Begin van beweging van bodemmateriaal

IC .

^ « A A I 1 4 1 É* «v.. ' . « • ( « A d < > 1«r <

v\/ater!oopkunclig laboratorium

delft hydraulics laboratory;

begin van bevyeging van bodemmaceriaal

literatuur 1971-1974

speurvverkversiag

S 1 5 9 dee! !i

begin van bev\/eging van bodemmateriaal

literatuur 1971-1974

H.N.C. Breusers

speurvv/erkverslag

INHOUD b l z . 1 I n l e i d i n g ' 2 B e g i n v a n b e w e g i n g - algemeen 2. 3 I n v l o e d poriënwaterstroming 8 U S a m e n s t e l l i n g en s t a b i l i t e i t v a n p a n t s e r l a g e n 11 5 E r o s i e v a n k o h e s i e f m a t e r i a a l '7

BEGIN VAN BEWEGING VAN BODEblMATERIAAL. LITERATUUK_197jjil974

1 I n l e i d i n g

S i n d s h e t u i t g e v e n v a n de l i t e r a t u u r s t u d i e S 159-1 " B e g i n v a n b e w e g i n g van' b o d e n n n a t e r i a a l " (december 1971). z i j n een a a n t a l a r t i k e l e n o v e r d i t o n d e r w e r p v e r s c h e n e n , d i e een a a n v u l l i n g op deze s t u d i e w e n s e l i j k maakten. V o o r t g a n g i s v o o r a l g e b o e k t i n de s e k t o r e n : d e f i n i t i e b e g i n v a n b e w e g i n g ; i n v l o e d v a n de w l t e r s t r o m i n g i n b e t zandbed; v o r m i n g en s t a b i l i t e i t v a n p a n t s e r l a g e n en s t a -b i l i t e i t v a n k o h e s i e f m a t e r i a a l . . ^ fv-'^^'^'^

2

-2 B e g i n v a n b e w e g i n g - algemeen

W h i t e ( 1 9 7 0 ) deed p r o e v e n m e t w a t e r e n o l i e ( v i s k o s i t e i t V = 0.08 S t o k e s ) a l s v l o e i s t o f . Voor de r e s u l t a t e n z i e f i g u u r 2 . 1 , w a a r u i t b l i j k t d a t de i n -v l o e d -v a n de -v i s k o s i t e i t -v o l d o e n d e i n hét g e t a l Re -v7ordt w e e r g e g e -v e n .

De p r o e v e n kunnen b e s c h r e v e n worden met 2 r e c h t e n :

0,04 < Re < 3,5 ^ = 0,07 Re : « * 1/10 3,5 < Re < 500 I|J = 0,035 Re_ ' V e r g e l i j k h i e r m e e de r e l a t i e s gegeven d o o r B o n n e f i l l e (1968) met 2 1/3 D^ = (Ag/v ) .D en Re^ a l s p a r a m e t e r s : 4/5 0,03 < Re^ < 12 D^ = 2,5 R é ^ ' 12 < Re < 20.000 D = 3,8 Re Voor v a s t e A en v v o l g t h i e r u i t : _ .. O 25 t. 1 1 • . -3 q - 10^ f Bonnef i l l e u D ' Re k l e m : ( < 3,5 a 12) 1 ^ „ * 1 W h i t e u _ ~ D " ' ^ O 58 ( B o n n e f i l l e u ~ D ' Re^ g r o o t : (> 3,5 a 12) ^ . ^ ^ . ^0,62

u i t dc '^xTOGVcn v o l g t dus s s n g G r i n g c üosTisin,^ v s n met afnemende Re w a a r b i i w e i n i g toeneemt met D v o o r Re^ < 3,5 a 12.

A s h i d a en B a y a z i t ( 1 9 7 3 ) hebben de i n v l o e d v a n de v e r h o u d i n g w a t e r d i e p t e / k o r r e l g r o o t t e h/D o n d e r z o c h t . ^ was ^ 0 , 0 5 v o o r h/D > 5,maar v o o r k l e i n e r e waarden nam t o e t o t c a . 0,07 b i j h/D = 1 . 4 ^ w o r d t k e n n e l i j k beïnvloed d o o r de v e r h o u d i n g w e r v e l g r o o t t e / k o r r e l d i a m e t e r ( z i e v e r s l a g S 1 5 9 - 1 ) .

Het b e g i n v a n b e w e g i n g i s k w a n t i t a t i e f o n d e r z o c h t d o o r Grass ( 1 9 7 0 ) met 5 z a n d s o o r t e n t u s s e n 90 en 195 y. De bodem was d a a r b i j h y d r a u l i s c h g l a d , z o d a t de s c h u i f s p a n n i n g b e p a a l d k o n w o r d e n u i t de s n e l h e d e n i n de v i s k e u z e s u b l a a g met de w a t e r s t o f b e l l e n m e t h o d e . Bepaald w e r d e n de g e m i d d e l d e waarde T en de s t a n d a a r d

-a f w i j k i n g O v -a n de b o d e m s c h u i f s p -a n n i n g (o' /T z 0 , 4 ) . Tevens w e r d g e k e k e n waar k o r r e l s bewogen en op d i e p l a a t s w e r d de momentane waarde v a n de

3

-r a t o -r ) en g e l i j k g e s t e l d aan de k -r i t i e k e s c h u i f s p a n n i n g . Van deze l a a t s t e w e -r d de g e m i d d e l d e waarde en de s t a n d a a r d a f w i j k i n g cr^ b e p a a l d .

R e s u l t a a t : /T = 0,4 en a^ / T^ « 0 , 3 . variëerde w e i n i g ( x ^ = 2,3 + 0,2 dyne/cm^ v o o r zand met D = 90 ... 195 y ) ( z i e f i g u u r 2 . 2 ) .

S t e l nu d a t " b e g i n v a n b e w e g i n g " w o r d t b e p a a l d d o o r :

:^ + n a = T - n O - >T = T ( l - 0 , 3 n ) ( l + 0 , 4 n ) ' .

D i t g e e f t een r e l a t i e i|; - R ^ v o o r n = O ... 1 ( f i g u u r 2 . 3 ) . De kromme v a n S h i e l d s komt i n d i t g e b i e d o v e r e e n met n = 5/8 o f w e l T = 0,65 T ^ . S t e l d a t n = 1 " a l t i j d s t a b i e l " b e t e k e n t dan i s d a a r b i j x = 0,5 x^. Er i s dus een g e b i e d v a n X -waarden t u s s e n b e g i n v a n b e w e g i n g e e r s t e k o r r e l t o t "algemene b e w e g i n g " .

P a i n t a l (1971) h e e f t p r o e v e n u i t g e v o e r d met g r o f m a t e r i a a l (D ^ Q = 2,5; 7,95 en 22 mm) b i j k l e i n e t r a n s p o r t e n . De k o r r e l a t i e ^j^ - <|), met = u^/AgD en 4) = q /(AgD"^)^ en g e b a s e e r d op m e t i n g e n v a n P a i n t a l en a n d e r e n , v e r t o o n d e een k n i k b i j <\> = l O " ^ , r e s p e k t i e v e l i j k I|J = 0,05 ( z i e f i g u u r 2 . 4 b ) . B i j k l e i n e r e waarden v a n i) nam h e t t r a n s p o r t s t e r k a f ((j) ~ i p ' ^ ) , doch een d u i d e l i j k e o n -d e r g r e n s w e r -d n i e t gevon-den. B i j l i n e a i r u i t z e t t e n v a n t e g e n \l) (metho-de S h i e l d s ) w e r d d o o r e x t r a p o l a t i e i|j ~ 0,05 gevonden ( z i e f i g u u r 2 . 4 c ) . De b e

-l a n g r i j k s t e k o n k -l u s i e i s d a t onder de k r i t i e k e waarde v a n S h i e -l d s n o g een ge-b i e d v a n s c h u i f s p a n n i n g e n i s met een m e e t ge-b a a r t r a n s p o r t . Een k w a n t i t a t i e v e d e f i n i t i e v a n " t r a n s p o r t " i s dus n o d i g om x ^ t e definiëren. t r a n s p o r t Günter ( 1 9 7 1 ) d e f i n i e e r t 2 w a a r d e n v a n de k r i t i e k e s c h u i f s p a n n i n g , n a m e l i j k : X = de waarde v a n de b o d e m s c h u i f s p a n n i n g x w a a r b i j g e m i d d e l d 50 % v a n de c , O k o r r e l s bewegen, en x" = de waarde v a n X ^ , w a a r b i j de m a x i m a l e waarde v a n de b o d e m s c h u i f s p a n n i n g -g e l i j k i s a a n de boven -g e d e f i n i e e r d e x^.

