A2 84.02
waterloopkundig laboratorium
taludbekleding van gezette steen, fase 2
grootschalig gidsonderzoek
verslag modelonderzoek
M 1795 / M 1881, deel IX - WL
blz 1 Inleiding 1 1 .1 Opdracht 1 1.2 Doelstelling 1 1.3 Conclusies 3
2. Opzet van het onderzoek 7 2.1 Modelopstelling 7 2.2 Proevenpro gramma 8 2.3 Data-aquisitie 11
3 Uitwendige resultaten van het onderzoek 12 3.1 Inleiding en definitie van schade 12 3.2 Schade golf 13 3.3 Schadeplaats 16 3.4 Golfoploop 17 3.5 Plaats van de diepste golf terugloop 17 3.6 Golf reflectie tegen het talud 18
4 Analyse geselecteerde gegevensbestanden^ regelmatige golven 20 4.1 Inleiding, begripsbepaling en selectie proeven 20 4.2 Analyse gegevensbestanden ; 22 4.2.1 Proef 012 22 4.2.2 Proef 016 .. 24 4.2.3 Proef 018 25 4.2.4 Proef 020 27 4.2.5 Proef 021 28 4.2.6 Proef 027 29 4.2.7 Proef 054 30 4.2.8 Proef 079 32
5 Analyse geselecteerde gegevensbestandten; onregelmatige golven 33 5.1 Inleiding 33 5.2 Schadego 1 f_bij_onrjegelmatige goly.en._. .-.—.-.-.-.-.-. .-.-.-.-.-.-.-.-. 33-5.3 Schademechanisme bij onregelmatige golven 36
INHOUD (vervolg)
blz. 5.3.1 Inleiding 36 5.3.2 Metingen en presentatie van de resultaten 37 5.3.3 Beschrijving vóórgeschiedenis potentieel instabiele situaties... 37 5.3.4 Schademechanismen 39 5.3.5 Analyse en conclusies 40
6. Vergelijking van de resultaten van het Gidsonderzoek met die voor
Bas al ton [l] en Armorflex [6] 42 6.1 Inleiding 42 6.2 Uitwendige modelresultaten 42 6.2.1 Schadegolf 42 6.2.2 Schadeplaats 44 6.2.3 Golfoploop 44 6.2.4 Golf teruglooppunt 44 6.3 Schademechani smen 44 LITERATUUR TABELLEN ' FIGUREN FOTO'S
1 Overzicht randvoorwaarden en proefresultaten,Gidsonderzoek Deltagoot 2 Verklaring gebruikte symbolen en parameters in tabel 1
FIGUREN
1 Faciliteit voor gecombineerd hydraulisch-grondmechanisch onderzoek in het Laboratorium de Voorst
2 Modelopstelling Deltagoot, gidsonderzoek stabiliteit steenzettingen 3 Schematische weergave moduul, met plaats van de geïnstrumenteerde blokken 4 Zeefkromme metselzand en kif
5 Zeefkromme betongrind en loodslakken 6 Taps gezaagd betonblok, en de zetting 7 Gidsproeven (regelmatige golven) 8 Proeven met onregelmatige golven
9 Talud ingewassen met kif (regelmatige golven)
10 Talud met rechte open spleet van 0,02 m (regelmatige golven)
11 Talud met rechte spleet ingewassen met loodslakken (regelmatige golven) 12 Talud met scheef geplaatste blokken, ingewassen met loodslakken
(regel-matige golven)
13 Talud met taps gezaagde blokken, ingewassen met loodslakken (regelmatige golven)
14 Talud met taps gezaagde blokken, ingewassen met betongrind (regelmatige golven)
15 Dimensieloze p l a a t s v a n begin van schade Gidsonderzoek, Basalton, Arraorflex 16 Dimensieloze golfoploop Gidsonderzoek (regelmatige golven)
17 Dimensieloze golf terugloop als functie van E,
18 Dimensieloze golfterugloop in vergelijking met de dimensieloze schadeplaats 19 Reflectie, talud 1:3 (regelmatige golven)
20 Reflectie in vergelijking met bekende relaties uit de literatuur
21 Inkomend en gereflecteerd spectrum van drukken en golfhoogten, proef 031 22 Inkomend en gereflecteerd spectrum van drukken en golfhoogten, proef 035 23 Inkomend en gereflecteerd spectrum van drukken en golfhoogten, proef 037 24 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, proef 012 25 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen i t proef 012
26 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, proef 016 27 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, proef 018 28 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, proef 020 29 Gesloten steenzetting, metjLng_van_ge.ïnstr.umenteerdesteen—IIy—proef—021 -30 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, proef 027 31 Steenzetting met vertikale spleten, ingewassen met slakken, meting van
32 Stabiliteit zetting met horizontaal tapse spleten gevuld met slakken, proef 079
33 Getransformeerd schadekriterium voor H. en H
,, . lc, i max
34 Golfhoogte en golfperiode verdeling en H-T diagram, proef 031 35 Golfhoogte en golfperiode verdeling en H-T diagram, proef 035 36 Golfhoogte en golfperiode verdeling en H-T diagram, proef 037
37 Registratie golfhoogtemeter 2 voor schadeproeven met onregelmatige golven 38 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, p r o ef 031 *
39 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, p r o ef 035
40 Gesloten steenzetting, meting van geïnstrumenteerde steen II, proef 037 41 Vergelijking schadegolfhoogten Gidsonderzoek met Basalton en Armorflex 42a Dimensieloze golfoploop Gidsonderzoek (regelmatige golven)
42b Dimensieloze golfoploop Basalton (regelmatige golven) 42c Dimensieloze golfoploop Armorflex (regelmatige golven)
FOTO'S
1 Moduul in talud
2 Modelopstelling (op de houten regel is la t e r de golfoploopmeter aangebracht)
3 Taps gezaagde blokken
4 Plaatsen geïnstrumenteerde stenen 5 Schade gidsproeven, na proef 027 6 Overzicht afgedekt talud
7 Inwassen met kif 8 Open spleten, 0,02 m
9 Spleten 0,02 m, ingewassen met loodslakken
10 Scheve spleten, ingewassen met loodslakken na proef 079 11 Inwassen steenzetting met loodslakken
12 Tapse blokken ingewassen met grind, na proef 095 13 Model tijdens golven
14 Model tijdens golven 15 Model tijdens golven 16 Model tijdens golven
17 Overzicht gedeformeerd talud, na proef 095 18 Detail gedeformeerd talud, holle ruimte
19 Vóórspanning ingewassen blokken, na proef 095 20 Vóórspanning ingewassen blokken, na proef 095
Grootschalig Gidsonderzoek 1. Inleiding
1.1 Opdracht
In zijn brief van 25 juni 1982, kenmerk COW/l0.325 verleende het Cetrum Onder-zoek Waterkeringen van Rijkswaterstaat, Directie Waterhuishouding en Waterbewe-ging, opdracht aan het Waterloopkundig Laboratorium voor het uitvoeren van de werkzaamheden met betrekking tot de bepaling van de stabiliteit van een aantal
steenzettingen, zoals omschreven in de aanbieding van 22 juni 1982, kenmerk V4992/LV1627/Bur/gve.
De werkzaamheden omvatten het uitvoeren van modelonderzoek in de Deltagoot van het Waterloopkundig Laboratorium en het leveren van een meetverslag.
Een aanvullende opdracht voor een nadere analyse van de meetresultaten en een evaluatie is mondeling verstrekt door ir. K.W. Pilarczyk van de Deltadienst van Rijkswaterstaat, tijdens de 22 bespreking van de begeleidingsgroep "Stabili-teit van Steenzettingen" op 22 december 1982.
Deze aanvullende werkzaamheden omvatten een nadere analyse van de meetresul-taten voor een selectie van de uitgevoerde proeven, en een evaluatie van de resultaten tegen de achtergrond van de kennis en inzichten met betrekking tot de stabiliteit van steenzettingen, zoals verworven tijdens het lopende "Funda-mentele Onderzoek naar de Stabiliteit van Taludbekledingen".
Het onderzoek is uitgevoerd onder leiding van ir. A.M. Burger van het Water-loopkundig Laboratorium, die ook dit verslag heeft samengesteld. Van de zijde van de opdrachtgever is het onderzoek begeleid door ir. J.J.W. Seyffert van het Centrum Onderzoek Waterkeringen en ir. K.W. Pilarczyk van de Deltadienst.
1 .2 Doelstelling
In het bovengenoemde "Fundamentele Onderzoek naar de Stabiliteit van Talud-bekledingen^ is tot aan het hier_omschr-even-onder-zoek-vri-iwe-l— ge~en~~a~ancTach~t besteed aan de klemkrachten tussen de afzonderlijke stenen in een zetting, en de invloed daarvan op de stabiliteit van de zetting als geheel.
Er is steeds verondersteld dat de veiligheidseisen die gesteld moeten worden aan een taludbekleding gebaseerd moeten worden op de meest ongunstige
-2-(instabiele) situatie waarin de konstruktie zich kan bevinden. Voor een steen-zetting betekent dit dat het onderzoek steeds gericht is geweest op de stabili-teit van een los blok in een zetting.
Recent onderzoek in de Deltagoot van het Waterloopkundig Laboratorium naar de stabiliteit van BASALTON [ 1 ] , een industrieel vervaardigde betonnen " b a s a l f -zuil, heeft het belang van klemming op de stabiliteit van een zetting overtuigend bevestigd.
Tijdens het BASALTON-onderzoek zijn achtereenvolgens beproefd:
- een BASALTON-glooiing waarbij de blokken los tegen elkaar zijn geplaatst
waarbij er plaatselijk flinke, onregelmatig gevormde, spleten tussen de stenen open bleven;
- eenzelfde glooiing, waarbij vóór de proef de spleten werden opgevuld met loodslakken (D5 Q = 15 m m ) .
