die voor erosie van belang is, sterk beïnvloedt. Deze toplaag kan in de eerste periode van golfbelasting, voordat er beschadigingen in ontstonden, het verloop van de erosie plaatselijk hebben beïnvloed. Verwacht mag worden dat er na het ontstaan van kleine beschadigingen geen belangrijk effect van de laag meer geweest is. Zulke beschadigingen waren reeds ontstaan na de proeven betreffende geulen onder gezette steen

(27)

(Proevenseries A, X, Y en Z). De kleilagen waren daardoor bij het begin van het onderzoek minder representatief naar het zich laat aanzien. Bij het begin van de reststerkteproeven was de opbouw van de doorlatendheid van de kleilagen echter wel weer representatief.

(28)

5 Proevenprogramma en verloop van de proeven

5.1 Proevenprogramma

Het onderhavige onderzoek "Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag" is om praktische redenen gecombineerd uitgevoerd met het onderzoek "Ruwheidselementen". De Proeven-series A en G zijn de enige proevenProeven-series die voor beide onderzoeken van belang zijn.

Bij de opzet van het proevenprogramma waren er 13 onregelmatige-golf proeven voorzien in de Proevenserie A en aansluitend nog eens 5 onregelmatige-golf proeven in de Proeven-serie G.

Beide series waren in de eerste plaats bedoeld voor golfoploopmetingen ter verificatie van klein-schalig onderzoek. En passant zou er ook naar geulerosie in de klei onder de steenzet-ting worden gekeken. De keuze van de golfcondities werd geheel door het onderzoek "Ruwheidselementen" bepaald. Zowel na de Proevenserie A als na Proevenserie G was een geulinspectie in het programma opgenomen. In Tabel 3 zijn de in Proevenserie A uitgevoerde proeven weergegeven.

De golfcondities zoals deze bij Proevenseries X en Y zijn uitgevoerd zijn in Tabel 6 en 7 weergegeven. Voor deze proeven waren zowel de golfhoogte (Hj), golfperiode (T) en de waterstand (h) variabel. De keus van de golfhoogte en de golfperiode was dusdanig dat de $ -waarde varieerde tussen $ = 1 en $ = 4 met een oplopende H/AD -waarde.

waarin: r CC = H =

U

= T 1 — brekerparameter = taludhelling = 1 : 4 golfhoogte golflengte op diep golfperiode tancc/ water = H T Lo 1,56 T2

De waterstand werd bepaald door de plaats waar de maximale belasting op het talud te verwachten was bij de ingestelde golfcondities. De maximale belasting moest in de buurt van de losse blokken liggen, dus tussen +4,2 m en +4,5 m. Elke combinatie van H en T werd bij twee waterstanden uitgevoerd om zodoende te garanderen dat tenminste bij één van de waterstanden de maximale belasting op een van de rijen met losse blokken zou liggen.

Het verwachte niveau van de schade werd met de volgende formules bepaald:

Verwachte niveau van schade door stijghoogte front (Bezuijen, A., e.a., 1990).

z = h - 0,11 • H • f * 5 « r - w als B5SL < 26

1H/L

0

J H/L

0

z = h - 1,5 • H - w als ^ ^ > 26 H/Lo

(29)

w/H = 0,01 a 0,1 (rekening houdend met schadediepte uit (Boer, K. den, e.a., 1984, Figuur 5.16)

w = dikte van de waterlaag aan de voet van het stijghoogtefront (m).

Niveau van schade door een golfklap, zoals deze uit de eerste evaluatie van de resultaten van het onderzoek asfalttalud kon worden uitgewerkt.

zk » h - 0,021 • H •

De condities voor Proevenserie Y moesten gelijk zijn aan die van X, alleen om praktische redenen is de volgorde enigszins veranderd.

Voor de Proevenserie Z, die bedoeld was als een herhaling van Y was een serie van 15 herhalingsproeven voorzien. Om reden van voortijdige schade bleef het programma tot een serie van 7 proeven beperkt. De uitgevoerde proeven in het kader van de Serie Z staan in Tabel 8 weergegeven.