4

-V o l g e n s Günter komt de e e r s t e d e f i n i t i e o v e r e e n met S h i e l d s . -V o l g e n s hem i s T ^ / T^ een f u n k t i e v a n h e t g e t a l v a n R e y n o l d s ( f i g u u r 2.5) op g r o n d v a n m e t i n g e n u i t de l i t e r a t u u r .

Müller, Gyr en Dracos hebben de k r a c h t op een a l l e e n s t a a n d e b o l gemeten en geven wat s p e k u l a t i e v e b e s c h o u w i n g e n o v e r de k r i t i e k e s c h u i f s p a n n i n g .

Van der M e u l e n ( 1 9 7 2 ) r a p p o r t e e r t p r o e v e n met z e e g r i n d (D ^ Q = 1,2 en 1,65 cm). Het b o v e n g e s c h e t s t e v e r l o o p v a n de x - t r a n s p o r t r e l a t i e werd eveneens waargenomen

_ 2 ( f i g u u r 2 . 6 ) . Voor b e h o r e n d b i j ( r e s p e k t i e v e l i j k 5,1 en 7,6 N/m ), werd

gevonden IJJ^ = 0,028 + 0,001. ' l ^

-De waarde v a n T was 1,52 + 0,06 maal zo g r o o t o f w e l lj; = 0,04 +_ 0,002.

I n h e t boek " S e d i m e n t a t i o n " v a n Chen ( 1 9 7 2 ) z i j n een a a n t a l b i j d r a g e n o v e r h e t b e g i n v a n beweging opgenomen, o n d e r a n d e r e :

Ch 2. L y l e s en W o o d r u f f : b e p a l i n g v o o r z a n d d e e l t j e s i n l u c h t . Gevonden werd = 0,032 +_ 0,003.

Ch 3. Cheng en C l y d e : m e t i n g e n v a n w e e r s t a n d en l i f t k r a c h t op g r o t e b o l l e n . Ch 4. B e n e d i c t C h r i s t e n s e n : A f s c h a t t i n g l i f t k r a c h t e n v o o r b o l l e n met p o t e n t i a a l

-t h e o r i e . Gevonden werd C = 0 , 2 v o o r een d i c h -t e p a k k i n g .

t

Grass ( 1 9 7 4 ) l e g t een r e l a t i e t u s s e n i n s t a b i l i t e i t e n i n de b e w e g i n g e n i n een t u r b u l e n t e g r e n s l a a g en h e t s e d i m e n t t r a n s p o r t . V o o r a l v a n b e l a n g z i j n de "sweep" g e b e u r t e n i s s e n , w a a r b i j v l o e i s t o f met g r o t e s n e l h e i d d i c h t b i j de wand komt en " e j e c t i o n s " w a a r b i j v l o e i s t o f met r e l a t i e f g r o t e s n e l h e i d l o o d r e c h t op de wand w o r d t v e r p l a a t s t . De e e r s t e z i j n v a n b e l a n g v o o r h e t t r a n s p o r t v a n k o r r e l s ; de

l a a t s t e v o o r h e t i n s u s p e n s i e gaan.

Fernandez Luque ( 1 9 7 4 ) h e e f t gemeten aan de b e w e g i n g van k o r r e l s met D = 0,9; 1,8 en 3,2 mm i n een g e s l o t e n l e i d i n g . Gemeten werd de b o d e m t r a n s p o r t k o n c e n t r a t i e c , g e d e f i n i e e r d a l s h e t t o t a l e g e p r o j e k t e e r d e o p p e r v l a k v a n de bewegende k o r r e l s

b

per o p p e r v l a k t e - e e n h e i d . B i j een s c h u i f s p a n n i n g overeenkomend met h e t k r i t e r i u m v a n S h i e l d s was c, ~ 0,001. De t h e o r e t i s c h e afname v a n x met de s t r o o m a f w a a r t s e

b ' c h e l l i n g 3 (afname e v e n r e d i g met s i n ( a 3 ) / s i n a ) werd b e v e s t i g d i n d i e n een r e l a

-t i e f g r o -t e waarde v o o r a (47°) werd aangenomen.

H e l l a n d - H a n s e n e . a . ( 1 9 7 4 ) hebben s o o r t g e l i j k e p r o e v e n a l s P a i n t a l u i t g e v o e r d met g r i n d (D^.^ = 25 mm). B i j afnemend d e b i e t werd gedurende l a n g e t i j d h e t t r a n

5

-.ran h e t opgevangen m a t e r i a a l w e r d s p o r t gemeten. De g e m i d d e l d e k o r r e l g r o o t t e v a n h e t opg ^

^^^APm k l e i n ( o r d e 1 d e e l t j e p e r dag o t d a a r b i j k l e i n e r . H e t t r a n s p o r t was e x t r e e m i c i e m v

per u u O . ^ a a r nog „el g e c o r r e l e e r d . e . h e t d e b i e t e.,. de s c h u U s p a n n r n g . De L r d e v a n * b i i de.e l e g e t r a n s p o r t e n „as l n de „rde v a n 0,0,. Wat r s nn d e

9 R.M ppn waarde v a n li) v a n c a . U.UZD , p r a k t i s c h e b e t e k e n i s v a n deze p r o e v e n ? B r ] een „aaic

a a n b e v o l e n v o o r bodembeschermingen, l s • l n de o r d e v a n 10 , z o w e l v o l g e n s P k m t a l a l s H e l l a n d - H a n s e n . Voor een s t e e n met D = 0,3 » b e t e k e n t d i t c a , . s t e e n / m V d a g . Voor een bodembescherming i s d i t nog w a t v e e l . A n d e r z i j d s r s h r e r m e e s t a l de a i w i j k e n d e t u r b u l e n t i e c.,. de v e i l i g h e i d i n de o n t w e r p g e g e v e n s maatgevend. De p r o e v e n v a n P a i n t a l en H e l l a n d - H a n s e n z i j n e c h t e r e e n goede^

ov,-;=irlQ' kromme v o o r h e t o n t w e r p v a n b i j ¬ w a a r s c h u w i n g t e g e n h e t g e b r u i k v a n S h i e l d s kromme v o

-6-L i t e r a t u u r R. BONNEFILLE 1968 S.J. ^ffllTE 1970 A.J. GRASS 1970 A.S. PAINTAL 1971 A. GÜNTER 1971 A. MULLER, A. GYR,1971 T. DRACOS

T. VAN DER MEULEN 1972

H.W. SHEN ( e d . ) 1972

K. ASHIDA 1973 M. BAYAZIT

A.J. GRASS 1974

L ' u t i l i s a t i o n des paramëtres a d i m e n s i o n e l l e s dans l'étude de 1'hydrodynamique des s e d i m e n t s . ' These, G r e n o b l e . P l a n e bed t h r e s h o l d s o f f i n e g r a i n e d s e d i m e n t s . N a t u r e , 228 ( n o . 5267), p. 152-153. I n i t i a l i n s t a b i l i t y o f f i n e bed sand. P r o c . ASCE 96 (HY 3 ) , p . 619-632. Concept o f a c r i t i c a l s h e a r s t r e s s i n l o o s e b o u n d a r open channels.' J . Hydr. Res. 9_ ( l ) , p . 91-113. D i e k r i t i s c h e m i t t l e r e Sohlenschubspannung b e i G e s c h i e b e M i s c h u n g e n . M i t t . V e r s u c h s a n s t a l t für Wasserbau, H y d r o l o g i e und G l a z i o l o g i e n o . 3, E.T.H., Z u r i c h . I n t e r a c t i o n o f r o t a t i n g e l e m e n t s o f t h e b o u n d a r y l a y e r w i t h g r a i n s o f a b e d . J . Hydr. Res. 9_ ( 3 ) , p . 373-411. B e g i n v a n b e w e g i n g v a n z e e g r i n d i n een permanente w a t e r s t r o o m . W a t e r l o o p k u n d i g L a b o r a t o r i u m , V e r s l a g M 905-V. S e d i m e n t a t i o n , F o r t C o l l i n s . I n i t i a t i o n o f m o t i o n and r o u g h n e s s o f f l o w i n s t e e p c h a n n e l s . lAHR - I s t a n b u l , I 973,paper A 58. T r a n s p o r t o f f i n e sand on a f l a t b e d : T u r b u l e n c e and s u s p e n s i o n m e c h a n i c s . Euromech. 48, Copenhagen.