Bij de proeven met opgevulde spleten trad geen schade op aan de zetting bij golven die 2 a 3 maal hoger waren dan de schadegolf voor de zetting met open spleten. Deze verhoging van de stabiliteit werd veroorzaakt doordat onder invloed van de golfwerking, de loodslakken werden vastgeklemd tussen de stenen van de zetting, waardoor het vrijwel onmogelijk werd dat er een steen uit de zetting werd gedrukt. Zelfs wanneer kunstmatig rondom enkele stenen de loodslakken werden verwijderd waardoor deze stenen los kwamen te liggen, her-stelde de klemming zich tijdens de proeven, doordat de spleten "vanzelf" weer werden opgevuld met over het talud rollende loodslakken.
BASALTON leent zich door zijn onregelmatige vorm niet goed voor een fundamen-teel onderzoek naar de benodigde randvoorwaarden voor het optreden van de sta-bxlxteitsverhogende klemkracht. Daarom is getracht een aantal parameters af te leiden, die afzonderlijk of gezamenlijk verantwoordelijk kunnen zijn voor de grote toename van de stabiliteit van de steenzetting.
Het eerste doel van dit onderzoek was dan ook om kwalitatief vast te stellen of, en zo ja welke, nieuwe parameters er moeten worden toegevoegd aan het lopende ' fundamentele onderzoek, of dat zelfs de hele opzet van dit onderzoek moest worden gewijzigd.
Tijdens het hier beschreven onderzoek van geklemde zettingen zijn de volgende parameters gevarieerd:
a. Tussenruimte tussen de blokken:
• Rechte betonblokken "koud" tegen elkaar geplaatst
Rechte betonblokken geplaatst op onderlinge afstand van 0.02 m (zie foto'8). • Rechte betonblokken, scheef geplaatst, zodanig dat in bovenaanzicht
wig-vormige spleten tussen de stenen ontstaan (zie foto 10).
• Taps gezaagde betonblokken, zodanig geplaatst dat in een vertikale door-snede wigvormige spleten zichtbaar zijn (zie foto's 3 en 12).
b. Vulling van de tussenruimte tussen de blokken: • niet vullen
• wel vullen met - een mengsel van kif met grof zand - loodslakken
- betongrind
Een tweede doelstelling van het onderzoek was om voor één bepaalde zetting de invloed te bepalen van de hydraulische randvoorwaarden op het optreden van schade. Daarom zijn voor een steenzetting die is opgebouwd uit tegen elkaar geplaatste stenen de golfkondities uitgebreid gevarieerd, met name:
• bij regelmatige golven - golfhoogte - golfperiode - golfsteilheid • bij onregelmatige golven - golfhoogte
- golfperiode
- variantie-dichtheidsspectrum.
Details met betrekking tot de opzet van het onderzoek komen in hoofdstuk 2 aan de orde.
Een derde doelstelling van het onderzoek was om gegevens te verzamelen van de golfoploop tegen het talud onder sterk variërende golfomstandigheden, waaronder ook onregelmatige golven. Deze gegevens kunnen worden gebruikt in een eventueel later uit te voeren onderzoek dat speciaal gericht is op golfoploop.
1.3 Conclusies
Op basis van de resultaten van het proevenprogramma en een evaluatie van de meet-bestanden van de meest interessante proeven kunnen de volgende conclusies
worden geformuleerd:
1. De golfhoogte waarbij schade ontstaat aan een steenzetting is afhankelijk van de golfperiode.
Voor de hier beschouwde zetting (helling 1:3, betonblokken tegen elkaar plaatst op een doorlatend filter) wordt de minimale schadegolfhoogte ge-vonden voor £ . ~ 3,5 a 4,0,dat wil zeggen voor een golfsteilheid van
H./L = 0,7 a 0,9 %. In dit onderzoek wordt dat minimum gevonden voor een golf-periode v"an 5 sec. Bij deze golfgolf-periode was het golfbeeld in de Deltagoot tamelijk onregelmatig door re-reflecties van golven op het golfschot. Een
-4-exacte bepaling van de golfhoogte H. is hierdoor niet mogelijk, zodat ook de waarden van -r— en van £ . voor dit minimum niet exact bepaald konden
AD 0,1 worden.
2. Het opvullen van de marginale spleten (gemiddelde spleetbreedte =: 0,7 mm) tussen koud tegen elkaar geplaatste blokken, met fijn granulair materiaal
(zand en/of kif) heeft geen waarneembare invloed gehad op de stabiliteit van de zetting. Er is niet vastgesteld of dit wellicht een gevolg was van onvolkomenheden in de wijze van spleetvulling.
3. De proef met open spleten van 0,02 m tussen de stenen moet als mislukt wor-den beschouwd ten gevolge van onvolkomenhewor-den in de modelopstelling.
4. Het opvullen van rechte, tapse of scheve spleten met grof granulair mate-riaal heeft een zodanig groot stabiliteit-verhogend effect dat in de Delta-goot geen instabiliteit van de zetting meer kon worden bereikt. Hierbij treden geen significante verschillen op tussen de verschillende spleet-vormen.
R
5. De dimensieloze golfoploop —— bij regelmatige golven voldoet aan de relatie:
Hi R rr^- = £ . voor 1 < £ . < 3 ^ ^0,1 so,i R =^ = 5 . - 1,25 voor 3 < £ . < 5 H£ so,i so,i
De terugval in de golfoploop valt samen met het optreden van "collapsing"-brekers.
Voor waarden van £ . > 3 wijkt het gevonden verloop sterk af van in de 0,1
literatuur gevonden relaties. Mogelijk is dit een gevolg van de onregel-matigheid in het regelmatige golfbeeld die is opgetreden bij de proeven 017
t/m 021.
Rd
6. De dimensieloze ligging van het golfteruglooppunt — voldoet aan de relatie:
Hi
R E -2,25
— = / ';: / f l— voor 3 < E . < 5
H. 0,48 0,1
De aansluiting van deze relatie met in de literatuur gevonden relaties is goed.
en T = 7,5 sec. veel lager dan voorspeld wordt met in de literatuur gevon-den relaties.
8. Het optreden van schade aan de steenzetting kan steeds verklaard worden uit de gemeten drukken. Vrijwel steeds is het optreden van instabiliteit een gevolg van de combinatie van twee schademechanismen, t.w. de overdrukken ten gevolge van het voorlopen van de waterspanningen (O.V.W.) en de quasi-stationaire verschildrukken (Q.S.V.).
De onderlinge verhouding van die twee mechanismen verschilt sterk. Ten ge-volge van het faseverschil tussen beide mechanismen kan het zelfs vóórkomen dat beide mechanismen achter elkaar optreden, zonder cumulatief effect. 9. De opwaartse beweging van een instabiele steen veroorzaakt een drukverlaging
aan de onderzijde van de steen, waardoor de beweging wordt afgeremd. 10. Bij een enkele proef (proef 020) is waargenomen dat een zetting ook onder
de cumulatieve belasting door een reeks golven kan worden beschadigd. M e -tingen aan een geïnstrumenteerde steen duiden op een geleidelijk,stap voor stap, omhoog komen van het blok. Vermoedelijk ligt het beschouwde blok ge-deeltelijk geklemd in de zetting, zodat na een eerste verplaatsing het blok niet weer terugvalt in zijn oorspronkelijke positie maar blijft hangen, om bij een volgende golf opnieuw een stukje omhoog te worden gedrukt.
11. Analyse van de gemeten golfdrukken en waterspanningen bij de proeven, waar-bij spleten tussen de blokken zijn opgevuld met granulair materiaal leert dat niet uitsluitend de klemkrachten stabiliteitsverhogend werken, maar eveneens de vergrootte doorlatendheid.
12. Door de grote stabiliteit van de stenen in de zetting treden bij voortgaande belastingverhoging totaal andere vormen van schade op, zoals de m i -gratie van de filterlaag en het opbollen van de zetting als geheel.
13. Het effect van golfklappen op de stabiliteit van de zetting is in dit onder-zoek beperkt geweest tot het in trilling brengen van de zetting. Deze
trilling kan ervoor zorgen dat een steen meer of minder vast in de zetting komt te liggen. Directe schade ten gevolge van een golfklap is niet opge-treden.
-6-14. Tijdens de schadeproeven met onregelmatige golven was de dimensieloze
schadegolfhoogte -r^- kleiner dande schadegolfhoogte bij regelmatige golven, voor overeenkomstige £-waarde. _ • . .
H l ,/.ng i >4.HS
Wanneer echter in plaats van j-=- de waarde van — j — — en — j ~ — wordt be-schouwd, dan wordt goede aansluiting verkregen bij de schadelijnen voor
H. IL,aY
regelmatige golven, voor respectievelijk -r^* en — ¥ 5 ^ • Dit betekent dat voor de beschouwde golfhoogteregistraties voor de verschillende variantie-dichtheidsspectra, die goed voldeden aan een Rayleigh-verdeling, de scha-degolfhoogte wordt gegeven door H,. ,„ (voor vergelijking met H-j) en Ho<_
(voor vergelijking met H ) . Dit zijn de golfhoogten die door respectie-max
velijk 5,6% en 2% van het aantal golven wordt overschreden.
(N.B. De significante golfhoogte H is de golfhoogte die door 13,5% van de s
golven wordt overschreden).
15. Voor de drie beschouwde spectrumvormen is geen invloed onderkend van de spectrumvorm op de schadegolfhoogte. Er zijn geen aanwijzingen dat de orde-ning of de wanorde in een onregelmatige golfreeks van invloed is op het ontstaan van schade.
Deze conclusie hoeft niet algemeen geldig te zijn, immers bij dit onder-zoek zijn drie, weliswaar verschillende, maar redelijk gelijkvormige tra gebruikt, terwijl ook de toegepaste golfsteilheden bij de drie spec-trumvonnen vrijwel gelijk waren (£ , « 2 ) .
o,s
16. Voor de conclusies ten aanzien van het schademechanisme onder onregelmatige golfaanval wordt verwezen naar paragraaf 5.3.5
17. De resultaten van het modelonderzoek naar de stabiliteit onder golfaanval van Basalton [l] en Armorflex [6] kunnen worden verklaard met de inzichten die in dit Gidsonderzoek zijn verkregen.