De Proevenserie K was in wezen de reststerkte proef bij hoog water (waterdiepte in de goot + 5,0 m). Als representatieve extreme golfconditie in de Zeeuwse wateren werd H, = 1,50 m en Tp = 5 s aangehouden, vandaar dat deze reststerkte proef dan ook bij deze golfconditie

is uitgevoerd. Als spectrum is een zogenaamd Pierson-Moskowitz spectrum gebruikt (zie Figuur 14). De gerealiseerde golfcondities bij de Serie K staan in Tabel 4 weergegeven.

De Proevenserie L was bedoeld als reststerkte proef bij laag water (waterdiepte in de goot + 3,5 m). Bij deze waterstand is een golfconditie Hs = 1,00 m en Tp = 4,2 s gebruikt. De

gerealiseerde golfcondities bij de Serie L staan in Tabel 5 weergegeven.

5.2 Verloop van de proeven

Om het opzoeken van de verschillende proeven in de bestanden zo goed mogelijk te laten verlopen worden de oorspronkelijke nummers van de proeven in dit verslag gehandhaafd, hoewel deze nummering achteraf niet altijd de meest logische lijkt.

Teneinde het verloop van de proeven te kunnen illustreren is er van het onderzoek een videoband gemaakt.

5.2.1 Proevenserie A

Tijdens de eerste proef van Serie A (Proef AOlh) bleek dat er randeffecten bij de golfoploop optraden die zodanig waren dat de ruwheidselementen op het talud aangepast moesten worden. Hiertoe moest de waterstand worden verlaagd en kon tevens het talud over een grote lengte worden geïnspecteerd. Het bleek dat na 5978 s ( = 1 uur en 40 min.) golven reeds op een diepte van ca. 1 m onder de stilwaterlijn zettingen te zien waren. Nadat er extra ruwheidselementen op het talud waren aangebracht is proef A01 uitgevoerd. Tijdens deze proef was duidelijk te zien dat er klei uit de zetting spoelde. Of dit veel of weinig was kon zo op het oog niet worden bepaald.

Vervolgens werden de proeven A02h en A02 en A03 uitgevoerd.

(30)

Proef A03 moest na ca. 48 min golven worden afgebroken omdat één van de blokken uit de zetting was gelicht.

Gedurende de Proevenserie A (Proef AOlh ... A03) is er in totaal 24.298 s ( = 6 uur en 45 min.) op het talud gegolfd. Het bleek dat het derde blok vanaf de halzijde uit de zetting was gelicht, zie onderstaande figuur.

holzijde

klei

Figuur 5.1 Schade aan de steenzetting na Proef A03 (schade na Proef A03h is vergelijkbaar)

Aan de oppervlakte van het talud was duidelijk te zien dat er veel meer erosie was en dat meerdere blokken bleken te zijn verzakt.

Er werd besloten het talud over een groot gedeelte af te breken zodat de erosie onder de steenzetting beter zichtbaar zou worden en nader kon worden geanalyseerd.

De schade was vooral opgetreden tussen + 4 en -1-5 m. In Figuur 18 is het schadepatroon weergegeven.

Over bijna het gehele oppervlak tussen + 4 en +5.4 m was aan de halzijde (Perkpolderklei) de laag van uitvulklei (zie Tabel 9) verdwenen en ook, voorzover tijdens de schade-opname te zien was, was dit ook aan de meetcabinezijde (Kruiningenklei) het geval. Ook was over grote oppervlakken de geroerde toplaag van de oorspronkelijke klei geheel of gedeeltelijk verdwenen. Zowel de uitvullaag als de geroerde toplaag waren plaatselijk in de sterk beschadigde zone achtergebeleven als eilandjes van lagen die duidelijk van elkaar en van de ongeroerde klei waren te onderscheiden (zie ook Fotoblad 1). De eilandjes hadden steilrandjes als begrenzing en het contactvlak met de stenen was zelden aangetast. De erosie van deze lagen is dus voornamelijk zijwaarts geweest.

