i137 GEO binnen - GeoTechniek

vakbladgeotechniek.nl

i137 GEO binnen - GeoTechniek

12 E JAARGANG

NUMMER 4

OKTOBER 2008

Dynamische belastingen

door treinen op openstaande

diepwandsleuf

in Almelo

Samenstellen van het

geotechnisch dossier

voor sluiting Ring rond

Antwerpen

GeoInternational

Deformation monitoring

of the underground

metro station

Rotterdam CS

Piping phenomenon

in earth dams:

case histories

Is Soil Mechanics still

worth a Chair?

inclusief

GEO

kunst

pag. 55 – 70


Onderscheidende inhoud Smaakvolle vormgeving

Hoogstaand drukwerk Perfecte distributie

Uw relaties zijn het waard

Uw relaties zijn de basis voor uw succes. Dat mogen ze best weten. Geef blijk van uw

waardering met een uitgave op niveau. Perfect drukwerk dat de ontvanger het gevoel van een

cadeau geeft... Dat bereikt een e-mailing of website nooit.

Educom realiseert al meer dan 20 jaar toonaangevende publicaties. Van basis-concept, inhoud en

ontwerp, tot en met distributie (incl. sealen, postale- en abonneeservice).

U heeft al een uitgave, of voelt er wel voor? Neem contact op voor een gesprek over hoe onze

expertise u van dienst kan zijn.

www.uitgeverijeducom.nl

Uitgeverij Educom BV

Mathenesserlaan 347

Rotterdam

T 010 - 425 6544

info@uitgeverijeducom.nl


Colofon

Geotechniek is een informatief/promotioneel

onafhankelijk vaktijdschrift dat beoogt kennis

en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen

en belangstelling voor het gehele geotechnische

vakgebied te kweken.

Geotechniek, jaargang 12

Nummer 4 – oktober 2008

Uitgave

Uitgeverij Educom BV

Mathenesserlaan 347

3023 GB Rotterdam

Tel. 010 - 425 6544

Fax 010 - 425 7225

E-mail info@uitgeverijeducom.nl

www.uitgeverijeducom.nl

Uitgever/bladmanager

R.P.H. Diederiks

Redactieraad

Alboom, ir. G. van

Barends, prof. dr. ir. F.B.J.

Brinkgreve, dr. ir. R.B.J.

Brok, ing. C.A.J.M.

Brouwer, ir. J.W.R.

Calster, ir. P. van

Dalen, ir. J.H. van

Deen, dr. J.K. van

Diederiks, R.P.H.

Eijgenraam, ir. A.A.

Graaf, ing. H.C. van de

Heeres, dr. ir. O.M.

Jonker, ing. A.

Kant, ing. M. de

Redactie

Brouwer, ir. J.W.R.

Diederiks, R.P.H.

Heeres, dr. ir. O.M.

Lezersservice

Adresmutaties doorgeven via ons e-mailadres:

info@uitgeverijeducom.nl

© Copyrights Uitgeverij Educom BV - oktober 2008

Niets uit deze uitgave mag worden geproduceerd

door middel van boekdruk, foto-offset, fotokopie,

microfilm of welke andere methode dan ook,

zonder schriftelijke toestemming van de uitgever.

© ISSN 1386 - 2758

Kooistra, mw. ir. A

Korff, mw. ir. M.

Lange, drs. G. de

Mathijssen, ir. F.A.J.M.

Schippers, ing. R.J.

Schouten, ir. C.P.

Seters, ir. A.J. van

Smienk, ing. E.

Stam, ir. J.L.

Thooft, dr. ir. K.

Tigchelaar, ir. J.

Veenstra, ing. R.

Vos, mw. ir. M. de

Wibbens, G.

Kant, ing. M. de

Korff, mw. ir. M.

Thooft, dr. ir. K.

2008 was een jaar waarin weer veel is gebeurd,

en veel viel te leren. Ook de dit jaar opgedane

kennis kunnen we weer inzetten in ons werk.

Bijvoorbeeld, om risico’s te identificeren. Om

dit optimaal te kunnen doen zouden ingenieurs

in alle fasen van een project betrokken moeten

zijn, maar vooral ook in de beginfasen.

De ingenieur van de toekomst

Om ook in de beginfasen van een project betrokken

te kunnen zijn, moet de ingenieur ook ‘andere

talen’ kunnen spreken dan het eigen technische

vakjargon. Op deze manier kan de ingenieur weer

terrein terugveroveren op de doctorandus, die

nu vaak het heft in handen heeft in beginfasen

van projecten. De ingenieur moet hierbij

uiteraard wel goed blijven in zijn of haar vak.

Hoe zou de ingenieur zijn of haar rol verder moeten

invullen? Om deze vraag te beantwoorden citeren

wij: ‘Idealiter denkt de ingenieur in duidelijke

draaglijnen en mechanismen, en kan daardoor de

logica van een gekozen oplossing bewaken in alle

fasen van het project. Wanneer dit niet gebeurt,

kan dit leiden tot het recht moeten rekenen van

het ontwerp in een te late fase’ (Wiltjer, Cement

6-2007). Hierbij worden ‘rekenresultaten’ soms

verward met ‘ontwerp’.

De paradox van het ondergronds bouwen

In deze context is het interessant om de paradox

van het ondergronds bouwen weer eens voor de

geest te halen (zie bijvoorbeeld de intreerede

van prof. Ir. J. Bosch, 8 oktober 2003). Volgens

deze paradox is een kaal bouwterrein de ideale

mogelijkheid om ondergronds te bouwen.

De noodzaak om ondergronds te bouwen

ontstaat echter juist bij ruimtegebrek. Een niet

kaal bouwterrein is verre van optimaal, het is

uniek en complex. Ondergronds bouwen is dus

complex, en wordt risicovol als het wordt gezien

als een routinematige bouwopgave. Dit besef

moet leiden tot een niet-routinematige aanpak.

Het is onze uitdaging om opdrachtgevers ervan

te doordringen om in alle fasen, maar vooral in

de beginfase van een project (hier zijn de risico’s

nog het hoogst), voldoende ruimte te creëren

om de risico’s te verkleinen.

Kortom: Ondergronds bouwen is geen sinecure!

Van de redactieraad

Specials 2008

Dit najaar zullen twee specials uitkomen in

plaats van één.

De eerste special heeft de funderingsdag als

thema, die op 8 oktober 2008 plaatsvindt.

Deze special zal aan het einde van het jaar

uitkomen, zodat u dan alles nog eens op uw

gemak kunt nalezen. De tweede special heeft

het prachtig klinkende ‘deltatechnologie’ als

thema en zal uitkomen rondom het KIVI NIRIA

jaarcongres dat op 30 oktober 2008 plaatsvindt.

Deltatechnologie is een nieuwe term voor iets

waar wij al eeuwen ervaring mee hebben.

Namelijk, technologische uitdagingen die

samenhangen met het wonen in een delta.

Wij bevelen de specials warm bij u aan.

Belgische bijdrage

Na enige tijd bevat dit nummer een Belgische

bijdrage. De redactie is hier erg blij mee,

want naast veel overeenkomsten zijn er ook

geotechnische verschillen tussen België en

Nederland. Denk bijvoorbeeld maar aan regelgeving

en normering, veiligheidsfilosofie,

bodemopbouw en rekenmethoden. We kunnen

veel van elkaar leren en elkaar scherp houden.

Met vriendelijke groeten,

Dr. ir. O.M. Heeres

Voorzitter van de redactieraad

R.P.H. Diederiks

Uitgever

GEOtechniek – oktober 2008 1


Hoofdsponsor-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Stieltjesweg 2

2628 CK Delft

Tel. 015 - 269 35 00

www.deltares.nl

Veurse Achterweg 10

2264 SG Leidschendam

Tel. 070 - 311 13 33

www.fugro.com

Kleidijk 35

3161 EK Rhoon

Tel. 010 - 503 02 00

www.mosgeo.com

Galvanistraat 15

3029 AD Rotterdam

Tel. 010 - 489 69 22

www.gw.rotterdam.nl

Rijksstraatweg 22F

2171 AL Sassenheim

Tel. 071- 301 92 51

www.geo-explorer.nl

Son: 0499 - 47 17 92

Sliedrecht: 0184 - 61 80 10

Hoofddorp: 023 - 565 58 78

www.inpijn-blokpoel.com

Klipperweg 14

6222 PC Maastricht

Tel. 043 - 352 76 09

www.huesker.com

Gemeenschappenlaan 100

B-1200 Brussel

Tel. 0032 2 402 62 11

www.besix.be

Vlasweg 9

4782 PW Moerdijk

Tel. 0168 - 38 58 85

www.arcelorprojects.com

IJzerweg 4

8445 PK Heerenveen

Tel. 0513 - 63 13 55

www.apvdberg.nl

Geotechniek is een uitgave van

De Holle Bilt 22

3732 HM De Bilt

Tel. 030 - 220 78 02

Fax 030 - 220 50 84

www.grontmij.nl

Uitgeverij Educom BV

Mathenesserlaan 347

3023 GB Rotterdam

Tel. 010 - 425 65 44

Sub-sponsors-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

INFRA Consult + Engineering

ingenieursbureau van

Ballast Nedam

Postbus 1555

3430 BN Nieuwegein

Tel. 030 - 285 40 00

www.icpluse.nl

Korenmolenlaan 2

3447 GG Woerden

Tel. 0348 - 43 52 54

www.vwsgeotechniek.nl

Zuidoostbeemster

Tel. 0299 - 433 316

Almelo: 0546 - 532 074

Oirschot: 0499 - 578 520

www.lankelma.nl

Dywidag Systems

International

Industrieweg 25

B-3190 Boortmeerbeek

Tel. 0032 16 60 77 60

Veilingweg 2

NL-5301 KM Zaltbommel

Tel. 0031 418 578922

www.dywidag-systems.com

Röntgenweg 22

2408 AB Alphen a/d Rijn

Tel. 0172 - 427 800

Fax 0172 - 427 801

www.geomil.nl

Postbus 1025

3600 BA Maarssen

Tel. 030-248 6233

Fax 030-248 6666

info@struktonengineering.nl

www.struktonengineering.nl

Postbus 25296

3001 HG Rotterdam

E-mail info@uitgeverijeducom.nl

www.uitgeverijeducom.nl

Mede-ondersteuners--------------------------

Plaxis BV

Postbus 572, 2600 AN Delft

Tel. 015 - 251 77 20

Fax 015 - 257 31 07 www.plaxis.nl

Geomet BV

Postbus 670, 2400 AR Alphen aan den Rijn

Tel. 0172 - 44 98 22

Fax 0172 - 44 98 23 www.geomet.nl

Arcadis Infra BV

Postbus 220, 3800 AE Amersfoort

Tel. 033 - 477 1000

Fax 033 - 477 2000 www.arcadis.nl

CRUX Engineering BV

Asterweg 20 L1 + L2

1031 HN Amsterdam

Tel. 020 - 494 3070

Fax 020 - 494 3071 www.cruxbv.nl

IFCO Funderingsexpertise BV

Limaweg 17, 2743 CB Waddinxveen

Tel. 0182 - 646 646

E-mail: info@ifco.nl

Witte Vlinderweg 11, 1521 PS Wormerveer

Tel. 075 - 647 6300 www.ifco.nl

Jetmix BV

Oudsas 11, 4251 AW Werkendam

Postbus 25, 4250 DA Werkendam

Tel. 0183 - 50 56 66

Fax 0183 - 50 05 25 www.jetmix.nl

Vroom Funderingstechnieken B.V.

Postbus 7, 1474 ZG Oosthuizen

Tel. 0299 - 40 95 00

Fax 0299 - 40 95 55 www.vroom.nl

Arthe Civil & Structure BV

Postbus 291, 3400 AG IJsselstein

Tel. 030 - 638 4554

Fax 030 - 638 0452 www.arthecs.nl

Boskalis bv

Natte en droge infrastructuur

’s-Gravenweg 399-405, 3065 SB Rotterdam

Postbus 4234, 3006 AE Rotterdam

Tel. 010 - 28 88 777

Fax 010 - 28 88 766 www. boskalis.nl

Baggermaatschappij Boskalis BV

Rosmolenweg 20

3356 LK Papendrecht

Tel. 078 - 696 9011

Fax 078 - 696 9555 www.boskalis.nl

SBR

Postbus 1819, 3000 BV Rotterdam

Kruisplein 25Q, 3014 DB Rotterdam

Tel. 010-206 5959

Fax 010-413 0175 www.sbr.nl

GEOtechniek – oktober 2008 3


Geotechniek

1 Van de Redactieraad / Colofon 16 The Magic of Geotechnics

6 Actueel 19 Thechnische commissies

8 KIVI NIRIA rubriek 21 SBR-info

11 Agenda 23 Vraag & Antwoord

12 Afstudeerders

24 Dynamische belastingen door treinen op openstaande

diepwandsleuf in Almelo

H.R. Havinga / A.F. van Tol / K. de Bruijn / E. de Jong

30 Samenstellen van het geotechnisch dossier voor de sluiting

van de Ring rond Antwerpen (Masterplan Antwerpen)

G. Van Alboom / K. Haelterman / L. Vincke / K. Van Royen / J. Schittekat / K. Nulens

37 Geointernational

38 Deformation monitoring of the underground

metro station Rotterdam CS, a case study

Robert Berkelaar / Lennard Huisman / Cor J.L.M. Luijten

44 Piping phenomenon in earth dams: case histories

R. Vázquez Ballona / M. Alvarez Grima

48 Is Soil Mechanics still worth a Chair?

F. Molenkamp

55 Geokunst

57 Van de redactie / Colofon

58 Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 2

Vergelijking ontwerpmodellen met veldmetingen aan de Kyotoweg

ir. Suzanne van Eekelen / ir. Adam Bezuijen

63 Beleidsplan NGO: terugblik op periode 2003-2008 en toekomstbeeld

A.H. de Bondt

64 Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays

A.H. de Bondt / M. (Milan) Dus˘kov

67 Promovendi op het gebied van geokunststoffen

68 Anekdotes over de oprichting van de NGO en de jaren daarna

Distributie van Geotechniek in België wordt mede mogelijk gemaakt door:

ABEF vzw Belgische Vereniging Aannemers Funderingswerken

Priester Cuypersstraat 3, 1040 Brussel

Secretariaat: erwin.dupont@telenet.be

inhoud

GEOtechniek – oktober 2008 5


actueel

Standaardwerk voor

‘Bouwen met de natuur’

aangeboden aan kabinet

Cursus Yin en Yang voor

Nederlandse dijkenbouwers

Nederlandse watermanagers en ingenieurs

bekeren zich massaal tot de soft approach in

de strijd tegen de elementen. De Nederlandse

waterbouwkundige traditie van terpen, dammen,

dijken en drooglegging wordt meer en

meer gecombineerd met 'zachte' vormen van

bescherming en landwinning, in harmonie met

de natuur en de zee. Dit bleek tijdens de officiële

opening van het Internationale Jaar van de

Planeet Aarde in Perscentrum Nieuwspoort.

Met ontwikkelingen zoals de Van Dixhoorn

Driehoek, de Slufterdam, de Tweede

Maasvlakte en binnenkort ook de al door het

kabinet bejubelde ‘Zandmotor’ voor de kust

van ’s Gravenzande is 'bouwen met de natuur'

inmiddels mainstream geworden in het denken

over leven in de delta. En Nederlanders

zouden geen Nederlanders zijn als ze

tegelijkertijd ook al niet bezig zijn hiervan

een exportproduct te maken.

Maar liefst 80% van de grote stedelijke

agglomeraties ligt in de dichtbevolkte delta’s

van onze planeet. Van Singapore tot Sjanghai

en van de Randstad tot Rio de Janeiro wordt

men geconfronteerd met een behoefte aan

ruimte. Dat die ruimte ook zeewaarts gevonden

kan worden, behoort tot de uitdagingen van

Nederlandse experts zoals verenigd in Deltares

en het Netherlands Water Partnership.

Nederland beschikt over hoogwaardige kennis

op dit gebied. En deze kennis is nu gebundeld

in het boek ‘Bouwen met de Natuur’ van Ronald

Waterman. Dit standaardwerk wordt vandaag

aangeboden aan het kabinet ter gelegenheid

van de opening van het nationale initiatief

‘MijnAarde’. Het programma ‘MijnAarde’

wordt in het kader van het Unesco International

Year of Planet Earth uitgevoerd.

Bouwen met de Natuur, zoals door Ronald

6 GEOtechniek – oktober 2008

Onder redactie van R.P.H. Diederiks / O.M. Heeres

Waterman al tientallen jaren verder ontwikkeld

en gepropageerd, wordt inmiddels nationaal en

internationaal in brede kring geaccepteerd als

uitgangspunt voor een duurzame ontwikkeling

op alle terreinen van ruimtelijke ordening,

infrastructuur, waterhuishouding, bouwen,

landschapsontwikkeling, ecologie en biodiversiteit.

Het boek wordt mede uitgegeven onder

het motto ‘Enabling Delta Life’ van Deltares.

De boodschap sluit immers naadloos aan bij

de multidisciplinaire inspanningen van dit

internationale instituut voor deltatechnologie.

De uitgave wordt gezien als een mijlpaal in

de ontwikkeling van wereldwijd toepasbare

deltatechnologie. ‘Het is een bron van

inspiratie voor onderzoekers, beleidmakers

en studenten’, aldus Hans van der Vlist,

Secretaris-generaal van het Ministerie van

VROM, die het eerste exemplaar van het

boek namens het kabinet in ontvangst neemt.

Bron: Deltares

Kust van Noordwijk

weer op sterkte

De kust van Noordwijk is de eerste zwakke

schakel die voor de komende vijftig jaar weer

op sterkte is. De badplaats heeft er over een

lengte van 1100 meter circa vijftig meter

duin bij gekregen. De versterking is nodig in

verband met een verwachte stijging van de

zeespiegel. De zeewering is nu bestand tegen

een waterhoogte die gemiddeld eens in de

tienduizend jaar voorkomt.

In opdracht van het Hoogheemraadschap

van Rijnland maakte Grontmij het definitief

ontwerp voor de kustversterking en begeleidde

de uitvoering. De versterking bestaat uit de

zogenaamde ‘Dijk in duin’-constructie aangevuld

met een verbreding van de duinenrij

aan de zeewaartse zijde. Deze innovatieve

oplossing zorgt ervoor dat het landschap niet

wordt aangetast. De dijk is geïntegreerd in het

duingebied. Op deze wijze behoudt Noordwijk

haar schoonheid.

‘Als ingenieur ben ik er trots op dat we voor

het Hoogheemraadschap van Rijnland met

zo’n mooie, innovatieve oplossing dit toch vrij

complexe probleem hebben kunnen oplossen’,

aldus Jana Steenbergen-Kajabová, adviseur

Kust & Rivieren van Grontmij in Nederland.

‘Toch is alles volgens plan verlopen. Deze

opdracht paste bovendien uitstekend in

onze ambitie om één van de toonaangevende

waterbouwers van Europa te worden.’

De kustversterking Noordwijk is onderdeel

van het project Kustvisie Zuid-Holland.

Dit project heeft als doel om zes ‘zwakke

chakels’ in de Zuid-Hollandse kust duurzaam

te versterken en de ruimtelijke kwaliteit

aldaar te verbeteren.

De nieuwe zeewering voor de Tweede

Maasvlakte is elf kilometer lang. De harde

dijk vormt de noordelijke begrenzing en steekt

2,4 kilometer de zee in. Dan volgt tegen de

klok in een bocht naar de Slufter, waar over

anderhalve kilometer lengte de dijk plaats

maakt voor duinen en de westelijke duinbegrenzing.

Behalve veilig is de dijk ook innovatief, stelt

Een golf beukt op de harde waterkering – op schaal – van de Tweede Maasvlakte.


ir. Gerard Loman van PUMA. Standaard wordt

een dijk namelijk bekleed met een dubbele

laag veertigtons blokken. Tests hebben echter

uitgewezen dat een – deels – enkele laag de

dijk net zo goed beschermt. De blokken

worden hergebruikt van de eerste Maasvlakte.

Dat scheelt behalve kosten ook koolstofdioxide-uitstoot

bij de aanmaak van het

cement. Hoewel nog niet alle procedures

doorlopen zijn en ook niet alle vergunningen

binnen zijn, gaan PUMA en het HB Rotterdam

ervan uit dat ze in september of oktober met

de aanleg kunnen beginnen.

Bron: www.grondmij.nl

Dijk Maasvlakte twee

doorstaat tests

Deltares testte de harde zeewering van de

toekomstige Tweede Maasvlakte. Zelfs bij

een extreme storm van eens in de tienduizend

jaar, blijft de dijk intact.

Volgens ir. Gijsbert Kant van het Havenbedrijf

Rotterdam kan de zeewering een eeuwstorm

zoals die van 1953 (watersnoodramp) onbeschadigd

doorstaan. Golfhoogten waren

daarbij gemiddeld zeven meter, met uitschieters

naar negen meter, en de waterstand

was meer dan drie meter boven NAP.

In de Scheldetank van Deltares, het vroegere

Waterloopkundig Laboratorium, worden die

golven op een schaal van 1 op 54 nagebootst.

De golven lopen door de lange bak en breken

op vierkante keitjes, die model staan voor

veertigtons betonblokken. De blokjes blijven

onbewogen staan. Het ontwerp van aannemerscombinatie

PUMA (Boskalis en Van

Oord) krijgt tot dusverre de goedkeuring

van keurmeester Deltares.

Wie wint een

Geo-Oscar 2008?

Voor de derde maal zullen op 8 oktober 2008

tijdens de Funderingsdag de Geo-Oscars

worden uitgereikt. De Geo-Oscar is een prijs

voor publicaties in welke vorm dan ook die

bijdragen aan de ontwikkeling van het vakgebied

Geo-engineering: het bouwen met,

in en op de grond.

Dag in dag uit leven, wonen, bouwen, werken,

lopen, rijden we op en over de grond, maar

weinigen zijn zich bewust van de bijzondere

eigenschappen die grond als bouwmateriaal

heeft. Om daar verandering in te brengen

hebben Deltares (toen nog GeoDelft) en

KIVI-NIRIA Geotechniek in 2006 de Geo-Oscar

in het leven geroepen. De Geo-Oscar wordt

toegekend in drie categorieën:

Wetenschappelijke publicaties (artikelen

van Nederlandse en Belgische auteurs in de

internationale wetenschappelijke literatuur

van het afgelopen jaar).

Geo-engineering voor een breed publiek

(populair-wetenschappelijke artikelen in

de Nederlandse landelijke dagbladen en

de populaire pers).

Jong talent beste afstudeerders aan TU’s

en HBO-instellingen.

Prijswinnaars worden op de Funderingsdag

in het zonnetje gezet en tevens beloond met

een cheque van € 1500. De voorzitter van

de jury, Mandy Korff, zal namens Deltares en

KIVI-NIRIA Geotechniek de prijzen uitreiken.

Bron: www.geonet.nl

Gemeentewerken

Rotterdam heeft

nieuwe sondeerrobot

Gemeentewerken Rotterdam heeft in juni jl.

als eerste in Nederland een nieuw type

volautomatische sondeerrobot in gebruik

genomen. Met deze sondeerrobot kan

Gemeentewerken geotechnisch bodemonderzoek

aanzienlijk nauwkeuriger,

goedkoper en sneller uitvoeren.

De sondeerrobot meet de weerstand van de

grond en verschaft daarmee

relevante informatie voor funderingsonderzoek.

De nieuwe

sondeerrobot doet alles

volautomatisch; van het

inbrengen van de sondeerbuizen

in de bodem tot het

draadloos doorgeven van

actueel

de meetgegevens vanuit de bodem naar het

meetsysteem in de cabine.

Gemeentewerken gaat de nieuwe sondeerrobot

inzetten voor grote projecten in Rotterdam

en omstreken zoals Maasvlakte II en Centraal

Station.

Ook op het gebied van ARBO is de nieuwe

sondeerrobot een vooruitgang. De robot neemt

al het repeterende handwerk over waarmee de

sondeerbuizen op elkaar geschroefd werden.

Hierdoor worden de bodemonderzoekers veel

minder fysiek belast.

De sondeerrobot werd op 24 juni officieel

overgedragen door ing. W. Hassing van

fabrikant A.P. van den Berg ingenieursbureau

bv uit Heerenveen aan ir. R.A.W Voskuilen,

directeur van Gemeentewerken Rotterdam

Heitoezicht-vervolg

In een vorig nummer van Geotechniek hebben

we reeds melding gemaakt van een initiatief

om te komen tot een CUR-Aanbeveling

‘Heitoezicht’. Inmiddels staat een nieuwe

CUR-commissie in de startblokken om deze

Aanbeveling te ontwikkelen. De scope ervan

is inmiddels wat meer geconcretiseerd: de

Aanbeveling beslaat het gehele ‘terrein’ van

toezicht op de uitvoering van funderingswerken

op palen. De inhoudsopgave is op

hoofdlijnen vastgesteld. De bedoeling is

dat de Aanbeveling eind 2008/begin 2009

gereed is. Interesse om deel te nemen aan

deze breed samengestelde commissie?

Mail naar fred.jonker@curbouweninfra.nl

Leren van

geotechnische schades

In navolging van de commissie ‘Leren van

instortingen’ zijn de eerste stappen gezet om

te komen tot een proces ‘Leren van geotechnische

schades’. We willen nauw aansluiten bij de

systematiek die in de eerstgenoemde commissie

is ontwikkeld; een systematiek die uitgaat

van een 3-tal niveaus: macro-, meso- en microniveau.

Een eerste case is 'tegen het licht

gehouden'. De commissie is bezig zich verder

te oriënteren op inhoud, aanpak en samenstelling.

Naast CUR Bouw & Infra zijn vooral

KIVI NIRIA-Geotechniek en Rijkswaterstaat

Bouwdienst nauw betrokken.

GEOtechniek – oktober 2008 7


Blijvend leren

Kivi-Niria ondersteunt het idee dat

alleen een HBO of Universitaire

opleiding niet voldoende is om tot

het einde van de carriere een

goede en up-to-date ingenieur te

blijven. Zij stimuleert het idee van

Blijvend Leren. Naast het opdoen

van praktijkervaring zou het goed

zijn als de geotechnisch ingenieur

regelmatig vakinhoudelijke congressen

bezoekt of cursussen volgt.

Hiermee kunnen zogenoemde

'Professional Development Hours'

(PDH’s) worden verzameld welke

de ingenieur meerwaarde kunnen

geven bij sollicitaties of beoordelingsgesprekken.

De PDH’s zijn

daarbij gedefinieerd als de som

van effectieve kennis-contacturen

Afdeling Geotechniek

KIVI NIRIA

Eurocode 7 - Achtergronden en voorbeeld-berekeningen

Op initiatief van KIVI NIRIA,

Afdeling voor Geotechniek, is een

achtergronddocument opgesteld

met voorbeeldberekeningen voor

geotechnisch ontwerp volgens

Eurocode 7. Dit document is

bedoeld om leden van onze

afdeling te ondersteunen bij het

gebruik van Eurocode 7 in de

praktijk. Deze nieuwe Europese

ontwerpnorm is vanaf medio 2008

in het Nederlands beschikbaar voor

gebruik naast de bestaande NEN

6740 serie. Na 2010 is ontwerpen

volgens de NEN 6740 serie niet

meer toegestaan. Het is dus zaak

om zo snel mogelijk vertrouwd te

raken met de Eurocode.

Leden van KIVI NIRIA Afdeling

voor Geotechniek kunnen bovengenoemd

document gratis downloaden

op de website van de afdeling

www.kiviniria.nl/geo of direct

via http://afdelingen.kiviniria.net/

8 GEOtechniek – oktober 2008

(bijwonen van voordrachten met

een aantoonbare kennis component,

oefeningen of trainingen

onder begeleiding), dus exclusief

pauzes.