2. Opzet van het onderzoek 2.1. Modelopstelling
In de Deltagoot van het Waterloopkundig Laboratorium (figuur 1) is een talud opgebouwd onder een helling met cotga = 3 (zie figuur 2 en foto 2 ) . Het talud is opgebouwd uit zand, waarover een ca. 0,35 m dikke laag SILEX is aangebracht. SILEX is een grofkorrelig materiaal (20 tot 90 m m ) , bestaande uit gebroken na-tuursteen en kalkresten, dat vrij komt bij de cementfabricage. Op deze door-latende SILEX-laag bevindt zich de steenzetting. Het deel van deze zetting dat van belang is voor dit onderzoek is opgebouwd uit betonblokken van 0,25x0,25 m2 , met een dikte van 0,15 m.
Het volledige talud strekt zich uit vanaf de gootbodem (peil = 0,0 m ) tot 8,6 m daarboven. In het talud is in de zone waar schade wordt verwacht (tussen 3,30 m en 4,40 m boven de gootbodem) een stalen raamwerk aangebracht (het m o -duul), met een lengte van 3,30 m en een breedte van 1,6 m (zie foto 1 ) . Het voordeel van het werken met dit moduul is dat relatief snel en goedkoop, in een afgebakend deel van het talud, een aantal varianten voor de steenzetting kan worden beproefd, zonder dat het volledige talud hoeft te worden verbouwd. De modelopstelling is als volgt geïnstrumenteerd (zie figuur 2 ) :
• één golfhoogtemeter op een afstand van 80 m vanaf het golfschot
• één golfhoogtemeter op een afstand van 161 m vanaf het golfschot; dat is recht boven de teen van het talud
• twee drukdozen, met de opnemer op 0,22 m boven de gootbodem op een afstand van 80 m en 82,35 m vanaf het golfschot.
- Het_talud:
• een weerstands-golfoploopmeter, die de golfoploop langs het talud meet, met een oplossend vermogen van 0,25 m.
- Het_moduul (zie_figuur 3 en_foto 4 ) :
• zes betonblokken (steen 1 t/m 6) waarin aan de onderzijde een waterspannings-meter zijn gemonteerd
• twee kunststofblokken (steen I en II) waarin de volgende opnemers zijn gemonteerd:
- een waterspanningsmeter aan de onderzijde - een golfdrukopnemer aan de bovenzijde - een gronddrukmeter aan de onderzijde
-8-Er moet worden opgemerkt dat de hoeveelheid instrumentatie van het talud in de loop van het proevenprogramma aanmerkelijk is gereduceerd. Ten gevolge van de zeer zware hydraulische belastingen tijdens de proeven is een groot deel van de opnemers kapot gegaan.
Daarom is er na proef 061 geen golfoploop meer gemeten. Na proef 086 is alle nog aanwezige instrumentatie uit voorzorg van het talud verwijderd.
2.2 Proevenprogramma
Een uitgebreid overzicht van het uitgevoerde proevenprogramma, alsmede van de belangrijkste randvoorwaarden is gegeven in tabel 1. In deze tabel is tevens per proef een aantal dimensieloze karakteristieke parameters weergegeven en een be-perkt aantal direct zichtbare resultaten. Een verklaring voor de in tabel 1 gebruikte symbolen is gegeven in tabel 2. Om een indruk te geven van het model tijdens het golven zijn de foto's 13, 14, 15 en 16 toegevoegd.
Het proevenprogramma is als volgt ingedeeld.
Tijdens deze proeven bestond de volledige steenzetting zowel binnen als buiten het moduul uit "koud" tegen elkaar geplaatste rechte betonblokken van 0,25 x 0,25 m2, met een dikte van 0,15 m (zie foto 2 ) .
De proevenserie is uitgevoerd met regelmatige golven, waarbij steeds voor een vaste golfperiode, van opeenvolgend 2, 3, 4, 5 en 6 seconden, de golfhoogte
stapsgewijze zover is opgevoerd totdat schade optrad aan de zetting.
Vanaf proef 017 trad er, ten gevolge van golfreflectie op het talud een vrij sterke onregelmatigheid op in het golfbeeld. Daarom is na proef 021 enigszins geëxperimenteerd met de golfopwekking:
- Bij proef 022 t/m 026 is getracht de invloed van reflecties te vermijden door steeds korte golftreinen, bestaande uit ca. 5 golven op te wekken. Ook hierbij traden echter grote onregelmatigheden op binnen de golftreinen die, gevoegd bij de nadelen die inherent zijn aan deze methode van golfopwekking, hebben geleid tot het afbreken van deze poging. Aan de resultaten van deze proeven mag niet veel waarde worden toegekend.
- Bij proef 027 is getracht de invloed vanreflectie juist te benutten voor het verkrijgen van een regelmatig golfbeeld. Daartoe is bij een constante golf-periode (T = 6 sec) , zonder onderbreking van de proef de golfhoogte heel ge-leidelijk opgevoerd, totdat schade optrad aan het talud. Het tijdstip van schade ,lag dan ook meer dan 1^ uur na het begin van de proef.
Door op deze wijze golven op te wekken wordt in eerste instantie een vrijwel staande golf opgewekt, waarin bij het geleidelijk opvoeren van de golfhoogte een steeds grotere lopende golfcomponent kan worden onderscheiden.
Voorwaarden van E, . > 2,75 wordt op deze wijze een zeer regelmatig :
golf-0,1
beeld verkregen. Een afdoende verklaring voor de bruikbaarheid van deze m e -thode van golfopwekking is nog niet gevonden.
De steenzetting is ongewijzigd ten opzichte van de voorgaande proeven en bestaat nog steeds uit ""koud" tegen elkaar geplaatste rechte betonblokken van 0,25 x 0,25 x 0,15 m3. De proeven zijn uitgevoerd met onregelmatige golven. Tijdens het uitvoeren van deze proevenserie is steeds stap voor stap, zowel de golf-hoogte als de golfperiode verhoogd totdat er schade optrad aan de steenzetting. Op deze wij ze is ernaar gestreefd voor alle proeven de golfsteilheid (H/L) constant te houden, zodanig dat steeds geldt E, . •*. 2.
De proeven zijn uitgevoerd voor onregelmatige golven die voldoen aan verschil-lende energiedichtheidsspectra, Deze spectra geven inzicht in de wijze waarop de totale golfenergie is verdeeld over de verschillende golffrequenties, te weten:
Proef 028 t/m 031: JONSWAP-spectrum (zie figuur 21)
Proef 032 t/m 035: Pierson-Moskowitz-spectrum (zie figuur 22) Proef 036 t/m 038: Marollegat-spectrum (zie figuur 2 3 ) .
Deze serie proeven bestaat uit verschillende korte series waarbij steeds w i s -selende steenzettingen in het moduul zijn beproefd onder regelmatige golfbe-lasting. Voor proeven waarbij werd verwacht dat de zetting binnen het moduul sterker was dan de zetting daarbuiten is het talud buiten het moduul afgedekt met stalen strips (zie foto 6 ) . Voor golfperioden van T = 6 sec en groter is
steeds de wijze van golfopwekken toegepast die is beschreven bij proef 027. Er is in principe naar gestreefd om voor de golfbelasting steeds een waarde van £ . = 2,5 a 3,0 te handhaven. Door de wijze van golfopwekking is dit maar ten
0
ij-dele gerealiseerd, omdat immers bij constante golfperiode de golfhoogte gelei-delijk wordt opgevoerd. Hierdoor neemt de £ .-waarde geleigelei-delijk af.
0,1
-10-039 t/m_042£ De steenzetting, bestaande uit rechte betonblokken van 0,25x 0,25x0,15 m3 is, binnen het moduul ingewassen met een mengsel van kif en
metselzand (zie figuur 4 en foto 7). Onder inwassen wordt verstaan het met een bezem, onder water, vol vegen van de aanwezige spleten tussen de afzon-derlijke betonblokken. In hoeverre de spleten zijn gevuld is niet onderzocht, maar de proefresultaten doen vermoeden dat er nauwelijks enig effect is uit-gegaan van het zand en kif in de spleten.
043 t/m 047: De doorlatendheid van de steenzetting in het moduul, bestaande uit rechte betonblokken van 0,25x0,25x0,15 m3 , is vergroot door
afstand-houders tussen de blokken te plaatsen. Op deze wijze ontstonden spleten tussen de afzonderlijke blokken met een breedte van 0,02 m (zie foto 8 ) .
048 t/m 061: De steenzetting in het moduul is opgebouwd uit rechte beton-blokken van 0,25x0,25x0,15 m3 , die zijn geplaatst met onderlinge afstanden
van 0,02 m. Vervolgens zijn de spleten tussen de stenen vol geveegd met loodslakken (zie figuur 5 en de foto's 9 en 11). Dit werd gedaan omdat in voorgaand onderzoek was gebleken dat op deze wijze door middel van klem-krachten tussen de stenen de sterkte van een zetting kon worden vergroot. Tijdens het invegen is er weliswaar voor zorggedragen dat elke spleet goed werd gevuld, maar er is geen moeite gedaan om het vulmateriaal tussen de stenen vast te drukken of te slaan.
Na proef 055 is de waterstand 0,5 m verhoogd omdat door de grote golfhoogte, het moduul niet meer op de meest ongunstige plaats voor de golfbelasting lag.
062_t/m_079: Om de invloed te onderzoeken van de vorm van de spleten op de stabiliteit van de zetting zijn hier de betonblokken in het moduul zodanig "schots en scheef" gezet dat tussen de blokken in bovenaanzicht wigvormige spleten ontstaan (zie foto 10). Deze spleten zijn vervolgens gevuld met loodslakken.
t/m_086: Om de invloed te onderzoeken van de vorm van de spleten op de stabiliteit van de steenzetting zijn hier in het moduul taps gezaagde beton-blokken toegepast, die als de bruine vlakken van een dambord tussen de rech-te blokken zijn geplaatst, (zie figuur 6 en de foto's 3 en 12). Op deze wijze ontstaan in dwarsdoorsnede wigvormige spleten die vervolgens zijn ge-vuld met loodslakken.