-1~ R. FERNANDEZ- 1974 E r o s i o n and t r a n s p o r t o f b e d - l o a d s e d i m e n t . LUQUE D i s s e r t a t i e , T . H . D e l f t . Sediment t r a n s p o r t a t l o w S h i e l d s - p a r a m e t e r v a l u e s . P r o c . ASCE 100 (HY l ) , p . 2 6 1 - 2 6 5 , ( T e c h n i c a l n o t e ) . E. HELLAND-HANSEN 1974 R.T. MILHOUS P.C. KLINGEMAN

CL 2 O c ; 1.0 : 0 . 7 OA 0.2 0.1 0 . 0 7 0 . 0 4 0 . 0 2 0 . 0 1 O G i l b e r t e K r a m e r • C o s e y A U.S.W.E.S. A S h i e l d s a W h i t e C . M . t L i u V T i s o n 7 R e e s O i l e W a t e r o W h i t e S . J . % CS-i e e e 0.01 0 . 0 2 0.04 0 . 0 7 0.1 0 . 2 0.4 0 . 7 1.0 2 4 7 10 2 0 4 0 7 0 1 0 0 2 0 0 4 0 O 7 O 0 i p O O > T h r e s h o l d b o u n d a r y R e y n o l d s n u n n t w r ( U i D / v ) F I G . 2.1 T H E T R E S H O L D O F S E D I M E N T M O V E M E N T A S A F U N C T I O N O F T H E B O U N D A R Y R E Y N O L D S N U M B E R b , B A L L O T I N I ; c s , C R U S H E D S I L I C A ; p , P O L Y S T Y R E N E ; p v c , W E L V I C R V . C . ( W H I T E 1 9 7 0 )

^ 2 0 = 0.115 m m \1= 1,039x l o ' c m ^ / s s c . E x p . A l a , b D = 0 . 0 9 0 m m V'l 1 . 4 7 6 x l O ' ^ c m ^ / s s c t c ¥ D = 0.138 m m I *• "^-^ >j= 1 . 0 3 4 x 1 ( j ' c m ' / s e c , 0^ 0 . 1 6 5 m m V = l . 0 5 0 x 1 0 ' ^ c m ^ / s c c "^^ D., 0 . 1 9 5 m m * V= t O S - l x l O ^ c m ^ / s c c 4 0 20 2 3 4 I d y n e s / c m ^ FIG, 2.2

DISTRIBUTIONS OF INSTANTANEOUS BED SHEAR STRESS FOR TWO DIMENSIONAL CHANNEL FLOW (SMOOTH CURVES)

PLACED RELATIVE TO MEASURED DISTRIBUTIONS OF INSTANTANEOUS C R I T I -C A L BED SHEAR STRESS ASSO-CIATED WITH BED MATERIAL (BLOCK HISTOGRAMS)

FIG. 2.3

COMPARISON OF PRESENT RESULTS WITH SHIELDS CURVE USING SHIELDS PARAMETERS

D Ol ^ 0.1 M 0.01 0.001 1 E? y .i.7',TiTrr •—V V • a^'^ 16 e " © D = 2.5 m m V D = 2 2 . 2 m m • D = 7,95 mm © D = 2.5 m m V D = 2 2 . 2 m m • D = 7,95 mm © D = 2.5 m m V D = 2 2 . 2 m m • D = 7,95 mm © D = 2.5 m m V D = 2 2 . 2 m m • D = 7,95 mm 10" 10" 10" 10"^ 10"^ IO"'' > (}) = q s / ( A g D 3 ) " ^ FIG. 2.4 a

VARIATION OF BED LOAD TRANSPORT AT LOW SHEAR VALUES (PAINTAL 1971) 10- 10 - 2 A. A .\ A &V ^WT? "/w d) V ^ 2.5 (}) y - t - ^ — — — ft * fi > A USWES « Casey V G i l b e r t Q cn < n 0.1 0.01 10"' 10-- I O - 2 10-^ - > 0 =qs/(A go3) FIG. 2.4b

VARIATION OF BED' LOAD TRANSPORT AT HIGH SHEAR VALUES (PAINTAL 1971)

Q ^ 0.07 o?S 0.06 Ï? 0.05 A 0.04 0.03 0 0 2 _ © t 2 1 D» 2.5 mm - > q s ( l b / . f t / h r ) FIG. 2.4 c

DETERMINATION OF CRITICAL SHEAR STRESS (PAINTAL 1971) 1.0 10 - 1 10-© Neil 0 Mavis ? Bonneville V Schaftcrnak © Mcy2r- Peter 0 Shields D G i l b e r t H Kramer 0 N e w t o n A Indri V € e / / I c ^ 5 D - - - / y ^ < ( \ — 1 0 l b / f t / hr \ \ 5 lb / f t / h r \ — 1 l b / f t / h r ^ ^ / » / 1 * ,-0 - > M E A N S T O N E S I Z E D I N ft F I G 2.4d C R ' I T I C A L B O U N D A R Y S H E A R S T R E S S A T I N C I P I E N T M O V E M E N T ( P A I N T A L 1971)

- 8 "

3 I n v l o e d poriënwaterstroming

Het i s denkbaar d a t door e x t e r n e o o r z a k e n w a t e r i n o f u i t de bodem s t r o o m t , b i j v o o r b e e l d door o n d i e p - w a t e r g o l v e n o f b i j een hoog g r o n d w a t e r p e i l b u i t e n een k a n a a l . I n d i e g e v a l l e n i s e r de v r a a g o f beïnvloed w o r d t d o o r deze s t r o m i n g . B i j h e t u i t t r e d e n v a n w a t e r s p e l e n twee t e g e n g e s t e l d e e f f e k t e n een r o l :

Door h e t b i j h e t u i t s t r o m e n behorende v e r h a n g v e r m i n d e r t s c h i j n b a a r h e t g e w i c h t v a n de k o r r e l , m a a r t e v e n s v e r m i n d e r t de w a n d s c h u i f s p a n n i n g en de s n e l h e i d v l a k b i j de wand. B i j a f z u i g e n z i j n b e i d e i n v l o e d e n u i t e r a a r d omgekeerd. Welk e f f e k t o v e r h e e r s t z a l v o o r a l v a n de k o r r e l g r o o t t e a f h a n g e n . Met toenemende k o r r e l -g r o o t t e z a l h e t e f f e k t v a n de s c h u i f spannin-gsbeïnvloedin-g r e l a t i e f toenemen. Door een a a n t a l a u t e u r s i s aandacht b e s t e e d aan deze v e r s c h i j n s e l - e n :

1. M a r t i n (1970) a n a l y s e e r d e de k r a c h t op een k o r r e l i n de b o v e n s t e l a a g v a n een bed met een drukgradiënt. De t h e o r e t i s c h e k r a c h t p e r v o l u m e - e e n h e i d k o r r e l s i s PgO^/9y)bodem' '^^ b o v e n s t e k o r r e l b e t r e k k e l i j k v r i j i s t e n o p z i c h t e v a n een k o r r e l i n h e t bed d i e n t deze k r a c h t t e w o r d e n g e r e d u -c e e r d met een f a k t o r C. U i t p r o e v e n n a a r de s t a b i l i t e i t v a n k o r r e l s op een t a l u d i n s t i l s t a a n d w a t e r onder i n v l o e d v a n een v e r h a n g k o n k l u d e e r d e M a r t i n d a t G i n de o r d e 0,35 - 0,4 was. Voor de i n v l o e d v a n h e t u i t t r e d e n v a n w a t e r op de s c h u i f s p a n n i n g k a n een i n d r u k w o r d e n v e r k r e g e n met de r e l a t i e v a n T u r c o t t e : T' v I- = \ - 13,9 ~ V = v e r t i k a l e s n e l h e i d i n h e t zandbed ( u i t s t r o m e n d = p o s i t i e f ) x' = s c h u i f s p a n n i n g b i j i n - / u i t s t r o m e n v a n w a t e r .