Kivi-Niria Geotechniek wil organisaties

die post-academische cursussen

organiseren stimuleren om op

de cursuscertificaten het aantal

PDH’s (zie definitie hierboven) te

vermelden. Een cursus moet dan

wel voldoen aan de volgende basis

criteria:

Het moet gaan om een gedegen

vakinhoudelijke geotechnische

cursus van minimaal HBO-niveau

met een duidelijk omschreven

programma.

media-afdelingen/DOM100000162/

2008/EUROCODE7KNgeo2.pdf

Let op! De documentgrootte is

3 MB en het document telt

108 pagina’s.

Wij vertrouwen erop u

met dit document

een zinvolle

ondersteuning

te kunnen bieden

in uw professionele

loopbaan.

Voor eventuele

opmerkingen

of suggesties

kunt u contact

opnemen met

onze vakafdeling

Geotechniek@kiviniria.nl.

De cursus moet worden gegeven

door ervaren docenten.

De cursus moet geëvalueerd

worden.

Aan het eind van de cursus worden

certificaten uitgereikt waarop

de gevolgde cursus staat vermeld.

Een en ander zal door Kivi-Niria

Geotechniek worden beoordeeld.

Wanneer u er over denkt om een

cursus te volgen (hetgeen wij

zowiezo stimuleren), dan kan het in

uw voordeel zijn om juist een vakinhoudelijke

geotechnische cursus

te kiezen waarbij u PDH’s verdient.

U kunt de betreffende cursus

organiserende instelling hier naar

vragen, maar wellicht staat deze

informatie al bij de cursus-informatie

vermeld. U dient de verkregen

PDH’s vooralsnog voor u zelf te

administreren.

Medio 2009 zal worden geëvalueerd

of dit concept is aangeslagen,

welk vervolg het zou moeten

krijgen en hoe e.e.a. door Kivi-Niria

verder kan worden gefaciliteerd.

We hopen van harte dat dit idee

massaal wordt ondersteund en

houden u op de hoogte van

verdere ontwikkelingen.

Namens Kivi Niria Geotechniek,

Ronald Brinkgreve


Aanmelden of meer informatie

over KIVI NIRIA Geotechniek ?

Meer informatie over de

Afdeling Geotechniek

kunt u vinden op www.kiviniria.nl/geo

of bij Marty Herrmann,

KIVI NIRIA Kamer TU Eindhoven,

Tel. 040-247 29 49

(ma t/m vrij 10 - 14 uur),

E-mail kiviniria@tue.nl

Meer informatie over KIVI NIRIA:

www.kiviniria.nl

KIVI KIVI NIRIA NIRIA is is dé ddé

é Ne Nederlandse e beroepsvereniging g van n en n voor

ingen ingenieurs, ingenieurs, ingen ingenieurs, , op opgeleid op opgeleid opgeleid d aa aan aa aan n universiteiten universiteiten n en n hogescholen, hogescholen, , en n vormt

t

een een hhoogwaa

hhoogwaa

hoogwaardig hoogwaardig aardi dig g technisch h kennis- - en en n kennissennetwerk. . Hiermee

Hiermee Hiermee

maakt maa aakt t KIVI KIVI NIRIA NIRIA NIRIA , , , het het het Koninklijk Koninklijk Koninklijk Instituut Instituut Instituut Van Van Ingenieurs, Ingenieurs, het

het het

belang belang van v vvan

van n techniek technie iek k zichtbaa zichtbaar aar r in n onze e samenleving g en n ondersteunt

ondersteunt t

ingenieurs ingenie ingenieurs

ingenie ingenieurs s bij bij j het het t uitoefenen uitoefenen n van van n hun hun hun n belangrijke belang ngrij ijke e taa taak. aak. . Ingenieurs Ingenieurs staan

staan

aan aa aan aa aan n de e basis s van van n innovatie, , doord doordat rdat t zij j hun n technische technische e kennis s weten n

toe toe e te te te e passen pas assen n ten ten n behoeve behoeve e van van n ontwikkeli

ontwikkeling ling g in n de e maat maatschappij.

atschappij.

Waarom een Afdeling Geotechniek?

Geotechniek volgens Van Dale: de toegepaste wetenschap, die zich bezighoudt met het gedrag

van grond en rots, ten behoeve van het ontwerpen en uitvoeren van grond- en kunstwerken

Dit klinkt erg abstract, maar in de praktijk zijn er maar weinig ingenieurs die niet met

geotechniek te maken krijgen. Denk maar eens aan de fundering van een weg of gebouw,

het aanbrengen van waterdichte schermen bij een bodemsanering of het verplaatsen van

grond bij het baggeren of boren van een tunnel. Daarom dus een Afdeling Geotechniek.

Netwerk en Communicatie

De Afdeling Geotechniek vormt een netwerk van mensen werkzaam op het vakgebied,

mensen die het vak studeren en andere geïnteresseerden. Dit netwerk strekt zich uit over de

grenzen van ons land en uit zich in nauwe samenwerking met soortgelijke verenigingen binnen

Europa. Jaarlijks organiseert de afdeling tal van activiteiten, waarvan een aantal op Europees

niveau in samenwerking met anderen. KIVI NIRIA Geotechniek is tevens founding partner van

Geonet, het onafhankelijk platform voor interactief geotechnisch Nederland (www.geonet.nl).

Alle leden van KIVI NIRIA Geotechniek kunnen zich gratis abonneren op het vakblad

Geotechniek. Geotechniek is een informatief/promotioneel onafhankelijk vakblad dat beoogt

kennis en ervaring uit te wisselen, inzicht te bevorderen en belangstelling voor het gehele

geotechnisch vakgebied te kweken. Het vakblad verschijnt vier maal per jaar (excl. specials).

Activiteiten

De Afdeling Geotechiek geeft steun aan wetenschappelijk onderzoek en helpt mee aan

de ontwikkeling van diverse cursussen op het vakgebied. Daarnaast organiseert de

afdeling de Funderingsdag en de Geotechniekdag en vele excursies, lezingen en symposia.

Ook voor jonge leden is de afdeling actief. Zo levert zij een bijdrage aan de Young

Geotechnical Engineers Conference en er is een speciale afstudeerdersmiddag.


Studiedagen

Funderingsdag

9 oktober 2008

Betonvereniging i.s.m KIVI/NIRIA,

afdeling voor geotechniek en CUR

2e Geotechniek Lezingenavond ‘08

13 november 2008 – De Bilt, Utrecht

Afdeling voor Geotechniek van KIVI NIRIA

Cursussen

Avondcollege Injecteren

18 september 2008

Betonvereniging

Cursus Modelleren van bronbemalingen

23 september 2008

Delft Geoacademy

Cursus Basiscursus damwanden ontwerpen

met MSheet volgens CUR-166

30 september 2008

Delft Geoacademy

Cursus Basiscursus damwanden ontwerpen

met MSheet volgens CUR-166

30 september 2008

Delft Geoacademy

Cursus Basiscursus ontwerpen

van grondlichamen

7 oktober 2008

Delft Geoacademy

Cursus Risicobeheersing van

gemeentelijke bouwprojecten

7 oktober 2008

Delft Geoacademy

Cursus Grondonderzoek en parameterkeuze

30 oktober 2008

PAO

Beurzen / Congressen

Waterbouwdag

7 oktober 2008

CUR

Funderingsdag

8 oktober

Betonvereniging i.s.m. KIVI NIRIA en CUR

Congres ReInventing Delta Life

30 oktober

KIVI NIRIA

Symposium Leren van de A2

22 november 2008

CROW, CUR B&I, Delft Cluster, Convenant A2

Cursus Horizontaal gestuurd boren met MDrill

13 november 2008

Delft Geoacademy

Workshop Modelleren van horizontale

vervormingen

13 november 2008

Delft Geoacademy

Gevorderdencursus Damwanden ontwerpen

met MSheet volgens CUR 166

18 november 2008

Delft Geoacademy

Cursus Geotechniek in het toetsen

van dijken voor dijkbeheerders

20 en 21 november 2008

PAO

Cursus Paalfunderingen ontwerpen en

toetsen volgens NEN en CUR

25 november 2008

Delft Geoacademy

Cursus Grondonderzoek en parameterkeuze

30 oktober en 28 november 2008

PAO

Geodatamanagement in bouw en infraprojecten

Najaar 2008

PAO

11th Baltic Sea Geotechnical Conference

Geotechnics in Maritime Engineering

15 -18 september 2008 – Gdansk, Polen

Info: www.11bc.pg.gda.pl

17th International Conference on Soil

Mechanics and Geotechnical Engineering

5 - 9 oktober 2009 – Alexandrië, Egypte

Info: www.2009icsmge-egypt.org

agenda 2008

= Organisatie

Informatie en aanmelding

Betonvereniging

www.betonvereniging.nl

+31-(0)182-539 233

COB

www.cob.nl

+31-(0)182-540 660

CROW

www.crow.nl

+31-(0)318-695 300

CUR

www.cur.nl

+31-(0)182-540 600

Delft GeoAcademy

www.delftgeoacademy.nl

+31-(0)15-269 3752

Elsevier Opleidingen

www.elsevieropleidingen.nl

+31-(0)78-625 3888

Deltares

www.deltares.nl

+31-(0)15-269 3500

KIVI NIRIA

www.kiviniria.nl

+31-(0)70-391 9890

KOAC-NPC

www.koac-npc.nl

+31-(0)55-543 3100

NGO

www.ngo.nl

+31-(0)30-605 6399

NSTT

www.nstt.nl

+31-(0)182-567 380

PAO

www.pao.tudelft.nl

+31-(0)15-278 4618

PLAXIS

www.plaxis.nl

+31-(0)15-251 7720

TI-KVIV

www.ti.kviv.be

+32-(0)3-260 0840

GEOtechniek – oktober 2008 11


Afstudeerders

Plaxis Soft Soil Creep:

de toepassing van een isotroop

kruipmodel op anisotrope grond

In met name West-Nederland bestaat de

ondiepe ondergrond voornamelijk uit slappe

klei- en veenlagen. Bij het aanbrengen van een

belasting op het maaiveld zullen in deze lagen

verticale en horizontale vervormingen optreden.

In het algemeen worden die vervormingen

berekend met een elementenprogramma, zoals

Plaxis. In Plaxis staan daartoe verschillende

grondmodellen ter beschikking. Het 3-dimensionale

Soft Soil Creep-model (SSC) is echter

12 GEOtechniek – oktober 2008

ir. R. Servais

het eerste materiaalmodel, waarmee ook

vervormingen als gevolg van kruip zijn te

berekenen. Dit model is gebaseerd op het

1-dimensionale a,b,c-Isotachenmodel.

In de Plaxis handleiding is een methode

genoemd om de a,b,c-Isotachen in SSCsamendrukkingsparameters

om te rekenen.

De praktijk heeft geleerd dat de zetting,

berekend met het a,b,c-Isotachenmodel, niet

in overeenstemming is met de zetting volgend

Figuur 1 Spanningspaden: ln (σ’yy) - εyy grafiek met a,b,c-Isotachen parameters.

Figuur 2 Spanningspaden in het a,b,c-Isotachenmodel.

In deze rubriek wordt een samenvatting

gegeven van het afstudeerwerk van die

studenten van de Technische Universiteit van

Delft die afstudeerden bij Geo-engineering.

Dit keer wordt het werk besproken van

ir. R. Servais en ir. R.M. Maclean, die beiden

afstudeerden bij prof. ir. A.F. van Tol.

uit een ééndimensionale SSC-berekening.

Servais heeft onderzoek gedaan naar de

oorzaak voor het optreden van dit verschil.

Hij heeft zijn bevindingen gevalideerd met

een samendrukkingsproef en het narekenen

van een case.

Uit een analyse van het grondmodel blijkt

dat de zetting van het SSC-model en het

a,b,c-Isotachenmodel bij een ééndimensionale


erekening exact met elkaar overeen moeten

komen, onder de voorwaarde dat de verhouding

tussen de horizontale en verticale spanning

constant is. Bij een niet constante verhouding

ontstaan er verschillen, die normaliter

echter te verwaarlozen zijn. Dit is bevestigd in

een samendrukkingsproef; in de case kon die

bevestiging niet worden verkregen. De oorzaak

hiervoor is de invloed van het ‘onderwaterzakken’,

dat bij de samendrukkingsproef geen

rol speelt maar in de praktijk wel. In Plaxis

(SSC) is onderwaterzakken correct geïmplementeerd,

terwijl in MSettle (a,b,c-Isotachen-

Figuur 3 Figuur 3A, B en C: ln (p') - εyy,

ln (p'eq) - εyy en ln (t) - εyy grafieken

met de SSC parameters.

Afstudeerders

De MT-paal wordt gemaakt door een stalen buis

niet horizontaal, maar verticaal de grond in te

boren. In de punt van de buis is daartoe een

microtunnel-boormachine ingebouwd. Als de

buis op diepte is wordt de boormachine

omhoog gehaald en wordt de buis gevuld

met beton.

De MT-paal is door zijn trillingsvrije en specifieke

inbrengmethode zeer geschikt om trillingsvrij

grote diepten te bereiken. Door de relatief

grote diameter van meer dan 1 m kunnen

zeer grote belastingen worden opgenomen.

De paal is nieuw, waardoor er nog relatief

weinig bekend is over de eigenschappen ten

model) de effecten van onderwaterzakken

worden benaderd.

Bij het beschrijven van het SSC model voor

2-dimensionale vervormingen blijkt de

K0nc-afhankelijke M-parameter een belangrijke

modelparameter te zijn. Aandacht is daarom

besteed aan de bepaling van deze parameter.

Een K0-C.R.S.-proef geeft meer realistische

waarden voor M(K0nc) dan de vuistregel van

Jaky. Verder heeft de geometriekeuze

(axisymmetrisch of plane strain) en de bepaling

van de doorlatendheid significante invloed

op de resultaten.

Bij case is de anisotrope ondergrond

gemodelleerd met het isotrope SSC- model.

De gevonden zettingen t.p.v. de kruin en

horizontale vervormingen t.p.v. de teen van

een ophoging sluiten bij een juiste parameter-

(doorlatendheid en M) en geometriekeuze

(axisymmetrisch of plane strain) goed aan bij

de gemeten vervormingen. De horizontale

vervorming 5 m uit de teen werd onderschat.

Uit de praktijkmetingen volgden grotere

horizontale vervormingen dan bleek uit de

SSC berekeningen.

ir. R. Maclean

aanzien van draagkracht en vervorming.

Mede door zijn grote draagkracht is het niet

eenvoudig om de palen tot aan bezwijken proef

te belasten. Bij het ontbreken van test-gegevens

moeten daarom in het ontwerpstadium aannames

worden gedaan over de te realiseren

schachtwrijving en puntweerstand. Daartoe

wordt vaak aansluiting gezocht bij palen die min

of meer op dezelfde wijze worden gemaakt en

waarvan de eigenschappen wel bekend zijn.

Maclean heeft als referentiepaal de boorpaal

gebruikt. Beide palen worden gemaakt door

verwijdering van de grond. Bij beide palen is het

ook mogelijk om de schachtwrijving en stijfheid

van de grond onder de paalpunt te vergroten

Afstudeerders

Figuur 4 Vrgelijking tussen gemeten en

met het SSC-model berekende horizontale

grondverplaatsingen als functie van de tijd.

Het last-zakkingsgedrag van een MT-paal

door middel van het inpersen van grout (compaction

grouten). In de studie stond centraal

het gedrag van de grond onder de paalpunt.

Belangrijk daarbij is wat er mogelijk gebeurt

tijdens het omhoogtrekken van de boormachine.

De snijtanden van de boormachine boren

immers iets onder de buis uit. Zodra de armen

met snijtanden van de boormachine zijn ingeklapt

en deze wordt getrokken, wordt het deel

van het boorgat beneden de boorbuis alleen

gesteund door een waterdruk.

Uit de studie bleek dat de kans op instabiliteit

van het onderste deel van het boorgat groot is

en dat daarom maatregelen nodig zijn om de

sterkte en stijfheid van de grond rondom de

GEOtechniek – oktober 2008 13


Afstudeerders

14 GEOtechniek – oktober 2008

ir. R. Maclean

Figuur 1 De microtunnel-boormachine die verticaal in de stalen buis wordt geplaatst.

paalpunt te vergroten. Dat wordt in de praktijk

ook gedaan door het aanbrengen van grind

en het daarna injecteren van die lagen. Met

betrekking tot de schachtwrijving werd geconcludeerd

dat de grootte daarvan valt en staat

met het al dan niet kunnen vervangen van

bentoniet tussen de stalen buis en de omringende

grond door grout. Lukt dat niet dan kan, blijkens

de analyse, de schachtwrijving circa de helft

van die van een boorpaal zijn. De studie is

uitgevoerd door analytische beschouwingen

van het evenwicht van het boorgat. De eigenschappen

van de MT-paal m.b.t. het lastvervormingsgedrag

zijn geanalyseerd door het

maken van Plaxis-berekeningen. Het gedrag

van boorpalen, zoals is beschreven in NEN6743,

is daarbij als bekend en juist verondersteld.

De Plaxis-input is daarop gecalibreerd. Vervolgens

zijn de verschillen tussen MT-paal en

boorpaal in de invoer van Plaxis verwerkt.

Figuur 2 De inklapbare armen met snijtanden van de tunnelboormachine.


odum boorgat

Figuur 3 Schematische weergave van de ruimte onder de stalen buis,

onder de tunnelboormachine en boven de boorgatbodem.

gevuld met groud

stalen buiswand

Figuur 4a Na verwijderen tunnelboormachine het vullen van de bodem

van het boorgat met grind.

Afstudeerders

Figuur 4b Na aanbrengen grindbed het vullen van de buis met beton.

Figuur 4c Na storten beton het injecteren van het grindbed

onder de paalpunt.

GEOtechniek – april 2008 15


The Magic of Geotechnics

Houden we het droog?

Met alle discussie over klimaatverandering,

stijgende zeespiegel en

heviger neerslag is de vraag relevant

of we het in Nederland op den duur nog

wel droog kunnen houden. In de aanloop

naar Deltares stelden medewerkers van

WL|Delft Hydraulics, GeoDelft, TNO-

Bouw en Ondergrond en Rijkswaterstaat

RIKZ begin 2007 een document op,

waarin op basis van de beschikbare

kennis een aantal opties verkend wordt

voor veiligheid tegen overstromingen

vanuit zee en vanuit de rivieren. In deze

aflevering van The Magic of Geotechnics

vat Jurjen van Deen een aantal saillante

punten uit het rapport samen...

Nederland omhoog

Perspectiefschets 2100

Hoog Nederland

Laagland

Stedelijk / opgehoogd

Megaterpen

Zandlinies

Stedelijke hoogvlakten

(rond bestaande bebouwing)

©2007 TNO

16 GEOtechniek – oktober 2008

Kustveiligheid

De laatste jaren zijn er de nodige visies op

de kust verschenen. De Derde Kustnota van

Rijkswaterstaat, Waterbeheer 21e eeuw

(WB21), de Nota Ruimte, en ook op provinciaal

niveau was er veel aandacht voor de kust.

De Strategische Visie Hollandse Kust 2050 voor

de zwakke schakels en de ruimtelijke ontwikkeling

van kustplaatsen, Delta In Zicht voor de

Zuidwestelijke delta en Ruimte voor de

Wadden. Integraliteit in het kustbeheer lijkt

hoog op de agenda te staan. De kust bruist

van ideeën en visies: buitendijkse activiteiten,

zeewaartse woonlocaties en multifunctionele

waterkeringen. Toch is de feitelijke aandacht

vooral gericht op het op korte termijn elimineren

van de zwakke schakels. Op de langere termijn

gaat het ook om de verdere ontwikkeling van

de Randstad als Deltametropool, waar industrie,

diensten, transport, glastuinbouw nu al op

Figuur 1 Nederland geleidelijk aan omhoog: luchtkasteel of serieuze beleidsoptie?

grote schaal worden bedreven. De luchthaven

Schiphol in het hart van de metropool en de

zeehavens van Rotterdam en Amsterdam aan

de randen zijn de poorten naar de wereld.

Om deze metropool op termijn op deze locatie

te kunnen handhaven, moet de kustveiligheid

zijn gegarandeerd én moet er ruimte worden

gevonden voor verdere economische

ontwikkeling.

Kustopties

Om de veiligheid van de Nederlandse kust als

geheel op de lange termijn te waarborgen, zijn

er verschillende opties:

robuust versterken (verbreden en verhogen)

van de bestaande waterkeringen;

ophogen en compartimenteren van het

land (meegroeien met de zeespiegel);

aanleggen van een nieuwe kust in zee

met binnenbekkens als bufferzone.

Bij een robuuste kustversterking moet in de

eerste plaats worden gedacht aan forse zeewaartse

verbreding van de strand- en duinzones

voor en nabij de zwakke schakels (Den Helder-

Callantsoog, Petten, Noordwijk, Scheveningen,

Ter Heijde). Bij het versterken van de kust kan

ook worden gedacht aan segmentatie van de

Hollandse kust door het maken van enkele

harde punten (lange dammen) bij

Scheveningen, Katwijk, Petten en Den Helder;

de monding van het Noordzeekanaal is al zo’n

punt. Binnen de segmenten kunnen kustbogen

ontstaan, waarbij de boogvorm op den duur de

evenwichtsligging benadert en het langstransport

van zand wordt geminimaliseerd.

Volledige of gedeeltelijke ophoging van het

landfundament is op de korte termijn (100 jaar)

technisch, economisch en maatschappelijk geen

reële optie. Op de lange termijn gedacht zou

de meest efficiente aanpak zijn om te beginnen

met het compartimenteren van Laag-Nederland

door het aanleggen van een systeem van ringdijken

in combinatie met infrastructuur op en

in de dijklichamen, en van woonterpen met

een kruinhoogte op NAP +7 m. Een dergelijke

gecompliceerde oplossing heeft nogal wat

voeten in de aarde(!): ruimtelijke ordening,

ecologie, economische, bestuurlijke en

politieke haalbaarheid spelen een rol.


Bij de dreiging van een extreme zeespiegelstijging

met vele meters (ver na 2100) kan er

ook worden gedacht aan het maken van een

nieuwe, sterke kust zeewaarts van de huidige

kustlijn, bijvoorbeeld op de NAP-20 m lijn op

20 tot 25 km uit de kust. Een dergelijke grootschalige

technische oplossing brengt aanzienlijke

problemen met zich mee op het gebied van

de waterhuishouding, waterkwaliteit, ecologie

en kustonderhoud. De kustproblemen worden

verschoven naar een meer zeewaartse locatie,

waar het kustonderhoud van de nieuwe kust

met een steilere vooroever alleen maar groter

zal zijn. Het is daarom de vraag of deze oplossing

meerwaarde heeft ten opzichte van het

massief versterken van de huidige kust ter

plaatse van de zwakke schakels.

Rivierveiligheid

Het rivierengebied valt natuurlijkerwijze in

twee zones uiteen: het bovenrivierengebied

waarin de waterstanden door de afvoer en

de grootte van het winterbed van de rivier

bepaald worden, en het benedenrivierengebied

waarin zowel de buitenwaterstand als de afvoer

van de rivier van invloed zijn. De grens daartussen

ligt nu ongeveer bij de lijn Schoonhoven-Gorkum,

en bij zeespiegelstijging zal

dit punt landinwaarts verschuiven..

Voor de bovenrivieren zijn er twee opties:

dijkversterking en het concept Ruimte voor

de Rivier. In 2015 zullen de dijken zodanig

versterkt zijn dat zij de maatgevende afvoer

van 16000 m3/sec bij Lobith veilig kunnen

keren. In de toekomst zou deze maatgevende

afvoer nog groter kunnen worden door meer

regen- en sneeuwval als gevolg van klimaatverandering

(orde 10% tot 20%). Dit zou

kunnen betekenen dat de dijkhoogten na

Figuur 2 Stedelijk landschap als superbrede dijk.

2015 opnieuw met een geringe waarde moeten

worden verhoogd (maximaal 1 m).

De twee hoofdlijnen van het concept Ruimte

voor de Rivier zijn het verruimen van het

doorstromingsprofiel en het toelaten van

gecontroleerde overstromingen in noodoverloopgebieden.

Dit laatste levert echter

slechts een beperkte bijdrage aan het afvlakken

van een extreem grote rivierafvoer, zelfs bij

oppervlaktes van 10.000 ha. Gezien het geringe

effect en de grote maatschappelijke weerstand

is het de vraag of het concept van een gecontroleerde

overstroming wel een bruikbaar

concept is, ook al omdat profielverruiming en

dijkversterking in het bovenrivierengebied

geen extreem grote investeringen vereisen.

Een veel groter probleem ligt er bij de benedenrivieren.

Bij een relatief geringe zeespiegelstijging

van 1 m zullen de rivierwaterstanden

hoger worden in een snel groter wordend

gebied (tot ter hoogte van Wijk bij Duurstede).

In de stedelijke delen van het Rijnmondgebied

is maar beperkt ruimte voor dijkversterking

en zullen harde constructies in de dijk zoals

damwanden nodig zijn. Op langere termijn

zal ruimte moeten worden gemaakt langs de

benedenrivieren voor een multi-functionele

veiligheidszone van voldoende breedte,

waarbij de dijken in een aantal stappen in

de tijd kunnen worden verhoogd.

Bij een extreme zeespiegelstijging van 1 tot 5 m

(na 2100) komt een nieuwe optie in zicht:

het afsluiten van de grote rivieren door middel

van een permanente kering in de Nieuwe

Waterweg. De essentie van deze aanpak is

dat het merendeel van de afvoer van de benedenrivieren

(maximaal ca.15.000 m3/s) na opvang

The Magic of Geotechnics

in de Zeeuwse delta via bemaling naar de

Noordzee wordt gebracht. De pompcapaciteit

van 15.000 m3/s vraagt 1500 grote vijzelpompen

(diameter 5 m, opvoerhoogte 15 m,

totale breedte orde 10 km, totaal vermogen

3000 MW ofwel twee grote energiecentrales).

Het is veel, maar het kan. Ter vergelijking:

de huidige bemalingscapaciteit in Nederland

bedraagt ca. 1000 m3/s. De inrichting van de haven van Rotterdam

zal opnieuw moeten worden bezien om na te

gaan of de zeescheepvaart volledig kan worden

afgehandeld in het buitengaatse Europoortgebied

(Maasvlakte 2 en 3) zodat geen grootschalige

sluizen voor de zeescheepvaart nodig

zijn. In de Nieuwe Waterweg met een breedte

van ca 500 m is onvoldoende ruimte ruimte

voor de benodigde grootschalige pomp- en

sluizencomplexen.

Conclusie

Het is technisch goed mogelijk en ook betaalbaar

om te blijven wonen en werken in Nederland,

ook bij een verregaande zeespiegelstijging.

Maar de kust zal er wel anders uitzien.

Het zal veel van ons vernuft en inzicht vragen

en de kosten zullen hoog zijn: honderden

miljarden euro’s. Maar de termijn waarover

de investering kan worden gespreid beloopt

ook vele tientallen jaren zodat het voor een

welvarend land als Nederland toch betaalbaar

is. Een groot maatschappelijk probleem is

alleen dat we niet gewend zijn om op een

termijn van 100 jaar of meer vooruit te denken.

De aanwijzingen voor versnelde zeespiegelstijging

zijn nu nog te gering om drastische

plannen in gang te zetten. Wel is het zaak nu

plannen te maken en ruimte te reserveren.

GEOtechniek – oktober 2008 17


Nieuwe JTC: BioGeoMaterials

Tijdens het eerste BioGeoCivil congres

in Delft is het idee geboren voor een

nieuwe JTC op het gebied van de

BioGeoMaterials.

De mogelijkheid om op grote schaal microorganismen

in te zetten om de mechanische

eigenschappen van de ondergrond of constructiematerialen

te verbeteren komt steeds dichterbij.

Vanuit het onderzoek dat zich de afgelopen

jaren in een hoog tempo ontwikkeld heeft is

een geheel nieuw vakgebied aan het ontstaan:

bio-geo-engineering. Dit was één van de

conclusies van de '1st BioGeoCivil Engineering

Conference', die onlangs in Delft is gehouden.

Bij Deltares, het nieuwe instituut voor deltatechnologie,

loopt bijvoorbeeld al enige jaren

het SmartSoils®-onderzoeksprogramma met

onder andere de ontwikkelingen BioGrout (het

biologisch versterken van grond) en BioSealing

(het met bacteriën afdichten van grondwater lekkages).