Schade van meer dan 0.2 m diepte was plaatselijk ontstaan in Perkpolderklei in de zone tussen +4.2 en +4.5 m. Deze schade betrof geulen met een diepte van ongeveer dezelfde afmetingen als de wijdte. De geulen hadden een zeer onregelmatig verlopende bodem, met reliëfsprongen van meer dan 0.1 m, waardoor het plaatselijk eerder gaten dan geulen werden.

(31)

De diepere geulen zijn gevormd in het midden van de goot, aan weerszijden van de meetbalk waar geroerde klei als aanvulling is aangebracht. De erosieschade was echter ook voortgezet in de niet geroerde klei. Een diep erosiegat was ontstaan ter plaatse van een opening in de meetbalk, waardoor water vrij in en uit de balk kon stromen. De niet geroerde klei was in de diepere geulen en gaten aangetast volgens de bodemstructuur van de klei die was uitgepre-pareerd door het wegnemen van aggregaten. Losgewerkte meer of minder afgeronde aggregaten uit de bodemstructuur werden vooral beneden +4.3 m aangetroffen in de geulen en gaten.

Op het van uitvulklei ontdane oppervlak was op enige plaatsen ondiepe geulerosie ontstaan. Deze erosie wordt vaak met rill-erosie (groeven) aangeduid. De groeven hadden een ondiep convex tot U-vormig profiel, liepen ongeveer parallel aan de taludhelling en slingerden vaak een beetje. Op een paar plaatsen hadden de bovenstroomse begrenzingen van wat grotere groeven karakteristieken die vaak bij terugschrijdende erosie ontstaan. Met name was de bovenstroomse begrenzing dan steil en had soms een fijne vertakking.

De erosie onder steenzetting lijkt voorshands vooral door de volgende aspecten te worden bepaald. De uitvullaag was niet goed verdicht, waardoor water gemakkelijk door grotere openingen in die laag kon stromen. Ook was door de geringe verdichting de cohesie in die laag gering, waardoor de grond een gemakkelijke prooi was voor stromend water. De sterk geroerde toplaag van de Perkpolderklei die door frequent betreden op de meeste plaatsen wel dicht was, behoorde tot de categorie "matig tot goed erosiebestendig" (TAW 1993 in voorbereiding). De toplaag van de Kruiningenklei bestond uit klei die grotendeels van de categorie "erosiebestendig" was. De toplaag van de Perkpolderklei vertoonde dan ook meer erosieschade dan die van de Kruiningenklei. Na het ontstaan van initiële schade waardoor water vrij onder de stenen kon stromen, is in de brekerzone ook diepere erosie opgetreden, met name rond het gat in de meetbalk. Deze diepere erosie heeft ook de niet geroerde klei aangetast. Vooral in de Perkpolderkleilaag, die van de categorie "matig tot goed erosiebesten-dig" was, is grote schade ontstaan.

Conclusies

1. Onderdeel geulerosie van het onderzoeksprogramma is geslaagd, hoewel de erosie sneller verliep dan was voorzien.

2. De opgetreden geulvorming was goed vergelijkbaar met de geulvorming die in het prototype wordt waargenomen.

3. In het bijzonder de klei die voor het afwerken van de kleipakketten is gebruikt, bleek te zijn weggespoeld.

De opdrachtgever wilde weten of deze proef ook goed reproduceert als er geen ruwheids-elementen op het talud aanwezig zouden zijn. Hiertoe werden de erosiegeulen met klei afgevlakt en opnieuw met de steenzetting afgedekt.

Bij het repareren van de erosiegeulen moest er op worden toegezien dat dit op een vergelijk-bare wijze zou gebeuren als bij het oorspronkelijke afwerken, dat door de aannemer was uitgevoerd.