Proeven t o o n d e n aan d a t b i j u i t b l a z e n v a n v l o e i s t o f ook t o t v l a k b i j f l u i d i - ' s a t i e (dus een v e r h a n g v a n b i j n a 1,0) nog geen beweging o p t r a d b i j een s n e l -h e i d d i c -h t b i j de k r i t i e k e waarde. P r o e v e n w a a r b i j w a t e r w e r d a f g e z o g e n gaven b i j Ottawa sand (D = 0,58 mm) een v e r g r o t i n g v a n de k r i t i e k e s n e l h e i d v a n c a . 30 % b i j een v e r h a n g v a n 4,0 , t e r w i j l b i j n i k k e l b o l l e n ( s . g . = 8,75; D = 0,57 mm) de k r i t i e k e s n e l h e i d i e t s afnam met toenemend v e r h a n g .

B i j een f i j n e r zand (185 ym) gaven f i j n e d e l e n i n h e t w a t e r een v e r s t o p p i n g v a n de b o v e n l a a g en een s t e r k e s t a b i l i s e r e n d e i n v l o e d op h e t b e d . D i t i s t e v e r g e l i j k e n met h e t a f p l e i s t e r e n v a n i r r i g a t i e k a n a l e n met f i j n m a t e r i a a l .

9 -De k o n k l u s i e v a n M a r t i n was d a t b i j m a x i m a l e v e r h a n g e n i n de o r d e v a n 1,0 het e f f e k t v a n h e t a f z u i g e n op de s t a b i l i t e i t v a n w e i n i g p r a k t i s c h b e l a n g i s b e h a l v e b i j de v o r m i n g v a n een s t a b i e l e , k o h e s i e v e b o v e n l a a g v a n f i j n m a t e r i a a l ( z i e ook H a r r i s o n , 1 9 7 0 ) . 2. M a r t i n (1971) b e s c h r i j f t de p r o e v e n n a a r de i n v l o e d v a n een v e r h a n g op de s t a b i l i t e i t v a n k o r r e l s op een t a l u d i n s t i l s t a a n d w a t e r . P r o e v e n met een j 180*^ g e d r a a i d bed (dus k o r r e l s boven, w a t e r o n d e r ) gaven aan d a t deze s i t u -_ a t i e s t a b i e l was b i j een v e r h a n g v a n 2,4 a 3,2. H i e r u i t v o l g t d a t de

koëffi-c i e n t , d i e de e f f e k t i v i t e i t v a n h e t v e r h a n g op de e e r s t e l a a g k o r r e l s a a n g e e f t 0,35 a 0,4 b e d r a a g t .

3. O l d e n z i e l en B r i n k ( 1 9 7 4 ) o n d e r z o c h t e n eveneens de i n v l o e d v a n een v e r h a n g op h e t t r a n s p o r t v a n zand, maar met een a a n z i e n l i j k b e t e r e m e e t o p s t e l l i n g dan M a r t i n ( l e n g t e m e e t s e k t i e 4 m), U i t de r e l a t i e t u s s e n de s c h u i f s p a n n i n g en h e t t r a n s p o r t zonder a f z u i g e n o f b l a z e n en de r e l a t i e t u s s e n z a n d t r a n s p o r t en v e r t i k a a l v e r h a n g b l i j k t d a t een v e r h a n g v a n 0,3 e q u i v a l e n t i s met een s n e l h e i d s v e r a n d e r i n g v a n ca. 6 % (dus b l a z e n o n d e r een v e r h a n g v a n 0,3 w o r d t gekompenseerd d o o r 6 % s n e l h e i d s a f n a m e ) .

Voor a l l e o n d e r z o c h t e z a n d s o o r t e n ( 1 3 0 , 230, 380 en 570 ym) nam h e t t r a n s p o r t toe met b l a z e n en a f met a f z u i g e n ( z i e f i g u u r 3 . 1 ) . U i t de p r o e v e n b l e e k ook d a t b i j k l e i n e t r a n s p o r t e n de g e m i d d e l d e k o r r e l g r o o t t e v a n h e t g e t r a n s p o r t e e r d e zand g r o t e r i s dan d i e v a n h e t o o r s p r o n k e l i j k m a t e r i a a l ( z i e f i -guur 3 . 2 ) . D i t e f f e k t i s h e t s t e r k s t b i j a f z u i g e n , w a a r s c h i j n l i j k omdat de g r o v e k o r r e l s h i e r d o o r m i n d e r worden beïnvloed.

4. Wedeman (1974) g e e f t i n h e t Euromech 48 - C o l l o q u i u m een k o r t e s a m e n v a t t i n g v a n s o o r t g e l i j k e r e s u l t a t e n b i j p r o e v e n met g r o f zand ( 0 , 5 ; 2 en 4 mm). Hoe-wel de s a m e n v a t t i n g t e b e k n o p t i s om de r e s u l t a t e n t e b e o o r d e l e n l i j k t h e t

er op d a t de i n v l o e d v a n af z u i g e n / b l a z e n v o o r a l b e l a n g r i j k i s b i j k l e i n e t r a n s p o r t e n , v / a a r b i j de t e n d e n s e n g e l i j k z i j n aan d i e gevonden d o o r B r i n k en O l d e n z i e l . B i j g r o t e r e t r a n s p o r t e n t r e e d t soms een omslag op, dus b i j -v o o r b e e l d een w a t g r o t e r t r a n s p o r t b i j a f z u i g e n .

K o n k l u s i e : Er i s e n i g e i n v l o e d v a n de g r o n d w a t e r s t r o m i n g op h e t t r a n s p o r t v a n zand. De i n v l o e d i s e c h t e r pas s i g n i f i k a n t b i j v e r h a n g e n i n de o r d e v a n g r o o t t e v a n 1, z o d a t i n de p r a k t i j k de i n v l o e d b e p e r k t z a l b l i j v e n .

-10-L i t e r a t u u r C.S. MARTIN 1970 E f f e c t o f a p o r o u s bed on i n c i p i e n t s e d i m e n t m o t i o n . Water Resources R e s e a r c h 6_ ( 4 ) , p. 1162-1174. C B . MARTIN M.M. ARAL 1971 S.S. HARRISON 1970 L. CLAYTON D.M. OLDENZIEL 1974 W.E. BRINK Seepage f o r c e on i n t e r f a c i a l bed p a r t i c l e s . P r o c . ASCE 97_ HY 7,p. 1081-1100. E f f e c t s o f g r o u n d w a t e r seepage on f l u v i a l p r o c e s s e s . B u l l . G e o l . Soc. Am. no. 8 1 1 , p. 1217-1225.

I n f l u e n c e o f s u c t i o n and b l o w i n g on e h t r a i n m e n t o f sand p a r t i c l e s .

P r o c . ASCE 100 (HY 7 ) , p. 935-949.