Ook aan de Technische Universiteit Delft

vindt bij verschillende faculteiten al enkele jaren

onderzoek plaats op deze en aanpalende gebieden;

een voorbeeld hiervan is het onderzoek

naar zelfherstellend beton. Maar ook op andere

plaatsen in de wereld zijn groepen actief op hetzelfde

vakgebied (bio-geo-civiel). Een goed

moment om de huidige wetenschappelijke stand

van zaken rond dit nieuwe vakgebied met professionals

uit binnen- en buitenland te bespreken.

Daarom hebben Deltares en de Technische

Universiteit Delft van maandag 23 juni tot en

met woensdag 25 juni de eerste internationale

wetenschappelijke conferentie over dit onderwerp

georganiseerd, onder de naam 'BioGeoCivil

Engineering (BGCE) Conference'. Deze conferentie

vond plaats in de Aula van de Technische

Universiteit Delft.

De respons op dit initiatief was goed, naast circa

30 deelnemers vanuit Nederland waren circa 40

buitenlandse gasten aanwezig, met bijdragen uit

de Verenigde Staten, Canada, Frankrijk, Groot-

Brittanië, Italië, België, Duitsland, Zweden,

Zwitserland, China, Japan, Australië en Brazilië.

Een goed gevarieerd gezelschap dat zich gedurende

drie dagen heeft beziggehouden met de

volgende 6 thema’s:

(micro)biologische aanpassing van de

ondergrond; keynote Jason de Jong

(micro)biologische aanpassing van constructiematerialen;

keynote Nele de Belie

biogeomorfologische stabilisatieprocessen

in bodem en sediment; keynote Lucas Stal

microbiële precipitatie-mechanismen;

keynote Ed Kucharski

mineralisatie door (bio)polymeren en de

impact op eigenschappen van bodem en

materialen; keynote Alan Decho

processen en eigenschappen van stroming

en transport in de ondergrond; keynote M.

Thullner.

Elk thema werd geopend met een ‘keynote

lecture’ gevolgd door presentaties van de

auteurs van de ingestuurde artikelen. Een

selectie van de meest relevante artikelen zal

later dit jaar verschijnen in een speciale uitgave

van het tijdschrift Ecological Engineering.

Naast levendige discussies bij de presentaties en

de enthousiaste reacties waarmee het eerste

doel van de conferentie, kennisuitwisseling,

ruimschoots behaald is, is er tevens een andere

belangrijke mijlpaal bereikt. Enkele belangrijke

kopstukken (zoals Jason de Jong uit de VS, Fiona

Chow uit Australië, Göran Holm uit Zweden en

Gerard Evers uit Frankrijk, Xiaohui Cheng uit

China; Ashraf Elashaal uit Egypte) steunen het

Nederlandse voorstel voor het oprichten van een

nieuwe ‘Joint Technical Committee (JTC)’ onder

auspiciën van FIGS, de federatie van de drie

internationale societies van geo-engineering

wetenschappen (ISSMGE, ISRM en IAEG). Deze

nieuwe JTC BioGeoMaterials onder voorgesteld

voorzitterschap van Nederland en co-voorzitterschap

vanuit de VS zal zich gaan richten op

onderwerpen als het opstellen van een overzicht

en een visie over impact op het vakgebied van

geo-engineering, risicomanagement, afstemming

van wet- en regelgeving en standaards, de

ontwikkeling van engineering tools, toepassingsmethodieken

en monitoring strategieën, informatie

en communicatie over dit nieuwe vakgebied

evenals de noodzaak voor nieuwe opleidingen

en training.

Meer informatie over programma en thema’s is

nog steeds te vinden op de website van de conferentie:

www.biogeocivilengineering.com.

Jacco Booster

Jacco.booster@deltares.nl

Technische

commissies

Technische Commissies van de ISSMGE

JTC = gemeenschappelijke commissie van de ISSMGE

met de International Association for Engineering Geology

and the Environment (IAEG) en de International Society

for Rock Mechanics (ISRM)

JTC 1 Landslides and Engineered Slopes

JTC 2 Representation of Geo-Engineering Data

JTC 3 Education and Training

JTC 4 Professional Practice

JTC 5 Sustainable Use of Underground Space

JTC 6 Ancient Monuments/Historic Sites

JTC 7 Soft Rocks and Indurated Soils

TC = internationale technische commissie van de

International Society for Soil Mechanics and

Geotechnical Engineering (ISSMGE)

TC 1 Coastal Engineering and Dyke Technology

TC 2 Physical Modelling in Geotechnics

TC 3 Geotechnics of Pavements

TC 4 Earthquake Geotechnical Engineering and

Associated Problems

TC 5 Environmental Geotechnics

TC 6 Unsaturated Soil

TC 8 Frost Geotechnics

TC 16 Ground Property Characterization

from In-Situ Tests

TC 17 Ground Improvement

TC 18 Deep Foundations

TC 23 Limit State Design in Geotechnical Engineering

TC 28 Underground Construction in Soft Ground

TC 29 Laboratory Stress Strain Strength Testing

of Geomaterials

TC 32 Engineering Practice of Risk Assessment

and Management

TC 33 Geotechnics of Soil Erosion

TC 34 Prediction and Simulation Methods

in Geomechanics

TC 35 Geo-Mechanics from Micro to Macro

TC 36 Foundation Engineering in Difficult

Soft Soil Conditions

TC 37 Interactive Geotechnical Design

TC 38 Soil-Structure Interaction

TC 39 Geotechnical Engineering for Coastal

Disaster Mitigation and Rehabilitation

TC 40 Forensic Geotechnical Engineering

TC 41 Geotechnical Infrastructure for Mega Cities

and New Capitals

ERTC = Europese regionale technische commissie

ERTC 3 Piles

ERTC 7 Numerical Methods in Geotechnical Engineering

ERTC 10 Evaluation Committee for the

Application of EC 7

ERTC 12 Evaluation Committee for the

Application of EC 8

GEOtechniek – oktober 2008 19


Column

Jack de Leeuw

Houten paalfunderingen waren niet voor niets

lange tijd populair. Het materiaal was beschikbaar,

het grondwaterpeil stabiel en de kosten

alleszins acceptabel. Maar die eeuwenoude

techniek blijkt gevoelig voor ons steeds

intensievere gebruik van de gebouwde omgeving:

onze welvaart neemt toe, het aantal landgenoten

groeit, de steden bruisen van activiteit en de

samenleving is steeds complexer.

Technisch gezien weten we precies wat er aan

de hand is: het wisselend en vooral dalend

grondwaterpeil veroorzaakt droogstaande

palen. Schimmels en een afnemend draagvermogen

zijn het gevolg.

Natuurlijk houd ik een warm pleidooi voor het

ontwikkelen van richtlijnen die aangeven hoe

het technisch allemaal moet. Dat is tenslotte de

rol van SBR en onze partners. Maar met alleen

een technische oplossing zijn we er niet.

We weten dat rioleringen lekken en bijdragen

aan het zakken van grondwater. Zou dat nog

meer gevolgen hebben die we nog niet kennen?

We weten dat niemand over het grondwater

gaat, maar kunnen we ons dat nog permitteren

in een tijd dat iedereen praat over meervoudig

ruimtegebruik, bedrijfshallen onder de grond en

te veel verharding in de stad waardoor regenwater

vooral door het riool wordt afgevoerd?

Last but not least: hoe zit het met aansprakelijkheid?

Of heeft die individuele eigenaar van een

koopwoning in de binnenstad met rottende

funderingspalen gewoon pech? Draait hij op

voor de gevolgen van gebeurtenissen die hij

volstrekt niet kan beïnvloeden?

Dus: laten we zorgen dat de techniek met

oplossingen komt, maar laten we vooral bevorderen

dat we dit probleem maatschappelijk

gezien tackelen.

ir. Jack de Leeuw

Algemeen directeur SBR

sbr-info

Houten paalfunderingen

Met enige regelmaat duiken in de media berichten

op over slechte paalfunderingen. Onlangs meldde

het AD Rotterdams Dagblad nog over een inventarisatie

in de gemeente Rotterdam. Daaruit

blijkt dat bij duizend tot zesduizend woningen

maatregelen zouden moeten worden genomen

om cascoschade te beperken of te voorkomen.

De schadegevallen van de laatste jaren vallen

buiten de zes gemeenten, die door het

Ministerie van VROM zijn ondersteund bij de

aanpak van de problematiek (Dordrecht, Gouda,

Haarlem, Waddinxveen, Schiedam en Zaanstad).

Uitgangspunt van beleid bij de overheden is

dat de verantwoordelijkheid bij de eigenaren

van de woningen ligt. Hoewel er meer oorzaken

van funderingsschade bij houten palen zijn,

vormt verlaging van het grondwaterpeil een

belangrijke factor. De eigenaren wijzen dat als

belangrijkste oorzaak van de huidige malaise

aan. En daarin schuilt nu juist het probleem.

Er is in Nederland geen bevoegd gezag waar

het gaat om het grondwaterpeil.

Hoe groot het probleem precies is laat zich

moeilijk becijferen. Op de Nationale Houten

Heipalendag begin 2007 raamde Peter den Nijs

(Wareco) de kosten van herstel ruwweg op 3

tot 5 miljard euro. Daarbij de aantekening dat

hoe langer de aanpak wordt uitgesteld hoe

hoger de kosten worden. In bepaalde gevallen

ontstaat dan mogelijk de situatie dat ingrijpen

niet meer rendabel is.

Bij het vaststellen van de omvang van de schade

aan paalfunderingen wordt gebruik gemaakt van

een inspectieprotocol. Dit is in opdracht van het

Ministerie van VROM door TNO in samenwerking

met enkele grote geotechnisch adviesbureaus

opgesteld. Daarmee ligt de werkwijze bij het

inspecteren vast. In het rapport ‘Inventarisatie

van hersteltechnieken bij problemen met houten

paalfunderingen’ (2007-D-R0607/A d.d. juni

2007) constateert TNO dat ‘de interpretatie van

de inspectiegegevens niet uniform is. Daardoor

worden er verschillende adviezen gegeven over de

restlevensduur en over het herstel’. De kwaliteit

blijkt sterk afhankelijk van degene die het

onderzoek uitvoert en zijn of haar ervaring.

Eerder pleitte ook Peter Nelemans (Fugro) al

voor de totstandkoming van een richtlijn voor de

interpretatie van inspectiegegevens. SBR heeft

die handschoen opgepakt en adviesbureaus

bereid gevonden hun kennis in te brengen,

maar is er nog niet in geslaagd het Ministerie

van VROM te overtuigen van de noodzaak van

een dergelijke richtlijn. Het formele standpunt

luidt dat dat aan de markt wordt overgelaten;

VROM ziet het niet als een landelijk probleem

maar heeft desondanks al miljoenen geïnvesteerd

in deze problematiek.

De gemeente Rotterdam is nu van plan geld vrij

te maken om een funderingsfonds op te zetten

voor laagrentende leningen aan gedupeerden.

Het is van belang dat die middelen effectief

worden ingezet en de onderzoeken dus op een

uniforme, objectieve wijze kunnen worden

uitgevoerd. Rotterdam loopt daar tegen aan,

maar is maar een gemeente in een lange rij. Hier

ligt dus een taak voor de landelijke overheid.

Voor meer informatie over SBR Funderingen:

www.sbr.nl/funderingen

GEOtechniek – oktober 2008 21

BRON: FUGRO


In het verleden is de rubriek ‘Vraag en

Antwoord’ regelmatig verschenen.

Na enige tijd van afwezigheid willen we

deze rubriek nieuw leven inblazen.

In deze aflevering enkele vragen uit het

tentamen ‘Numeriek modeleren van geotechnische

problemen’. Dit vak wordt gegeven

in het vierde jaar van de Masterstudie Geo-

Engineering aan de TU Delft. De onderstaande

vragen zijn afkomstig uit de academische

jaargang 2006-2007.

Het hoofddoel van het vak ‘Numeriek modeleren

van geotechnische problemen’ is tweeledig:

studenten gevoel bijbrengen voor het

modeleren van geotechnische problemen

studenten gevoel bijbrengen voor het

beoordelen van modelresultaten.

Dit gebeurt aan de hand van vragen als:

Wat is de kern van mijn probleem en

hoe modelleer ik het?

Welke rekenmethode moet ik daarvoor

gebruiken?

Welke invoer moet ik gebruiken?

Waar moet ik op letten bij de beoordeling

van de resultaten? Met andere woorden,

krijg ik wat ik denk te krijgen, krijg ik wat

ik verwacht, en krijg ik wat ik nodig heb?

Aula TU Delft

Geotechnische ontwerpmethoden

1 In tegenstelling tot 25 jaar geleden worden

eindige elementen tegenwoordig veel vaker

toegepast. Eén van de redenen is de toegenomen

complexiteit van problemen. Er zijn

echter nog twee belangrijke redenen.

Geef deze redenen. Geef ook een korte

toelichting.

2 Noem een probleemtype waarvoor de keus

voor eindige elementen een juiste kan zijn.

3 Noem enkele conventionele rekenmethoden

voor geotechnische problemen.

4 In bepaalde situaties zijn conventionele

rekenmethoden meer gepast, en kunnen

eindige elementen ‘te veel van het goede’

zijn. Noem een probleemtype waarvoor

dit kan gelden.

5 Noem drie zaken die kunnen worden geanalyseerd

met een eindige elementenmodel, en

niet met een conventionele rekenmethode.

6 Bij het maken van een eindige elementenmodel

worden onder andere de volgende

keuzen gemaakt. Geef voor elk van de

onderstaande punten een voorbeeld van

een keuze die moet worden gemaakt. Hoe

beïnvloeden deze de rekenresultaten?

vraag & antwoord

Modeleren van de geometrie

Modeleren van de grondlagen

Type analyse

Modelering van constructies, indien aanwezig

Schematisering van de bodemopbouw op

basis van gronddata.

7 Grond gedraagt zich zeer niet-lineair. Om

dit gedrag goed te kunnen modeleren zijn

eindige elementenprogramma’s gebaseerd op

algoritmen die de belastingen in incrementen

opdelen, en iteratief voor ieder increment de

spanningen en vervormingen berekenen.

Als het algoritme is ‘geconvergeerd’,

betekent dit dat het programma een oplossing

heeft gevonden, waarvoor bijvoorbeeld

evenwicht geldt. Betekent het predikaat

'geconvergeerd' dat je de uitkomsten hebt

gevonden die je denkt te hebben gevonden?

Geef een toelichting.

8 Leveren rekenpakketten (bijvoorbeeld

damwand-, eindige elementen- of

raamwerkprogramma’s) een ontwerp op?

Licht het antwoord toe.

De antwoorden op deze vragen

worden in het volgende nummer

van Geotechniek gepubliceerd.

GEOtechniek – oktober 2008 23


Dynamische belastingen door

treinen op openstaande

diepwandsleuf in Almelo

Projectbeschrijving

De spoorlijn Almelo - Hengelo doorkruist de

binnenstad van Almelo over ca 3 km. Hier passeren

gemiddeld 12 treinen per uur. In dit traject

bevinden zich tussen het viaduct over de

Wierdensestraat en station Almelo de Riet de

overwegen in Nieuwstraat-Zuiderstraat en

Violierstraat-Schoolstraat, waar regelmatig

ongevallen gebeurden. Het project Almelo

Verdiept zorgt er voor dat deze 2 overwegen

komen te vervallen en worden vervangen door

overbruggingen over een verdiept aangelegd

spoor.

Door het spoor verdiept aan te leggen verbetert

ook het leefklimaat in de directe omgeving van

het spoor, neemt de barrièrewerking van het

spoor in de binnenstad af, reduceert het geluid

van de treinen naar de omgeving en bevordert

het de verkeersdoorstroming. Rijen auto’s

voor gesloten overwegbomen behoren tot

de verleden tijd.

De totale lengte van de verdiepte spoorligging

bedraagt circa 1 km inclusief de toeritten. Het

bestaande spoor ligt ingeklemd tussen de

Ambtstraat en de Raveslootsingel/Anjelierstraat

waardoor er geen ruimte is om de verdiepte

constructie naast de bestaande spoorbaan te

bouwen. Omdat gedurende de bouw van de

verdiepte ligging het spoorverkeer normaal

afgehandeld moet kunnen worden is, in overleg

en met toestemming van de vervoerders op het

spoor, gekozen voor de aanleg van een enkelsporig

‘hulpspoor’ naast de bestaande spoor

24 GEOtechniek – oktober 2008

Ir. H.R. Havinga Deltares

Prof. Ir. A.F. van Tol Deltares/TU Delft

waarna het mogelijk werd het bestaande spoor

op te breken en op die plek de verdiepte bak

te realiseren. Dit betekende niet dat er alle

ruimte was om de verdiepte bak naast het hulpspoor

te bouwen. De buitenzijde van de wanden

van de bak bevinden zich verlopend tussen

3,20 meter en 5,60 meter uit hart hulpspoor.

Het project Almelo Verdiept is door ProRail als

D&C-contract op de markt gezet en in oktober

2005 gegund aan Van Hattum en Blankevoort.

Het aanbiedingsontwerp voorziet in een verdiepte

bakconstructie bestaande uit (verankerde

en onverankerde) diepwanden en een betonvloer.

De fundatie bestaat uit GEWI-palen.

Op de betonvloer wordt het ballastbed en de

spoorconstructie aangebracht.

Geotechnische beschrijving ondergrond

Het maaiveld ligt ter plaatse van het project op

circa NAP + 11 m. De ondergrond bestaat voornamelijk

uit zand. Op de meeste plaatsen is er

sprake van een profiel dat bestaat uit twee

afzonderlijke zandlagen (2-laags grondprofiel).

Lokaal is er een kleilaag aanwezig die de beide

zandlagen van elkaar scheidt (3-laagsgrondprofiel).

Voor de berekening is een onderscheid

gemaakt tussen de twee grondprofielen.

Daarnaast is voor enkele specifieke plaatsen,

waar de bodemopbouw afwijkt van de genoemde

profielen, een extra berekening gemaakt.

Voor de grondwaterstand is een ontwerpwaarde

van NAP +9,7 m aangehouden. De rekenwaarde

van de hoogste grondwaterstand bedraagt

NAP +10,3 m.

K. de Bruijn Prorail

Ing. E. de Jong VWS Geotechniek BV

Samenvatting

In Almelo wordt de spoorlijn over een lengte

van circa 1100 meter verdiept aangelegd.

Het treinverkeer wordt tijdens de bouw over

een hulpspoor geleid. Vlak naast het hulpspoor

wordt een diepwand gemaakt. De stabiliteit

van de openstaande met bentoniet gevulde

diepwandsleuf wordt nadelig beïnvloed door

het passeren van de treinen.

Het bepalen van de stabiliteit in deze situatie

is specialistisch werk. De invloed van de treinpassage

op de ondergrond is met berekeningen

vastgesteld. Hieruit bleek dat de stabiliteit van

de sleuf op enkele locaties kritiek was.

Vanwege de onzekerheden in de berekeningen

en de locaal kritieke situatie zijn metingen in

de ondergrond verricht gedurende het passeren

van de treinen. Deze metingen zijn geanalyseerd

en hebben geleid tot een verhoogd inzicht in

de belasting op de ondergrond en de stabiliteit

van de diepwandsleuf.

Figuur 1 Locomotief van de goederentrein.

Kritieke doorsnede

De afstand tussen de te maken diepwanden

en het hulpspoor varieert tussen de 3,20 m en

5,60 m. (hart spoor Γ buitenkant diepwand).

De aannemer had berekend dat de sleufstabiliteit

voldoende geborgd is als bij diepwanden

op een afstand van 3,20 m een paneelbreedte

van 2,90 m werd toegepast. Op een afstand

van 5,60 m was de stabiliteit nog voldoende

geborgd bij een paneelbreedte van 7,60 m.

De afstand van 3,20 m betreft een tweetal

locaties waar in de definitieve tunnelbak vluchtwegen

zijn voorzien. Naast de kortere afstand

tot het hulpspoor waren deze locaties ook extra

kritisch doordat ter plaatse zogenaamde Z-panelen

gegraven dienden te worden (zie figuur 2).

Tijdens het graven van deze panelen was het niet

mogelijk de effectieve sleufbreedte tot 2,90 m

te beperken.

Sleufstabiliteit

De stabiliteit van de sleuven is in eerste instantie

door VWS Geotechniek, het geotechnisch

ontwerpbureau van Van Hattum en Blankevoort,

berekend met het programma GGU-trench.

Dit programma is gebaseerd op DIN 4126 (1986).

Dit voorschrift werkt met overall-veiligheden

op basis van berekeningen met karakteristieke

waarden van de grondparameters.

Het voorschrift stelt de volgende eisen:

1 De druk van het bentoniet is op elk niveau

groter dan de waterdruk.

2 De microstabiliteit van de sleuf moet

voldoende zijn.


3 De veiligheid tegen het terugvallen van

het vloeistofniveau is voldoende.

4 De veiligheid tegen het inschuiven van de

grondmoot is voldoende (stabiliteit).

In de berekening zijn twee varianten onderscheiden.

De eerste variant is het ontgraven

van de sleuf. Hierin is het bentonietniveau NAP

+11,2 m en het volumegewicht van het bentoniet

11 kN/m3. De tweede variant is na het ontzanden

van het bentoniet. Het bentonietniveau is NAP

+11,5 m en het volumegewicht van het bentoniet

is 10,4 kN/m3. Dit staat dus in beide gevallen

voldoende boven de grondwaterstand om aan

de eerste eis te voldoen. Door de kortdurende

belasting van het passeren van een trein kunnen

echter wateroverspanningen in de ondergrond

ontstaan, waardoor de waterdruk tijdelijk

toeneemt.

De microstabiliteit is afhankelijk van de grondslag

(korreldiameter) en de eigenschappen van

de bentonietsuspensie. Om de microstabiliteit

te waarborgen is aan de vloeigrens van de

bentonietsuspensie een eis gesteld van

25 N/mm2. Deze eis is voldoende voor de

aanwezige grond (voornamelijk zand en leem).

Het terugvallen van het vloeistofniveau is

nadelig voor de stabiliteit. Dit wordt bewaakt

door het niveau regelmatig te controleren.

Als het niveau teveel zakt worden maatregelen

genomen.

De sleuf moet voldoende stabiel zijn. Volgens

DIN 4126 is de benodigde veiligheid 1,3 als er

belasting binnen een afstand van 0,7* sleufbreedte

aanwezig is. Als de belasting verder

weg staat is de benodigde veiligheid 1,1.

De DIN 4126 geeft niet aan hoe dynamische

belasting in rekening moet worden gebracht.

Figuur 2 Locatie met Z-panelen vlak naast hulpspoor.

Invloed treinpassages

Door het passeren van een trein ontstaan

wateroverspanningen en versnellingen in de

ondergrond. Dit is van invloed op de stabiliteit

van de sleuf. De wateroverspanningen leiden tot

een tijdelijke afname van de wrijvingsweerstand.

Door de versnellingen in de ondergrond neemt

de aandrijvende kracht op de sleuf toe.

Beide aspecten leiden tot een afname van de

stabiliteit tijdens het passeren van een trein.

Onderzoek en metingen in Duitsland

In 1996 is in Duitsland een onderzoek ingesteld

naar de invloed van de dynamische belasting

door treinen op de ondergrond. Dit onderzoek

is uitgevoerd in het kader van de aanleg van

een bouwput met diepwanden vlak naast een

spoorbaan voor metro’s (S-bahn) in Berlijn.

De Duitse spoormaatschappij Deutsche Bahn

AG verklaarde de DIN 4126 niet van toepassing

voor de vervaardiging van diepwanden in het

invloedsgebied van spoorbelastingen. Daarom

is in dit geval onderzoek verricht.

Het onderzoek is gericht op de dynamische

effecten. Hierbij zijn de trillingssnelheden(v) op

12 punten gemeten tijdens het passeren van

treinen. Uit de metingen is tevens de schuifgolfsnelheid

(cs) in de grond afgeleid. Vervolgens is

de dynamische schuifrekamplitude γ berekend:

γ = v/c s

De schuifrekamplitude is via een correlatie

vertaald naar een afname van de glijdingsmodulus.

Er is aangenomen dat de afname

van de wrijvingshoek even groot is.

Naast de afname van de wrijvingseigenschappen

van de ondergrond wordt de belasting op de

ondergrond verhoogd. De verhoging is afhanke-

lijk van de interaktie tussen trein, rails, dwarsliggers

en ondergrond. Uit de literatuur is

bekend dat de verhogingsfactor (stootfactor)

tussen de 1,1 en 1,6 ligt.

Het dynamisch effect is vervolgens verwerkt

door de belasting met een factor 1,5 te vermenigvuldigen

en de cohesie en interne wrijvingshoek,

conform bovenstaande aanname, door een

factor 1,1 te delen.

De factor op de belasting is gelijk aan de factor

die in de berekeningen door VWS Geotechniek

voor Almelo is gehanteerd. In deze berekeningen

was de sterkte niet expliciet gereduceerd.

Naderhand zijn door Deltares (destijds GeoDelft)

aanvullende berekeningen gemaakt om de

effecten van de dynamische belasting in te

schatten. Hierbij werd de invloed van de

dynamische belasting op de sterkte van de

ondergrond anders benaderd. In de berekeningen

voor Almelo is niet de sterkte van de ondergrond

gereduceerd maar zijn wateroverspanningen

ingevoerd.

Berekeningen sleufstabiliteit

Voor Almelo zijn tweedimensionale berekeningen

met Plaxis gemaakt om de invloed van de wateroverspanning

te bepalen. Hierbij is een representatieve

treinbelasting van 40 kN/m2 ingevoerd.

De belasting is gedraineerd aan en

uitgezet en vervolgens ongedraineerd aangezet.

De belasting geeft wateroverspanningen in

de ondergrond. Onder het spoor treedt een

maximale wateroverspanning van 16,5 kN/m2 op. Op 3,5 m afstand t.o.v. hart spoor is de

maximale wateroverspanning 13,5 kN/m2. Met deze berekening is een bovengrens voor

de wateroverspanningen vastgesteld omdat

in werkelijkheid gedeeltelijk gedraineerd

gedrag optreedt.

Uit de berekeningen met GGUtrench, waarin

de waterspanning is meegenomen, blijkt dat de

veiligheid tegen het afschuiven van een moot

grond in de diepwandsleuf voldoende is.

De marge tussen de bentonietdruk en de

waterdruk is echter klein.

Bij een hart op hart afstand van 3,5 meter

tussen spoor en sleuf is de veiligheidsfactor

slechts 1,08 indien met een dynamische factor

op de treinbelasting van 1,5 en de hoogste

wateroverspanning wordt gerekend.

Vanwege de onzekerheid over de grootte

van de dynamische factor en de wateroverspanningen

zijn metingen opgezet.

Metingen

Op één locatie zijn onder het hart van het spoor

GEOtechniek – oktober 2008 25


2 m 2 m

ballast

3 waterspanningsmeters geplaatst op niveaus

van NAP + 9,0 m resp. + 8,0 m en respectievelijk

+ 6,0 m evenals 1 versnellingopnemer (turboconus)

op NAP + 9 m. De versnellingopnemers

meten in drie richtingen (zie figuur 3).

Op een afstand van circa 3,25 m uit hart hulp-

26 GEOtechniek – oktober 2008

3.25 m

zand aangevuld en verdicht

XT

X

X

X = waterspanningsmeter

T = turbo conus

XT

X

X

T

NAP

(m)

+ 11.4

+ 10.8

+10

Figuur 3 Dwarsdoorsnede met meetapparatuur.