• 087 t/m 095: Om de invloed te onderzoeken van het soort vulmateriaal dat in de spleten wordt gestrooid is hier in plaats van loodslakken betongrind (zie figuur 5) toegepast. De gebruikte zetting in het moduul is ongewijzigd ten opzichte van de voorgaande serie en bestaat dus uit de combinatie van taps gezaagde en rechte blokken zoals weergegeven in figuur 6.
Proef_096
Deze proef zou de eerste proef hebben moeten zijn, uit een serie proeven met onregelmatige golven waarbij voor een Marrollegat-spectrum behalve de golf-hoogte (H ) en de golfperiode (T ) ook de golfsteilheid (H /L) systematisch
ge-s P ° variëerd zou worden.
Op grond van de grote deformaties van het gehele talud, die waren opgetreden tijdens proef 095 is echter besloten dat niet meer van een reële modelopstel-ling gesproken kon worden, zodat proef 096, en daarmee deze proevenserie voor-tijdig moest worden beëindigd.
2.3 Data-aquisitie
Alle gemeten signalen worden door het HP-1000 computersysteem van de Deltagoot bemonsterd met een bemonsteringsfrequentie van 25 Hz en weggeschreven op een magneetschijf. Op gezette tijden tussen de proeven, maar minstens enkele malen per dag wordt een zogenaamde nulreferentie uitgevoerd. Zo'n nulreferentie vindt plaats als het water in de goot vrijwel tot rust is gekomen. Een nulre-ferentie, die ca. 3 minuten duurt, is dus niet anders dan een "proef" bij stil water. Door later, tijdens het uitwerken van de meetresultaten, de nulreferen-tie voor een bepaalde opnemer van het bemonsterde signaal af te trekken wordt een signaal verkregen dat de invloed van de waterbeweging laat zien. Op deze wijze worden verschillende signalen onderling vergelijkbaar.
-12-3. Uitwendige resultaten van het onderzoek
3.1 Inleiding en definitie van schade
In dit hoofdstuk zal worden beschreven welke uitwendige resultaten het onder-zoek heeft opgeleverd. Onder uitwendige resultaten worden ver staan die resul-taten die zintuiglijk zijn waar te nemen tijdens de uitvoering van een proef. Het gebruik van instrumentatie dient hierbij slechts ter vergroting van de nauwkeurigheid van de waarneming. In het onderstaande zal aandacht worden be-steeds aan de volgende uitwendige resultaten:
1. schadegolf 2. schadeplaats
3. maximale golfoploop
4. golfreflectie tegen het talud.
Voordat echter tot een beschrijving van de resultaten kan worden overgegaan dient te worden gedefinieerd wat onder schade aan de steenzetting wordt verstaan. Als schade wordt aangemerkt:
het zichtbaar bewegen van één of meer blokken van de zetting, dan wel afzonderlijk, dan wel als één geheel.
Natuurlijk wordt ook het verplaatst zijn van een blok, zonder dat de beweging wordt waargenomen als schade aangemerkt.
Bovenstaande schadedefinitie is niet eenduidig. Zeker met betrekking
tot het constateren van beweging geldt dat dit sterk afhankelijk is van zaken als de opmerkingsgave van de waarnemer, de doorzichtigheid van het water en de grootte van de beweging. Het is evenzeer twijfelachtig of elke vorm van be-weging wel als schade dient te worden aangemerkt.
Vooralsnog is bovenstaande schadedefinitie met alle onvolkomenheden, de enig beschikbare en zal daarom in het vervolg worden gehanteerd.
In de hoofdstukken 4 en 5 wordt de invloed van golfbelasting op een talud op een meer fundamentele manier beschouwd. Hier zullen de drukken,.die tijdens de proeven aan de onder- en bovenzijde van de verschillende geïnstrumenteerde
stenen zijn gemeten worden gepresenteerd. Dit soort resultaten zullen in het vervolg de inwendige proefresultaten worden genoemd.
3.2 Schadegolf
Een veel gehanteerde methode om meetgegevens uit verschillende proevenseries beter vergelijkbaar te maken is het werken met dimensielóze karakteristieke parameters. Bij analyse van de stabiliteit van gezette glooiingen worden vaak de volgende dimensielóze parameters gebruikt [2].
H. H
. de dimensielóze golf hoogte -r=r en . voor regelmatige golf aanval. H
s
. de dimensielóze significante golfhoogte -rr voor onregelmatige golfaanval. . de brekerparameter £ . of £ voor regelmatige golfaanval.
. de brekerparameter £ voor onregelmatige golfaanval.
O y S
Deze parameters, en varianten daarop, staan nader gespecificeerd in tabel 2. In de figuren 7 t/m 14 zijn de verschillende dimensielóze golfhoogten en de brekerparameters tegen elkaar uitgezet voor de verschillende proevenseries. De proeven waarbij schade is opgetreden aan de zetting zijn behalve met een symbool ook nog met een vertikaal pijltje aangegeven.
De resultaten van de proeven 001 t/m 027, die worden beschouwd als gidsproe-ven (figuur 7) dienen als vergelijkingsbasis voor alle andere proegidsproe-ven. Op deze wijze is de invloed van wijzigingen aan de steenzetting of in de hydraulische randvoorwaarden te onderkennen. Alle punten die door middel van symbolen in de figuren 7 t/m 14 zijn weergegeven zijn terug te vinden in tabel 1.
In het onderstaande zullen de resultaten,zoals weergegeven in de figuren 7 t/m 14, nader worden toegelicht.
. Proef 001 t/m 027 (figuur 7)
H
Het blijkt dat de dimensielóze schadegolfhoogte -Ty: afneemt naarmate de breker-parameter £ toeneemt, dat wil zeggen naarmate de golfsteilheid H/L afneemt. Zodra £ echter toeneemt tot waarden boven £ = 3 a 4, dat wil zeggen als er "surging" breken optreedt en sterk reflecterende golven aanwezig zijn, dan lijkt de schadegolfhoogte weer te gaan toenemen.
De resultaten van de proeven met een golfperiode van T = 6 sec verdienen enige toelichting. Aan de resultaten van de proeven 022 t/m 026 mag geen grote waar-de worwaar-den toegekend. De verschillen tussen waar-de resultaten van proef 021 en van proef 027 moeten veroorzaakt worden door het verschil in de wijze van
golfop-
-14-wekking (zie paragraaf 2.2). Zoals eerder gezegd,werd in proef 027 een heel regelmatige, vrijwel staande golf verkregen door de golfhoogte heel geleide-lijk op te voeren, terwijl na proef 021 (de proeven 022 t/m 026) juist gezocht werd naar een methode van golfopwekking waarbij de tijdens deze proef waarge-nomen onregelmatigheden konden worden voorkomen. De verschillen tussen de re-sultaten van proef 027 en proef 021 kunnen verklaard worden door het feit dat het niet-regelmatige golfbeeld tijdens proef 021 niet voldoende wordt gekarak-teriseerd door H. en H
ï max
In de figuren 29 en 30 zijn onder andere de registraties van de golfoploopmeter tijdens proef 021 en 027 gepresenteerd. Het is duidelijk dat:
. bij proef 021 de golfoploop kleiner is dan bij proef 027;
. bij proef 021 het golfteruglooppunt dieper ligt dan bij proef 027;
. bij proef 021 het verschil van golfoploop en golfterugloop kleiner is dan bij proef 027.
Bij beide proeven (021 en 027) is schade opgetreden, waardoor het grote belang van de ligging van het golfteruglooppunt blijkt.
. Proef 028 t/m 038 (figuur 8)
De schadegolfhoogten bij de proeven met onregelmatige golven verschillen voor de drie verschillende spectrumvormen onderling zeer weinig. In alle gevallen is de significante schadegolfhoogte H kleiner dan de schadegolfhoogte voor
s
regelmatige golven voor dezelfde £ waarde (gidsproeven). Voor een waarde van
E, -2 geldt blijkbaar voor de schadegolfhoogte:
O y S
Regelmatige golven Onregelmatige golven
H. « l , 2 . Hs
Hmax * J'4 ' Hs
Dit betekent dat voor het optreden van schade bij onregelmatige golven H blijk-s
baar geen goede karakteristieke golfhoogte is. Een betere karakteristieke golf-hoogte kan worden bepaald indien wordt verondersteld dat de golfgolf-hoogteover-
golfhoogteover-schrijdingsverdeling voldoet aan een Rayleigh-verdeling. Per definitie geldt dan
-2 (f)
2
P(H) = e H s
waarin:
P(H) = overschrijdingskans voor een golfhoogte H H = significante golfhoogte
s
Volgens deze definitie wordt de overschrijdingskans voor H£ en H in een on-regelmatig golfsignaal gegeven door:
P(H£) = 0 , 0 5 6 = 5 , 6 % . P(H ) = 0,020= 2,0%.
max
Aangezien H de golfhoogte is in de 'buik' van een staande golf, en aangezien
nicix
er ter plaatse van het talud waarop de golf gedeeltelijk reflecteert altijd een 'buik' aanwezig zal zijn, ligt het voor de hand om voor de transformatie van de schadegolfhoogte voor regelmatige golven naar die voor onregelmatige golven aan te houden:
temeer omdat tussen het optreden van schade en de ligging van het golfterug-looppunt een duidelijk verband aanwezig is, terwijl het golfteruggolfterug-looppunt di-rect wordt bepaald door de golfcondities didi-rect voor het talud, H
max
Vooralsnog mag deze transformatie slechts worden toegepast voor een taludhel-ling 1:3 en een waarde van £ . = 2.
o,i . Proef 039 t/m 042 (figuur 9)
De schadegolfhoogten voor deze proeven, waarbij de spleten tussen de blokken in het moduul zijn ingewassen met kif en zand, liggen iets hoger dan de resul-taten van de gidsproeven. De verschillen zijn echter niet significant. Vermoe-delijk is het vullen van de spleten niet goed gelukt. Daar is echter achteraf geen inzicht meer in te verkrijgen.