K.E. WEDEMANN 1974 I n f l u e n c e o f seepage f l o w on s e d i m e n t t r a n s p o r t and i n c i p i e n t m o t i o n ,

0.6 0.4 0,2 -0.2 --0,4

> (jy) SANDBED FIG, 3,1

SAND TRANSPORT WITH BLOWING AND SUCTION ( O L D E N Z I E L EN BRINK 1 9 7 4 ) VOOxpm 6 5 0 ' 5 0 0 4 5 0 D SAN DBED © V s = -O Vs = A V 5 = -3,2x10"2 0 70x10"^ c m / S G c c m / s G C c m / s < 2 c 0 0,01 0,02 0.03 0,04 0,05 X FIG, 3.2

G R A I N SIZE TRANSPORTED SAND PARTICLES

„11_ 4 S a m e n s t e l l i n g en s t a b i l i t e i t v a n p a n t s e r l a g e n I n de l a a t s t e j a r e n z i j n een a a n t a l p u b l i k a t i e s v e r s c h e n e n , w a a r i n de v o r m i n g en s t a b i l i t e i t v a n p a n t s e r l a g e n w o r d t b e s c h r e v e n . Een u i t g e b r e i d o v e r z i c h t w o r d t gegeven i n h e t c o n c e p t v e r s l a g WL R 863, M o r f o l o g i s c h e p r o b l e m e n Maas, 1974. De b e l a n g r i j k s t e b i j d r a g e n z i j n de v o l g e n d e : 1. G e s s i e r ( 1 9 7 0 , 1 9 7 1 , 1973) b e p a a l t u i t de o o r s p r o n k e l i j k e k o r r e l v e r d e l i n g en de k o r r e l v e r d e l i n g v a n een s t a b i e l e p a n t s e r l a a g , gevormd b i j toenemende b o d e m s c h u i f s p a n n i n g , een r e l a t i e t u s s e n de kans d a t een k o r r e l b l i j f t l i g g e n

(q = v e r h o u d i n g p e r c e n t a g e k o r r e l s v o o r en na de e r o s i e ) en de v e r h o u d i n g T ^ . / T ( T^ = k r i t i e k e s c h u i f s p a n n i n g v a n de k o r r e l v o l g e n s S h i e l d s , x = g e m i d d e l d e b o d e m s c h u i f s p a n n i n g ) z i e f i g u u r 4 . 1 .

De r e l a t i e i s een G a u s s - v e r d e l i n g met s t a n d a a r d a f w i j k i n g 0,57. De f y s i s c h e i n t e r p r e t a t i e v a n G e s s i e r d a t deze v e r d e l i n g ook i e t s zou aangeven v o o r de v a r i a t i e ,in de t i j d v a n de o p t r e d e n d e s c h u i f s p a n n i n g b e r u s t op een m i s v e r -s t a n d , n l . een d o o r e l k a a r g e b r u i k e n v a n r u i m t e l i j k e en t i j d -s a f h a n k e l i j k e v e r d e l i n g e n . De k o r r e l v e r d e l i n g v a n een w i l l e k e u r i g e p a n t s e r l a a g p k a n worden b e r e k e n d u i t de b e g i n - k o r r e l v e r d e l i n g ( f r a k t i e v e r d e l i n g ) p m e t : q . P Q d ( D ) p^ = _ _ max ^ q P Q d ( D ) ^ m i n D = k o r r e l g r o o t t e ; m i n r e s p e k t i e v e l i j k max d u i d t op minimum r e s p e k t i e v e l i j k maximum k o r r e l g r o o t t e . q = x r a a r s c h i j n l i j k h e i d d a t k o r r e l (met d i a m e t e r D) a c h t e r b l i j f t a l s o n d e r -d e e l v a n s t a b i e l e p l e i s t e r l a a g . De s t a b i l i t e i t v a n de b o v e n l a a g t e g e n een b e p a a l d e s c h u i f s p a n n i n g w o r d t g e -k e n m e r -k t door h e t gewogen g e m i d d e l d e v a n q I max _ "max D , '"'o ^^-^l D .

ƒ

U i t een v e r g e l i j k i n g met p r o e v e n en natuurv;aarnemingen v o l g d e q" = 0,5 b i j s t a b i l i t e i t . V e i l i g h e i d s h a l v e w o r d t q = 0,65 a a n b e v o l e n . Deze b e n a d e r i n g

h e e f t a l l e e n z i n v o o r Dg^/D^^ > 2,5. Voor Dg^/D^^ < 2 k a n b e t e r met D ^ Q w o r d e n g e r e k e n d n a a r de s t a b i l i t e i t .

DoA OC v a n de b e g i n k o r r e l v e r d e l i n g ( f i g u u r 4 . 2 ) . De t h e o r e t i s c h e l a a g -oU a o5 d i k t e v a n de e r o s i e , b e n o d i g d v o o r de v o r m i n g v a n een p a n t s e r l a a g i s g e -r i n g en b e d -r a a g t s l e c h t s 1 a 2 Dg^. De methode v a n G e s s i e r k a n v o o r a l l e s t a d i a v a n h e t p a n t s e r p r o c e s w o r d e n g e b r u i k t , d i t i n t e g e n s t e l l i n g met d i e v a n Gunther d i e a l l e e n de e i n d t o e -s t a n d b e -s c h r i j f t .

Simons en H a m i l t o n (1969) geven een- u i t b r e i d i n g v a n G e s s i e r ' s b e s c h o u w i n g e n d o o r ook de v a r i a t i e s v a n de l i f t k r a c h t e r i n t e b e t r e k k e n . V o o r de l i f t -k r a c h t w o r d t oo-k een G a u s s - v e r d e l i n g aangenomen, o n a f h a n -k e l i j -k v a n de s c h u i f s p a n n i n g s v a r i a t i e s . G e z i e n h e t g e k o p p e l d z i j n v a n v a r i a t i e s i n T^/x zowel i n de t i j d a l s i n de p l a a t s met v a r i a t i e s i n de l i f t k r a c h t k a n h i e r v a n n a u w e l i j k s meer i n z i c h t w o r d e n v e r w a c h t . Günter (1971) v e r g e l i j k t eveneens de k o r r e l v e r d e l i n g v o o r en na de v o r m i n g v a n de p a n t s e r l a a g . Gebruikmakend v a n de zogenaamde F u l l e r - k r o m m e : P = \/D/D ' a l s s t a n d a a r d w e r d een P v e r d e l i n g v a n de v o r m : O V max a ^ P =• 0,67 (D/D ) ^ + 0,33 D/D a ' max^ ' max b e p a a l d (P = s o m m a t i e - k o r r e l v e r d e l i n g = ƒ p d (D) ) Voor een w i l l e k e u r i g e P - v e r d e l i n g w o r d t P b e r e k e n d u i t : O a AP / 1 - P _\ ox / a f AP AP ^ l 1 - P ^ ax oF \ oF ^^aF ^^^aF " '^^'^^ w a a r i n A de f r a k t i e g r o o t t e a a n g e e f t en de i n d i c e s F en x r e s p e k t i e v e l i j k de F u l l e r kromme en de beschouwde krommen aangeven ( z i e f i g u u r 4 . 3 ) .

Voor de s t a b i l i t e i t v a n de p a n t s e r l a a g g a a t Günter u i t v a n D , h i e r b i j w o r d t x^ ( z i e p a r . 2) b e p a a l d v o l g e n s Shields/GÜnter. Voor de p a n t s e r l a a g

i s de w e r k e l i j k t o e l a a t b a r e s c h u i f s p a n n i n g e c h t e r A,x„ ( v o o r 3 m e n g s e l s ^max

werd r e s p e k t i e v e l i j k X = 0 , 5 2 , 0,46 en 0,63 g e v o n d e n ) .