+ 9

+ 8

+ 6

+ 4

Tijd

11.36-12.06 0.5 0.5 0.5 0.4 0.8 2.1

12.06-12.38 0.8 0.4 0.5 0.6 0.4 0.5

12.38-13.07 0.5 0.5 1.7 0.5 0.5 0.5

13.07-13.37 0.4 0.5 0.6 0.4

13.38-14.08 1.2 0.3 0.8 0.5 0.7 0.2 0.4

14.10-14.40 0.8 0.7 0.6 0.4

14.42-15.12 0.4 0.5 0.3 0.6

15.12-15.42 0.8 0.4 0.3 0.4 0.8

15.42-16.12 0.5 0.3 0.3 0.8

16.12-16.42 0.2 0.3 0.7 0.4 0.4

Tabel 1 Maximale horizontale versnellingen in m/s 2 onder het spoor op 2007-07-17.

spoor zijn eveneens 3 waterspanningsmeters

geplaatst op dezelfde niveaus. Hier zijn 2 turboconussen

op NAP + 9 m en NAP + 4 m geplaatst.

Er werd twee dagen gemeten. De eerste meetdag

was voorafgaande aan het installeren van

de diepwand. Op de tweede meetdag was de

sleuf voor de diepwand gegraven en gevuld

met bentoniet.

Er is circa 5 uur per meetdag gemeten.

Gemiddeld passeren circa 6 passagierstreinen

per half uur.

Naast deze passagierstreinen zijn er op de eerste

meetdag 7 goederentreinen en 2 tweemaal 2

locs gepasseerd. Op de tweede meetdag is er

naast de passagierstreinen slechts één goederentrein

gepasseerd.

Uit informatie van ProRail blijkt dat de aslasten

van het materieel van de Nederlandse Spoorwegen

variëren tussen circa 12 ton per as en

22 ton per as. Deze hoogste waarde geldt voor

een loc NSR 1700.

Figuur 4 Meetresultaten trillingen onder het spoor. Figuur 5 Meetresultaat laatste 0,5 seconden van treinpassage.


Meetresultaten

Gedurende de metingen op de twee meetdagen

zijn in totaal 99 treinen gepasseerd. Voor de

sleufstabiliteit is vooral de horizontale versnelling

loodrecht op het spoor van belang.

In tabel 1 zijn de maximale horizontale

versnellingen loodrecht op het spoor voor

de treinen van de eerste dag vermeld.

Uit de tabel blijkt dat de maximale versnelling

per trein erg varieert. De meeste treinen

gaven maximale versnellingen van minder dan

1 m/s2. Bij 3 van de 51 treinen lag de maximale

versnelling boven de 1 m/s2. De gemeten maximale horizontale versnelling

onder het spoor is 2,1 m/s2. De maximale

verticale versnelling bij deze meting was 5,3

m/s2. De versnellingen zijn opgetreden op de

eerste meetdag bij de passage van een goederentrein.

Deze trein bestond uit 2 locs 1600 en

35 wagons. Uit lichtsluismetingen is afgeleid

dat de trein een snelheid van 76 km/uur had.

De maximale horizontale versnellingen bij de

meeste wagons lag ruim onder de 1 m/s2. Bij 2 wagons was de versnelling in de orde

van 2 m/s2. Op het oog waren de wagons

vergelijkbaar qua vorm en belasting.

In de figuren 4 en 5 zijn enkele metingen van de

maatgevende trein weergegeven. Figuur 4 toont

de lichtsluismeting en de versnellingen onder

het spoor van de laatste 5 seconden van de treinpassage.

De lichtsluismeting toont 15 assen.

Deze horen bij de laatste 8 wagons. De grootste

versnellingen treden op bij de laatste wagons.

In figuur 5 is de laatste 0,5 seconde uitvergroot.

De laatste as passeert op 1614,3 seconde.

Binnen 0,1 seconde zien we de aspassage terug

in de versnellingsopnemer, die 2,4 meter onder

het spoor zit. In de waterspanningsmeter op

3,4 meter onder het spoor is de aspassage ook

te zien.

Alle metingen geven aan dat de versnellingen

naast het spoor duidelijk kleiner zijn dan de

versnellingen onder het spoor. Er is geen

duidelijk verband tussen de aslast van de trein

en de grootte van de versnelling. Soms geven

personentreinen met relatief lage aslasten

grotere versnellingen dan locomotieven met

hogere aslasten.

In het algemeen is er geen duidelijk verband

tussen de gemeten waterspanningen en de

treinpassages. De gemiddelde waterspanning

komt overeen met een grondwaterstand

van circa NAP + 9,5 m. Over de gemiddelde

waterspanning zit een ‘ruis’. Deze ruis is circa

Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo

+/- 3 kPa in de bovenste waterspanningsmeters

en circa +/- 2 kPa in de lagere waterspanningsmeters.

In enkele gevallen is tijdens een treinpassage

wel een effect op de waterspanning

te zien. De in figuur 5 gepresenteerde meting

is een voorbeeld hiervan.

Er zijn geen duidelijke verschillen tussen de

metingen op de dag zonder diepwand en

de dag met openstaande sleuf.

Indien, zoals wel gebruikelijk, dynamische

belastingen worden opgevat als quasi-statische

bestaande uit de statische met een stootfactor

dan kan de hier gemeten maximale verticale

versnelling van 5,3 m/s2 worden vertaald in

een stootfactor van (9,81 + 5,3) / 9,81 = 1,54.

Figuur 6 Frequentiespectrum

verticale

versnelling turboconus

TC1, onder midden

spoorbaan.

Figuur 7 Verticale

versnellingen van de

3 turboconussen.

Gemeten verticale

versnellingen, t.b.v.

bepalen loopsnelheid

golven (N.B. de meetwaarde

van TC1 staat

langs de linkeras, van

TC4 en TC5 langs de

rechteras).

Horizontale grondversnelling

door de trein

Naast de methode om de dynamische belasting

in de stabiliteit berekeningen te verdisconteren

door de stootfactor over de verticale belasting

te zetten kan ook rechtstreeks uit de horizontale

versnelling worden afgeleid wat de extra

afschuivende belasting is. Deze is namelijk

het resultaat van de verticale en horizontale

versnellingen.

De maximaal gemeten horizontale versnelling

is 2,1 m/s2. Deze waarde treedt op bij de turboconus

onder het hart van het spoor. De invloed

van deze versnelling is verwerkt door het

invoeren van een horizontale kracht. Deze is

GEOtechniek – oktober 2008 27


diepte onder bovenkant dwarsliger [m]

0.14

0.70

1.25

1.81

2.36

2.92

3.48

4.03

4.59

5.14

5.70

6.26

6.81

7.37

7.92

8.48

9.04

9.59

10.15

10.70

11.26

-0.67

-1.01

-1.36

berekend volgens de methode die is vermeld in

DIN 4085 Berechnung des Erddrucks, 1987-02.

In geval van een oneindig lange wand treedt

door de versnelling een extra horizontale kracht

op gelijk aan:

E a,dyn = 1 /2 *γ * h2 * 0,75 * b h/g

Hierin is:

bh de horizontale versnelling;

g de zwaartekrachtsversnelling;

γ het volumegewicht van

de afschuivende grondwig;

h hoogte grondwig.

Voor de stabiliteit van de afschuivende grondwig

is de gemiddelde horizontale versnelling op

deze grondwig maatgevend. De horizontale versnelling

is op 3 plaatsen gemeten. De gemeten

waarden zijn vertaald naar een gemiddelde

horizontale versnelling op de afschuivende

28 GEOtechniek – oktober 2008

2 - 2.5

1.5 - 2

1 - 1.5

0.5 - 1

0 - 0.5

-1 - 0

0.38

0.03

-0.32

3.16

2.81

2.47

2.12

1.77

1.42

1.07

0.73

x [m]

Figuur 8 Voorbeeld van berekende horizontale versnellingen in grondwig. Figuur 9 Sondering met plaatselijke kleefmeting.

grondwig. De gemiddelde horizontale versnelling

is afhankelijk van de grootte (breedte en

diepte) van de grondwig en de golfvoortplantingssnelheid.

Voor de grootte van de grondwig zijn

de resultaten van GGU-trench gebruikt.

Bepaling gemiddelde versnelling

in de ondergrond

Uit een analyse van de trillingsmeting tussen

t = 1614 s en t = 1615 s (zie figuur 6) volgt dat de

frequentie van het versnellingssignaal ongeveer

80 Hz is.

Uit een analyse van de trillingsamplitude is

afgeleid dat de loopsnelheid van de golven

ongeveer 800 m/s is. Voor volledig verzadigd

zand wordt een waarde voor de snelheid van

de drukgolf van ongeveer 1500 m/s verwacht.

De gevonden waarden representeert waarschijnlijk

de snelheid van de drukgolf in

gedeeltelijk verzadigd zand.

‘Gemiddelde’ horizontale versnelling wil in dit

verband zeggen de gemiddelde waarde op een

bepaald tijdstip van de aanwezige versnellingen

over het beschouwde gebied. Deze gemiddelde

waarde wordt bepaald uit:

Verdeling van de piekwaarde over het gebied;

Verdeling van de momentane waarde,

rekening houdend met de faseverschuiving

tussen bron en beschouwd punt;

Bepaling van het ongunstigste moment (fase).

Bij een grote grondwig zal de versnelling niet

overal in fase zijn. Dit effect is in rekening

gebracht door middel van een faseverschuiving.

De momentane versnelling op een punt op

afstand r vanuit het nulpunt volgt uit:

Hierin is L de golflengte en ϕ een additionele

fasehoek.

Een voorbeeld van de berekende horizontale

versnellingen in de beschouwde afschuivende


grondwig is in figuur 8 gegeven.

In de figuur is duidelijk te zien dat de versnellingen

niet in fase zijn. In het paarse gedeelte heeft

de versnelling een andere richting dan in de

andere delen van de figuur. De berekende

gemiddelde horizontale versnelling voor een

glijvlak dat loopt vanaf onderkant diepwand

tot maaiveld bedraagt ahor = 0,51 m/s2. De uit de horizontale versnellingen volgende

kracht is vermenigvuldigd met de sleufbreedte

en opgeteld bij de statische gronddruk Ea,stat en

meegenomen in de evenwichtbeschouwing met

de totale (effectieve) druk van de steunvloeistof.

Wateroverspanningen door de treinpassage

Bij de maatgevende wagonpassage is de

gemeten wateroverspanning maximaal 8 kN/m2 op een niveau van NAP + 8,2 m onder het hart

van het spoor. Bij de andere waterspanningsmeters

is op dit tijdstip geen merkbare invloed

van de passage van de wagon.

Uit geen van de metingen van de waterspanningsmeters

op het niveau van NAP + 6,2 m en

NAP + 6 m blijkt wateroverspanning door treinpassages

op te treden. Daarom zijn vanaf dit

niveau geen wateroverspanningen in rekening

gebracht.

Resultaten berekeningen voor

paneel met sleufbreedte 2,9 meter

Op basis van de gemeten versnellingen en wateroverspanningen

is een analyse van de sleufstabiliteit

gemaakt voor de doorsnede bij vluchtweg

oost. Bij deze doorsnede is de afstand tussen

hart spoor en sleuf minimaal, namelijk 3,2 m.

Inde analyse van de sleufstabiliteit is de maximale

horizontale versnellingen gecombineerd met

de gemiddelde wateroverspanning van 5 kPa

over de afschuivende wig in rekening gebracht.

De berekende veiligheidsfactor bedraagt 1,16.

Dit is lager dan de volgens DIN 4085 vereiste

factor van 1,3.

Deze veiligheidsfactor is bij de passage van één

treinas gedurende in het totaal 10 uur meten,

gevonden. De tijd waarin de veiligheid minder is

dan de vereiste 1,3 is minder dan 0,01 seconde.

Bij de overige circa 10.000 passages van treinassen

is de veiligheidsfactor voldoende. De kans

op instabiliteit van de sleuf door het passeren

van een trein wordt daarom aanvaardbaar

geacht, te meer daar de grond onder deze zeer

kort durende belastingen sterker is dan onder

permanente belasting. Dit zogenaamde load

rate effect ligt bij zand in de orde van 5 tot 10%

(Huy et al, 2006).

In alle gevallen is de bentonietdruk voldoende

hoog ten opzichte van de waterdruk, inclusief

de wateroverspanning.

Dynamische belastingen door treinen op openstaande diepwandsleuf in Almelo

Uitvoering Z-panelen

Bij het graven van de Z-panelen is het veiligheidsniveau

verhoogd door een tijdelijke bemaling

toe te passen waarbij de grondwaterstand

met circa 1 meter is verlaagd. Tijdens de uitvoering

zijn geen vervormingen van het hulpspoor

opgetreden.

Conclusies

In Nederland wordt de DIN 4085 veelvuldig

gebruikt voor de verificatie van de sleufstabiliteit

van met bentoniet-suspensie gesteunde

sleuven ten behoeve van diepwanden. In dit

voorschrift wordt niet aangegeven hoe de

dynamische belasting op het maaiveld naast de

sleuf in rekening moet worden gebracht.

Metingen uit de literatuur laten zien dat dynamische

belastingen door treinpassages leidden tot

een verhoging van de statische belasting met

een factor 1,1 tot 1,6.

Omdat kortdurende belastingen op het maaiveld

door treinpassages niet alleen versnellingen in

de grond veroorzaken maar mogelijk ook wateroverspanningen

werden veldmetingen verricht.

Figuur 10 Werk in uitvoering (foto Volker Staal en Funderingen).

Deltares heeft versnellingen en waterspanningen

in de grond onder en naast de baan gemeten

tijdens treinpassages.

De metingen tonen aan dat het gecombineerde

effect van een horizontale versnelling en

wateroverspanning maatgevend is en kritischer

dan het alleen rekening houden met een

stootfactor gelijk aan 1,5.

Een opbouw van wateroverspanning gedurende

een treinpassage werd in deze betrekkelijk

doorlatende zand bodem niet geconstateerd.

Daardoor is de tijdsduur van de kritische

belasting gelijk aan de as-passage, dat wil

zeggen in de orde van 10 milliseconde.

Opvallend is dat de hoogste versnellingen niet

optraden bij passage van het zwaarste materieel.

Het lijkt dat de sterkste versnellingen meer

worden veroorzaakt door toevallige meer

afgesleten wielen of assen. Verder blijken in

dit geval de hoogste waterspanningen niet

samen te vallen met de hoogste versnellingen.

Reacties op dit artikel kunnen tot 15 november

2008 naar de uitgever worden gestuurd.

GEOtechniek – oktober 2008 29


Samenstellen van het

geotechnisch dossier voor

de sluiting van de Ring rond

Antwerpen (Masterplan

Antwerpen)

Inleiding

Om de mobiliteit, de verkeersveiligheid en de

leefbaarheid in en rond Antwerpen te verbeteren

ontwikkelde de Vlaamse overheid het Masterplan

Mobiliteit Antwerpen.

De Antwerpse regio biedt vandaag 3 verbindingen

voor het goederenverkeer tussen de linkeren

rechteroever van de Schelde: de Kennedytunnel,

de Liefkenshoektunnel en de Scheldebrug

in Temse.

Een vierde verbinding ten noorden van

Antwerpen, de Oosterweelverbinding, maakt

deel uit van het Masterplan. Dit plan is multi-

30 GEOtechniek – oktober 2008

G. Van Alboom & K. Haelterman & L. Vincke Afdeling Geotechniek, Vlaamse overheid

K. Nulens TV SAM

K. Van Royen Jan Maertens en partners

J. Schittekat Université Catholique de Louvain

modaal: het pakt het mobiliteitsprobleem aan

met projecten rond wegen, openbaar vervoer

en waterwegen.

Concreet vertaalt zich dat in 3 doelstellingen:

bereikbaarheid van stad en haven garanderen,

leefbaarheid verbeteren,

verkeersveiligheid verhogen.

Dit artikel handelt over de realisatie van de

Oosterweelverbinding, waarvan het vooropgestelde

tracé is aangegeven op figuur 1.

Voor de realisatie van het project werd

geopteerd voor de DB(f)M aanpak waarbij een

Samenvatting

Om de drukke verkeersaders in en rond

Antwerpen te ontlasten werd de sluiting van

de Ring rond Antwerpen vooropgesteld. Voor

de samenstelling van het geotechnisch dossier

werden de beschikbare geologische en geotechnische

gegevens langs het voorziene

tracé verzameld.

Hierbij kon nuttig gebruik worden gemaakt van

de Databank Ondergrond Vlaanderen (DOV).

Met deze inventaris als basisinformatie werd

een uitgebreid proevenprogramma van in situen

laboratoriumproeven opgezet en uitgevoerd.

Voor de interpretatie van de proefresultaten

van laboratorium- en terreinproeven werden

statistische recepten toegepast conform EC7.

In het bestek werd tevens een uitgebreid

monitoringprogramma voorzien.

geïntegreerde aanbesteding van ontwerp,

bouw en onderhoud wordt voorzien, met een

lange looptijd van de overeenkomst.

Voor de realisatie van het Masterplan en de

coördinatie van de verschillende projecten

richtte de Vlaamse Regering de naamloze

vennootschap van publiek recht Beheersmaatschappij

Antwerpen Mobiel (BAM) op.

Binnen BAM maakt de Studiegroep Antwerpen

Mobiel (SAM) projectvoorstellen, projectontwerpen

en aanbestedingsdocumenten op.

Een specifieke werkgroep geotechniek (GEO)

bestudeert de geotechnische impact van het

project. Figuur 2 illustreert de samenhang tussen

de verschillende partijen.

De werkgroep geotechniek bestaat uit geotechnische

experten gerecruteerd uit de studiebureaus

die deel uitmaken van SAM, en van de

afdeling Geotechniek van de Vlaamse overheid

(GEO). Voor de realisatie van de Oosterweelverbinding

is de aanleg van ca. 20km snelweg,

met daaraan gekoppeld de bouw van ruim 50

grote en kleinere kunstwerken (tunnels, bruggen,

etc.) nodig.

De meest in het oog springende projecten in

dit Masterplan zijn de Oosterweeltunnel onder

de Schelde en de Lange Wapperbrug over het

Straatsburgdok en het Albertkanaal.

Desk studie

De eerste fase van de desk studie omvatte het

inventariseren van beschikbare geologische en

Figuur 1


geotechnische informatie langsheen het tracé,

met inbegrip van gegevens van vroegere projecten

en archiefdata.

De (gratis) online geotechnische databank van

de Vlaamse overheid (DOV) werd als medium

gekozen om de beschikbare in situ proefresultaten

te inventariseren.

Daar in DOV op dat ogenblik nog geen data

van privé boor- en sondeerfirma’s opgenomen

waren, heeft het DOV-team een specifiek

project opgezet voor aanvullende input van

relevante geotechnische proeven. Daarbij was

kwaliteitsborging van de invoergegevens essentieel.

Bijzondere aandacht bij de inventarisatie

ging naar het geotechnische onderzoek in de

jaren tachtig uitgevoerd voor de realisatie van

de stormvloedkering op de Schelde (project

waarvoor een uitgebreide studie werd verricht,

maar dat niet werd gerealiseerd).

De voorziene locatie van deze stormvloedkering

kruist immers de as van het tracé van de

Oosterweeltunnel. Essentiële informatie voor

het nieuwe tunnelproject was daardoor reeds

beschikbaar. Een belangrijk aspect vormde ook

het onderzoek om de begrenzing van de ‘wielen’

ter hoogte van de te bouwen tunnel vast te

leggen. Wielen (soms ook welen genoemd)

ontstaan door dijkdoorbraken, waarbij de

bestaande afzettingen door het kolkende water

tot grote diepte worden weggespoeld. Daardoor

ontstaan geulen en kreken die daarna worden

gevuld met sedimenten vanuit de rivier. Deze

afzettingen zijn aan de randen van het wiel meer

zandig, centraal kleiig, maar zijn zeer heterogeen

(silt, klei, zand, rietstengels, etc.) met een

typische gelaagde bandenstructuur.

De diepte van dergelijke wielen kan tot 20m

en meer bedragen (28 m ter hoogte van

Oosterweel). Beschikbare gegevens over de

wielen werden verzameld zodat contourlijnen

van de wiel sedimenten konden worden

getekend.

De DOV databank werd gebruikt om informatie

te verzamelen over het volledige traject van de

Oosterweelverbinding: met name voor:

het maken van geologische doorsneden,

het ophalen van CPT resultaten en boorbeschrijvingen,

het vastleggen van in situ proevenprogramma’s,

de input van nieuwe data in DOV, met

aansluitend een evaluatie en verfijning van de

geologische en geotechnische doorsneden.

De globale inventaris omvatte een set van sondeer-

en boorprofielen, die teruggingen van

2002 tot 1896.

Naast in situ data werden ook de resultaten

Figuur 2

Ontwerp en bouw

Masterplan

DB(f)M

Figuur 3

Aannemers

van relevant laboratoriumonderzoek geïnventariseerd,

waarbij werd teruggegrepen naar

de archieven van de afdeling Geotechniek (GEO)

en de studierapporten van de stormvloedkering

(SVKS).

Het is duidelijk dat gegevens van databases

kunnen worden gehanteerd voor een basiskennis

van geologie en geotechnische randvoorwaarden

van het project.

Men mag hierbij evenwel niet uit het oog verliezen

dat deze resultaten niet zonder een kritische

evaluatie voor ontwerpdoeleinden kunnen

worden gebruikt.

Richtinggevende berekeningen van paaldraagvermogen

gebaseerd op archiefgegevens en

projectgebonden onderzoeksresultaten gaven

Vlaamse

Overheid

Studie van

project en

opmaak bestek

Werkgroep

geotechniek

bijvoorbeeld mogelijke divergenties tot

20% aan.

Dit wijst nogmaals op de noodzaak om de

gegevens van een desk studie aan te vullen met

een gepast projectgebonden grondonderzoek,

dat naar kwaliteit en kwantiteit de nodige

garanties biedt voor een duurzaam en economisch

ontwerp.

Geotechnisch onderzoek

Op basis van de inventarisatie doorgevoerd in

de desk studie werd door de werkgroep geotechniek

van TV SAM een uitgebreid geotechnisch

onderzoeksprogramma opgesteld met:

238 CPT

56 boringen

GEOtechniek – oktober 2008 31


Figuur 4

Figuur 5

32 GEOtechniek – oktober 2008

27 vinproeven

6 pressiometer boringen

4 zelfborende pressiometerproeven

6 dilatometerproeven

1 pompproef

1 geofysisch onderzoek

Dit in situ proevenprogramma werd aangevuld

met een laboratoriumonderzoek op meer dan

200 monsters.

Figuur 3 geeft een overzicht van geïnventariseerde

CPT’s en boringen (oranje en groene bolletjes) en

bijkomende CPT’s (purperen bolletjes).

Het geofysisch onderzoek was specifiek gericht

op het afbakenen van de wielen ter hoogte van

de Oosterweeltunnel. Resultaten van dit onderzoek

waren echter eerder ontgoochelend, en een

bijkomende sondeer- en boorcampagne was

nodig om de gegevens over de wielafzettingen te

verbeteren en verfijnen.

Figuur 4 geeft de contourlijnen op basis van de

data van het uitgebreide onderzoek.

Het wiel ter hoogte van de te bouwen tunnel

(de naam Oosterweel wijst ook in die richting)

werd gevormd bij het doorsteken van de

Scheldedijk om strategische redenen (verdedigingstactiek

van de Nederlanders tegenover

de oprukkende Spaanse troepen) tijdens de slag

om Antwerpen in 1584. Dit wiel wordt daarom

ook soms het Geuzenwiel genoemd.

Het ontwerp van de funderingen van de Lange

Wapperbrug vormde een andere geotechnische

uitdaging. Deze dubbeldeksbrug overspant het

Albertkanaal en het Straatsburgdok en telt 2

overspanningen van meer dan 600m. De extreem

hoge belastingen op de pijlers moesten overgedragen

worden naar de vaste tertiaire Boomse

klei. De bovenste zone van deze kleilaag is echter

veelal ontspannen en vertoont een minder vaste

consistentie. Bijkomende CPT’s ter plaatse van

mogelijke pijlerlocaties werden uitgevoerd,

om de informatie van de DOV database over

de Boomse kleilaag te vervolledigen.

Type Niet-cohesieve Cohesieve

constructie gronden gronden

Grondkerende

constructie

Taludstabiliteit

2 % 2 %

draagvermogen

Gewapende grond

Breuk 5 %

macrostabiliteit

Gewapende grond

Breuk 5 %

microstabiliteit 2 % 2 %

Tabel 1 Te hanteren karakteristieke

waarden bij ontwerp


Door de omvang van het in situ proevenprogramma

kon GEO het volledige onderzoek niet in eigen

beheer uitvoeren. Daarom stelde TV SAM een

contract op met verscheidene privé firma’s voor

de uitvoering van sonderingen en boringen.

GEO nam ongeveer 50% van alle sonderingen

en boringen voor zijn rekening, en verzorgde

het volledige laboratoriumonderzoek.

Om hoge kwaliteitsstandaarden van het grondonderzoek

te waarborgen dienden kandidaat

sondeer- en boorfirma’s voorafgaand testproeven

uit te voeren (GEO is zelf geaccrediteerd

volgens ISO 17025). Bij deze testproeven werd

de expertise in sondeer- en boortechnieken en

de kwaliteit van apparatuur grondig nagegaan.

Daartoe hadden GEO en TV SAM een gedetailleerde

checklist voor de kwaliteitscontrole

opgemaakt. Op basis van het evaluatierapport

van de testproeven, en de respectievelijke prijsaanbiedingen

werd een ranglijst van mededingers

opgesteld. Na afwerking van iedere deelopdracht

werd de firma opnieuw geëvalueerd

naar de kwaliteit van de uitgevoerde proeven.

Naarmate de proefresultaten beschikbaar

kwamen werden geotechnische profielen

bijgewerkt en konden zwakkere zones worden

gedetecteerd waar nog bijkomend onderzoek

nodig was.

Het onderzoeksprogramma werd op die manier

permanent bijgestuurd, waarbij ook rekening

diende gehouden te worden met wijzigingen in

het vooropgestelde tracé.

Interpretatie van proefresultaten

Op basis van de geotechnische profielen die

konden worden getekend aan de hand van de

bijgewerkte DOV databank werd het traject

opgedeeld in geotechnische zones.

Figuur 7

Samenstellen van het geotechnisch dossier sluiting Ring rond Antwerpen

Figuur 6

Door de uitgestrektheid van het bestudeerde

traject en de heterogeniteit van de ondergrond

werden 14 geotechnische zones gedefinieerd.

Iedere zone is gekenmerkt door een specifieke

lagenopbouw, gevisualiseerd door een kenmerkend

sondeerdiagramma (soort pasfoto).

Figuur 5 toont een dergelijk sondeerdiagramma,

waarbij de verschillende geotechnische eenheden

zijn aangegeven:

AV aanvulling

Al-kl alluviale klei

Korrelverdelingen ZA (16 monsters)

QZL quartair zand

Z(K-M) kleihoudend tertiair zand

(qc 3 -10MPa)

BZK & BZK+ zeer dichtgepacht tertiair

glauconiethoudend zand

(qc tot 20MPa)

ZA dichtgepakt tertiair sterk

glauconiethoudend

(>50%) zand (qc 10 - 20MPa)

BK tertiaire Boomse klei

(verstoorde toplaag)

Als referentie voor iedere geotechnische

GEOtechniek – oktober 2008 33


Figuur 8

eenheid werden volgende basiseigenschappen

gekozen: korrelverdeling, consistentiegrenzen,

volumemassa. Figuur 6 geeft een beeld van de

samengevoegde korrelverdelingsdiagrammen

van de Zanden van Antwerpen (ZA).

Daar de realisatie van de Oosterweelverbinding

zowel ophogingen en uitgravingen, bruggen als

tunnels omvat werden alle lagen tussen maaiveld

tot en met de Boomse klei gekarakteriseerd.

De Boomse klei is een vaste overgeconsolideerde

klei met een dikte van meer dan 60m ter

plaatse van de tunnellocatie. De toplaag (2-3 m

dik) van de Boomse klei is meestal licht verstoord

(ontspannen), met daaraan verbonden

minder gunstige mechanische karakteristieken.

Het voorkomen van de wielen ter hoogte van

de tunnellocatie had ook een belangrijke impact

op het ontwerp. Figuur 7 illustreert dat het

tunneltraject zowel de Boomse klei als het

wielsediment doorsnijdt.