. Proef 043 t/m 047 (figuur 10)
Tijdens proef 047 is schade opgetreden aan de zetting doordat de afstandhouders tussen de blokken (zie foto 8) verplaatsten. De blokken in het moduul zakten hierdoor naar-beneden tegen onderliggende blokken. Hierop werd de proevenserie beëindigd. Hoewel het onderuitzakken van de blokken natuurlijk een bewijs is voor beweging van de blokken kan deze vorm van schade niet direct vergeleken worden met de schade tijdens de gidsproeven. Gezien de wijze waarop schade is opgetreden kan deze serie proeven beter als mislukt worden beschouwd. Uit het feit dat in figuur 9 de schadeproef in deze serie (zie pijltje +) precies op de schadelijn voor de gidsproeven ligt mag dan ook zeker niet de conclusie worden getrokken dat het veranderen van de doorlatendheid van de zetting geen
invloed heeft op de schadegolfhoogte. . Proef 048 t/m 061 (figuur 11)
-16-vrijwel onverwoestbaar. Op een verklaring hiervoor wordt in hoofdstuk 4 uit-voerig ingegaan. De schade tijdens proef 061 is vermoedelijk ingeleid door randeffecten bij de aansluiting van de zetting met de stalen rand van het m o -duul. Hierdoor is de zetting vermoedelijk nog sterker geweest dan door de scha-degolfhoogte van proef 061 wordt aangegeven.
. Proef 062 t/m 079 (figuur 12)
De aansluiting van de zetting met de rand van het moduul is verbeterd. Mede hierdoor is tijdens deze proevenserie geen enkele schade opgetreden aan de zetting in het moduul.
. Proef 080 t/m 086 (figuur 13)
Ook bij deze serie proeven is geen enkele schade opgetreden in het moduul. . Proef 087 t/m 095 (figuur 14)
Ook bij het nog verder opvoeren van de golfhoogte zijn er geen stenen uit de zetting gekomen. Na proef 095 bleek echter wel dat de zetting over een groot oppervlak in zijn geheel omhoog is gekomen, plaatselijk meer dan 0,08 m (zie foto's 17 en 18). Ook bleek bij het slopen van de steenzetting dat ten gevolge van klemkrachten de zetting in het moduul een grote mate van samenhang ver-toonde (zie foto's 19 en 2 0 ) .
3.3 Schadeplaats
Evenals voor de presentatie van de schadegolfhoogten wordt voor het presenteren van de plaats waar de schade optreedt gebruik gemaakt van een dimensieloze grootheid. Het eerste optreden van schade werd vaak gevolgd door schade op na-bijgelegen plaatsen. Om een objectieve vergelijking mogelijk te maken zijn slechts de plaatsen van eerste schade weergegeven. Voor regelmatige golven worden respectieveliik a/H. en a/H uitgezet tegen £ . en £ (zie voor
J ï max 6 6 o,i o,max
definities tabel 2 ) . De resultaten zijn gepresenteerd in figuur 15. In deze fi-guur zijn ook de resultaten weergegeven voor de proeven met onregelmatige gol-ven. Hierbij is gebruik gemaakt van de in paragraaf 3.2 voor proef 028 t/m 038 afgeleide factoren voor de transformatie van H naar H. en H . Door deze transformatie sluiten de resultaten voor onregelmatige golven goed aan bij de resultaten voor regelmatige golven.
3.4 Golfoploop
Tijdens de proeven 006 t/m 061 is de golfoploop tegen het talud gemeten. Voor de proeven met onregelmatige golven zijn de metingen nog niet uitgewerkt, aan gezien daarvoor eerst geschikte computerprogrammatuur ontwikkeld moet worden. Voor de proeven met regelmatige golven worden in figuur 16 respektievelijk de dimensieloze golfoploop R:/H. en R /H uitgezet tegen £ • . en £
6 v v u 1 u max ö 6 ^o,i ^o,max
In deze figuur is ook de golfoplooprelatie van Hunt weergegeven voor een glad talud.
u
— = £Q voor 0 < £ < 3 .
De golfhoogte (H., H , H) die in deze relatie moet worden toegepast is niet eenduidig bekend. Binnen het geldigheidsgebied blijkt deze relatie redelijk te voldoen wanneer H. wordt gehanteerd.
Voor 3 < £ . < 5 wordt de golfoploop redelijk beschreven door:
o, ï
De overgang tussen beide golfoploopformules bij £ . = 3, is tamelijk abrupt.
o, ï
Deze overgang hangt samen met het optreden van het collapsing-breker type, een tussenvorm tussen de plunging-breker en de surging-breker.
In figuur 16 is tevens de golfoplooprelatie weergegeven die in modelonderzoek M 1130 [7] wordt gevonden voor een vlak 1:3 talud. De metingen sluiten slecht aan bij deze golfoplooprelatie voor waarden van £ . > 2,5 a 3,0. Een
verkla-o, ï
ring hiervoor is niet gevonden, maar vermoedelijk speelt de onregelmatigheid van het golfbeeld bij golfperioden van 5 en 6 seconden hierbij een rol. Wanneer H wordt gehanteerd in de golfoploop-formule van Hunt, blijkt deze relatie nauwelijks geldigheid te hebben. Het toepassen van H in
golfoploop-IucLX relaties moet daarom vermeden worden.
3.5 Plaats van de diepste golfterugloop
Met behulp van de golfoploopmeter is ook de golfterugloop vastgelegd. Onder golfterugloop wordt verstaan de vertikale afstand tussen het stilwaterniveau en het laagst gelegen punt tot waar een golf zich terugtrekt vóórdat een vol-gende golf tegen het talud oploopt (zie figuur 17).
-18-In figuur 1 7 is voor de proeven met regelmatige golven de dimensieloze golf terug-loop _d. uitgezet tegen de brekerparameter £ .. Voor de proeven 001 t/m 016 is tenXgevolge van een foutieve instelling van de gevoeligheid van de oploop-meter de golf terugloop niet goed gemeten. De resultaten van proeven 017 t/m 061 kunnen op het oog redelijk goed beschreven worden door de tweede-graads curve Rd
voor 2,25 < £ . < 5 / voo 2 , 5 £
Hi V 0,48
Er zijn gegronde redenen om aan te nemen dat schade aan een steenzetting veelal zal ontstaan nabij het golf teruglooppunt; zeker voor waarden van £ . > 3 . Daarom
o, ï
zijn in figuur 18 de dimensieloze schadeplaatsen a/H. weergegeven. Voor elke schadesituatie is hierbij nog onderscheid gemaakt tussen de plaats van eerste schade, en het gebied waarover de schade zich uiteindelijk uitstrekt. Voor de schade die optreedt bij waarden van £ . > 2,25 is de overeenstemming met
o, ï
de eerder gepresenteerde curve goed. De twee proeven waarbij schade is opge-treden met waarden van E . < 2,25 stemmen niet overeen met de curve. Voor deze
o,i
proeven is de golfterugloop niet rechtstreeks gemeten. Bij deze kleinere ^-waar-den zullen de golven echter op een andere manier breken (plunging) waardoor het zeer goed mogelijk is dat het golfteruglooppunt niet meer overeenkomt met het punt van schade.
In figuur 18 is tevens een vergelijking gemaakt tussen de in de literatuur gevon-den relaties ter bepaling van de golfterugloop en de eerder gegeven relatie.
Voor-al voor waarden van £. > 3 is de overeenstemming goed, zeker gezien het feit i,o
dat vaak niet met zekerheid is te achterhalen welke golfhoogte in de waarde van — en £ . dient te worden gesubstitueerd. Voor waarden van £ . < 3 neemt
Hi o,i ö ^o,i
de spreiding sterk toe. Dit kan vermoedelijk worden verklaard doordat voor het plunging brekertype het golfteruglooppunt op verschillende wijzen kan worden gedefinieerd.
3.6 Golfreflectie tegen het talud
Afhankelijk van de taludhelling en van de golfsteilheid zullen regelmatige golven meer of minder reflecteren tegen het talud. Hierdoor zal op den duur de golfhoogte variëren in de voortplantingsrichting van de golven. Er zijn dan plaatsvaste punten in de goot aan te wijzen waar de golfhoogte maximaal is (H ) en plaatsen waar de golfhoogte minimaal is (H . ) . De golfhoogte
max min
die in de goot wordt gemeten kan door reflectie dus sterk afwijken van de golfhoogte die oorspronkelijk is opgewekt. Gelukkig kan uit de gemeten H en
• • n i c i x
H . + H „ m m max
Hi 2
H. heeft grote betekenis voor de praktijk. H. is namelijk de golfhoogte die uit diepwater-golfgegevens kan worden afgeleid en die daardoor als ontwerp-randvoorwaarde voor een constructie dient.
Tevens kan uit H . en H de reflectie worden afgeleid. Reflectie is eede-min max ° ° finiëerd als het deel van de inkomende golfenergie, dat wordt teruggekaatst tegen het talud volgens [3]:
H - H .
~ e-, • HiaX m l n inner Reflectie = r = — — . 100%
n + tl •
. max min
In figuur 19 is de reflectie voor de proeven met regelmatige golven uitgezet tegen de brekerparameter E, . . Ter vergelijking is de relatie voor de ref
lec-o, ï
tie volgens [4] in de figuur weergegeven.
Het blijkt dat voor waarden van £ . > 3 de reflectie veel lager is dan die o, ï
volgens [4]. Het is opvallend dat de afwijkingen ten opzichte van [4] niet alleen toenemen met een toenemende ^-waarde, maar ook met toenemende golfperi-ode. Voor dit probleem is vooralsnog geen verklaring of oplossing gevonden. Vergelijking van de meetresultaten met andere, in de literatuur gevonden rela-ties [2, 5] ter bepaling van de reflectie leidt tot nagenoeg hetzelfde resul-taat (figuur 20).