(32)

Stabiliteit van steenzetting en klei-onderlaag Hl550 juni 1993

Na het inbouwen is vervolgens Proef A03 herhaald. Nadat deze herhalingsproef (A03h) precies 1633 s had geduurd bleek dat het zelfde blok als bij Proef A03 weer uit de zetting was gelicht. Ook het erosiepatroon onder de zetting bleek zeer goed vergelijkbaar met dat na Proef A03.

5.2.2 Proevenserie X

Na de Proevenserie A werd het kleitalud aan beide zijden van de goot hersteld.

halzijde

Aan de halzijde werd de klei op precies dezelfde manier gerepareerd als na Proef A03. De reparatieklei werd afgevlakt nadat deze slechts licht was aangestampt.

meetcabinezijde

Aan de meetcabinezijde werd de klei volgens de instructies van GD gerepareerd. Dit hield in dat het vochtgehalte van de reparatieklei eerst in orde werd gemaakt wat gecontroleerd werd met de zogenaamde "uitrolproef". Daarna werd de klei in laagjes van tussen de 0,02 en 0,05 m in de erosiegeulen aangebracht en aangestampt met behulp van een 30 kg zware ram (bodemplaat 0,25 m/0,25 m, zie Foto 2a).

Met behulp van een penetrometer werd de draagkracht van de klei bepaald, deze bleek gemiddeld 60 kPa te zijn. Daar deze waarde wel erg laag was werd besloten de klei nogmaals te verdichten met de ram. De gemiddelde draagbelasting bleek nu 70 kPa te zijn geworden. Ondanks deze - nog steeds - lage waarde werd besloten verder te gaan met de inbouw. Dit hield met name in dat de initiële schade aan de meetcabinezijde kon worden aangebracht en dat de steenzetting met daarin de geïnstrumenteerde stenen kon worden geplaatst (zie Foto 2b).

Na controle van de meetinstrumenten werd begonnen met Proevenserie X. Deze proevenserie is met regelmatige golven uitgevoerd.

Iedere proef duurde ongeveer 10 minuten. De volgorde van uitvoering van de proeven was als volgt.

X01 ... X05 totaal 3180 s gegolfd, X14 ... X16 totaal 1880 s gegolfd, X06 ... X10 totaal 2464 s gegolfd, XI1 ... X13 totaal 1445 s gegolfd, XI13 ... X18, XI18 totaal 1816 s gegolfd, X34 ... X38 totaal 2338 s gegolfd, X19, X20 en X120 totaal 2114 s gegolfd, X29 ... X33 totaal 3263 s gegolfd, X25 ... X28 totaal 2490 s gegolfd, X21 ... X24 totaal 2370 s gegolfd.

Voor het proevenprogramma zie Tabel 6.

(33)

De totale golfduur voor de Proevenserie X was 23.360 s ( = 6 uur 30 min.). Na Proef X05 zijn de losse blokken 5, 6, 7 en 8 gecontroleerd, zij bleken allen goed los te liggen. Na Proef X18 zijn weer de losse blokken gecontroleerd, de blokken 5, 6, 7 en 8 bleken nog steeds goed los te liggen. Ter controle van de blokken 1, 2, 3 en 4 is toen Proef XI18 gedraaid waaruit bleek dat ook deze goed los lagen. Nadat het proevenprogramma was afgerond zijn nog eenmaal alle losse blokken geïnspecteerd en toen bleek blok 6 vast te zitten. Vervolgens is de ijking van de verplaatsingsopnemers gecontroleerd, die goed bleek te zijn (d.w.z. behalve die van opnemer 6; deze was niet te controleren).

Na de proeven zijn de blokken verwijderd en is de erosie van de klei onder de blokken bepaald (zie Fotoblad 3).