Voor het vastleggen van karakteristieke waarden

van de gedraineerde schuifweerstandsparameters

werden naast de breukwaarden

van de triaxiaalproeven, ook waarden corresponderend

met een axiale vervorming van

respectievelijk 2% en 5% beschouwd. Tabel 1

geeft aan welke waarden dienden aangehouden

te worden bij het geotechnisch ontwerp.

Uitgaande van de resultaten van de triaxiaal-

34 GEOtechniek – oktober 2008

Traxiaalproeven AV - breuk (95% karakteristieke waarde, pq diagram)

proeven werd volgende procedure gevolgd

om karakteristieke waarden te bepalen (hetzij

voor breukwaarden of 2% respectievelijk 5%

waarden).

de resultaten van de triaxiaalproeven werden

uitgezet in een s’-t diagram

daar bij mogelijke bezwijkmechanismen een

groot volume grond is betrokken, kan een

karakteristieke waarde dicht bij de gemiddelde

waarde worden aangenomen (compensatie

van zwakkere naar sterkere zones is mogelijk).

In overeenstemming met EC7 wordt de waarde

berekend waarvoor een 95% probabiliteit

bestaat dat de ‘echte’ gemiddelde waarde groter

is dan de geschatte waarde. De statistische

methodiek om uitgaande van de resultaten van

traxiaalproeven de 95% betrouwbaarheidsgrens

te bepalen kan u terugvinden in de referenties

[2] en [3].

Figuur 8 toont de grafische voorstelling van de

resultaten van triaxiaalproeven op alluviale sedimenten,

voor breukwaarden en met 95%

betrouwbaarheidsinterval, respectievelijk 5%

fractiel. Voor de niet-gedraineerde schuifweerstand

werd een analoge statistische methodiek

toegepast om karakteristieke cu-waarden in

functie van de diepte te bekomen, zoals voorgesteld

op figuur 9.

Voor de vervormingsmoduli (E-waarden uit

samendrukkings-, dilatometer- en pressiometer-

proeven) werden geen karakteristieke waarden

opgegeven, daar deze moduli sterk spanningsafhankelijk

zijn. Bekomen E-waarden voor verschillende

geotechnische eenheden werden wel

geïnventariseerd, met opgave van type proef en

spanningsniveau.

Ontwerphandboek

Voor het geotechnisch ontwerp werd EC7 (EN

1997-1), mits enkele divergenties, opgelegd;

design approach 1, combinaties 1 en 2, zijn van

toepassing. Specifieke berekeningsconcepten

werden in detail beschreven voor o.a. paaldraagvermogen,

zettingsberekeningen.

Voor de beschouwde geotechnische lagen werd

een parameterset voorgesteld aan de aannemer(s).

De aannemer stond het vrij:

ofwel de vooropgestelde waarden over te

nemen, en dan ook de volledige verantwoordelijkheid

te dragen van het ontwerp op

basis van deze waarden.

ofwel alternatieve waarden te gebruiken, met

een gedegen onderbouwing, die dan ook door

BAM dienen goed gekeurd te worden.

Voor de quartaire zanden werd in het bestek

ϕ '=30° vooropgesteld. Hogere waarden

(uit triaxiaal proeven) konden enkel worden

gehanteerd mits meer intensieve monitoring.

Bestekteksten geotechnische

uitvoeringstechnieken

Deze bestekteksten refereren naar de Europese

normen ‘Execution of special geotechnical

Works’, met enkele aanpassingen voor

boorpalen, damwanden en grondankers.

Naast specifieke richtlijnen voor paalbelastingsproeven

en beproeving van grondankers ging

bijzondere aandacht naar controlemetingen

en monitoring.

Het opgelegde monitoringschema werd

gedifferentieerd naar de geotechnische categorie

(volgens EC7) waartoe de deelprojecten

konden worden gerekend. Verder werden de

locaties voor instrumentatie vastgelegd op

basis van volgende overwegingen:

identificatie van kritische zones: slechte

grondgesteldheid, hoge belastingen, zones

met belangrijke waterspanningsopbouw, etc.

identificatie van zones waarvoor het gedrag

representatief kan worden geacht voor de

volledige structuur.

Deze zones worden als primair geïnstrumenteerde

zones gecatalogeerd, met uitgebreide monitoring.


Aanvullend werden een groot aantal secundair

geïnstrumenteerde zones vastgelegd, met

minder intensieve monitoring.

In het bestek werd de opzet met zowel primair

als secundair geïnstrumenteerde zones omschreven

(inclinometers, extensometers,

zettingsbuizen, waterdrukmetingen, topografische

metingen, etc.).

Hierbij werd bijzondere aandacht besteed aan

projecten categorie 3. Tevens werden drempelen

alarmwaarden vastgelegd voor gemonitorde

grootheden.

De drempelwaarde werd gelijk genomen aan 2/3

van de waarde die in de gebruiksgrenstoestand

van het ontwerp werd berekend. De alarmwaarde

is gelijk aan deze ontwerp waarde.

Bij het overschrijden van de drempelwaarde

dient de aannemer volgende acties te ondernemen:

verhogen meetfrequentie,

vooropgestelde alarmwaarde opnieuw

evalueren en eventueel aanpassen,

maatregelen vastleggen en voorbereiden die

moeten worden genomen bij overschrijden

van de alarmwaarde.

Bij het effectief overschrijden van de (al dan niet

aangepaste) alarmwaarde voert de aannemer

onmiddellijk de voorziene interventies uit.

Figuur 9

y = 0.74x + 11.32

Samenstellen van het geotechnisch dossier sluiting Ring rond Antwerpen

Besluit

Op basis van een uitgebreide deskstudie, waarbij

nuttig gebruik kon worden gemaakt van de

Databank Ondergrond Vlaanderen (DOV), werd

een gericht geotechnisch onderzoeksprogramma

opgesteld.

Voor uitvoering van de proeven werden strenge

kwaliteitsnormen opgelegd en opgevolgd.

Alle proefresultaten werden geïnterpreteerd

en geëvalueerd, waarbij statistische recepten

werden gehanteerd conform met EC7.

Het ontwerphandboek is gebaseerd op EC7, met

enkele divergenties. Voor geotechnische uitvoeringstechnieken

werd eveneens gerefereerd

naar de corresponderende Europese normen.

Door nuttig gebruik te maken van de databank

DOV en statistische interpretatietechnieken te

hanteren kon een goed onderbouwd geotechnisch

dossier in het bestek worden opgenomen.

Samen met de uitgewerkte besteksvoorschriften

voor geotechnische uitvoeringstechnieken werd

zo aan de aannemer(s) een duidelijk richtsnoer

gegeven voor zijn geotechnische ontwerpen.

Synthese Vinproeven Wiel niet gedraineerde schuifweerstand ifv diepte

cu,piek, cu,res [kPa]

y = 1.53x + 22.97

y = 0.73x + 8.53 y = 1.51x + 18.16

Referenties

[1] Van Alboom G., De Schrijver P. and

Vergauwen I., 2006. The regional

geotechnical database ‘Databank Ondergrond

Vlaanderen-DOV’ as a powerful tool for

consultation of subsoil information.

Getotechnics Division,

The Authorities of Flanders, Belgium.

[2] Bauduin C., 1998. Eurocode 7:

Geotechnisch ontwerp, de norm,

de kunde, de praktijk.

Antwerp: Technologisch instituut.

[3] Van Alboom G., Menge P., 1999:

The derivation of the characteristic values of

shear strength parameters according to EC7.

Proceedings of the twelfth European

conference on soil mechanics and

geotechnical engineering, Amsterdam,

Netherlands, 7-10 juni.

Reacties op dit artikel kunnen tot 15 november

2008 naar de uitgever worden gestuurd.

GEOtechniek – oktober 2008 35


12 TH YEAR

NUMBER 4

OCTOBER 2008

DEFORMATION MONITORING

OF THE UNDERGROUND

METRO STATION

ROTTERDAM CS,

A CASE STUDY

ROBERT BERKELAAR

LENNARD HUISMAN

COR J.L.M. LUIJTEN

PIPING

PHENOMENON

IN EARTH DAMS:

CASE HISTORIES

R. VÁZQUEZ BALLONA

M. ALVAREZ GRIMA

IS SOIL

MECHANICS

STILL WORTH

A CHAIR?

F. MOLENKAMP

INDEPENDENT JOURNAL FOR THE GEOTECHNICAL WORLD

international


The increasing pressure on public transport has resulted in the development of several mega projects in and around the Rotterdam Central

Station area. At the moment this area is being transformed to a modern public transport hub. One of the projects is the expansion and upgrading

of the existing underground metro station. The building activities during the first phase of the project were executed very close, up to 1 m, from

the existing metro station. The probability of causing deformations to the metro station was therefore very high. The contractor put a monitoring

system in place consisting of a robotic tachymeter in combination with tilt meters. The monitoring system was working continuously, the

monitoring results were presented on-line using an internet application also providing the on-line check on the hazard warning levels. The most

prominent risk, interference of operation of the metro station, did not occur. Full accessibility of all services was maintained during all building

activities. The monitoring system operated according to contract specifications. The on-line presentation and checking on hazard warning levels

was very helpful in detecting the effect of building activities on the metro station. Monitoring has been used successful to control building risks.

As a result of refraction problems, a system with more internal control was recommended for phase 2 of the project. The monitoring specifications

for phase 2 were set up with two tachymeters in combination with crack meters placed over the station section joints.

DEFORMATION MONITORING OF

THE UNDERGROUND METRO STATION

ROTTERDAM CS, A CASE STUDY

ROBERT BERKELAAR 1 – LENNARD HUISMAN 2 – COR J.L.M. LUIJTEN 3

KEYWORDS

Deformation, Risk Control, Hazard Warning Levels,

Tachymeter, Underground Spaces

INTRODUCTION

The present Rotterdam Central Station was opened

in 1957 in the period of rebuilding after World War II.

The current building and the expanding public transport

infrastructure in its direct surroundings have

served its purpose well for many years. However, the

increasing pressure on public transport has resulted

in the development of several mega projects in and

around Rotterdam CS in the city centre, Figure 1. The

high speed railway line between Paris and Amsterdam

will stop at Rotterdam CS in 2008. The realisation

of a new metro line called RandstadRail demands

the expansion and upgrading of the present underground

metro station. Above ground level a new

North Sea

38 GEOinternational – October 2008

public transport terminal will be realised in 2010.

Here all streams of passengers will come together in

a modern public transport hub where connections are

made between local, national and international

public transport systems.

NEW METRO STATION

ROTTERDAM CS

GENERAL

The development of the new underground metro station

distinguishes itself by the very complex conditions

under which the project has to be realised. The

upgrading of the metro station is a key project which

interferes with other big projects under construction

or to be realised shortly at the same location, Figure

2. Among these are the construction of underground

bicycle storage facilities, the RandstadRail metro

project with a connection to the new metro station

Project Area

High Speed Railway Lines Randstad Rail Rotterdam Metro Lines Railway Lines

FIGURE 1

PUBLIC

TRANSPORT

IN AND

AROUND

ROTTERDAM.

and a new public transport terminal will be build

partly on top of the metro station.

The primary goals of the reconstruction of the existing

metro station are: connection of the Randstad-

Rail metro line to the metro lines now ending at

Rotterdam CS, expansion from a two to a three track

station and extensive upgrading and preparing for

connection to the new terminal both on and above

ground level.

One of the prior conditions during all construction

phases was to maintain full functionality of all

services like the metro station and the train station

and also unobstructed operation of trams, busses and

taxis. All this takes place in and around the zone of

building activities making the project even more

complex, Figure 3.

PROJECT PHASES

Due to its very complex site conditions and time span

the project has been split in two phases. Phase I is

subject of this paper.

PHASE I

Phase I started in 2005 and was finished mid 2006.

During this phase the walls for the construction pit

needed for phase II were created. This was done by

installing 490 m of diaphragm walls around the

existing metro station to a depth of 38 m below

reference level NAP. At this level a thick continuous

clay-loam layer is present and thus a watertight

construction pit is created. NAP is approximately

equal to surface level in the project area. Within the

contours of the diaphragm walls approximately 800

piles were driven to a maximum depth of 28 m below


NAP. These piles will serve as the foundation of the

new metro station and the terminal on top, Figure 4.

PHASE II

The second phase of the project, which started in

2006, was tendered as a separate contract. During

this phase the building pit will be closed by ground

freezing techniques between the diaphragm walls

and around the metro station, Figure 4. After closure

the pit will be excavated and the metro station will be

transformed from 2 to 3 tracks and a connection will

be made to the RandstadRail metro line and the new

public transport terminal.

CONTRACTUAL

REQUIREMENTS

TENDERING AND

PRE-CONSTRUCTION PHASE

The RET 4 , acting as client of the project and at the

same time as operator of the metro station, commissioned

RPW 5 with the integral design of the new

underground station. The scope of the works

included the technical design, risk management and

the preparation of tender documents including the

set up of detailed monitoring specifications.

The contractor is made responsible for all monitoring

activities by making the monitoring specifications

part of the contract. This was a very deliberate way of

putting it because this way the contractor can and

must directly monitor his work and the effects on

surrounding structures without interference of other

(monitoring) parties. When the design was ready,

the works were tendered in public and awarded to a

contractor (Luijten, 2002).

The first activity of the contractor concerning

monitoring is to make a plan for the monitoring activities.

In this plan the contractor formulates the

implementation of the monitoring specifications.

Furthermore the contractor has to formulate how he

is planning fulfil the requirements. RPW checked the

monitoring plan of the contractor and after approval

the contractor has started his monitoring activities.

FROM RISK MANAGEMENT

TO MONITORING

As done regularly with large construction projects,

risk management was given an important role during

all project phases. An important tool of risk management

during the construction phase is technical

monitoring (Man, 2005).

The building activities during phase I were to be

executed very close to the metro station. The

DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

probability of causing deformations to the existing

metro station due to these activities was therefore

very high. Adding to the high risk profile was the

client’s main condition: unobstructed running of

metro traffic in the metro station under reconstruction

during all project phases.

The monitoring specifications were focussed on

these risks. Apart from this, monitoring was demanded

to fulfil requirements of the building permits.

The monitoring specifications contained general

statements and detailed requirements specified per

monitoring parameter, like vibrations, noise, ground

water and deformations. Typical demands concern:

the parameter to be measured;

FIGURE 2

NEW METRO

STATION

ROTTERDAM CS

WITH ADJACENT

PROJECTS AND

STRUCTURES.

FIGURE 3

AERIAL VIEW

OF PROJECT

AREA

AEROVIEW-

ROTTERDAM

GEOinternational – October 2008 39


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

the required measuring range of the measuring

instrument;

the required accuracy and frequency of measuring;

the hazard warning levels;

the way of communication.

This paper will focus on the deformation monitoring

of the metro station only. All other monitoring

parameters are beyond the scope of this paper and

will not be discussed.

HAZARD WARNING LEVELS

In order to make corrective actions effective, it is

essential to compare the measured parameters with

predefined hazard warning levels. These levels form

an important part of the monitoring specifications

(Berkelaar, 2006).

The main criteria for the hazard warning levels were

to assure the structural integrity of the station and

safe operation of metro traffic. The structural

engineers of RPW determined the levels based on the

structural integrity whereas the RET provided

specifications for safe metro operation. Two types of

hazard warning levels were defined:

the call or warning value; when exceeding this limit

the contractor has to communicate this with RPW

and take actions to prevent further exceeding of

this value;

the intervention value; when exceeding this limit

FIGURE 4

BUILDING PIT CONTOURS NEW METRO STATION.

40 GEOinternational – October 2008

the contractor has to communicate this immediately

with RPW, works have to be stopped and in

consultation with RPW further actions and

measurements will be defined.

The hazard warning levels of the metro station are

based on possible deformation of the underground

station, Table 1. The most vulnerable part of the station

to deformation results from the track deformation

requirements. A displacement of 10 mm between

station sections in vertical direction is critical as the

rail is directly fixed to the concrete station sections

i.e. no ballast bed construction.

FOLLOW-UP

A monitoring system is as good as the way data and

signals are processed and interpreted. Therefore a lot

of attention has been given to implementation and

communication of the hazard warning levels. For the

most critical part of the project, deformation of the

metro station, a fully automatic measurement system

was installed. Crucial with systems like this is that the

alarm signal has to reach the contractor at all times.

MONITORING SYSTEM

GENERAL

Monitoring the station was a challenge for the

contractor, because of the geometry, construction,

utilisation of the station and contractual requirements

like hazard warning levels and measuring frequency.

_________________

TABLE 1 HAZARD WARNING LEVELS

METRO STATION

CRITERIA PARAMETER INTERVENTION

VALUEa SAFE METRO DIFFERENTIAL SETTLEMENT 10 MM

OPERATION OVER STATION SECTION

JOINTS

ROTATION OF STATION 1:1000b OR

SECTIONS 1:750c MM/MM

BANKING OR CANT

OF TRACKS

5 MM

TWIST OR DISTORTION

TOLERANCE OF STATION

SECTIONS

1:600 MM/MM

STRUCTURAL DIFFERENTIAL SETTLEMENT 16 MM

DEMANDS NORTH TO SOUTH

ABSOLUTE SETTLEMENT 50 MM

a Warning value is 75% of the intervention value.

b Around vertical axis.

c Between 2 station sections around horizontal axis

perpendicular to station section length.

_________________

The main part of the station (W12 to W15) was built

in 1965 by immersing station sections in an artificial

channel. Sections B and A1 to A4 were constructed

from an open pit in 1978, Figure 5. Because of the

composition of the soil in Rotterdam the station is

founded upon concrete driven piles. The joints

between the station sections need to be water tight,

as groundwater level is just below surface level. The

station sections are very stiff ‘concrete boxes’.

Therefore the station sections were assumed to be

rigid for monitoring purposes. All station sections

could be surveyed by monitoring points near the

joints on both sides. This meant four points per

section, one on every corner.

SYSTEM SETUP

In an ideal situation a single tachymeter (theodolite

with internal distance measurer) could be used to

monitor all points. Measuring with a tachymeter

requires mutual visibility of the points to be

measured. Because of the metro traffic, its passengers,

pillars and other constructions in the station, it

was impossible to position the tachymeter in such a

position that mutual visibility between all points,

north and south, and the tachymeter could be

achieved. Therefore a tachymeter was positioned on

the north side of the station from where it was

possible to measure all joints (19 points, numbers

101 to 119) on the north side of the station and 4

points on the south side of the station (numbers 211

to 214), Figure 5.


Because of the assumed stiffness of the station

the vertical displacement of the south side of the

station, which can not be ’seen’ entirely by the

tachymeter, could be computed from the measured

vertical displacement on the north side and the tilt of

the station sections. For this purpose 19 electronic

electro level tilt meters were placed along the north

side of the station next to the points measured with

the tachymeter. The 4 points which could be

measured by the tachymeter on the south side were

used to control the computed vertical displacement

at these locations.

With the described system it was possible to

measure the x, y, z deformation of all points on the

north side, the z deformation on the south side and

detect relative displacements. To measure absolute

displacements reference points on the outside of the

station had to be measured. The reference points

outside the station were also measured automatically

with another tachymeter which was also in use

monitoring buildings near the station.

After processing, the results were made directly

available on-line through the internet application

Argus Monitoring Software, Figure 6. In case of

exceeding hazard warning levels Argus provided

automated notification to the contractor by e-mail

and SMS text messages. On screen alarms were given

colour codes, green: below warning level, yellow:

warning level exceeded, red: intervention level

exceeded.

MONITORING RESULTS

GENERAL PERFORMANCE

The monitoring system of the contractor fulfilled all

contractual requirements (Huisman and Berkelaar,

2006). From the primary monitoring results (x, y, z

and tilt) secondary parameters, like differential displacement,

rotation, banking and twist could be

calculated. All measured and calculated results were

checked on-line on the hazard warning levels by

Argus. The accuracy level, relative accuracy less than

1 mm, matched the requirements. A monitoring

frequency of 20 minutes was reached.

The on-line presentation and automatic warning

system made it possible to guard the safety of the

station during all building activities and intervene

when necessary. The graphical on-line representation

of the results made it easy to interpret the results of

the monitoring system and evaluate the effect of the

construction activities on the station.

DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

MONITORING AS RISK CONTROL

Some examples will be given of typical monitoring

results in relation to the construction activities.

Illustrated is how monitoring has been used to

control risks during building.

Absolute vertical deformations due to pile driving

One of the first building activities was pile driving

just north of station section A4. Within 4 weeks time

a vertical deformation of 22 mm was detected, Figure

7. This deformation was directly related to the pile

driving. Exceeding of the warning level could be

expected shortly considering the trend of deformation.

It was therefore decided to change the installation

method of the piles by pre-drilling. This was a very

successful way to control the deformation as can be

seen in Figure 7. No additional significant settlement

occurred thereafter.

FIGURE 6

FIGURE 5

TOP VIEW OF THE STATION

WITH MONITORING POINTS AND

STATION SECTION NUMBERS

ON-LINE VISUALISATION WITH ARGUS

MONITORING SOFTWARE (BOART LONGYEAR)

Relative vertical deformation

over station section joints

An important hazard warning value for safe metro

operation was the differential settlement over station

section joints. Figure 8 shows the development in

deformation over some joints. When the warning

value was exceeded the operator of the station was

informed. The operator decided to execute track

corrections at the moment the intervention value was

reached. After the track corrections on joint W13-

W14 the hazard warning value for this joint was reset

(not shown in Figure 8).

MONITORING INCIDENTS

Verification measurements by RPW

Before the building activities had started, RPW had

already performed regular tachymetric measure-

GEOinternational – October 2008 41


DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

42 GEOinternational – October 2008

FIGURE 7

VERTICAL DISPLACEMENT OF STATION SECTIONS. THE YELLOW

LINE SHOWS THE WARNING LEVEL, THE RED LINE SHOWS

THE INTERVENTION LEVEL.

FIGURE 8

DIFFERENTIAL SETTLEMENT OVER STATION SECTION JOINTS.

HAZARD WARNING LEVELS INDICATED IN YELLOW AND RED.

ments to check the stability of the station in general.

During construction these measurements were repeated

regularly to verify the results of the contractor.

The RPW tachymetric measurements were performed

manually because of the low frequency. The

manual set-up made it possible to measure all points

from at least two measuring positions. This made the

results very reliable (Visser, 2005). The results of the

RPW measurements were of great help in analyzing

the incidents described below.

Refraction due to temperature

separation of air

During the nightly hours unexpected vertical

deformation, several cm’s within 20 minutes, was

measured. At the following daytime the data became

stable again, Figure 9. This behaviour could not be

explained by the building activities. Further research

pointed out that the peaks in the data occurred

specifically during the hours when metro operation

was stopped.

During these hours there was no forced mixing of air

by the moving carriages in the station. This lack of

mixing caused layers of different air density and

temperature to originate above each other. This

phenomenon caused additional refraction of the

tachymeter’s vertical angle measurements, which in

turn led to peaks in the measured height of the

points. To avoid these peaks the tachymetric system

was shut down during the nights. This was an

acceptable solution as monitoring was not necessary

because there were no building activities during

these hours. Furthermore a filter routine was implemented

by the contractor to filter out single erratic

peaks in the monitoring results.

Refraction due to objects

During the building activities a single point in the

station reached values getting close to the hazard

warning level. This could not be explained by the

building activities and observed behaviour of

neighbouring points. The results of the RPW verification

measurements showed some displacement of

the station, but not of the same magnitude as measured

by the automatic monitoring system (Huisman,

2005). From further investigation by the contractor

it was concluded that as a result of the small horizontal

displacement of the station a fence post had come

just in the line of sight between the point and the

tachymeter. This resulted in an additional horizontal

refraction of the tachymetric angle measurements.

As a result the point was replaced, after which the

results were correct again.


Rigidity of the station

The tilt meters have been installed in the station to

calculate the vertical deformation of the south side

of the station under the assumption that the station

sections behave rigid. During the building activities

this hypothesis was questioned, because of small

leakages of the station and unexplainable differences

between results of the automatic monitoring

system and the measurements of RPW. To investigate

the rigidity of the station additional points were placed

in the centre of the station. With these points

cross profiles of the station could be constructed.

However, after installation of these points no

significant displacements of the station were

measured anymore. As a result no conclusion could

be drawn about the hypothesis of the rigidity of the

station sections (Huisman and Berkelaar, 2006).

CONCLUSIONS AND

RECOMMENDATIONS

CONCLUSIONS

The most prominent risk, interference of operation of

the metro station, did not occur. Full accessibility of

all services was maintained during all building

activities.

The monitoring system operated according to

contract specifications. The on-line presentation and

checking on hazard warning levels was very helpful in

detecting the effect of building activities on the

metro station. The examples in this paper show how

monitoring has been used to control building risks.

RECOMMENDATIONS

As a result of the problems with refraction due to the

semi-confined structure of the station and the

questioned rigidity of the station, a system with

more internal control was recommended for phase

2 of the project and for semi-confined spaces in

general. With 2 tachymeters points are measured

from different positions. Refraction problems will be

eliminated and/or detected in time because it is

unlikely that refraction and temperature peaks would

have the same effect on measurements from two

directions. The monitoring specifications for phase 2

were set up in such a way that the recommendations

from phase 1 were taken into account. Two tachymeters

were specified in combination with crack

meters placed over the station section joints.

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors acknowledge the graphical contributions

from Ton de Keiser of Rotterdam Public Works –

Engineering Department.

DEFORMATION MONITORING OF THE UNDERGROUND METRO STATION ROTTERDAM CS

FIGURE 9

REFERENCES

– Berkelaar, R. (2006) Coping with underground risks

during the development of a new underground metro

station in Rotterdam, Proceedings of the 10th IAEG

International Congres, Nottingham, United

Kingdom.

– Huisman, L. (2005) Deformatiemetingen staartspoor

Metro CS week 25 (Results of verification measurements

metro station week 25), Internal memo RPW,

Rotterdam, the Netherlands.

– Huisman, L., and Berkelaar, R. (2006), Evaluatie

monitoring Metro CS Fase I (Evaluation monitoring

metro station CS Phase 1), Internal report RPW,

R.2006.012.RR, Rotterdam, the Netherlands.

– Luijten, C.J.L.M. (2002) Betuweroute en grondverzet,

Handboek Bouwstoffenbesluit (Betuweroute

and earth moving, Manual of building materials

regulations), part 9-16 page 1-20, Weka Uitgeverij,

Amsterdam, the Netherlands.

– Man, C.H. (2005) Een systematiek voor risicomanagement

tijdens de uitvoeringsfase in een complex

stedelijk civieltechnisch project (Systematic approach

for risk management in complex urban construction

projects), M.Sc. thesis C.H. Man, University of

Twente, Enschede, the Netherlands.

RELATION BETWEEN STATION TEMPERATURE AND VERTICAL DEFORMATION.

– Visser, A. (2005) Meetopzet deformatiemetingen

Metro CS (Design of deformation measurements

metro CS), Internal memo RPW, Rotterdam,

the Netherlands.

Reprinted with permission from ASCE.

1 Robert Berkelaar is Geotechnical Engineer, MSc

Engineering Geology, Rotterdam Public Works –

Engineering Department, PO Box 6633,

3002 AP Rotterdam, the Netherlands

r.berkelaar@gw.rotterdam.nl

2 Lennard Huisman is Geodetic Engineer, MSc

Geodetic Engineering, Iv-Infra b.v., PO Box 1155,

3350 CD Papendrecht, the Netherlands,

currently working for University of Technology Delft,

Faculty of Aerospace Engineering,

l.huisman@tudelft.nl

3 Cor J.L.M. Luijten is Monitoring Supervisor, MA

Geography, Rotterdam Public Works – Engineering

Department, PO Box 6633, 3002 AP Rotterdam,

the Netherlands, cjlm.luijten@gw.rotterdam.nl

4 Rotterdamse Electrische Tram i.e.

Rotterdam public transport company.

5 Rotterdam Public Works.

GEOinternational – October 2008 43


This paper reviews the main factors that caused piping in five earth dams built in Cuba in the late 1980’s. As a common geological feature we can mention

that the dams were built in alluvial basins consisting of bedded granular particles. These soils are characterised by a high permeability. In the situation

where the continuity of the layers under the dam foundation is extended downstream, the likelihood of occurrence of piping is very high.