U i t deze 3 p u n t e n werd een r e l a t i e t u s s e n X en de v e r h o u d i n g v a n de

On-waarden v a n p a n t s e r l a a g en o o r s p r o n k e l i j k e k o r r e l v e r d e l i n g en D b e p a a l d :

IQ 3.x

/D /D \ 0 ' 3 3 ^ _ / ma \ / mo \ D D

max/ \ max

Deze u i t d r u k k i n g k a n ook w o r d e n g e s c h r e v e n ( z i e ook G e s s i e r 1973) b i j e n i g e m o d i f i k a t i e :

-13-0.67 , 0,33 ™ ° 1 o f w e l D max ^ca = ^c • ^ • • °ma \ ma / w a a r i n : T = t o e l a a t b a r e s c h u i f s p a n n i n g p a n t s e r l a a g , • Co. j - S h i e l d s p a r a m e t e r b e h o r e n d b i j T^.

4. L i t t l e en Mayer ( 1 9 7 2 ) hebben p r o e v e n u i t g e v o e r d met m a t e r i a l e n met g e l i j k e D en v a r i a b e l e O = D-./D.^ ( 1 , 1 t o t 3 ) . Voor de r e l a t i e D /D werd § Q •''^ ma mo e m p i r i s c h ' b e p a a l d : D % 0'352 - 2 i = 0,908 . CT P a n t s e r i n g t r a d a l l e e n op v o o r > 1,5 a 2 dus v o o r D^^/D^ > 4 a 10 b i j T o e p a s s i n g v a n deze r e l a t i e op de Maas g a f a b s u r d e r e s u l t a t e n ( z i e R 8 6 3 ) . P a n t s e r i n g t r a d a l l e e n op een l o g - n o r m a l e v e r d e l i n g .

Voor T v a n p a n t s e r l a a g w e r d gevonden: x = (0,022 + 0,004) Apg D max

5. S u t h e r l a n d en I r v i n e ( 1 9 7 3 ) b r e n g e n w e i n i g nieuws en geven een a n d e r e q-kromme dan G e s s i e r : q = exp \ 2 . 2 H i e r i n i s q = 1 v o o r T = t e r w i j l b i j G e s s i e r q = 0,5 b i j T = T ^ , h e t -geen n e e r k o m t op een a n d e r e d e f i n i t i e v a n ( a l t i j d , r e s p e k t i e v e l i j k 50 % kans op bewegen). 6. Ceg:en en B a y a z i t ( 1 9 7 3 ) hebben e n k e l e p r o e v e n u i t g e v o e r d n a a r de s t a b i l i t e i t v a n p a n t s e r l a g e n met D__^^ = 2 en 3 cm. Gevonden werd X « 0 , 0 3 Apg D

max c ' max ( T^ ~ 10,5 en 16,2 N/m2). V o l g e n s de methode Günter, w e r d e n l a g e r e w a a r d e n gevonden. V e r g e l i j k i n g v a n x ^ met de methode G e s s i e r g a f q = 0,5.

7. K l a a s s e n (1974) g e e f t de r e s u l t a t e n v a n de b e r e k e n i n g v a n een p a n t s e r l a a g door m i d d e l v a n een s t a p - v o o r - s t a p b e r e k e n i n g met een M e y e r - P e t e r - t y p e t r a n s p o r t f o r m u l e w a a r i n x^ v o l g e n s E g u i a s a r o f f w o r d t b e p a a l d .

V e r g e l i j k i n g met de gemeten waarde g e e f t aan d a t de b e r e k e n d e kromme t e g r o f i s v o o r a l b i j de f i j n e r e f r a k t i e s ( z i e f i g u u r 4 . 4 ) , De v o l g e n s E g u i a s a r o f f w o r d t b e p a a l d u i t : T . C l T . C l l o g 19 l o g (19 D . / D ) 1 m 2 D i . 0,05 . Apg- D^ v o o r — ^ 0,4 D, 0,85 . 0,05 Apg D v o o r ~ < 0,4 m S a m e n v a t t i n g

1. P a n t s e r i n g i s van b e l a n g v o o r een b e g i n - g r a d e r i n g d i e v o l d o e t aan D^^/D^ > ( K n o r o z ) , > 1,5 a 2 ( L i t t l e en Mayer) o f 0 ^ = Dg^/D^^ > 2,5 ( G e s s i e r ) . 2. De s a m e n s t e l l i n g v a n de p a n t s e r l a a g k a n w o r d e n g e s c h a t met b e h u l p v a n de e m p i r i s c h e r e l a t i e s van G e s s i e r en Günter. G l o b a a l g e l d t v o o r de i n de l i -t e r a -t u u r v e r m e l d e p r o e v e n d a -t de D ^ Q v a n de p a n -t s e r l a a g g e l i j k i s a a n Dg^ ^ ^ v a n de b e g i n v e r d e l i n g . 3. De s t a b i l i t e i t v a n de p a n t s e r l a a g met g e m i d d e l d e d i a m e t e r D^^ k a n w o r d e n b e p a a l d u i t : T = 0,025 a 0,035 Apg D c ma 4. De e r o s i e d i e p t e t i j d e n s de v o r m i n g v a n een p a n t s e r l a a g i s v r i j g e r i n g en b e d r a a g t 1 a 2 Dg^ o f 2 a 4 D^^.

-15-L i t e r a t u u r V.S. KNOROZ 1962 D.B. SIMONS 1969 J.M. HAMILTON ! ; J . GESSLER 1970 J . GESSLER 1971 A. GÜNTER 1971 W.C. LITTLE 1972 D.G. MAYER A.J. SUTHERLAND 1973 H.M. IRVINE J. GESSLER 1973 K. CE?EN 1973 M. BAYAZIT G.J. KLAASSEN 1974

P r o t e c t i o n n a t u r e l l e des l i t s formes de matériaux a granulomëtrie h e t e r o g e n e .

I z r . ' G i d r . B.E. Vedenov, A70, 1962, p . 2 1 - 5 1 .

S t a b i l i s a t i o n o f c h a n n e l s i n c o a r s e n o n - u n i f o r m bed m a t e r i a l . CEP-69-70DBS-JMH-6, F o r t C o l l i n s , C o l o r a d o . S e l f - s t a b i l i z i n g t e n d e n c i e s o f a l l u v i a l c h a n n e l s . P r o c . ASCE 96 WW2, p. 235-246, B e g i n n i n g and c e a s i n g o f s e d i m e n t m o t i o n . Ch. 7 u i t R i v e r M e c h a n i c s v o l I , H.W, SHEN ( e d . ) , F o r t C o l l i n s D i e k r i t i s c h e m i t t l e r e Sohlenschubspannung b e i G e s c h i e b e M i s c h u n g e n e t c . M i t t . V e r s u c h s a n s t a l t für Wasserbau, H y d r o l o g i e u n d G l a z i o l o g i e ETH Z u r i c h No. 3. The r o l e o f s e d i m e n t g r a d a t i o n o n c h a n n e l a r m o r i n g . G e o r g i a I n s t , o f Techn. S c h o o l o f C . E A t l a n t a , G e o r g i a , ERC 0672. A p r o b a l i s t i c a p p r o a c h t o t h e i n i t i a t i o n o f movement o f n o n - c o h e s i v e s e d i m e n t s .

lAHR I n t . Symp. on R i v e r Mechanics, Bangkok p. 383-393.

B e h a v i o r o f s e d i m e n t m i x t u r e s i n r i v e r s .

lAHR I n t . Symp, on R i v e r M e c h a n i c s , Bangkok _1_, p. 395-485

C r i t i c a l s h e a r s t r e s s o f armored b e d s . lAHR Congress, I s t a n b u l , paper A 60.

A r m o u r i n g as t i m e - d e p e n d e n t phenomenon. Euromech. 48, Copenhagen.

1 6 -W a t e r l o o p k u n d i g 1974 L a b o r a t o r i u m M o r f o l o g i s c h e p r o b l e m e n Maas. V o o r o n d e r z o e k , Concept v e r s l a g R 863.