5.2.3 Proevenserie Y

Het doel van de Proevenserie Y was het bepalen van de invloed van verschillende reparatie-methoden voor de klei-onderlaag op de hydraulische belasting van de steenzetting.

halzijde

Aan de halzijde, die het meest van de erosie te lijden heeft gehad, bestond de reparatie uit zand om de geulen op te vullen afgedekt met een geotextiel, zie Fotoblad 4. De zeefkromme van het gebruikte zand is in Figuur 9 weergegeven en als geotextiel is Fibertex F-3S gebruikt (zie Bijlage I).

meetcabinezijde

Aan de meetcabinezijde zijn eerst de initiële geultjes en de tijdens Proevenserie X ontstane erosiegaten gerepareerd. Wederom werd het draagvermogen van de klei met behulp van de penetrometer gemeten. Nu lag de gemeten waarde aanmerkelijk hoger dan voor Proevenserie X namelijk op 120 kPa. De kleilaag werd vervolgens afgedekt met ENKA-drain. Door de dikte van deze ENKA-drain kon dit materiaal niet getest worden met de bij WL beschikbare apparatuur vandaar dat in Bijlage I de door de fabrikant verstrekte materiaal-eigenschappen zijn weergegeven.

Hierna konden de betonblokken met de instrumenten weer worden aangebracht. Na de gebruikelijke ijking en controle van de instrumenten werd Proevenserie Y gestart.

Y01 ... Y05 totaal 2653 s gegolfd, Y06 ... Y09 totaal 1971 s gegolfd, Y10 ... Y14 totaal 2690 s gegolfd, Y15 ... Y20 totaal 3111 s gegolfd, Y21 ... Y25 totaal 4000 s gegolfd, Y26 en Y27 totaal 1526 s gegolfd, Y28 en Y29 totaal 1180 s gegolfd, Y30 ... Y32 totaal 1659 s gegolfd, Y33 ... Y35 totaal 1643 s gegolfd, Y36 ... Y39 totaal 2144 s gegolfd.

Na elk van deze series werd de waterstand aangepast (zie proevenprogramma Tabel 7).

(34)

Na Proef Y05 werden, voor zover mogelijk, de losse blokken gecontroleerd. Hierbij bleek dat de losse blokken 5 ... 8 zeker los lagen, de onderste rij blokken was niet te controleren omdat ze te ver onder water zaten. Tevens bleek dat de blokken 5 en 6 erg verzakt waren wat ook het geval was bij twee blokken twee rijen hoger (Rij 23). Deze verzakking was ca 1 a 1,5 cm. Bij de start van Proef Y05 bleek uit de registratie van de blokverplaatsingen dat blok 2 ca 1,5 cm boven zijn nul-niveau zat. Na Proef Y09 bleek dit het geval te zijn zowel bij blok 1 als bij blok 2. Na Proef Y14 gaven de verplaatsingsopnemers 1 en 2 constant een dusdanig grote verplaatsing aan dat besloten werd om het water te laten zakken en e.e.a. te controleren (zie Fotoblad 5). Verplaatsingsopnemer 1 bleek kapot te zijn gegaan. Los blok 2 bleek door zandverschuivingen onder de blokken omhoog te zijn gedrukt. Verplaatsingsop-nemer 1 werd gerepareerd.

Na Proef Y27 was er wat twijfel of los blok 3 misschien vast zou zitten. Dit werd gecon-troleerd, het bleek los te zitten.

Na het afzakken van het water werd het talud door de opdrachtgever geïnspecteerd. Het volgende werd geconstateerd:

meetcabinezijde

• de steenzetting lag nog vlak op het talud,

• na het verwijderen van de steenzetting en van de ENKA-drain bleken er een paar kleine erosiegaatjes in de klei te zitten.

halzijde

• rond de waterlijn grote verzakkingen in het talud, onder de waterlijn plaatselijk opbollingen, zie Fotoblad 6,

• na het verwijderen van de steenzetting en het geotextiel bleek een deel van het zand van boven naar beneden verzakt te zijn, zodat op het hoger gelegen deel van het talud de oorspronkelijke erosiegeulen weer aanwezig waren, zie Fotoblad 7. De iosiiggende blokken konden meezakken in deze geulen, de met strippen vastgelegde blokken echter niet.

Onzekerheid over de invloed van het niet kunnen meezakken van alle blokken in de steenzet-ting en de mogelijkheid dat misschien een deel van het zand onder het geotextiel uit was gespoeld deed de opdrachtgever beslissen deze reparatie methode nogmaals te beproeven.