Ook voor de proeven met onregelmatige golven is de reflectie tegen het talud bepaald. Hierbij is gebruik gemaakt van de registraties van de drukdozen op de gootbodem (figuur 2). Met behulp van een statistische techniek (kruiscorrela-tie) volgens [3] kan uit de simultane registraties van de waterdrukken op de bodem van de goot een inkomend en een gereflecteerd drukkenspectrum worden be-paald. Door middel van een frequentie-afhankelijke transformatiefunctie kunnen hieruit de inkomende en de gereflecteerde golfspectra worden bepaald.
In de figuren 21, 22 en 23 is dit gedaan voor de schadeproeven bij onregelma-tige golven 031, 035 en 037. Voor de piek-frequentie in het golfspectrum is de reflectie steeds ca. 10%. Deze waarde is wat lager dan de reflectie voor over-eenkomstige regelmatige golfkondities.
2 0
-4. Analyse geselecteerde gegevensbestanden; regelmatige golven
4.1 Inleiding, begripsbepaling en selectie proeven
In hoofdstuk 3 is een overzicht gegeven van de zogenaamde uitwendige resultaten
die het onderzoek heeft opgeleverd. In dit hoofdstuk en in hoofdstuk 5 wordt
aandacht gegeven aan de inwendige resultaten. Hieronder wordt verstaan dat een
selectie van de gemeten signalen zal worden geanalyseerd, zodat de verschillen
tussen de afzonderlijke proeven zichtbaar worden en verklaard kunnen worden.
Het doel is dat uit deze analyse een onderbouwing, of een ondergraving wordt
ver-kregen van het gedachte-model dat mede op basis van de uitwendige
modelresulta-ten is gevormd. Hierin worden verschillende mechanismen onderkend die tot schade
aan een steenzetting kunnen leiden, als functie van de hydraulische en
talud-parameters£8].
yIn dit hoofdstuk wordt de analyse uitgevoerd voor de proeven met regelmatige
golven. Hierbij wordt behalve van de uitwendige modelresultaten (tabel 1)
ge-bruik gemaakt van met behulp van de computer vervaardigde tekeningen (plots)
van de meest interessante meetsignalen (figuren 24 tot en met 3 2 ) . De posities
van de verschillende geïnstrumenteerde stenen, die tijdens de proevenserie zijn
gevarieerd, zijn weergegeven in figuur 3.
Op de plots zijn steeds vroor een geselekteerde periode van 30 sekonden rondom
het tijdstip van schade de volgende signalen, en combinaties van signalen
weer-gegeven:
- Versnellingsopnemer van steen I of II waaruit het trillen van de steen is af
te leiden. Soms is een verschuiving van het nulniveau van de opnemer een
in-dicatie van een positieverandering (verplaatsing) van het blok.
Golfoploopregistratie, gemeten langs het talud, ten opzichte van het
stil-waterniveau (s.w.1).
S.W.L.
- De drukmeting aan de bovenzijde (DRO) en de waterspanningsmeting aan de
onder-zijde (WSM) van steen I of II.
- De verschildruk over steen I of II, gereduceerd met de oplegdruk van de steen
onder water volgens:
WSM - DRO - 1,88 (kN/m )(d.w.z. bij waarden groter dan 0 bestaat kans van oplichten). De oplegdruk van de steen onder water wordt berekend volgens: D . (p -p ) . g . cosa = 1,88 kN/m2
S Vr
waarin D = dikte van de steen = 0,15 m
p = soortelijke massa steen = 2350 kg/m3
s
p = soortelijke massa water = 1000 kg/m3
g = gravitatie versnelling = 9,81 m/s2
a = taludhelling = 18,4° (cotga = 3 ) .
De verschildruk over de steen is van groot belang, aangezien hieruit direct kan worden bepaald of er (afgezien van wrijvingskrachten) resulterend een opwaartse of een neerwaartse kracht werkt op de beschouwde steen. Het posi-tief worden van de verschildruk wordt beschouwd als een potentieel insta-biele situatie voor het beschouwde blok.
- De gronddruk (GDM) en de verschildruk tussen GDM en WSM. De meting van de gronddruk is nog verre van volmaakt zodat een éénduidige interpretatie van de resultaten onmogelijk is. De verschildruk kan echter wel dienen als indi-catie dat de beschouwde steen is verplaatst.
De indeling van de beschouwde plotjes is steeds hetzelfde, behalve voor proef 079 (figuur 32) waar een deel van de instrumentatie niet functioneerde. De tikale schaal waarop de resultaten zijn weergegeven verschilt wel tussen de ver-schillende plotjes.
Gezien de grote hoeveelheid uitgevoerde proeven is het praktisch onmogelijk om alle proeven te analyseren. Dat is ook niet noodzakelijk omdat de onderlinge verschillen vaak gering, en de resultaten veelal betrekkelijk oninteressant zijn. Er is daarom een selectie gemaakt van die proeven die interessant zijn,doordat er schade van de zetting is opgetreden of doordat er juist, tegen de verwach-ting in, geen schade is opgetreden.
De volgende proeven zijn geselecteerd:
012: Schade aan de zetting voor golfperiode T = 3 sec. 016: Schade aan de zetting voor golfperiode T = 4 sec.
018: Proef waarbij nog juist geen schade is opgetreden voor golfperiode T = 5 s. 020: Schade aan de zetting voor golfperiode T = 5 sec.
021: Schade aan de zetting voor golfperiode T = 6 sec.
027: Schade aan de zetting voor golfperiode T = 6 sec. waarbij de golven op een andere wijze zijn opgewekt.
054: Proef met hydraulische randvoorwaarden die vergelijkbaar zijn met proef 027, maar met een andere zetting.
-22-079: Laatste proef waarbij nog instrumentatie op de zetting aanwezig was. In paragraaf 4.2 worden de signalen van bovengenoemde proeven geanalyseerd.
4.2 Analyse gegevensbestanden
In deze paragraaf zal als naamgeving voor de verschillende stenen in het moduul veelvuldig gebruik worden gemaakt van de aanduiding met een letter en een cij-fer volgens figuur 3.
4.2.1 Proef 012 (zie de figuren 24 en 25)
Tijdens proef 012 is op twee verschillende plaatsen op de steenzetting schade ontstaan, n.1.:
a. Schade aan de zetting in het moduul in kolom 3 (figuur 3 ) . Het begin van schade trad op aan blok 3F (steen II), waarna de blokken 3E en 3D (steen I) geleidelijk naar beneden zijn gegleden.
b. Buiten het moduul zijn, ongeveer ter hoogte van de waterlijn (+ 4,50 m) , aan de oostzijde van het talud, twee stenen enige centimeters uit het talud omhoog gedrukt.
ad a) Schade binnen het moduul
Het mechanisme van de schade aan steen 3F (= steen II) is goed te beschrijven. De schade is opgetreden, nabij t = 92 s e c , zoals blijkt uit de registratie van de versnellingsopnemer, en wordt vooraf gegaan door meerdere golven waarbij steeds ongeveer hetzelfde drukbeeld is opgetreden. De golf waarbij schade op-trad is dus niet uniek. Toch is de steen vóór t = 92 sec. niet waarneembaar in beweging geweest, zoals kan worden afgeleid uit het signaal van gronddruk-meter - waterspanningsgronddruk-meter (GDM-WSM).
In het schademechanisme zijn duidelijk twee invloeden te onderkennen waarvan de grootte kan worden geschat.
• Quasi stationaire verschildruk (Q.S.V.) « 4,0 kN/m2
• Overdrukken t.g.v. het voorlopen van
de waterspanning (O.V.W.) « 2 , 1 kN/m2
Totaal drukverschil « 6 , 1 kN/m2
Verder blijkt dat op het moment van schade het drukverschil over steen II meer dan 3-maal zo groot is als dat minimale drukverschil dat voor potentiële insta-biliteit nodig is (= 1,88 kN/m2). Hierbij speelt vermoedelijk de inklemming van
Na t = 92 sec. kan aan de meetsignalen (met uitzondering van oploopmeter) geen waarde meer worden toegekend.
Ondanks het feit dat de schade aan de stenen 3E en 3D (= steen I) vermoedelijk is veroorzaakt door het optreden van schade aan steen 3F (steen II) leidt analyse van de drukmetingen van steen 3D (steenl, zie figuur 25) tot een aantal inte-ressante bevindingen.
Uit het signaal van de gronddrukmeter - waterspanningsmeter (GDM-WSM, steen I) blijkt dat deze steen instabiel is geworden op het tijdstip t = 93 sec. Verder blijkt na beschouwing van het signaal van WSM-DRO-1,88 dat de verschildruk-ken over 3D (= steen I) nauwelijks kleiner zijn dan die bij steen 3F (steen II), en steeds ongeveer 1 seconde later optreden dan bij steen 3F. De conclusie dat steen 3D en steen 3F dus op dezelfde wijze belast worden maar op verschillende tijdstippen (steen I ligt langs het talud gemeten immers ca. 0,50 m hoger op het talud) is fout en berust op een te simpele voorstelling van zaken. Hoewel het verschil van golfdruk en waterspanning voor steen 3D (steen I) in redelijke mate overeenkomt met steen 3F (steen II), is dat voor de afzonderlijke signalen
zeker niet het geval. De registratie van de waterspanning onder steen I.(WSM) vertoont wat betreft de vorm en de amplitude veel overeenkomst met het overeen-komstige signaal voor steen II. Opvallend is dat er vrijwel geen faseverschil is tussen beide signalen. Wel zijn de waterspanningen bij steen I over het hele signaal « 1,2 kN/m hoger dan die voor steen II. Aangezien beide signalen zijn gereduceerd met een constante zogenaamde nulreferentie-druk, die voor steen II ca. 1,7 kN/m2 hoger is dan voor steen I,betekent dit dat de werkelijke
water-spanning onder steen I w 0,5 kN/m2 lager is dan die onder steen II. Dit lag
ook in de lijn der verwachtingen aangezien steen I hogerop het talud ligt dan steen II. Het signaal van de drukopnemer in steen I verschilt sterk van dat van steen II. Steen II vertoont het karakteristieke beeld van een steen nabij het .golfteruglooppunt. Aan het signaal van steen I is duidelijk te ziendat deze steen
ongeveer op het punt van de maximale golf klap ligt. Het duidelijkst is dit waar-neembaar aan het druksignaal nabij t = 86 sec. Een flinke golfklap treft de drukopnemer. Direct daarna passeert de cilinder ingesloten lucht van de plunging breker (£ o,i = 1,34) de drukopnemer. Dit manifesteert zich door een verlaging van de druk. Als vervolgens het eigenlijke golffront de drukopnemer passeert geeft dit slechts een relatief geringe drukverhoging ten gevolge van tegen het talud opstromende water. Op het moment dat de ingesloten luchtcylinder met een flinke drukverlaging de drukopnemer van steen I passeert, is aan de onderzijde van de steen de waterspanning juist maximaal ten gevolge van:
-24-1) de betrekkelijk grote drukken in de omgeving van de luchtcylinder die het
talud belasten en daardoor de waterspanning verhogen.