0 . 9 9 FIG. 4.1 P R O B A B I L I T Y O F G R A I N S TO STAY AS PART O F ARMOR C O A T . q VERSUS / T ( G E S S L E R 1 9 7 0 ) > d i a m e t e r in m m FIG. 4.2 C O M P A R I S O N B E T W E E N C O M P U T E D A N D M E A S U R E D G R A I N S I Z E D I S T R I B U T I O N C U R V E S IN F L U M E E X P E -R I M E N T ( G E S S L E -R 1 9 7 0 )

p A (roktion i max • 0 0.170 0 . 3 3 3 0.517 0 . 6 8 3 0 . 8 6 6 1 F . p ^ V / d ' C F U L L E R - K U R V E ) F p i 0 . 6 7 d 3 . 0 . 3 3 d ( Z U A p G E H O R I G E O E C K S C H I C H T I M G R E N Z Z U S T A N D ) [ X l B E L I E B I G E N A T Ü R L I C H E A U S G A N G S M I S C H U N G "[X:ZÖ A x G E H O R I G E D E C K S C H I C H T IM G R E N Z Z U S T A N D F I G . 4 . 3 V O L G E N S G Ü N T E R ( 1 9 7 1 )

-17-5 E r o s i e v a n k o h e s i e f m a t e r i a a l

Recente l i t e r a t u u r o v e r de e r o s i e v a n k o h e s i e v e m a t e r i a l e n d r a a g t b i j t o t een b e t e r i n z i c h t i n h e t b e l a n g v a n een a a n t a l f a k t o r e n , m a a r g e e f t nog geen a l g e -meen b e e l d v a n de r e l a t i e t u s s e n e r o d e e r b a a r h e i d en g r o n d / w a t e r p a r a m e t e r s . De v o l g e n d e a r t i k e l e n z i j n v a n b e l a n g : 1. j M e h t a en P a r t h e n i a d e s ( 1 9 7 3 ) , V e r s l a g v a n een u i t g e b r e i d e s t u d i e o v e r s e d i -m e n t a t i e v a n s l i b d e e l t j e s v a n u i t een s t r o -m i n g . De s c h u i f s p a n n i n g w a a r b i j d i t g e b e u r t i s c a , 0,5 maal d i e b i j b e g i n v a n e r o s i e v a n v e r s s l i b ( d i t l a a t s t e 2 b i j T = 1,25 - 1,65 dyne/cm o f w e l u = 1 , 1 - 1 , 3 cm/s). De p r o e v e n w e r d e n u i t g e v o e r d met k a o l i n e en s l i b u i t L a k e M a r a c a i b o (D ^ Q = 1,5 en 4 y ) . • R e l a t i e s t u s s e n s e d i m e n t a t i e en s c h u i f s p a n n i n g w e r d e n bepaald.- De o p s t e l l i n g z e l f b l e e k v a n b e l a n g i n v e r b a n d met h e t e v e n t u e e l v e r s t o r e n v a n de v l o k k e n t i j d e n s h e t rondpompen. 2. Sargunan (1973) b e s c h r i j f t p r o e v e n w a a r b i j h e t t e e r o d e r e n m a t e r i a a l (40 % k l e i , v o o r n a m e l i j k m o n t m o r i l l o n i e t ) de m a n t e l v o r m t v a n een r o t e r e n d e c y -l i n d e r i n een s t i -l s t a a n d v a t ( f i g u u r 5 . 1 ) . De e r o d e r e n d e v -l o e i s t o f was schoon w a t e r . De e r o s i e b e s t e n d i g h e i d nam s t e r k t o e met h e t NaCl g e h a l t e i n de poriën v a n de k l e i ( f i g u u r 5 . 2 ) . CaCl„ g a f een nog g r o t e r e e r o s i e b e s t e n ¬ d i g h e i d t e r w i j l een p r o e f met 0,027 N NaCl zowel i n de k l e i a l s i n h e t

2 e r o d e r e n d e w a t e r geen e r o s i e g a f t o t T = 40 N/m . Een k o n k l u s i e k a n z i j n d a t h e t e r o d e r e n p l a a t s v i n d t d o o r b i n n e n d r i n g e n v a n schoon w a t e r i n de k l e i , z w e l l e n en h e t v e r w i j d e r e n v a n k l e i d e e l t j e s o f b r o k j e s t e n g e v o l g e v a n de o p g e l e g d e s c h u i f s p a n n i n g , 3. • P a a s w e l l (1973) g e e f t een u i t g e b r e i d l i t e r a t u u r o v e r z i c h t o v e r h e t e r o d e r e n v a n k l e i . Van b e l a n g z i j n f y s i s c h e en c h e m i s c h e e i g e n s c h a p p e n v a n k l e i , de w i j z e v a n v o r m i n g en de s t a p e l i n g v a n de k l e i d e e l t j e s . K o r r e l a t i e met s t a n -d a a r -d g r o n -d m e c h a n i s c h e p a r a m e t e r s i s n i e t b r u i k b a a r . De i n w e n -d i g e s t r u k t u u r v a n de k l e i s p e e l t z e k e r ook een g r o t e r o l .

4. Het a r t i k e l v a n Sargunam e,a, ( 1 9 7 3 ) i s een s a m e n v a t t i n g v a n een p u b l i k a t i e door A r u l a n a n d a n ( 1 9 7 3 ) , I n d i t l a a t s t e w o r d e n e r o s i e p r o e v e n met Y o l o - l e e m

(46 % k l e i , 35 % s l i b ) b e s c h r e v e n . Van b e l a n g v o o r de e r o s i e b l e e k v o o r a l de n a t r i u m - a b s o r b t i e v e r h o u d i n g :

-18-S.A.R. = Na^/ \/o,5 (C^"*" + Mg"^"^)

( i o n e n k o n c e n t r a t i e i n m i l l i a e q u i v . / I ) . Toenemende S.A.R. g a f een afnemende e r o s i e b e s t e n d i g h e i d ( z i e f i g u u r 5 , 3 ) . De a a n d u i d i n g b i j de krommen g e e f t de • k o n c e n t r a t i e i n de k l e i aan; de e r o d e r e n d e v l o e i s t o f i s s t e e d s s c h o o n w a t e r . De e r o s i e neemt s t e r k a f b i j toenemend z o u t g e h a l t e i n h e t e r o d e r e n d e w a t e r ( f i g u u r 5 . 4 ) . K o r r e l a t i e met a n d e r e p a r a m e t e r s had w e i n i g r e s u l t a a t . 5. C h r i s t e n s e n en Das (1973) m a a k t e n k u n s t k l e i v a n k a o l i e n en g r u n d i e t en g e b r u i k t e n d i t a l s b i n n e n m a n t e l v a n een b u i s ( l e n g t e m e e t s e k t i e 10 cm). De r e l a t i e t u s s e n s c h u i f s p a n n i n g en e r o s i e w e r d b e p a a l d . K o n k l u s i e s : e r o s i e s n e l -h e i d b i j v a s t e T neemt s t e r k a f met toenemend w a t e r g e -h a l t e ( f a k t o r 10 b i j toename van w a t e r g e h a l t e v a n 30 t o t 43 % ) en neemt t o e met toenemende tempe-r a t u u tempe-r (ook f a k t o tempe-r 10 b i j v a tempe-r i a t i e v a n 10 t o t 35° C). De v a tempe-r i a t i e i n x b i j g e l i j k e e r o s i e s n e l h e i d en bovengenoemde v a r i a t i e s i s u i t e r a a r d g e r i n g .

6. Dwayne N i e l s o n (1973) g e e f t een a a r d i g o v e r z i c h t v a n o n d e r z o e k a a n k o h e s i e v e g r o n d . H e t w e r k v a n L i o n (Ph. D. T h e s i s , F t C o l l i n s 1970) v7ordt genoemd w a a r i n een s t e r k e toename v a n x ^ met h e t NaCl g e h a l t e v a n k l e i w o r d t g e g e v e n en

e v e n a l s b i j C h r i s t e n s e n een afname v a n x ^ met de t e m p e r a t u u r ( m a x i m a a l een f a k t o r 3 ) . V a r i a t i e s v a n de z u u r g r a a d (pH 5,6 -> 8,2) g a f b i j een k a o l i e n k l e i een s t e r k e afname v a n x ^ ( f a k t o r 10) d o o r de afname v a n de e l e k t r i s c h e k r a c h t e n t u s s e n de k l e i d e e l t j e s .