5.2.4 Proevenserie Z

Nadat de kleine erosiegeultjes aan de meetcabinezijde waren gerepareerd werden de beton-blokken koud op de klei geplaatst.

Aan de halzijde werden de erosiegeulen weer opgevuld met zand en opnieuw met het zanddichte geotextiel afgedekt. In tegenstelling tot de Proevenserie Y werden er nu maat-regelen genomen om te voorkomen dat er zand onder het geotextiel kon worden uitgespoeld. Vervolgens werden de betonblokken en de instrumenten weer aangebracht.

(35)

De stalen strippen die bij de vorige proevenserie de niet-losse blokken verbonden om uitlichten te voorkomen, werden dit maal weggelaten.

Na het gebruikelijke controleren van de instrumenten en de nulreferentie-meting voor de drukopnemers werd met de proevenserie begonnen.

Z01 en Z02 totaal 1540 s gegolfd, Z05 ... Z07 totaal 1666 s gegolfd, Z09 en Z10 totaal ca. 1200 s gegolfd.

Na Proef Z02 was nog geen verzakking bij de blokken zichtbaar.

Tijdens Proef Z10 bleek dat er twee blokken uit de zetting waren gelicht. Direct na het constateren van deze schade werd de proef gestopt om verdere schade aan de instrumenten te voorkomen. De uitgelichte blokken behoorden tot de steenzetting aan de halzijde, het gedeelte dus waar de erosiegeultjes met zand en geotextiel waren gerepareerd. Bij nadere inspectie bleek dat er zich zand onder het fïlterdoek onder deze blokken had opgehoopt waardoor zij als het ware uit de zetting waren gedrukt, zie Foto 8a.

5.2.5 Proevenserie K

Voorafgaande aan de echte reststerkteproeven moest er eerst een proef worden uitgevoerd waarbij het de bedoeling was de steenzetting zelf met behulp van golven te beschadigen. Hiertoe werd na Proevenserie Z de steenzetting gerepareerd en werden alle instrumenten uit het talud verwijderd. Ook de losse blokken werden uit het talud verwijderd en vervangen door blokken met een normale grootte, namelijk 0,50 m/0,50 m/0,15 m. Hierna kon Proef K01 beginnen. Na 3400 s te hebben gegolfd met een golfhoogte van Hsi = 1.15 m en een

Tp = 4,3 s werd besloten de proeven met een hogere golf en langere golfperiode uit te

voeren nl. Hs; = 1,5 m en Tp = 4,9 s om zo eerder schade te veroorzaken. Na 4000 s bleek

dit effect te hebben en was duidelijk het rollen van de losgeslagen blokken op het talud te horen. Gedurende de proef moest de golfhoogteopnemer uit de goot worden gehaald omdat de golfhoogte zodanig hoog werd dat brekende golven gingen optreden en er gevaar voor de opnemer optrad. In totaal waren er 12 blokken uit de steenzetting gelicht, zie Foto 8b.

Na de Proef K02 werd over een lengte van ca 12 m de steenzetting van het talud verwijderd, zie Figuur 10 en Foto 9a. De meetbalk kwam hierdoor vrij te liggen zodat de drukopnemers, die in de meetbalk waren aangebracht konden worden gebruikt. De eerste proef in deze opstelling was Proef K12 die op speciaal verzoek van GD werd uitgevoerd. Proef K12 werd met regelmatige golven uitgevoerd en behoefde slechts kort te duren. Tijdens deze proef werden de drukopnemers in de meetbalk en de waterspanningsmeters in de klei met een frequentie van 300 Hz bemonsterd. Voordat de proef begon werd eerst het kleitalud met de peilinstallatie ingepeild. Daarna is er in totaal 344 s op het talud gegolfd en zijn de genoemde druk-metingen uitgevoerd.

Door het golven op de onbeschermde klei trad er dusdanig veel erosie van de klei op dat de proevenserie moest worden gestopt, zie Foto 9b.