PIPING PHENOMENON IN

EARTH DAMS: CASE HISTORIES

R. VÁZQUEZ BALLONA 1 – M. ALVAREZ GRIMA 2

In the five historical cases analysed, piping took place

in the dam foundations and not in the embankments.

The principal reason is that dam embankments are

made from selected materials which are subjected to

rigorous compaction and control tests whereas dam

foundations are dictated by Mother Nature.

It was noticed that the position of the dam axis

contributed considerably to the occurrence and

acceleration of the piping process. In some cases

FIGURE 2

44 GEOinternational – October 2008

piping might have been avoided by making a better

selection of the dam axis location.

The distribution of continuous and permeable layers

beneath the dam foundations which connected the

reservoir with areas downstream was a common

feature as well. In most of the projects the selection

of dam axis was based not only on geological and

geotechnical considerations, but also on economical

aspects such as the transportation distance of

FIGURE 1

PIPING PHENOMENON: TRANSPORT OF FINE SOIL

(FINE SAND) AMONGST COARSE PARTICLES (GRAVEL).

SCHEMATIC REPRESENTATION OF SEEPAGE UNDER DAM FOUNDATION CAUSING PIPING.

suitable borrow materials for the construction of the

embankments.

Piping occurred in sandy gravels. It is worth mentioning,

however, that piping can also take place in

dispersive soils. These soils are characterised by a

dissolved sodium content of the pore water which is

higher than in ordinary soils. Dispersive soils usually

have a high exchangeable sodium content. They

rapidly erode, forming tunnels by a process in which

the clay particles go into suspension in slow moving

water (colloidal erosion) damaging earth dams.

This type of piping is often called chemical piping.

PIPING MECHANICS

AND IDENTIFICATION

Piping occurs when water seeps through the soil and

tends to transport the soil particles with it. This

generally occurs when the pore sizes are larger than

the soil particles (Figure 1). This phenomenon occurs

in sites composed of soils characterised by a high permeability.

As a consequence, a change of water flow

rate occurs and the piping process commences,

giving rise to an outcrop of water seepage. As a result

of this, the finest soil particles are washed away with

the water flow. The diameter and the depth of the

resulting hole will enlarge in time, bringing into

existence the piping through which the reservoir

and lower dam slope toe are connected (Figure 2).

Piping can occur along a spillway and other conduits

through the embankment. Sinkholes that develop on

the embankment are signs that piping has commenced.

A whirlpool in the reservoir surface may

soon follow and then likely a rapid and complete

failure of the dam. Emergency procedures, including

downstream evacuation, must be rapidly implemented

if this condition is observed.

The failure can be shown as a sudden raising of the

foundation at the apron of the embankment. This

undermining is generally caused by a gradual increase

of piping, and it can lead to the appearance of

ruptures such as longitudinal and transversal cracks

on the embankment (Figures 3 and 4). The most

dangerous ruptures are transversal cracks, in as

much as if they appear on the same level with the

banked-up water level, a new outlet of reservoir


water starts to form, and it could lead to a complete

catastrophic failure.

Seepage can cause slope failure by creating an

increase in water pressure or by saturating the slope.

The pressure of seepage within an embankment is

difficult to determine without proper instrumentation.

A slope which becomes saturated and

develops slides may be showing signs of excessive

seepage pressure.

ENGINEERING GEOLOGICAL

PROPERTIES OF

INVESTIGATED PIPED SOILS

Properties of the piped soils in the five dams were

analysed. In all cases the soil consisted mainly of

non-cohesive granular particles: fine and medium

sand (Figure 5). They had a vertical permeability of

K=0.5-10 m/day. The horizontal permeability varied

between 5-50 m/day. In fact, this is characteristic for

Cuban alluvial terraces where the dams were built.

By analysing the geological site conditions of the

dams, it was observed that the affected dike

stretch was founded on permeable alluvial deposits

consisting of heterogeneous soil with continuous

horizontal stratification. This caused a natural path

beneath the dike between upstream and down-stream.

Seepage took place as a result of the existing

hydraulic gradient (i). Table 1 lists the values of the

actual critical gradient of the five dams analysed.

i=∆H/L

∆H = difference between reservoir and downstream

water levels

L = water running length from reservoir to water

outlet lower dam

It can be seen in Table 1 that the piped soils have

a critical hydraulic gradient smaller than 0.15, with

an average value of about 0.10. Table 2 lists the

smallest values found in the literature at that time,

these values were used in the design of the dams

as an admissible gradient to prevent piping.

_________________

TABLE 1 CRITICAL HYDRAULIC GRADIENT

EARTH HYDRAULIC WATER CRITICAL

DAM LOAD RUNNING GRADIENT

(DH), [m] LENGTH (L), [m] (I)

CASE A 3.2 45 0.07

CASE B 6.0 60 0.10

CASE C 15.0 115 0.13

CASE D 20.0 150 0.13

CASE E 18.0 300 0.06

_________________

FIGURE 3

LONGITUDINAL VIEW OF DAM AXIS

FIGURE 4

TRANSVERSAL CRACK CREATED ON DAM AXIS.

_________________

TABLE 2 ADMISSIBLE HYDRAULIC

GRADIENT USED

IN THE DESIGN

TYPE OF SOIL ADMISSIBLE GRADIENT

CLAY 1.20

SANDY CLAY 0.65

GRAVELLY SAND 0.45

MEDIUM SAND 0.38

FINE SAND 0.29

_________________

PIPING PHENOMENON IN EARTH DAMS: CASE HISTORIES

OBSERVATIONS

AND ANALYSIS

The engineering properties analysed in the piped

soils were: grain size distribution, hydraulic

conductivity, admissible hydraulic gradient, critical

gradient, and geological and engineering/geotechnical

conditions of the sites.

The analysis of the results revealed that the piped

soils had more than 50% of granular particles and

the transported particles consisted mainly of fine

and medium sand (Figure 5). Moreover, we could

GEOinternational – October 2008 45


PIPING PHENOMENON IN EARTH DAMS: CASE HISTORIES

FIGURE 5

GRAIN SIZE DISTRIBUTION RANGE OF PIPED SOILS.

verify that for the piped soils with a low value of

hydraulic load (∆H=3-6 m) and a low hydraulic gradient

(i=0.06-0.13) piping can occur; provided that

granular layers are laying underneath the dam

foundation. The presence of fine particles (0.2-2.0

mm) in large amounts can also be an indicator for

the possible occurrence of piping based on the grain

size distribution of the piped soils.

We could observe that for these soils the assumed

design values for admissible gradient were generally

ranging between 0.20 and 0.40 and they were based

on experience and scarce data available from literature

at that time (Table 2).

Despite of the fact that the designers took into

consideration some preventive measures to reduce

seepage underneath the dams, in practice these measures

were not effective at all. Some of them were

incomplete or inefficient, resulting in locally high

seepage through the foundation. The use of sheet

piles did not avoid high seepage, as it was thought.

Also permeable layers beneath the foundations were

not cut up totally. In case B piping took place at low

water level in the reservoir (about 5 m below the

normal water level). Also we could observe clearly

the tunnels created by the piping mechanism. The

diameter of the tunnels observed varied between 15

cm and 35 cm. Also the presence of flow of fine sand

was observed.

Besides the above mentioned aspects, it can be said

that some geological and geotechnical conditions

contributed to the occurrence of the piping pheno-

46 GEOinternational – October 2008

menon too: dam location (axis) in meander zones and

location of concrete structures on permeable sandy

layers laying parallel to the underground water flow.

Also preventive measures were not totally completed

before the filling of the reservoir. Table 3 summarises

the main factors that caused soil piping.

CONSIDERATIONS ABOUT

SOME MEASURES TAKEN

AGAINST PIPING

The main considerations are as follows:

Drainage structure with an inverted filter acts

as pore water pressure dissipater. However, it

does not avoid seepage, which is considered high

in permeable foundations. This measure might be

feasible when the dam foundation is less granular

and when the soil permeability is not too high.

An apron or a partial cut-off (or a combination of

both) lowers the hydraulic gradient since the

water running path is enlarged. It was found that

in practice this measure was not totally effective.

Grout curtains made from cement and bentonite

are effective when the soil porosity allows it,

but requires finishing 3 to 4 profiles before the

reservoir is filled up, avoiding in this way seepage

concentration at the middle stretches. This

measure requires time and control measures while

it is executed.

Soil-cement walls built by means of a trench or

sheet piling together with pouring of blended

_________________

TABLE 3 MAIN FACTORS THAT

CAUSED PIPING

CASE A SANDY LAYER CUT BY STEEL PILE, BUT

LAYING ON FISSURED LIMESTONE.

CASE B THE IMPERVIOUS CUT-OFF DID NOT CUT UP

THE SANDY LAYER AT AFFECTED ZONE.

CASE C REINFORCED CONCRETE STRUCTURE PLACED

(WATER IN-TAKE) ON GRANULAR LAYERS, WITH

IMPERVIOUS APRON AND DRAINAGE

STRUCTURE, BUT DESIGN CRITICAL GRADIENT

0.25 COMPARED TO 0.13 (THE ACTUAL

GRADIENT MEASURED).

CASE D GROUT CURTAIN MADE FROM CEMENT IN

GRANULAR FOUNDATION, BUT RESERVOIR

WAS FILLED BEFORE GROUT CURTAIN WAS

FINISHED, SEEPAGE WAS CONCENTRATED

IN AFFECTED STRETCHES.

CASE E DEEP IMPERVIOUS LAYER WAS NOT CUT

UP WITH STEEL PILES USED. HOWEVER,

IN THE ZONE WHERE BENTONITE MIX

WAS APPLIED, THERE WAS NO PROBLEM.

_________________

bentonite-cement is considered a safe measure

when permeable layers are cut.

CONCLUDING REMARKS

In the five analysed dams we could corroborate

that the admissible gradient reported in the

literature at that time was not safe.

Piping took place in permeable foundations

consisting of fine and medium sand having a high

permeability.

LITERATURE

– Armas Novoa, R. & E. Horta Mestas (1987).

Earth Dams. Polytechnic Higher Institute (ISPJAE),

Havana, Cuba.

– Marsal, R.J. & D. Reséndiz (1975). Rockfill Dams.

Limusa Editorial, Mexico City.

– Hydraulic Resources Secretaryship, Engineering

Institute, UNAM (1976). Behaviour of Dams in

México. University City, Mexico City.

– Sherard, J.L., R.J. Woodward, S.F. Gizienski &

W.K. Clevenger (1963). Earth and Earth-Rock Dams.

John Wiley & Sons Inc., New York.

– U.S. Bureau of Reclamation (1967). Small Dam

Design. Translated into Spanish by C.E.C.,

Mexico City.

1 R. Vázquez Ballona is Senior Advisor, National

Enterprise for Applied Research, Havana City, Cuba

2 M. Alvarez Grima is Project Manager, MTI Holland,

Kinderdijk, The Netherlands


Although I will be formally retiring at the end of June 2008 and do not want to influence my successor, assuming there will be one,

I can still discuss the advantages and disadvantages of potential options of the organisation for the Chair on soil mechanics being successful.

In this context I could come across questions like: Why would soil mechanics still be needed in Civil Engineering at Delft?

Why would geo-engineering be the better engineering application topic for organising the education and research on soil mechanics?

Why would the Department of Geotechnology give the best opportunities for stimulating education, research and application?

IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

FRANS MOLENKAMP

When I arrived at Delft in 2002, after 12 years at

a similar position at the University of Manchester,

I was requested to consider such kind of questions

too. With hindsight I guess that elsewhere and

upthere in the organisation of Delft University

the answers to such questions had already been

formulated, but that was short term university

politics, which changes in time as people move on to

other positions and retire, like I will soon. At the end

the education must attract the best students, who

can serve society in the best possible way, while the

research must be done in an environment offering the

best possibilities for opening new pathways, impro-

48 GEOinternational – October 2008

ving the soundness and the width of applicability

of models for validating engineering designs and

processes. I assume that in the long term it is the

effectiveness, efficiency and quality of service to

society that determine the success and continuation

of soil mechanics as a separate academic education

and research field, which implies that soil mechanics

may remain a Chair topic as long as the Chair can

pose and address new faculty-wide research questions

on soil mechanics and support university-wide

application.

However, before addressing any questions first the

FIGURE 1

FIELD

INVESTIGATION.

SHERBROOKE

SAMPLING AT

VINKEVEEN DURING

FIELD CAMPAIGN

BY IR. F.A.J.M.

MATHIJSSEN IN

2006 AND 2007.

profile of soil mechanics should be defined. This

presumes that such profile does exist and is unique.

To find out whether or not that would be the case I

could imagine that one could interview a number of

world leaders on soil mechanics. If this would lead

to one coherent profile, the case would have been

made properly. The only possibility for me is to

continue this consideration, while assuming that I

can give a reasonable description of soil mechanics as

an academic field.

On that basis first the optimum education programme

for soil mechanics will be formulated and argued and

subsequently an attempt will be made to list the

currently recognised main research topics. Finally

some options for optimizing the success of soil

mechanics as an academic field will be put together

and evaluated by comparing advantages and

disadvantages.

PREFERRED EDUCATIONAL

PROGRAMME FOR SOIL

MECHANICS

Soil mechanics provides the basis for evaluating the

suitability of many types of civil engineering structures

and both agricultural and engineering mechanical

processes. To clarify this role first the chain of activities

for arriving at such evaluations is reviewed.

Subsequently the required teaching modules for the

academic education on soil mechanics are described.

The chain of activities, leading to the evaluation of

the suitability of a structure or a process, involves:

1 Rough preliminary design for recognising

2

potentially governing conditions for the structure

or process.

Global insight into the possible severity of the

heterogeneity and history of the available

materials, often concerning the geology and

history of site and region

3 Design and execution of data collection campaign,

involving usually cone testing, boring, soil

sampling and in-situ testing.

4 Laboratory investigation to determine the

magnitudes of the parameters of the existing

relevant material models.


5 Evaluation of suitability of structure or process

by means of various tools, depending on both its

level of novelty and its capitalised value. For

simple common structures and processes semiempirical

evaluation methods may often suffice,

while for novel and expensive projects at least

computational tools and possibly model tests will

be needed, while for stage-wise constructions

and on-going processes the observed behaviour

may be used for control and improvement of

performance.

To prepare the undergraduate civil engineering

students for the wide application field of soil

mechanics, to make them aware of the remaining

range of limitations and lack of understanding, to

enthuse them for handling such limitations as part of

their Master projects and possibly for subsequently

tackling the most urgent research questions as PhD,

the educational programme should contain the

following modules:

1 Basic Engineering Geology to become aware of

the relevance of the geological history for the

mineral characteristics, the state of the soil

skeleton and the applicability for many geostructures

and processes.

2 Overview of basic soil mechanics, groundwater

mechanics and general geotechnical engineering

techniques, leading to the appreciation and

application of design rules.

3 Continuum geomechanics to describe and select

appropriate types of mechanics (drained,

4

undrained, consolidation, dynamics, flows, unsaturation,

heat), material models (elastic, plastic,

elasto/hypo-plastic, elasto/hypo-visco-plastic)

and related failure mechanisms (continuous/

localized shear, fracture, crushing).

Micro-mechanics in support of the development

of continuum models of porous/granular materials

and common pore fluids (water and air).

5 Experimentation at continuum and micro scales to

establish material behaviour and behaviour of

structures and processes.

6 Analytical and numerical geomechanics, including

dynamics, to get insight into the dependence

of the capabilities and limitations of the analytical

and numerical models on both the approximate

numerical methods and the mathematical models

of continuum geomechanics, materials, failure

mechanisms, large flow etc. This also enables

the appropriate problem-dependent selection of

analytical and numerical models and the appro-

priate interpretation of the resulting predictions.

7 Visualisation of the computational and experimental

results of the behaviour of materials,

structures and processes on both the micro- and

continuum scales.

8 Analytical and numerical stochastic and invers

modelling to reduce engineering risk and improve

control by accounting for the geological variability

of the stratification, the heterogeneous nature

of soil characteristics and the observations of

deformation, failure and flow processes for

improved numerical model predictions.

6 Support of teaching of the ever-growing range

of techniques and design rules for all relevant

application fields of soil mechanics, both within

the geo-engineering section and faculty-wide.

Concerning the latter several application fields of

soil mechanics can be recognised like: Hydraulic

Engineering with e.g. dykes and hydraulic

structures, Road- and Railway Engineering with e.g.

embankments, Construction with e.g. buildings,

towers, bridges, tunnels and Offshore Engineering

with e.g. offshore structures, anchors,

pipelines. Strong involvement of the institutes

and industry in the teaching of techniques and

design rules will guarantee sufficient attention to

the many practical engineering aspects as well.

The first two topics of the above list of teaching

topics must be suitable for the BSc programme, while

the remainder should form at least a specialisation of

a Master programme, which should enable the

teaching of about 300 hrs for topics three to and

including eight. Topic nine should concern several

application fields, the teaching of which should be

shared with the corresponding sections and involve

significant contributions by practising engineering

experts, well aware of the latest techniques and

standards.

MAIN RESEARCH

TOPICS IN SOIL MECHANICS

The research in soil mechanics can be subdivided

roughly into three components, namely:

1 the activities in the field and laboratory,

2 the modelling and

3 the prediction by analysis and physical model

testing. As the modelling and laboratory testing

are intrinsically connected, they may be best

discussed together.

Due to the ever-growing versatility of computers and

the capabilities of models, the research emphasis on

prediction is expected to keep on shifting towards

IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

numerical analysis, although prediction by model

testing may remain important for a long time. In

addition, despite the required extreme simplifications

of the analytical problem definitions, the

analytical solution methods are expected to remain

essential due to their accuracy, probably even

beyond the times that soil mechanics will be understood

completely.

In the following three sections the currently foreseeable

needs for research on these aspects will be

reviewed.

1 SAMPLING AND FIELD TESTING

For sampling of peat and other very soft soils the

’sherbrooke sampler’ seems to become also slowly

accepted in The Netherlands (see figure 1).

Sampling of loose sand is still problematic in the

Netherlands. Research on liquefaction in Japan

and Canada suggests possible improvement by combining

in-situ freezing and coring.

The in-situ horizontal effective stress distribution,

possibly anisotropic as in Pot-clay and an important

component of the ‘initial state’ of the ground,

may be measurable by means of the self-boring

6 load-cell -pressure meter.

Determination of the variability of the stratification

and heterogeneity of soil deposits by means of

traditional methods, involving mainly vertical line

data, is very expensive, particularly for getting

insight into the horizontal distribution. Combination

of various geophysical methods may lead to more

economical techniques.

2 DETERMINATION AND

MODELLING OF MATERIAL

BEHAVIOUR

2.1 CONTINUUM MATERIAL MODELS

Although process formulation still needs further

attention, in particular for unsaturation (see figure 2),

probably the larger shortcoming of soil mechanics

concerns material modelling. Generally recognised

shortcomings involve a.o. monotonic, alternating

and rotational loading, contraction and liquefaction,

pre-loading and creep, anisotropy, structuring and

de-structuring, high isotropic stress range and

crushing, hydraulic and thermal processes for pendular

unsaturation and cyclic swelling and shrinkage

due to repeated saturation and desiccation. For

instance, both the peculiar shortcoming of nonassociative

elasto-plastic models and the limited

accuracy of hypo-plastic models drastically limit the

GEOinternational – October 2008 49


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

quality for dilative granular materials to describe

important aspects of their observed behaviour even

for monotonic deformation and therefore need

further attention.

Experimental limitations are mainly due to lack of

appropriate laboratory apparatus, development of

which forms an intrinsic part of research. An axialshear

apparatus (see figure 3) may enable to measure

the anisotropic stiffness and strength of fibrous peat

soils. A thin-wall hollow-cylinder torsional-shear

apparatus may be used to determine the mechanical

effects of principal stress rotation, which is essential

for the validation of the modelling of this aspect.

2.2 MICRO MATERIAL MODELS

To develop continuum geomaterial models with

FIGURE 2

MODELLING OF EFFECTS OF CAPILLARY ACTION -

HYDROSTATIC STRESS STATE IN UNSATURATED

SOIL COLUMN. DISTRIBUTIONS VERSUS DEPTH z

OF THE PORE WATER STRESS pw , THE PORE GAS

STRESS pg AND BACKGROUND STRESS pb ,

THE DRY AIR STRESS pga , THE EXPRESSIONS

p g + ψχ AND p x + ψ x Xzz FOR ILLUSTRATING

THE COMPONENTS OF THE SUCTION-INDUCED

VERTICAL INTERGRANULAR STRESS ψ * zz=-ψ Xzz ,

THE VERTICAL TOTAL STRESS σ zz , THE

CAPILLARY PORE SUCTION ψ AND THE VERTICAL

INTERGRANULAR STRESS σ zz FOR PRIMARY

DRYING OF AN UNSATURATED HYDROSTATIC

SOIL COLUMN WITH ONE METRE HEIGHT AND

COMPOSED OF SILTY SAND WITH d50100µ m .

ALSO THE CAPILLARY RISE h c IS INDICATED.

50 GEOinternational – October 2008

vectorial and tensorial state parameters of soils

granular micro-models are necessary. Such micromodels

need to be validated by comparing model

simulations with observations of micro experiments.

Subsequently corresponding continuum models can

be developed, taking full advantage of the capabilities

of the proven micro-models. For this research

the existing photo-elastic facilities may prove to be

useful, but for the micro-experiments also new

apparatus and access to existing international

research facilities may be needed.

For instance micro-hydro-mechanical measurements

of unsaturated granular packings by means of

tomography using X-rays and synchrotron should be

suitable to validate numerical simulations of these

processes at the micro-scale. These data should

FIGURE 4

MICRO-MECHANICAL MODELLING AND NUMERICAL

SIMULATION OF BEHAVIOUR OF GRANULAR PACKINGS.

PEAK DEVIATORIC STRESS STATES IN THE π-PLANE IN

PRINCIPAL STRESS SPACE FOR RADIAL DEVIATORIC

LOADING OF AN INITIALLY DENSE PACKING OF SPHERES

AT A MEAN STRESS OF 100 KPA. THE BLACK DOTS •

INDICATE THE DEVIATORIC PART OF TOTAL STRESS

TENSOR ó, THE OPEN DOTS o CHARACTERIZE THE DEVIA-

TORIC CONTRIBUTION BY STRESS TENSOR óN DUE TO

THE NORMAL CONTACT FORCES AND THE BLACK SQUA-

RES DENOTE THE DEVIATORIC PART OF THE CORRES-

PONDING FABRIC STRESS TENSOR óA (THORNTON, 2000).

enable to derive representative vectors and tensors

of ‘anisotropy”, ‘fabric’ (see figure 4), ‘tortuosity’ and

‘stiffness”. The numerical simulations will also enable

to determine, by inversion, the corresponding

inter-particle friction and cohesion and the decomposition

of the inter-particle movements by sliding,

rolling and rotation. Finally both the validated

hydro-mechanical micro-model and the composed

micro-experimental data base can be used to validate

continuum formulations of the hydro-mechanical

processes, which should include evolution rules for

the vectors and tensors as well.

2.3 FAILURE MECHANISMS

In geomaterials one common failure mode, namely

‘drained shear planes”, often gradually develop from

FIGURE 3

LABORATORY INVESTIGATION.

DIRECT-SIMPLE-SHEAR AND AXIAL-

SHEAR APPARATUS FOR THE

MEASUREMENT OF THE ANISOTROPIC

STIFFNESS AND STRENGTH OF SOILS

AS DEVELOPED IN COLLABORATION

WITH GDS IN 2008.


a spot with local weakness and propagate through

the material to form a shear plane, cutting a failure

mechanism from the soil volume. The propagation of

the shear plane and the subsequent creeping or

dynamic motion of the failing soil volume are still

important research topics (see figure 5).

A second failure mechanism, requiring further

attention, concerns liquefaction, when water-saturated

loose sand becomes unstable and starts to flow in

a dynamic way as a dense frictional liquid (see figure

6). Subsequently during flow this liquid may solidify

due to consolidation leading to re-sedimentation.

A third failure mode of research interest concerns the

brittle cracking of cohesive soils due to stretching

and resisted shrinkage, where also unsaturated fine

granular soils can be considered as cohesive by

capillary action. Both the first ‘shearing’ and third

‘cracking’ failure mechanisms are common for all

geomaterials, including concrete, and are therefore

very suitable for collaborative research programmes

involving also concrete engineering and computational

mechanics.

Another deformation and failure phenomenon,

requiring further research, concerns the interface

between soils and rough rigid walls and/or reinforcing

geotextiles, where provisionally the initiation

and growth of relative slip seem to be similar to

observed behaviour of shear planes.

At the interface between submerged steep slopes

composed of dense sands and the free water the

micro-stability of the soil can be lost, leading to the

phenomenon of breaching, where individual sand

grains loose their stability and start to slip and role

down the slope, by doing so driving a density current

of a water-sand mixture with erosive capabilities,

affecting the lower part of the slope. Clearly, this

instability phenomenon involves both soil and fluid

mechanics in interaction and warrants further attention

amongst others due to its relation with accidental

human-induced tsunamis.

Observations of failures in both geo-centrifuges and

large-scale model tests enable the validation of

calculated failure modes. For the validation of

models for the initiation and gradual propagation of

specific failure mechanisms at the micro-scale more

specific experiments may be needed.

2.4 CAPILLARY INTERACTION BETWEEN SOIL

SKELETON, PORE WATER AND PORE AIR

In the Netherlands the behaviour of unsaturated

soils has hardly been investigated yet. The capillary

interaction between water, air and soil skeleton can

provide for a significant apparent cohesion, e.g.

affecting the strength of the unsaturated part of a

dyke and the resistance against erosion of its

vegetational cover. The rate of loss of this unsaturated

strength contribution mainly depends on the

rate of infiltration of the water against the dyke.

Unfortunately, in the interpretation of full-scale

experiments on partly unsaturated dykes the effects

of the capillary-suction induced strength is usually

being neglected as well, thereby overestimating the

strength of the saturated soil, assumed to dominate

the overall failure mechanism. For peat dykes the

shrinkage and cracking due to drought have been

observed. In the near future this research topic may

become recognised as important for determining the

long-term effects of climate change. Much experimental

experience will need to be gained before the

top international research level on unsaturated soil

mechanics will be even approached.

3 ANALYTICAL AND NUMERICAL

MODELLING AND ANALYSES

Many analytical and numerical research topics can be

defined, most of them related to the above-mentioned

research topics. Some seemingly oldfashioned

numerical research topics concern the

IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

FIGURE 5

FAILURE OF THE PEAT DYKE ALONG

THE GRAND CANAL NEAR EDENBERRY,

IRELAND, IN 1989 DUE TO DROUGHT.

(PIGOTT, HANRAHAN, SOMERS, 1992)

FIGURE 6

DAMAGE ABOVE THE

WATER LEVEL DUE TO THE

STATIC LIQUEFACTION AND

FLOW SLIDE (325.000 M 3 )

OF A LOOSE FINE SAND

LAYER IN A SUBMERGED

SLOPE AT THE ISLAND OF

THOLEN, NETHERLANDS.

GEOinternational – October 2008 51


IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

simulation of geotechnical structures involving

material models for monotonic loading, propagation

of localization, instability and subsequent dynamic

flow. However, despite the long-term efforts in the

past only a limited level of success has been achieved,

thus much more effort will be needed. For instance,

for the simulation of continuing large possibly

dynamic flow of continuously deforming soil various

numerical techniques seem to be feasible, of which

ALE and/or MPM may be found to be most suitable,

depending on the problem at hand.

Apparently more respected research topics concern

the geo-structural behaviour for transient loading,

inducing pore-pressure generation, possibly involving

inertial effects like earthquakes, leading to

either shakedown or some form of failure.

Inverse and stochastic modelling is a rather recent

numerical research topic, requiring extensive data

collection for input and parallel-processing due to its

computation-intensive character, which is already

needed for 3-dimensional analyses anyway (see figure

7). One promising application aims at the improvement

of the control of tunnelling machines, so reducing

the induced-settlement of the ground surface,

although the tunnelling contractors are not famous

for sharing the control of the steering of their tunnelling

machines with the engineers of their clients.