2) het mechanisme van het voorlopen van de waterspanningen dat zich in de met
water verzadigde laag onder de slecht doorlatende steenzetting vrijwel op
hetzelfde moment voordoet over een afstand van meerdere steen-afmetingen.
Aangezien er een grote mate van overeenkomst is tussen de vorm van de
water-spanningsregistratie voor steen I en die voor steen II wordt verondersteld dat
lokale invloeden op de waterspanning, zoals bedoeld onder 1 ) , verwaarloosbaar
klein zijn ten opzichte van de waterspanningsinvloeden ten gevolge van het
voorlopen van de onderdrukken.
Indien evenals voor steen II is gedaan, ook voor steen I het drukverschil over
de steen in zijn componenten wordt ontleed, leidt dit tot:
o Quasi stationaire verschildruk (Q.S.V.) ~ « 2,0 kN/m
2o Overdruk t.g.v. het voorlopen van de waterspanningen (O.V.W.) « 3 , 6 kN/m
2o Lokale invloeden omgevingsdruk « 0 , 0 kN/m
2Totaal drukverschil « 5 , 6 kN/m
2ad b Schade_nabii_de_stilwaterlijn
Ongeveer op de stilwaterlijn, dus buiten het moduul, zijn tijdens de proeven
eveneens twee stenen uit het talud gekomen. In de directe omgeving van de stenen
was geen instrumentatie aanwezig. Hierdoor is het niet goed mogelijk om het
schademechanisme te bepalen. Het uitzonderlijk hoge niveau waarop de schade
op-trad is vermoedelijk veroorzaakt door een ander schademechanisme. Uitsluitsel
hier-over kan uit de meetresultaten niet worden gegeven. Wellicht dat met een
bereke-ning met het door het Laboratorium voor Grondmechanica ontwikkelde computermodel
voor de berekening van drukken onder een zetting een verklaring kan worden
ge-vonden. Vermoedelijk is de schade het gevolg van een combinatie van 3 factoren:
- Een quasi stationair drukverschil dat ten gevolge van de hoge ligging op het
talud betrekkelijk gering is.
- Het voorlopen van de waterspanningen.
- Het losliggen van een steen, waardoor reeds een betrekkelijk geringe overdruk
voldoende was om de steen in beweging te brengen. Dit losliggen kan eventueel
veroorzaakt zijn door trilling van de steen ten gevolge van een golfklap elders
op het talud.
4.2.2 Proef 016 (zie figuur 26)
Tijdens proef 016 is schade opgetreden aan steen E3 op een tijdstip juist vóór
t= 128 sec. SteenE3 zelf was niet geïnstrumenteerd, maar aan de hand van de
metingen aan steen F3 (steen II) zal een analyse gemaakt worden van het
mecha-nisme van schade.
Het signaal van de drukopnemer is kenmerkend voor een golfdruk-signaal nabij het golf teruglooppunt van een plunging breker (E, .=2.17), een min of meer
mono-0,1
toon dalende flank gevolgd door een vrijwel momentane druktoename ten gevolge van het passeren van een steil golffront.
Het verloop van de waterspanning aan de onderzijde van de steen kan slechts worden verklaard indien ook het signaal van de verschildruk (WSM-DRO-1,88) kN/m2
wordt beschouwd. De waterspanning vertoont steeds eenzelfde beeld. Op de nadering van een volgende golf loopt ten gevolge van het voorlopen van de waterspanningen de waterspanning op. Na ca. 0,7 sec. gaat de toename van de waterspanning weer over in een afname. Dit kan verklaard worden door te veronderstellen dat de be-schouwde steen losligt. Zodra ten gevolge van de combinatie van Q.S.V. en O.V.W. de totale verschildruk groter wordt dan de steendruk van de steen (1,88 kN/m2),
zal de steen opwaarts gaan bewegen. Zodra de steen gaat bewegen zal de water-spanning aan de onderzijde afnemen, waardoor de beweging wordt geremd. Hier is het dus de beperkte doorlatendheid van de onderlaag waardoor de waterspanning achter de steen niet op peil wordt gehouden, en waardoor de beweging van de steen wordt beperkt. De meetsignalen tonen aan dat ook de geïnstrumenteerde steen II zeker bewogen heeft, ook al is hij niet werkelijk uit de steenzetting gekomen.
4.2.3 Proef 018 (zie figuur 27)
Tijdens proef 018 is geen schade aan de steenzetting opgetreden in de betekenis dat er werkelijk een steen uit het talud is gedrukt. Aan de hand van de metingen
(figuur 27) kan echter wel worden aangetoond dat steen 3F (steen II) bewogen moet hebben. De toegepaste golfperiode bedraagt T = 5 sec. Door de kleine golf-hoogte (Hi = 0,21 m) moet er veel golfreflectie tegen het talud zijn opgetreden (ft* 90%). Hierdoor ontstaat een vrijwel staand golfbeeld, zodat er vrijwel geen golfklappen op het talud optreden.
Aan de registratie van de golfoploopmeter, en ook aan de drukmeting (DR0) is te zien dat de golfbelasting van het talud tussen t = 90 sec en t = 110 sec gelei-delijk toeneemt. Hierdoor wordt de mogelijkheid geboden om de drukken te ana-lyseren onder een geleidelijk toenemende golfhoogte, onder overigens identieke omstandigheden.
Tussen t = 90 sec. en t = 110 sec. vindt een geleidelijke vergroting plaats van de amplitude van de golfdrukregistraties (DRO) en een evenredige vergroting van
-26-de amplitu-26-de van -26-de waterspanningsregistratie (WSM) . Wanneer -26-de verschildrukken worden beschouwd (WSM-DRO) blijkt dat ook daarvan de amplitude geleidelijk
toeneemt. De onderlinge verhouding tussen de beide componenten van die verschil-druk (Q.S.V. en O.V.W.) verschilt echter aanzienlijk, hoewel steeds de compo-nent ten gevolge van de quasi-stationaire verschildrukken (Q.S.V.) dominant is
(zie onderstaande tabel).
Volgnummer van de golf
1
2
3
4
5
6
Drukcomponent Quasi-stationaire overdruk (Q.S.V.) kN/m2 0,95 2,00 2,50 2,95 2,95 1,95%
100 98 96 78 83 89 Overdruk t.g.v. het voorlopen van dewater-spanning (O.V.W.) kN/m2
0
0,05 0,10 0,85 0,60 0,25%
0
2
4
22 17 11 Totale verschildruk kN/m2 0,95 2,05 2,60 3,80 3,55 2,20Drukcomponenten bij opeenvolgende golven
De registratie van de waterspanning (WSM) vertoont op de tijdstippen t = 104, 109, 114 en 119 s e c , en in mindere mate op het tijdstip t = 99 sec. steeds een snelle fluctuatie. Het is duidelijk dat deze fluctuaties samenhangen met bewegingen van de beschouwde steen, die zichtbaar zijn in de registratie van de versnellingsopnemer. Echter, noch het signaal van de golfdrukopnemer (DRO) noch het signaal van de verschildrukken (WSM-DRO-1,88) geven aanleiding tot een trilling of beweging van de steen. Er zijn namelijk geen golfklappen aanwezig die de steen in trilling zouden kunnen brengen en de positieve verschildrukken die de steen in beweging kunnen brengen treden ca. 1 sec. eerder op dan de ge-constateerde snelle verlaging van de waterspanning.
Een verklaring zou kunnen zijn dat de steen tengevolge van waterstromingen langs het talud ('uprush' of 'downrush'), in combinatie met een verminderde opleg-kracht tussen steen en ondergrond, in beweging wordt gebracht. Een dergelijke beweging, in langsrichting of loodrecht op het talud kan fluctuaties in de waterspanningen (WSM) veroorzaken die niet verklaarbaar zijn uit de registratie van de golfdrukken (DRO). Wanneer de steen vervolgens terugvalt in zijn
oor-spronkelijke positie, of tegen een naburige steen botst resulteren de kortston-dige kleine versnellingspieken, die zijn waargenomen.
Een bevestiging van de gegeven hypothetische verklaring wordt gegeven door het feit dat bij de proeven 020, 021 en 027 eenzelfde verschijnsel waarneembaar is, terwijl bij proef 054, die wat betreft de uitwendige randvoorwaarden veel over-eenkomst vertoont met proef 027, dit verschijnsel niet wordt waargenomen. Het belangrijkste verschil tussen proef 027 en proef 054 is dat bij de laatste proef de steenzetting is geklemd, waardoor de afzonderlijke stenen nauwelijks aan versnellingen onderhevig zijn.