Er was geen d u i d e l i j k r e l a t i e t u s s e n x^ en de t o r s i e - s c h u i f s p a n n i n g .

N i e l s o n k o n k l u d e e r t d a t h e t v e r s c h i j n s e l v a n e r o s i e z e e r k o m p l e x i s en d a t zeer v e e l v a r i a b e l e n v a n b e l a n g z i j n .

7. R a u d k i v i en H u t c h i n s o n ( 1 9 7 4 ) hebben een g r o o t a a n t a l p r o e v e n met k u n s t m a t i g v e r v a a r d i g d e k l e i m o n s t e r s u i t g e v o e r d . De k l e i werd gemaakt v a n k a o l i e n met d i a m e t e r s < 1 y, 2-5 y en 5-8 y. De m o n s t e r s w e r d e n d a a r n a geërodeerd i n een r e c h t h o e k i g , g e s l o t e n , k a n a a l v a n 5x5 cm^ d o o r s n e d e . De m o n s t e r s v/erden aangemaakt met en o n d e r z o c h t i n g e l i j k e v l o e i s t o f f e n ( g e d e s t i l l e e r d w a t e r en NaNO^ o p l o s s i n g e n om z w e l l e n t e v o o r k o m e n ) . De v o o r n a a m s t e r e s u l t a t e n w a r e n : 1) H e t z o u t g e h a l t e v a n de v l o e i s t o f h e e f t een b e l a n g r i j k e i n v l o e d . B i j g e -d e s t i l l e e r -d w a t e r was x ^ K O, t e r w i j l b i j 0,01 M een X v a n c a . 0,5 N/m^

= 2 , 2 cm/s) werd gevonden. De g e v o e l i g h e i d v o o r h e t z o u t g e h a l t e was h e t g r o o t s t b i j de f i j n s t e k l e i ; de m i n i m a l e e r o s i e werd b e r e i k t b i j een o p l o s s i n g met 0,005 - 0,01 M.

-19-2) De t e m p e r a t u u r v a n h e t w a t e r h e e f t ook i n v l o e d , v o o r a l b i j g e d e s t i l l e e r d w a t e r en de f i j n s t e k l e i . B i j k l e i v a n 2-5 y was de e r o s i e s n e l h e i d h e t k l e i n s t b i j 24° C en nam t o e b i j z o w e l h o g e r e a l s l a g e r e t e m p e r a t u r e n ; b i j 5-8 y nam de e r o s i e s t e e d s t o e met de t e m p e r a t u u r . B i j toenemend z o u t g e h a l t e (0,01 M) w e r d de t e m p e r a t u u r i n v l o e d g e r i n g . 3) Er was w e i n i g k o r r e l a t i e met de k a t i o n e n - u i t w i s s e l i n g s k a p a c i t e i t , a l t h a n s v o o r de o n d e r z o c h t e k l e i e n . 8. E i n s e l e (1974) b e s c h r i j f t s e d i m e n t a t i e - , k o n s o l i d a t i e - en e r o s i e p r o e v e n met . . • . 4 onder a n d e r e k a o l i e n . B e r e i k t e v a n e s h e a r s t r e s s i n de o r d e v a n 100 - 10 2 . . 2 N/m met b i j b e h o r e n d e k r i t i e k e s c h u i f s p a n n i n g e n van 0,6 2,0 N/m . De r e

-l a t i e vane shear s t r e s s en was s t e r k a f h a n k e -l i j k van h e t k -l e i t y p e . B i j h e t e r o s i e p r o c e s w e r d waargenomen d a t e e r s t e n i g e e r o s i e o p t r a d , d a a r n a h e t p r o c e s s t i l s t o n d en pas b i j een f l i n k wat. g r o t e r e s n e l h e i d weer e r o s i e ' o p t r a d .

S a m e n v a t t i n g •

Door h e t w e r k v a n een a a n t a l o n d e r z o e k e r s i s h e t i n z i c h t i n de b e t e k e n i s v a n een a a n t a l p a r a m e t e r s v o o r de e r o s i e b e s t e n d i g h e i d v a n k o h e s i e f m a t e r i a a l t o e -genomen. Het p r o c e s i s e c h t e r zo k o m p l e x d a t geen algeneen g e l d e n d e k o r r e l a t i e s gegeven kunnen worden.

2 0

-L i t e r a t u u r

A. J. MEHTA 1973 E. PARTHENIADES

Ik. SARGUNAM e.a. 1973 ^(o.a. R.B. KRONE) R. ARULANANDAN c a 1973 R.W. CHRISTENSEN 1973 B. M. DAS R.E. PAASWELL 1973 F. DWAYNE/NIELSON 1973 A.J. P^.UDKIVI 1974 D.L. HUTCHINSON G. EINSELE 1974 D e p o s i t i o n a l b e h a v i o r o f c o h e s i v e s e d i m e n t s . U n i v . o f F l o r i d a , C o l l . o f Eng., C o a s t a l and Oceanog. Lab., TR no. 16 ( v o o r een s a m e n v a t t i n g z i e lAHR symp. Bangkok 1 9 7 3 ) .

P h y s i c o - c h e m i c a l f a c t o r s i n e r o s i o n o f c o h e s i v e s o i l s .

P r o c . ASCE 99 (HY 3), p. 555-558 ( t e c h n i c a l n o t e ) .

A p p l i c a t i o n o f c h e m i c a l and e l e c t r i c a l p a r a m e t e r s t o p r e d i c t i o n o f e r o d i b i l i t y .

N a t . Res. C o u n c i l , Highway Res. Board., Spec, Rep. 135.,p. 4 2 - 5 1 .

H y d r a u l i c e r o s i o n o f r e m o l d e d c o h e s i v e s o i l s . N a t , Res , C o u n c i l , Highway Res . B o a r d . , Spec. Rep, 1 35, P- 8-19,

Causes and mechanisms o f c o h e s i v e s o i l e r o s i o n : The s t a t e o f t h e a r t .

N a t . Res. C o u n c i l , Highv7ayRes. B o a r d . , Spec. Rep. 135, p. 52-72. B e h a v i o r o f c o h e s i v e m a t e r i a l f r o m a s o i l e n g i n e e r s v i e w p o i n t . Ch. 14 f r o m E n v i r o n m e n t a l I m p a c t o n R i v e r s ( R i v e r M e c h a n i c s I I I ) . , H.W. Shen e d . . F o r t C o l l i n s E r o s i o n o f k a o l i n i t e c l a y b y f l o w i n g w a t e r . P r o c . Roy. Soc. A 337^ ( 1 6 1 1 ) , p . 537-554. Mass p h y s i c a l p r o p e r t i e s , s l i d i n g and e r o d i b i l i t y o f e x p e r i m e n t a l l y d e p o s i t e d and d i f f e r e n t l y c o n s o l i d a t e d c l a y e y muds. S e d i m e n t o l o g y 2 1 , p. 339~372v

FIG. 5.1 C R O S S SECTION O F APPARATUS ( S A R G U N A M 1 9 7 3 ) £ CM O c E CM _ E , u E O l_ C O O L. 0 0 2 0 SOIL : YOLO L O A M W / C : 2 5 ± 0 . 2 5 % O • 0 , 0 0 4 N Na C l 0.017 N N a C l 0 . 0 6 N N a C l 0.14 N N a C l 0.14 N C a C l g 4 0 6 0 8 0 100 > s h e a r s t r e s s , d y n e s / c m 120 140 2 FIG. 5.2

S P E C I M E N EROSION RATE VERSUS SHEAR STRESS ( S A R G U N A M 1 9 7 3 )