For supporting the quality of simulations of dilative

geomaterial behaviour, which is often an integral

part of shear band initiation and propagation,

accurate thin and long elements would be very

useful. Here the continuation of specific combined

analytical and numerical research is expected to

become very worthwhile.

The simulation of the dynamic phenomena caused in

the ground by a fast moving large load on the surface

still requires further attention as well, where finite

element and discrete element modelling seem to be

competing for unavailable favours. For this problem,

related to fast moving trains, the analytical solutions

may be found to be most useful, despite their severe

limitations, e.g. only allowing equivalent hystereticelastic

material behaviour of one homogeneous

layer.

For the simulation of the compaction by vibration and

the effects of severe earthquake loading numerical

methods seem feasible and inevitable.

The numerical modelling of deformation and

strength of drying soil and the related flow of soil

moisture and heat were initially developed for

52 GEOinternational – October 2008

FIGURE 7

FINITE ELEMENT MODEL OF TUNNELLING PROCESS. DEFORMED MESH, (BROERE, BRINKGREVE, 2002).

understanding the processes occurring due to the

underground storage of nuclear waste. At present

these processes are becoming more relevant both for

predicting the effects of climate change and the

phenomena involved in the underground storage of

heat.

Based on this approximate overview of research

topics on soil mechanics it may be concluded that soil

mechanics is by far not ready yet, as may be believed

in some circles within Delft University. As I got older

I started to recognise more and more relevant

research topics in soil mechanics and nowadays I

know that soil mechanics research has hardly started.

OPTIONS FOR OPTIMIZING

SOIL MECHANICS

Potential options for optimizing the success of soil

mechanics as a separate academic education and

research field, worth of a Chair, concern the structuring

of the organization of the teaching, research

and application. Considering teaching the options

should allow for at least a Master specialisation of

with 300 teaching hours and various additional

modules for specific designs and techniques.

Concerning the research and/or application, the

options should enable sharing specific research

interest and/or application topics with soil mechanics.

CURRENT SITUATION

WITHIN GEO-ENGINEERING

In the current situation soil mechanics is one small

specialisation within the section of geo-engineering

between the other specialisations of geo-environmental

engineering, engineering geology, foundation

engineering, tunnelling and groundwater

engineering. This presumes that soil mechanics

would always be too small to act as an individual

section, which is contradicted by examples of successful

organisational forms elsewhere.

Nevertheless, the current situation has as advantages

that the research on flow of pore fluids (water and air)

and heat and inverse and stochastic modelling may

be shared with geo-environmental engineering and

perhaps even interaction between biochemical and

soil mechanical research may be possible. Furthermore

intensive collaboration with engineering geology

on at least various aspects of field and laboratory

testing is important. Besides, in the longer term the

research in engineering geology may produce further

knowledge about geological processes for improving

the spatial interpolation between the classical field

data, so far involving mainly reliable vertical line

data.

The applications involving the design and techniques

for foundations, excavations, tunnelling and flow

of fluids and heat can be shared section-wide and


treated as joint efforts. However, concerning the

teaching at the Master level insufficient teaching

time (180 hrs) has been allowed, preventing the

teaching of various essential soil mechanical topics.

This is the major shortcoming of the current organisational

form of geo-engineering, which in my view

needs to be upgraded drastically for the Chair of soil

mechanics ever becoming successful again. On the

other hand, continuation of the current situation will

lead to soil mechanics dissolving further, causing

more faculty-wide loss of co-ordination, coherence

and quality of teaching and research on soil mechanics

topics by other individual civil engineering

sections, taking up the more relevant aspects for

them only.

CURRENT SITUATION

WITHIN GEOTECHNOLOGY

In the current situation the geo-engineering section

is part of the Department of Geotechnology together

with the sections of Petroleum Engineering, Applied

Geophysics and Applied Geology. The advantage of

this organisational structure for soil mechanics within

the section of geo-engineering may be that the

organisational distance to the other civil engineering

sections is equal, thus enabling equal forms of

collaboration to all civil engineering sections rather

then tying soil mechanics to only one of the other

four or five civil engineering Departments, while

temporizing collaboration with the others. The

advantages of the current situation for soil mechanics

concern also aspects of the experimental research on

Petroleum Engineering, in particular the failure of

rock by shearing and fracture mechanisms and

possibly the unsaturated flow of water, air and heat.

In addition, geophysical research on the shallow

subsurface may in the longer term improve the

insight into the heterogeneity of the ground, giving

soil mechanics another tool for field investigation.

However, the major disadvantage is that most

teaching and research topics concern different

non-civil engineering application fields, which may

alienate civil engineering students from taking soil

mechanics for their Master study.

POTENTIAL OPTION WITH

HYDRAULIC ENGINEERING

AND FLUID MECHANICS

The option of combining the teaching and research

on soil mechanics with the sections of Hydraulic

Engineering and Fluid Mechanics would be similar to

the situation I found in 2002. However, here facultywide

collaboration in teaching and research and

achieving the full Master teaching programme are

assumed to be prerequisites. Advantages would be

collaborative research on dykes, hydraulic structures,

dredging etc. and on stochastic and inverse analyses.

Also shared research with the section of Fluid

Mechanics would be facilitated more easily, e.g. on

the interaction at the interface of a submerged slope

of dense sand and free water, involving the phenomenon

of breaching and density current.

POTENTIAL OPTION

WITH CONSTRUCTION

Another potential option for soil mechanics would

be to join the Department of Construction. An important

advantage would be that the teaching and

research on many aspects of mechanics and dynamics,

material behaviour, failure mechanisms and

numerical geomechanics would overlap significantly.

After all, soil mechanics shares most of its background

with structural mechanics and due to the

continuing growth of shared computer applications

also research products in the form of software are

often shared, with only partly complementary

applications for soil mechanics. The differences

concern mainly the multi-phase aspects of soil

mechanics, but even this difference is decreasing as

the hardening process of concrete is also being

considered as a multi-phase process with even an

additional chemical component. Particularly fruitful

collaboration can be foreseen with the section of

computational mechanics on various topics and

concerning both teaching and research. However, for

soil mechanics a governing disadvantage could be

that the Master teaching programme (300 hrs) could

not be fitted within the Departmental teaching

programme. Furthermore, the faculty-wide collaborative

teaching and research should not become

hampered in any way. This would require detailed

discussions on sharing the teaching topics so

maximizing the teaching efficiency while realizing

the envisaged full width of soil mechanics teaching

and agreement on sharing teaching and research with

other Departments of the Faculty.

POTENTIAL OPTION WITH ROAD-

AND RAILWAY ENGINEERING

Another potential option would be to form a new

relatively small Department together with the

current section of Road- and Railway Engineering.

This might also enable the reorganization of the

section of geo-engineering, e.g. allowing for further

improvement of the teaching programme of geoenvironmental

engineering.

IS SOIL MECHANICS STILL WORTH A CHAIR?

The advantages for soil mechanics (and dynamics)

would be that the research on embankments, excavations

and tunnels for transport could be shared

and the interaction between on one hand the road

and railway and on the other the ground could be

tackled together more easily. In this option the

envisaged Master teaching programme of soil

mechanics might be realised rather easily. Again a

governing condition would be that the faculty-wide

collaborative teaching and research should remain

possible.

CONCLUSIONS

In this note the case of the continuation of soil

mechanics as a Chair topic has been made. Looking at

its research prospects in relation to the large societal

needs, it appears to me that soil mechanics is

awaiting a great future!

It is noted that sofar the suitability of the current

organisational structure of soil mechanics in the

section of geo-engineering within the Department

of Geotechnology has not been evaluated as yet.

Hopefully my successor will find an opportunity to

review, evaluate and optimize the situation, for

which I believe negotiations for a better position

with all sections and departments of the faculty

will be needed, such that more civil engineering

students are attracted and the envisaged Master

teaching programme can be realized, so enthusing

both more civil engineering Master students and

future PhDs for soil mechanics, who will be able to

address the large range of research questions with large

relevance for society, thus justifying the Chair.

REFERENCES

– Broere W., Brinkgreve R. B. J., (2002).

Phased simulation of a tunnel boring process in

soft soil, Numerical Methods in Geotechnical

Engineering, Mestat. (ed.), Presses de

l’ENPC/LCPC, Paris, 529-536.

– Pigott P. T., Hanrahan E. T., Somers N., (1992).

Major canal reconstruction in peat areas, Proc. Inst.

Civ. Engrs, Water Marit. and Energy, Vol. 96(3),

141-152.

– Thornton C., (2000). Numerical simulations of

the deviatoric shear deformation of granular media,

Géotechnique, Vol. 50(1), 43-53.

GEOinternational – October 2008 53


10 E JAARGANG

NUMMER 4

OKTOBER 2008

Op weg naar een

Nederlandse

ontwerprichtlijn

voor paalmatrassen 2

Beleidsplan NGO

Promovendi op

het gebied van

geokunststoffen

25 jaar NGO


56 GEOkunst – oktober 2008

Geokunst wordt mede

mogelijk gemaakt door:

Subsponsors

Colbond BV

Postbus 9600

6800 TC Arnhem

Tel. 026 - 366 4600

Fax 026 - 366 5812

E-mail geosynthetics@colbond.com

www.colbond-geosynthetics.com

Ten Cate Geosynthetics Netherlands BV

Postbus 236

7600 AE Almelo

Tel. 0546 - 54 48 11

Fax 0546 - 54 44 90

www.tencate.com

NAUE Benelux

Gewerbestrasse 2

32339 Espelkamp-Fiestel

Duitsland

Tel. +49 5743 41-0

Fax +49 5743 41-240

E-mail info@naue.com

www.naue.com

De collectieve leden van de NGO zijn:

1. Bonar Technical Fabrics NV, Zele

2. Bouwdienst Rijkswaterstaat, Utrecht

3. Colbond BV, Arnhem

4. CUR, Stichting, Gouda

5. Enviro Advice BV, Nieuwegein

6. Fugro Ingenieursbureau BV,

Leidschendam

7. Genap BV, ’s-Heerenberg

8. Deltares, Delft

9. Geotechnics Holland BV, Amsterdam

10. GeoTipptex Kft, Koudekerk a/d Rijn

11. Geopex Product (Europe) BV,

Gouderak

12. Holcim Grondstoffen BV,

Krimpen a/d IJssel

13. Movares Nederland BV, Utrecht

14. Intercodam Infra BV, Amsterdam

15. InfraDelft BV, Delft

16. Joosten Kunststoffen, Gendt

17. Kem Products NV,

Heist op den Berg (B)

18. Kiwa NV, Rijswijk

19. NAUE Benelux, Espelkamp-Fiestel

20. Ooms Nederland Holding, Scharwoude

21. Pelt & Hooykaas BV, Rotterdam

22. Prosé Kunststoffen BV, Britsum

23. Quality Services BV, Bennekom

24. Robusta BV, Genemuiden

25. Rijkswaterstaat DWW, Delft

26. Schmitz Foam Products BV,

Roermond

27. Stybenex, Zaltbommel

28. Ten Cate Geosynthetics

Netherlands BV, Almelo

29. Tensar International BV,

Oostvoorne

30. Terre Armee BV, Waddinxveen

31. TNO Ind. Div. Prod Onderzoek,

Eindhoven

32. T&F Handelsonderneming BV,

Oosteinde

33. Trisoplast ® Mineral Liners,

Kerkdriel

34. Unidek BV, Gemert

35. Van Oord Dredging and Marine

Contractors, Rotterdam

36. Van Oord Nederland BV,

Gorinchem

37. Voorbij Groep BV, Amsterdam

38. Zinkcon Boskalis Baggermij.,

Papendrecht

39. Ceco BV, Maastricht


Van de redactie

Beste Geokunst lezers,

De NGO bestaat dit jaar 25 jaar en viert dat met de leden op 7 en 8

september in Edinburgh voor de opening van EuroGeo IV. De NGO

is opgericht door een stel enthousiastelingen in 1983. De gedachte

werd geboren in november 1982 in Las Vegas tijdens de tweede

internationale conferentie over geokunststoffen. De NGO is op

8 december 1983 formeel opgericht en is officieel de ‘Dutch Chapter’

van de IGS (International Geosynthetics Society).

Onder de enthousiastelingen in 1982 in Las Vegas, waren: Koos van

Harten, die de eerste voorzitter werd, Wim Kragten, de huidige

secretaris, Koos Mouw, onder Van Harten als vicevoorzitter en later

zelf voorzitter, Cor van den Berg, Henk Blanker, Ton Maagdenberg

en Henk Dunnewind.

Vanaf het begin heeft de NGO gedraaid op enthousiaste vrijwilligers.

In de beginperiode hebben pioniers zoals Koos Mouw, Gert den

Hoedt en Hans Dorr een voortrekkersrol gehad. Later, in de tweede

bestuursperiode traden Hendrik Bijnsdorp, Hans van Marle en

Andries Steerenberg toe. Hendrik zou later een enorme inzet leveren

bij het opzetten van het blad Geokunst en heeft eigenhandig de eerste

NGO website gebouwd. Andries is een record van drie periodes

(12 jaar) secretaris geweest en Hans speelt nog steeds een actieve

rol bij het organiseren van bijeenkomsten. Internationaal heeft de

NGO hoog aanzien. Wij hebben een eigen blad en website, zijn er als

eerste IGS Chapter in geslaagd om een Master Class te organiseren,

die in 2007 van start is gegaan bij de TU Delft en steken veel energie

in het ondersteunen van innovatie en kennisoverdracht. Er zijn zeer

goede contacten met de TU Delft en met een aantal HBO instellingen.

De huidige NGO wordt voor een groot deel gedragen door de volgende

20 personen:

Bestuur

Arian de Bondt voorzitter

Wim Kragten secretaris

Milan Dus˘kov penningmeester

Maarten Broens voorzitter commissie bijeenkomsten

Cor Zwanenburg voorzitter commissie Innovatie en Kennisoverdracht

Shaun O’Hagan voorzitter commissie PR en Geokunst

Colofon

Geokunst wordt uitgegeven door de Nederlandse Geotextielorganisatie.

Het is bedoeld voor beleidsmakers, opdrachtgevers,

ontwerpers, aannemers en uitvoerders van werken in de grond-,

weg- en waterbouw en de milieutechniek. Geokunst verschijnt

vier maal per jaar en wordt op aanvraag toegezonden.

Een abonnement kan worden aangevraagd bij:

Nederlandse Geotextielorganisatie (NGO)

Postbus 7053, 3430 JB Nieuwegein

Tel. 030 - 605 6399 Fax 030 - 605 5249 www.ngo.nl

Bezetting van de commissies

Bijeenkomsten Maarten Broens, Hans van Marle, Aard Bax,

Tom Ligtvoet.

Innovatie en Kennisoverdracht Cor Zwanenburg, Arian de Bondt,

Ed Berendsen, Milan Dus˘kov, Theo Huybrechts, Fred Jonker,

Jack Oostveen, Edwin Zengerink, Erik Vastenburg.

PR en Geokunst Shaun O’Hagan, Adam Bezuijen, Julian van Dijk,

Constant Brok, Milan Dus˘kov, Wim Kragten, Ronald de Niet en

Colette Sloots.

Een dankwoordje aan deze personen lijkt mij hier op zijn plaats.

Zonder deze mensen, zou de NGO niet zijn wat het nu is.

Heel hartelijk dank dus voor jullie inzet en betrokkenheid.

Wij zullen hier op proosten tijdens de viering in Edinburgh.

Nu over tot de orde van de dag: in dit jubileumnummer van Geokunst

hebben wij het vervolg van het artikel over paalmatrassystemen van

Suzanne van Eekelen et al in de vorige uitgave. Deze keer het verband

tussen praktijk en theorie rondom het proefproject de Kyotoweg.

Samen met Adam Bezuijen laat Suzanne de tekst door middel van

knappe illustraties en grafieken mooi tot leven komen. Je zou

kunnen concluderen dat de Duitse EBGEO rekenmethode zo gek

nog niet is en dat enige aanpassing van de British Standard op zijn

plaats zou zijn. Verder hebben wij voor u een indruk van de proefschriften

van de, voor zover ik weet, enige twee Nederlandse

promovendi op geokunststoffen Arian de Bondt over asfaltwapening

en Milan Dus˘kov over EPS hardschuim. Dat deze proefschriften

ook bestuursleden voor de NGO hebben opgeleverd is natuurlijk

niet toevallig. In het derde artikel blikt NGO voorzitter Arian de

Bondt terug op het NGO beleidsplan 2003 – 2008: Welke doelen uit

het beleidsplan zijn gehaald en welke niet en wat de toekomstvisie

van de NGO is. Ten slotte is een aantal anekdotes en foto’s verzameld

in een artikel over beginperiode en de jaren daarna.

Mede namens de redactie wens ik u veel leesplezier met deze

jubileumuitgave van Geokunst.

Shaun O’Hagan

Eindredacteur Geokunst

Tekstredactie C. Sloots

Eindredactie S. O’Hagan

Redactieraad C. Brok, A. Bezuijen, M. Dus˘kov,

J. van Dijk, W. Kragten, R. de Niet

Productie Uitgeverij Educom BV, Rotterdam

GEOkunst – oktober 2008 57


Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn

voor paalmatrassen 2

Vergelijking ontwerpmodellen

met veldmetingen aan

de Kyotoweg

In de vorige GeoKunst schreef een aantal leden

van de CUR-werkgroep (Van Eekelen en Jansen,

2008a) over een casestudie: met de drie modellen

werd een parameterstudie uitgevoerd, en de

resultaten werden vergeleken met numerieke

(Plaxis)berekeningen.

In deze publicatie worden de voorspellingen van

twee modellen, BS8006 en EBGEO, vergeleken

met twee jaar metingen aan de Kyotoweg.

Bush-Jenner wordt buiten beschouwing gelaten,

omdat dit model dat uitgaat van 3 of 4 lagen

geotextiel niet van toepassing is op een constructie

als de Kyotoweg, omdat de Kyotoweg

maar één laag wapening heeft.

Figuur 1 Rekenstap 1: Opsplitsen van de belasting in drie delen: deel A gaat rechtstreeks

naar de palen, deel B gaat via de geotextiel wapening naar de palen, deel C wordt

gedragen door de ondergrond. In BS8006 is C = 0. Deze figuur laat ook de locatie

van de drukopnemers boven (TPC t1) en onder het geotextiel (TPC b1) zien.

Figuur 2

De Kyotoweg:

matras van baggerspeciemengsel,

gewapend met

geogrid, op

houten palen

58 GEOkunst – oktober 2008

ir. Suzanne van Eekelen Deltares

ir. Adam Bezuijen Deltares en TU Delft

Inleiding

In GeoKunst, nr 2, 2008, beschreef Jan Heemstra

enkele voorlopers van paalmatrassytemen, beide

bedoeld om stabiele weglichamen in slappe

bodemgebieden te maken. In de tijd waar Jan

Heemstra over schreef, rekende men niet echt

tijdens het ontwerpproces van dit soort

geavanceerde constructies. Tegenwoordig doen

we dat wel en daarom werkt een CUR werkgroep

samen met Delft Cluster aan het opstellen

van een Nederlandse ontwerprichtlijn voor

paalmatrassystemen.

Boogwerking, de basis voor het

ontwerp van paalmatrassen

De basisgedachte van het ontwerp van een

gewapend matras op palen is boogwerking.

Boogwerking betekent dat belasting naar stijve

elementen wordt 'getrokken'. Bij paalmatrassen

gaat de belasting in de aardebaan zijwaarts

rechtstreeks naar de palen. Het gedeelte van

de belasting dat niet rechtstreeks naar de palen

gaat rust op de wapening onderin het matras,

en eventueel op de slappe ondergrond. De belasting

op de ondergrond is bij een paalmatrassysteem

veel lager dan bij een traditionele

wegbaanconstructie.

Bijna alle ontwerpmodellen voor paalmatrassystemen

werken met drie rekenstappen:

1 Splitsen van de totale belasting in twee of drie

delen, zie figuur 1.

2 Deel B+C uit figuur 1 wordt verondersteld zich

te concentreren op de relatief smalle stroken

geotextielwapening tussen de paaldeksels.

Het resultaat is een lijnbelasting WT. Deze lijnbelasting

kan gelijkmatig verdeeld zijn of driehoekig.

3 Uit de lijnbelasting WT wordt een trekspanning

in de geotextielwapening berekend.

Deze publicatie richt zich op het vergelijken van

de in veldmetingen gemeten waarden van A, B

en C en de resultaten van de ontwerpmodellen

BS8006 en EBGEO. Deze modellen worden

beschreven in de vorige paalmatrassenpublicatie

in GeoKunst (Van Eekelen & Janssen, 2008a).

Beschrijving veldmetingen

in de Kyotoweg

In november 2005 is bij Giessenburg de Kyotoweg

gebouwd, een proefvak waarin sindsdien

metingen worden gedaan. De Kyotoweg is een

matras van gemengd baggerspecie op houten

palen, zie figuur 2. De matras bestaat uit een

mengsel van baggerspecie, cement en klei.

Meestal worden paalmatrassen aangelegd met

een menggranulaat. Tabel 1 geeft de eigen-


schappen van het baggerspeciemengsel

(Hegemann-mengsel). γ is het volume gewicht,

W is het watergehalte, Kv is de verticale permeabiliteit,

ϕ is de interne wrijvinghoek en coh is

de cohesie. Omdat het vochtgehalte in de aardebaan

van de Kyotoweg varieert (er ligt geen

afsluitende toplaag op), wordt gerekend met

een gemiddeld volume gewicht (γgemiddeld).

De beddingsconstante van de slappe ondergrond

is bepaald met laboratoriumproeven

op monsters, en is k = 554 kN/m3. De drukken op de palen worden al twee jaar

gemeten. Hiervoor werden zowel boven als

onder de geotextiel wapening, precies boven

een aantal palen, een aantal drukopnemers

aangebracht, zie figuur 1. In deze publicatie

vergelijken we deze drukken met voorspellingen

van BS8006 en EBGEO.

Basis voor de vergelijking tussen

metingen en voorspellingen

Figuur 1 laat zien dat TPC t1 belastingsdeel A

meet. TPC t2 en t3 staan niet in de figuur, maar

zijn ieder op een andere paal, op dezelfde wijze

aangebracht bovenop de geotextiel wapening.

Drukopnemer TPC b1 meet A + B. TPC b1 maakt

het bovendien mogelijk C uit te rekenen: C =

totale belasting - TPC b1.

Voorspellingen met BS8006 en EBGEO

Tabel 2 laat vijf voorspellingen zien voor de

Kyotoweg: twee met EBGEO en drie met

BS8006.

De eerste EBGEO voorspelling rekent zonder

ondergrondondersteuning, zodat deze

voorspellingen goed te vergelijken zijn met

de BS8006 voorspellingen.

De tweede EBGEO voorspelling rekent wel

met ondergrondondersteuning en sluit daarmee

aan op de metingen, die laten zien dat

de ondergrond na 2 jaar nog altijd substantieel

meedraagt.

De eerste (oorspronkelijke versie van) BS8006

voorspelling rekent met de spanningsverdeling

volgens de oorspronkelijke bedoeling van

BS8006. Voor deze benadering leidde Jones

(1990) formules af voor de lijn-last WT. Hierbij

ging hij uit van Marston et al (1913) en een 2D

configuratie (muren in de grond in plaats van

palen). Het gevolg van Jones' 2D benadering is

dat er relatief hoge trekspanningen worden

gevonden, zoals wordt uitgelegd in Van

Eekelen en Bezuijen (2008b).

Foto 1 Aanbrengen houten palen voor de Kyotoweg.

Foto 2 Aanbrengen geogrids voor de Kyotoweg.

γnat γdroog γgemiddeld W Kv ϕ coh.

kN/m 3 kN/m 3 kN/m 3 % m/s o kPa

22.2 17.0 18.6 18.1 2.1 E-9 33.8 11.5

Tabel 1 Eigenschappen van het Hegemann baggerspeciemengsel.

GEOkunst – oktober 2008 59


De tweede BS8006 voorspelling rekent met de

interpretatie die in veel literatuur terug is te

vinden (bijvoorbeeld Love en Milligan (2003),

Russel en Pierpoint (1997)). Deze auteurs

gingen er vanuit dat Jones een 3D benadering

zou hebben gebruikt voor het afleiden van de

formules voor de lijnbelasting WT. Deze benadering

leidt niet tot andere trekspanningen,

maar wel tot een andere lastverdeling (tussen

A, B en C) en andere in de literatuur veel

gebruikte spanningsverdelingsfactoren

60 GEOkunst – oktober 2008

EBGEO BS8006

Parameter EBGEO zonder EBGEO met Oorspronkelijke BS8006 3D Aangepaste versie

steun van slappe steun van slappe versie van BS8006 interpretatie van van BS8006

ondergrond ondergrond 2D benadering lijnlast op wapeningsstrip

tussen palen *

volledig 3D **

Lastverdeling

Totale belasting (zou gelijk kN 34.50 34.50

moeten zijn aan A+B+C) kPa 21.39 21.39

Belastingsdeel A, rechtstreeks kN 10.73 5.51

op palen (kPa) kPa 151.8 77.9

Belastingsdeel B op kN 23.77 11.06 28.99 47.95 ***** 28.99

geotextiel wapening (kPa) kPa 15.41 7.17 18.80 *** 31.09 **** 18.80

Belastingsdeel C, op ondergrond, kN 0 12.71 0 0 0

bij k = 554 kN/m3 and EA

geotextiel = 1500 kN/m

kPa 0 8.24 0 0 0

3

Lijn-last WT, veroorzaakt door

B+C, op strook geotextiel

wapening tussen twee naast

elkaar liggen paaldeksels.

kN/m' 11.88 23.88 14.44

Voorspelde trekspanning in geotextiel wapening

Trekspanning in

geotextiel wapening

kN/m' 60.71 28.25 88.27 61.97

Rekenfactoren voor vergelijking met literatuurbronnen

E = belasting op paal A /

totale belasting (kN/kN)

– 0.31 0.16

1 - E = belasting op geotextiel

wapening / totale belasting

(kN/kN)

– 0.69 0.84 1.39 ***** 0.84

Stress Reduction Ratio SRR

= (gemiddelde druk op geotextiel

wapening B + op slappe ondergrond

C) / totale belasting (kPa/ kPa)

– 0.72 0.88 1.45 ***** 0.88

Waarden die vet cursief zijn gedrukt, worden vergeleken met metingen.

* In overeenstemming met Love et al (2008) en Russel & Pierpoint (1997),

zoals wordt beschreven in Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

** Gemodificeerd BS8006 (Van Eekelen en Bezuijen 2008b).

*** Berekend uit WT volgens BS8006 en een 2D relatie tussen WT en de

gemiddelde verticale belasting op de geotextiel wapening p'r: p'r = WT /s

Tabel 2 Twee EBGEO- en drie BS8006-voorspellingen voor de Kyotoweg.

E (= A/totale belasting in kN/kN) of SRR

(= (B+C)/totale belasting in kPa/kPa). En dat

zijn nou net de waarden waarmee veel auteurs

de verschillende modellen vergelijken.

De derde BS8006 voorspelling geeft de

resultaten van een aangepaste Britse norm

(Van Eekelen en Bezuijen, 2008b). Dit is de

enige van de drie BS8006 versies waarin het

verticale evenwicht altijd klopt, en waarin

een volledige 3D benadering is opgenomen.

waar s is de hart op hartafstand tussen de palen, zie Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

**** Berekend uit WT volgens BS8006 en een 3D relatie tussen WT en de gemiddelde verticale belasting op de geotextiel wapening

p'r: p'r = 2WT /(s+a), zie Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

***** Geen vertical evenwicht, zie Van Eekelen en Bezuijen 2008b.

Vergelijking metingen en berekeningen

Figuur 3 vergelijkt de gemeten en berekende

belasting (A) die rechtstreeks op de palen werkt.