Een laatste*opmerking met betrekking tot proef 018 betreft de snelheid waarmee de waterspanningen (WSM) zich aanpassen aan veranderingen in de uitwendige golf-drukken (DRO), de zogenaamde inspeeltijd van het verschijnsel. Tussen t = 90 sec. en t = 110 sec lopen er 4 golven tegen het talud die opeenvolgende lage-re minimumdrukken (DRO) op steen 3F veroorzaken. Voor de waterspanningen is een-zelfde verschijnsel waarneembaar. De 5e golf die op het talud loopt, met zijn top op t = 111 sec. veroorzaakt vrijwel de zelfde golfdrukken (DRO) als de 4e golf. Ook het verloop van de waterspanningen (WSM) en van de verschildrukken (WSM-DRO-1,88) is voor de 5e golf vrijwel indentiek aan dat voor de 4e golf. Dit impliceert dat de waterspanningen (WSM) onder golfbelasting in ieder geval voor een zeer groot deel worden bepaald door de actuele golf en slechts in veel mindere mate door de voorgeschiedenis, d.w.z. de voorgaande golven.
4.2.4 Proef 020 (zie figuur 28)
Gedurende proef 020 is schade opgetreden aan steen E3 en steen F3 (steen II). De beide stenen zijn tijdens de proef ca. 0,07 m omhoog gedrukt zonder
werke-lijk uit het talud los te komen. Voor de analyse is in figuur 28 de registratie gepresenteerd voor steen F3 (steen II) tussen t = 90 sec en t = 120 sec. In dit tijdsinterval is de steen stap voor stap uit het talud omhoog gedrukt,,zoals blijkt uit de stapsgewijze verschuiving van het nulniveau van de versnellings-opnemer. Uit het signaal van de gronddrukmeter - waterspanningsmeter (GDM-WSM) blijkt dat de steen op t = 90 sec al los moet zijn geweest van de ondergrond. Immers, deze verschildruk blijft vrijwel constant, terwijl de steen wel geleide-lijk omhoog komt. Op het moment dat de steen loskomt van zijn ondergrond zou deze verschildruk, die een waarde geeft voor de steündruk van de steen, moeten teruglopen.
-28-De golfsteilheid is bij deze proef wat groter d.w.z. £ . is kleiner dan bij
0,1
018. Hierdoor treedt meer breking van de golven op en minder reflectie. Hier-door is het verloop van de golfdrukken op het talud wat grilliger. Door deze grotere golfsteilheid (bij dezelfde golflengte) is de invloed van O.V.W. ten opzichte van Q.S.V. in de totale verschildruk toegenomen t.o.v. proef 018.
Q.S.V. « 2,10 kN/m2 (63%) O.V.W.-w 1,25 kN/m2 (37%) Totaal f» 3,35 kN/m2
Het golfbeeld tijdens deze proef was niet volkomen regelmatig. Zoals uit de re-gistratie van de golfoploop blijkt neemt tussen t = 90 en t = 110 sec. de golf-oploop (en de downrush) heel geleidelijk toe. Deze toename is ook waarneembaar in de drukregistraties (DRO), de waterspanningsregistraties (WSM) en de verschil-drukken (WSM-DR0-1,88). Op t « 93 sec. treedt een maximum op in de verschildruk-ken, dat na correctie voor de steundruk van de steen (1,88 kN/m2) echter niet voldoende is op de steen potentieel instabiel te maken. Op de registratie van de versnellingen is dit zichtbaar doordat de steen weliswaar even trilt, maar niet van plaats verandert.
Bij de 2e tot en met 6e golf op het talud is de grootte van het maximum van de verschildrukken steeds zodanig dat de steen potentieel instabiel wordt. Dat de steen ook werkelijk in beweging komt blijkt uit:
de verschuiving van het nulniveau van de versnellingsopnemer, wat duidt op een verplaatsing van de steen
de snelle terugval in de waterspanning op het tijdstip van de potentieel in-stabiele situatie. Deze terugval wordt veroorzaakt doordat de steen in op-waartse beweging is en er niet voldoende snel water onder de steen kon
toe-stromen.
4.2.5 Proef 021 (zie figuur 29)
De golfperiode is vóór deze proef verhoogd tot T = 6 sec. Er trad schade op aan de stenen 3F, 3H en 6F. De twee eerstgenoemde kwamen volledig uit het talud, terwijl van de laatste alleen beweging werd geconstateerd. Alleen de registratie van steen II (3F) is uitgewerkt. De beschouwde steen ligt hoger op het talud dan het golfteruglooppunt dat vermoedelijk net onder steen 3H ligt.
Het verloop van de golfdrukken (DRO) is "springerig", vooral tijdens het terug-lopen van de golftong. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt doordat de beschouw-de steen voor een beschouw-deel boven het talud uitsteekt.
Als gevolg hiervan veroorzaakt het terugstromende water een drukverlaging op de plaats van de opnemer .ten opzichte van de druk die er zou heersen indien de steen in het vlak van de zetting zou liggen. Verder treden er ten gevolge van de verhoogde turbulentie drukfluctüaties op. '
Tijdens het teruglopen van de golf ontstaat een toenemend quasi-statisch druk-verschil over de steen doordat de golfdruk aan de bovenzijde van de steen (DRO) sneller terugloopt dan de waterspanning aan de onderzijde (WSM). Zie bijvoor-beeld de registratie tussen t= 121 sec en t= 123 sec. Zodra echter de golf zover
terugloopt dat de beschouwde steen aan de bovenzijde droog wordt (t = 123 sec) kan de golfdruk. niet verder afnemen. De waterspanning neemt nog wel af, zodat ook de verschildruk afneemt.
Op de nadering van de volgende golf neemt de waterspanning aan de onderzijde toe (t « 123,5 sec) voordat de druk aan de bovenzijde gaat toenemen ten gevolge van het overstromende water (t = 124 sec). In de tussentijd (tussent = 123^>sec) en t = 124 sec) neemt de verschildruk snel toe. Zodra de steen ten gevolge van deze verschildruk in beweging koot neemt de waterspanning aan de onderzijde af
(t = 124,5 sec) waardoor de beweging wordt afgeremd.
Bovenstaande mechanisme-beschrijving verklaart het dubbeltoppige beeld van de verschildrukken (WSM-DRO-1,88). Op het tijdstip t » 135 sec komt steen 3F
(steen II) los uit de zetting, nadat hij eerst geleidelijk uit de zetting om-hoog is gekomen.
4.2.6 Proef 027 (zie figuur 30)
Tijdens deze proef is voor het eerst bewust een staand golfbeeld opgewekt, om-dat dit de enige manier bleek te zijn om bij deze lange golfperioden (T = 6 sec) een regelmatig golfbeeld op te wekken.
Er is tijdens deze proef binnen het moduul schade opgetreden aan de stenen E5, F5,G5 en H5, die respectievelijk 0,02; 0,04; 0,06 en 0,125 m uit de zetting wer-den gelicht. Buiten het moduul trad schade op aan twee stenen, die helemaal uit het talud kwamen ter hoogte van rij G.
Van geen van de geïnstrumenteerde stenen is schade of beweging geconstateerd. De registratie van steen II (3F) zal worden geanalyseerd, omdat die wel op het niveau ligt waar schade is opgetreden.
Wat direct opvalt is dat de meetsignalen zeer gelijkvormig zijn voor elke golf. Het signaal van de golfdrukopnemer (DRO) vertoont veel overeenkomst met dat van
-30-proef 021. Alleen de amplitude is wat groter, en het signaal is wat "gladder", waarschijnlijk doordat de steen hier niet boven het talud uitsteekt.
Het verloop van de waterspanningen (WSM) verschilt wel aanmerkelijk van dat bij proef 021. Tijdens de daling volgt de waterspanning de golfdruk zeer direct. Dit kan erop duiden dat de beschouwde steen los ligt, waardoor ver-anderingen in de druk aan de bovenzijde van de steen snel kunnen worden door-gegeven naar de onderzijde. De drukverschillen (WSM-DRO-1,88) die tijdens deze daling optreden zijn dan ook gering, en onvoldoende om de steen in beweging te brengen.
Nadat de steen aan de bovenzijde droog valt wordt het opwaartse drukverschil helemaal weggenomen.
Ten gevolge van het voorlopen van de waterspanning, bij de nadering van een volgende golf (O.V.W.) ontstaan vervolgens zodanige overdrukken dat de steen
in beweging komt. Het mechanisme van de quasi-stationaire overdrukken (Q.S.V.) speelt hier blijkbaar geen rol meer. Zodra de steen in beweging komt valt de waterspanning aan de onderzijde (WSM) sterk terug, zodat de beweging van de
steen wordt geremd waarna hij terugzakt in zijn oorspronkelijke positie. Indien de beschouwde steen meer wrijving met de omliggende stenen gehad zou hebben, dan zou de kans dat deze steen stap voor stap uit de zetting was gedrukt veel groter zijn geweest. In dit geval zou de steen namelijk niet na elke golf
zijn teruggevallen in zijn oorspronkelijke positie. Het mobiliseren van klem-krachten tussen de stenen hoeft dus blijkbaar niet altijd te leiden tot een verkleining van de kans op schade.
4.2.7 Proef 054 (zie figuur 31)
Deze proef is in deze analyse opgenomen omdat hij zich zo goed leent voor ver-gelijking met 027. Hierdoor kan de invloed van een vergroting van de doorlatend-heid goed worden onderzocht.
Bij alle in het voorgaande besproken proeven (proef 012, 016, 018, 020 en 027) bestond de steenzetting uit "koud" tegen elkaar gezette stenen van O,25xO,25x 0,15 m?.Bij proef 054 is de zetting (in het moduul) opgebouwd uit dezelfde blokken die echter met een onderlinge tussenruimte (spleet) van 0,02 m zijn gezet. De spleten zijn vervolgens gevuld met grofkorrelig materiaal (loodslak-k e n ) , zodat een redelij(loodslak-k doorlatende zetting ontstaat.
Tijdens de (voorafgaande) proeven hebben, onder invloed van de golfwerking, de korrels in de spleten zich verspannen tegen de zijkanten van de aanliggende