De belasting op de palen voor het geval er geen

boogwerking zou zijn is: γ *H (+p) = (18.6 * 1.15 +

p) = 21.39 + p kPa, waarbij de bovenbelasting p =

0 kPa. De afstand tussen de horizontale lijn op

deze hoogte van 21.39 kPa en de metingen is

een maat voor de boogwerking.

De metingen laten zien dat het enige maanden


Figuur 3

Belastingsdeel

A (kPa) dat

rechtstreeks

naar de palen

gaat.

Figuur 4

Gemiddelde

verticale

belasting B

(kPa) die via de

geotextiel

wapening naar

de palen gaat.

Figuur 5

Belastingsdeel

C (kPa) dat via

de geotextiel

wapening naar

de palen gaat.

Op weg naar een Nederlandse ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 2

Foto 3 Het storten van het baggerspeciemengsel

op de geogrids.

heeft geduurd voordat de boogwerking goed tot

ontwikkeling was gekomen. De boogwerking

wordt ontwikkeld door zettingen in en onder de

aardebaan, en cementatie van het baggerspeciemengsel.

Bij het toepassen van menggranulaat in

plaats van een baggerspeciemengsel wordt ook

cementatie gevonden en kan de opbouw van de

boogwerking op dezelfde manier worden

beschouwd.

Vanaf juli 2006 zijn de metingen min of meer

constant. De schommelingen die overblijven

worden vooral veroorzaakt door het weer (vochtgehalte

in de aardebaan), zoals uitvoerig is

besproken in Van Eekelen en Bezuijen (2007).

We zien dat EBGEO de rechtstreekse belasting

A op de palen overschat. BS8006 benadert de

metingen veel beter. Dit is echter niet zo

belangrijk. Belastingsaandeel B is veel belangrijker,

daar die rechtstreeks de trekspanning in

de geotextiel bepaalt. Voor het ontwerp van

de palen wordt er meestal vanuit gegaan dat

de palen uiteindelijk alle belasting dragen,

dus A + B + C.

Figuur 4 laat de gemiddelde verticale belasting

van de geotextiel wapening zien. De meetresultaten-curve

is bepaald door het gemiddelde van

TPC t1, t2 en t3 van LPT b1 af te trekken.

De figuur laat zien dat de EBGEO voorspelling

goed overeenstemt met de metingen. Vooral als

het meedragen van de ondergrond mee wordt

genomen, benadert EBGEO de metingen zeer

GEOkunst – oktober 2008 61


goed. Dit is een belangrijke conclusie, omdat

deze waarde B de trekspanning in het geogrid

bepaalt. Merk op dat de 3D-interpretatie van

BS8006 een belasting op het geotextiel voorspelt

die hoger is dan de belasting die in het systeem

aanwezig is!

Figuur 5 laat zien dat de slappe ondergrond al

twee jaar meedraagt. De belasting van de slappe

ondergrond neemt niet af. BS8006 gaat er vanuit

dat de ondergrond helemaal niet meedraagt, dus

C=0. EBGEO doet het beter, maar voorspelt een

wat te lage belasting van de ondergrond. Pas als

de stijfheid van de ondergrond flink (factor 2 à 3)

wordt opgehoogd, vindt EBGEO waarden die

overeenkomen met de metingen. We concluderen

dat alle rekenmethoden uitgaan van een

lagere invloed van de ondergrond dan we tot nu

toe in de Kyotoweg meten.

Conclusies

EBGEO benadert de metingen in de Kyotoweg

een stuk beter dan BS8006.

De metingen laten zien dat boogwerking zich in

een paar maanden tijd goed ontwikkelt en blijft

bestaan.

Het meedragen van de slappe ondergrond onder

de Kyotoweg is significant en wordt al twee jaar

lang niet minder.

De Britse norm heeft diverse inconsistenties.

Met aangepaste formules wordt BS8006

consistenter, er wordt dan verticaal evenwicht

gevonden, en de formules zijn volledig 3D.

De resultaten worden beter, maar EBGEO blijft

de metingen in de Kyotoweg beter benaderen.

Foto 3 Kyotoweg

62 GEOkunst – oktober 2008

Deze conclusies sluiten goed aan bij de conclusies

van de paalmatraspublicatie in de vorige

GeoKunst (Van Eekelen en Jansen 2008a).

Deze publicatie laat zien dat EBGEO consistente

resultaten geeft en vindt een goede overeenstemming

tussen eindige elementenberekeningen

en EBGEO.

Vervolgonderzoek

EBGEO schrijft een minimale aardebaandikte

voor die voor Nederlandse omstandigheden

nogal hoog ligt, zeker in combinatie met grote

hart-op-hart-afstanden zoals bij prefab betonnen

palen gebruikelijk. In Duitsland vormt deze

eis geen probleem omdat aardebanen daar doorgaans

toch al dikker zijn. Vervolgonderzoek zal

de geldigheid van de EBGEO-rekenregels voor

dunnere aardebaan moeten aantonen.

Met dank aan

Delft Cluster, Deltares, werkgroepleden van

de CUR-werkgroep ‘Ontwerprichtlijn paalmatrassystemen’

en CUR Bouw en Infra.

Referenties

– British Standard, BS 8006 (1995) Code of practice

for strengthened/reinforced soils and other fills.

BSi, including amendments March 1999.

– EBGEO: Entwurf der Empfehlung ‘Bewehrte

Erdkörper auf punkt- oder linienförmigen

Traggliedern’, juli 2004, Entwurf EBGEO Kapitel

6.9. Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V.

(DGGT). Fachsektion ‘Kunststoffe in der

Geotechnik’ Arbeitskreis AK 5.2 ‘Berechnung

und Dimensionierung von Erdkörpern mit

Bewehrungen aus Geokunststoffen’.

–Van Eekelen, S.J.M. en Bezuijen, A., 2007,

Ook slappe ondergrond steunt aardebaan

op palen, Land + Water, mei 2007, pp 36-37.

– Van Eekelen, Suzanne, Jansen, Hein, (m.m.v.

Marijn Brugman, Martin de Kant, Jan van Dalen,

Piet van Duijnen, Jeroen Dijkstra, Theo

Huybregts, Constant Brok, Rudolf Andringa),

(2008a) Op weg naar een Nederlandse

ontwerprichtlijn voor paalmatrassen 1. Verslag

van een casestudie, GeoKunst nr. 3, 2008.

– Van Eekelen, Suzanne en Bezuijen, Adam,

2008b, Considering the basic starting points of

the design of piled embankments in the British

Standard BS8006, wordt gepubliceerd in de

proceedings van EuroGeo4, paper nummer 315,

september 2008, Edinbourgh, Schotland.

– Van Eekelen, Suzanne, Bezuijen, Adam &

Alexiew, Dimiter, 2008c, Piled Embankments in

the Netherlands, a Full-scale Test, Comparing 2

years of measurements with design calculations,

wordt gepubliceerd in de proceedings van

EuroGeo4, paper nummer 315, september 2008,

Edinbourgh, Schotland.

– Jan Heemstra, 2008, Wat wij nu nog van Keverling

Buisman kunnen leren: De betekenis van klassieke

matrassen in de wegenbouw voor de paalmatras van

vandaag, GeoKunst april 2008, nr 2, blz 54-57

– Jones, C.J.F.P., Lawson, C.R., Ayres, D.J. 1990,

Geotextile reinforced piled embankments,

Geotextiles, Geomembranes and Related Products,

Den Hoedt (ed.) 1990 Balkema, Rotterdam,

ISBN 90 6191 119 2, pp 155-160.

– Love, Jerry and Milligan, George 2003,

Design methods for basally reinforced pilesupported

embankments over soft ground,

Ground Engineering, March 2003.

– Russell and Pierpoint 1997, An assessment of

design methods for piled embankments,

Ground engineering, Nov. 1997, pp 39-44.

– Marston, Anderson, 1913, The theory of load

pipes ditches and tests of cement and clay drain

tile and sewer pipes Iowa Engineering Experiment

station Armes, Bull. 31, Iowa, 1913.


Doelstelling NGO

De doelstelling van de NGO in 2003 was het

vergroten en verbreiden van de kennis over geokunststoffen

en de verantwoorde toepassing

ervan. Dit is onveranderd gebleven en zal in de

naaste toekomst ook zo zijn.

Kennis over geokunststoffen vergroten

Het vergroten van de kennis door de NGO

gebeurt traditiegetrouw door de initiatie van

onderzoek in het vakgebied en door deelname

(in welke vorm dan ook) aan onderzoek.

Daarnaast zijn het volgen van internationale

ontwikkelingen en de stimulering van normalisatie-activiteiten

ook mogelijkheden tot kennisvergroting.

Deze werkzaamheden hebben in de

afgelopen jaren plaatsgevonden via onder andere

CUR, Delft-Cluster en NEN. Dit zal dan ook

voortgezet worden. Gezien de beleidswijziging

bij CROW is de relatie met deze toch ook belangrijke

organisatie helaas enigszins verwaterd.

Ook wordt getracht om consortia van bedrijven

bij elkaar te brengen die gezamenlijk of onderzoek

doen of bijvoorbeeld een nieuw geokunststofproduct

of applicatie ontwikkelen.

Met de oprichting van de commissie Innovatie &

Kennisoverdracht is de NGO bezig om ook meer

innovatie bij de NGO-leden zelf te stimuleren;

dit zowel op technisch vlak alsmede door het

(laten) uitzoeken van subsidiemogelijkheden.

Meer kennis is namelijk wenselijk, maar innovaties

door de concrete toepassing van nieuw

ontwikkelde kennis is natuurlijk de hoofdzaak.

Via diverse Hogescholen en de TU Delft wordt

ook gepoogd meer afstudeeronderwerpen (en

afstudeerders) op het gebied van geokunststoffen

te verkrijgen. Op de langere termijn leidt dit dan

ook weer tot fundamenteel onderzoek en promovendi

bij de TU’s. Op het gebied van innovatie

moet er wellicht ook meer lateraal gedacht

worden; wat gebeurt er in andere sectoren?

Biedt bijvoorbeeld Defensie meer kansen voor

het testen van prototypes dan de GWW-sector?

Kennis over geokunststoffen verbreiden

De kennisbehoefte verschilt per doelgroep.

Dr.ir. A.H. de Bondt Voorzitter NGO

Beleidsplan NGO: terugblik

op periode 2003-2008

en toekomstbeeld

Ontwerpers hebben behoefte aan neutrale,

betrouwbare informatie over ontwerpmogelijkheden

met geokunststoffen. In de afgelopen

periode heeft de NGO dan ook een grootschalige

inventarisatie gepleegd omtrent de wereldwijd

beschikbare software. De resultaten zijn via

www.ngo.nl vrij beschikbaar. Verwerkers van

geokunststoffen zijn een moeilijk te bereiken

doelgroep. Men is niet bereid om veel (reis)tijd

te investeren in het volgen van workshops en

dergelijke. Hoe de uitvoerder en toezichthouder

praktische kennis bij te brengen is een uitdaging.

Eerdere pogingen zijn niet succesvol gebleken.

Het onderwijs had en heeft grote aandacht.

In de afgelopen periode zijn bijvoorbeeld de

mini-lectures gereedgekomen, een handig hulpmiddel

voor docenten. Ook wordt er geprobeerd

de Hogescholen aan de dynamische geokunststoffenwereld

te binden door middel van een

speciaal lidmaatschap. Als hoogtepunt kan

genoemd worden dat er samen met de TU Delft

een Masterclass Geosynthetics is opgezet.

In de komende jaren zal dit verder uitgebouwd

worden door hier een up-to-date boek aan te

koppelen en ook deelnemers uit het bedrijfsleven

de mogelijkheid te bieden de Masterclass

te volgen.

Via lezingenmiddagen werden en worden actuele

onderwerpen voor het voetlicht gebracht.

Gezien de trend in de laatste jaren dat men in

de branche minder tijd heeft of krijgt om naar

bijeenkomsten te gaan en het feit dat er een

overmaat aan bijeenkomsten is, is dit aspect van

het NGO-gebeuren tegenwoordig moeilijk realiseerbaar.

Er wordt dan ook meer samengewerkt

met andere partijen in de sector (vaak per

toepassingsgebied) en bijvoorbeeld ook met de

Belgische zusterorganisatie (de BGS). Succesvol

waren dan ook de lezingenmiddagen in Breda

en Zeebrugge de laatste jaren. Wellicht moet er

ook meer aandacht komen voor de vele innovaties

in het (voor Nederland grote) buitenland.

Een groot succes is al vele jaren het vakblad

Geokunst (als katern in Geotechniek). Dit wordt

Bij het 20-jarig jubileum

van de NGO in 2003 is in

de Efteling het beleidsplan

2003-2008 officieel

gepresenteerd. In het

onderstaande wordt in

grote lijnen ingegaan

op de behaalde (en niet

behaalde) resultaten en

wordt een vooruitblik

gegeven voor de komende jaren. Dit

borduurt voort op een ledenbijeenkomst

die in de zomer van 2005 is gehouden.

zeer gewaardeerd. De NGO doet er alles aan om

potentiële sponsors te overtuigen om Geokunst

financieel te steunen. Helaas is de bereidheid

van de collectieve leden om zich aan het blad

als sponsor te binden zodanig laag dat het voortbestaan

van Geokunst al enkele jaren kritiek is.

Een lastige opgave voor de komende jaren is

om Geokunst levend te houden. Dat kan niet

zonder de steun van de leden. Wij zullen u in

de komende jaren hierop blijven aanspreken.

De website is met circa 30 hits per dag een

goed middel om kennis te verbreiden. Continu

vernieuwen en periodiek verfrissen zal dan ook

hier het beleid voor de komende jaren zijn.

De NGO als organisatie

De leden beslaan het brede veld van partijen

in de branche (van onderzoeksinstituten, via

ingenieursbureau’s, aannemers tot opdrachtgevers,

leveranciers en producenten). Het is de

verwachting dat dit zo blijft. Door fusies, een

meer Europese (in plaats van een nationale)

oriëntatie of simpelweg korte-termijn beleid is

er helaas wel een enkele producent weggevallen

als lid. Daarnaast ontbreken toch wel de

ingenieursbureau’s. Om hier een trendbreuk

in te bereiken en de zichtbaarheid te vergroten,

profileert de NGO zich meer via bijvoorbeeld

stands op beurzen en andere evenementen.

Daarnaast hebben de verschillende commissies

bij tijd en wijle versterking nodig, aangezien het

werk door een kleine club actievelingen wordt

uitgevoerd. Onder andere ter versteviging van

de onderlinge band en het genereren van

nieuwe ideeën, wordt het 25-jarig bestaan

voor aanvang van het 4e EuroGeo-congres in

Edinburgh gevierd.

Tot slot

Concluderend kan gemeld worden dat de

wereld van geosynthetica boeiend was, is en

zeker zal blijven. Met name door de duurder en

schaarser wordende natuurlijke hulpbronnen.

Blijf dus de komende jaren de website:

www.ngo.nl volgen!

GEOkunst – oktober 2008 63


Het maatschappelijk nut van het proefschrift

van A.H. de Bondt:

Anti-Reflective Cracking

Design of (Reinforced)

Asphaltic Overlays

Dit promotieonderzoek werd uitgevoerd bij

de sectie Verkeersbouwkunde van de afdeling

Civiele Techniek van de TU Delft en was

gefinancierd door de Stichting Technische

Wetenschappen (STW). De bijdrage vanuit de

industrie betrof ondersteuning bij het bereiden

van proefstukken ten behoeve van

laboratoriumonderzoek. Binnen het STWproject

zat ook de ontwikkeling van het eindige

elementenmethode-programma CAPA. Dit deel

werd getrokken door de sectie Toegepaste

Mechanica en is in nauwe samenwerking met

het onderstaande werk gerealiseerd.

Samenvatting proefschrift

Reflectiescheurgroei in asfaltoverlagingen kan

64 GEOkunst – oktober 2008

worden veroorzaakt door verkeer, temperatuurvariaties

(dagelijks of seizoensgebonden) en/of

ongelijkmatige bewegingen van de ondergrond;

de laatste kunnen neerwaarts (zettingen),

opwaarts (vorstheffing) of horizontaal (krimp

van klei) gericht zijn. Tijdens het ontwerp van

nieuwe verhardingsconstructies dient het

potentiële risico van ‘reflectiescheurgroei’

vanuit funderingslagen te worden meegenomen,

door te streven naar een optimaal patroon van

scheuren of voegen. Geringere afstanden tussen

scheuren en voegen houdt namelijk in, dat de

bewegingen bij de plaateinden zullen afnemen

(zowel verticaal als horizontaal); echter de

buigstijfheid van de totale constructie zal

minder worden, met een grotere doorbuiging

Foto 1 Overzicht van rond 1999 in de markt beschikbare asfaltwapeningsproducten

Dr. ir. A.H. (Arian) de Bondt Ooms Nederland Holding/Groep

Dr.ir. M. (Milan) Dus˘kov InfraDelft bv.

Promovendi op het gebied

van geokunststoffen

Gezien het 25-jarig bestaan van de NGO is

het interessant na te gaan, wat er gedaan

is met het werk van promovendi op het

gebied van geokunststoffen bij Technische

Universiteiten in de afgelopen jaren.

Het betreft hier de ‘impact’ op het gebied

van bijvoorbeeld kennisniveau en gebruik

in de markt, internationaal aanzien voor

Nederland en natuurlijk niet te vergeten

de persoonlijke ontwikkeling van de

desbetreffende onderzoeker (promoveren

heeft ook een educatief karakter!).

Voor zover ons bekend telt Nederland

twee promovendi op het gebied van

geokunststoffen. Beiden zijn bestuursleden

van de NGO: Arian de Bondt

(voorzitter) en Milan Dus˘kov (penningmeester).

Een verslag van beide

promovendi…

bij een passerende aslast tot gevolg. Voor het

vertragen of tegenhouden van reflectiescheurgroei

in asfaltoverlagingen, die aangebracht

zullen worden op bestaande verhardingsconstructies

die in een gescheurde staat verkeren,

kunnen naast geoptimaliseerde of gemodificeerde

asfaltmengsels, zogeheten ’stress relieving’

of ‘reinforcing systems’ worden gebruikt.

Een ’stress-relieving system’ maakt het mogelijk

dat onderliggende verhardingslagen kunnen

bewegen, zonder dat grote trekspanningen in

het bovenliggende asfalt ontstaan. Een ’stressrelieving

system’ bestaat uit een dunne laag

bitumen (dikte: enkele mm’s), die een lage

afschuifstijfheid dient te genereren bij de overgang

tussen overlaging en bestaand oppervlak.

Toepassing van vliezen en doeken dient hier als

‘container’ van bitumen in de uitvoeringsfase;

opname van bitumen is hun taak.

Het plaatsen van een ‘reinforcing system’ in de

vorm van grids, netten of weefsels op de overgang

oud/nieuw betekent, dat aan de onderzijde

van de overlaging zelfs na het locaal bezwijken

(scheuren) van het asfalt, trek overgebracht

kan worden. Mits er voldoende hechting tussen

wapening en omliggend asfalt aanwezig is,

is het mogelijk het scheurdoorgroeiproces in

de overlaging te vertragen of zelfs te stoppen.

De toepassing van de eindige elementen methode

is de enige aanpak die geschikt is voor het

ontwerp van asfaltoverlagingen op discontinue

constructies. Dit omdat het alleen op deze wijze


mogelijk is scheuren en voegen, verschillende

typen belastingen, het doorgroeien van scheuren,

slip tussen verhardingslagen en de effecten van

een wapening in de analyse te verdisconteren.

Het correct modelleren van de rekstijfheid van

de wapening en de mate van aanhechting is

hierbij van groot belang.

In een eindige elementen analyse dienen ‘interface’

elementen ter karakterisering van de

adhesie tussen de verschillende verhardingslagen.

De ontwerpparameters die noodzakelijkerwijs

experimenteel bepaald dienen te

worden, zijn de afschuifstijfheid en afschuifsterkte

van de ‘interface’ en de bezwijkslip.

De waarden hiervan zijn een functie van de

textuur (ruwheid) van het oude oppervlak, de

mengselcomponenten van de overlaging en de

mechanische eigenschappen van het gebruikte

bitumen. Uit laboratoriummetingen op kernen

genomen uit wegen bleek dat de afschuifstijfheid

toeneemt bij een grotere afschuifsnelheid

en een lagere temperatuur.

Voor het modelleren van de discontinuïteiten

(scheuren en voegen) kunnen ook ‘interface’

elementen worden gebruikt. Ter verkrijging van

invoer voor deze elementen is een afschuifopstelling

voor scheuren ontworpen en

gebouwd, die geen buigend moment langs de

scheur levert; verder is het mogelijk representatief

bereide proefstukken in de vorm van

balken te gebruiken.

Scheurvertandingsexperimenten op scheuren

geprepareerd in grind- en dichtasfaltbetonproefstukken

bij een temperatuur van 20 °C,

gaven aan dat de afschuifstijfheid en sterkte

hiervan toenemen met een grotere normaaldruk

en verplaatsingssnelheid; zonder druk kan geen

schuifkracht worden overgebracht. Cyclische

proeven wezen uit dat de wijze van afname

van de afschuifstijfheid sterk afhangt van de

belastingsamplitude.

Om inzicht te verkrijgen in het effect van de

aanwezigheid van wapening op de lastoverdrachtsmogelijkheden

van scheuren, zijn ook

afschuifproeven verricht op gewapende

scheuren. De proefstukken waren verkregen

uit een speciaal aangelegde strook asfalt, welke

met gebruikelijk wegenbouwmaterieel gemaakt

was. Uit een serie van afschuifproeven op

gewapende scheuren in dichtasfaltbeton kon

geconcludeerd worden, dat dit type scheuren

dwarskracht kan overbrengen zonder extern

opgelegde normaaldruk. Dit is mogelijk, doordat

goed aangehechte wapening een normaalkracht

Foto 2

Oude reflectiescheur

in A6 Friesland.

Foto 3

Ontwikkelde

4punts-afschuifopstelling

met

steundrukmogelijkheden.

Foto 4

Beproeving

van gewapend

asfaltblok

(zonder

steundruk).

GEOkunst – oktober 2008 65


ij de scheur kan ontwikkelen, wat inhoudt dat

wrijving langs de scheurvlakken optreedt. Uit

metingen op verschillende in de handel verkrijgbare

wapenings-systemen, bij een temperatuur

van 20 °C, bleek duidelijk, dat niet alleen de

rekstijfheid van de wapening een rol speelt,

maar ook de weerstand tegen uittrekken.

De wijze waarop de knopen tussen de ribben/

strengen van een wapeningsproduct zijn

gefabriceerd, bepaalt of uittrekweerstand wordt

gegenereerd via opsluiting van materiaal in de

mazen (grids) of via adhesie langs de strengen

(weefsels).

Na een uitgebreid lastoverdrachtsmeetprogramma

bij dwarsscheuren op de A50 (later

aangeduid met A6) kon vastgesteld worden

dat met de huidige stand van de techniek, de

valgewichtdeflectometer het meest geschikte

gereedschap is om de in-situ afschuifstijfheid

van discontinuïteiten in verhardingen te bepalen;

dit omdat het de voor asfalt benodigde

verplaatsingssnelheden kan genereren en simpel

is. Dit type metingen dienen wel op het

juiste moment in het seizoen plaats te vinden.

Uit eindige elementen analyses is gebleken dat

de bijdrage van een asfaltwapening toeneemt

naarmate de rekstijfheid ervan groter is en de

verharding meer doorbuiging vertoont. In het

geval van semi-stijve en stijve constructies dient

voornamelijk op thermisch geïnduceerde

scheurdoorgroei te worden gedimensioneerd.

De analyses gaven aan dat wapenings-systemen

in deze laatste situatie zeer effectief kunnen

zijn.

Historische ontwikkelingen qua

gebruik van asfaltwapening in

de Nederlandse markt

Rond 1970 waren er de eerste toepassingen van

asfaltwapening in Nederland. Er kwam zelfs een

werkgroep van het toenmalige StudieCentrum

Wegenbouw (B7). De producten zijn niet doorgebroken,

vanwege problemen bij de installatie

(verwerking), een slechte hechting met het

omliggende asfalt, gebruik van te korte

verankeringslengtes (Hollandse zuinigheid!)

en het niet kunnen aantonen van het effect

met behulp van deflectiemetingen.

66 GEOkunst – oktober 2008

Halverwege de jaren tachtig van de vorige eeuw

was er wel een doorbraak van verschillende

producttypen. Dit was voornamelijk mogelijk

doordat de verschillende producten inmiddels

waren verbeterd (andere fabrikanten) en er

inmiddels weinig nieuwbouw van wegen meer

was, maar wel (achterstallig) onderhoud. Ook

hadden wegbeheerders geen budget meer voor

altijd maar weer een dik asfaltpakket, maar

werd er gezocht naar alternatieven. Sinds begin

jaren negentig is wapening van asfalt een algemeen

geaccepteerde oplossing bij scheurproblemen

in verhardingsconstructies. Ofschoon

het heel moeilijk is vanuit de circa 5 à 10 actieve

leveranciers van geokunststoffen voor asfalt in

Nederland, een eenduidig beeld te verkrijgen

met betrekking tot het volume aan verwerkte

producten per jaar (gemiddeld over een aantal

jaren bezien) worden informeel getallen

genoemd tussen de 0,5 en 1,0 miljoen m2 per

jaar. Ter oriëntatie: dit betekent 50 à 100 km

lengte weg met een breedte van 10 m.

Resultaten van het promotieonderzoek

op de lange termijn

Als concrete ‘deliverables’ van dit promotieonderzoek

kunnen genoemd worden:

Kennis en inzicht in reflectiescheurgroei

(basiselementen voor ontwerpsoftware);

Antwoorden op de vraag: hoe werken

’stress-relieving systems’ (‘glijlagen’)?;

Duidelijkheid over waar asfaltwapening zijn

werkingsmechanisme aan ontleend;

Stimulans voor de markt door presentaties

en publicaties;

Creëren van uitdagingen voor marktpartijen

(onder andere productontwikkeling);

Inzicht in zinvolle functionele product- en

systeemeisen;

Regelen en bijhouden (op de lange termijn)

van proef- en observatievakken;

Geokunststoffen in asfalt een plaats geven

binnen de CEN-normen;

Genereren van een COST348-rapportage

(WG4) over de status met betrekking tot de

ontwerpmogelijkheden met deze materialen;

In gang zetten van de trend om met deze

materialen echte (innovatieve en voegloze)

constructies te verwezenlijken en niet meer

te denken in een standaard gewapende

asfaltoverlaging;

Opzetten (samen met België en Frankrijk) van

een 4-jaarlijks RILEM-congres over deze materie,

inclusief elke 10 jaar een state-of-the-art

rapport. Dit congres komt in 2012 weer naar

Nederland (Maastricht 1996 was de laatste

keer;

Creëren van een goede exportpositie voor

de Nederlandse (wegenbouw)aannemerij op

dit vlak.

Tot slot

Concluderend kan gemeld worden dat de investering

die Nederland BV ooit gedaan heeft in

een promotieonderzoek op het gebied van

geokunststoffen in asfalt er op de lange termijn

bezien zeker uitgekomen is. Brainstorming over

nieuw fundamenteel onderzoek aan de hand van

(innovatieve) geokunststoftoepassingen met

potentie in de GWW-sector, is dus zeker nodig.

De NGO zal hier een stuwende factor in moeten

zijn, met andere woorden partijen met elkaar

in contact brengen en ten bate van onderzoeksfinancierende

overheidsorganisaties de economische

potentie op de lange termijn in kaart

brengen.

Dr. ir. A.H. (Arian) de Bondt is Manager

Research & Development bij Ooms Nederland

Holding/Groep. Meer informatie over het (compleet

te downloaden) in mei 1999 afgeronde

werk van de Bondt wordt verwezen naar de

website: www.ooms.nl/adebondt/adbproef.html.


Proefschrift van Milan Dus˘kov:

Onderzoek op EPS-hardschuim als

lichtgewicht funderingsmateriaal

in verhardingsconstructies

Inleiding

Toepassing van geëxpandeerde polystyreen

(geo)hardschuim-EPS als licht funderings- en

ophoogmateriaal leidt tot reductie van de

zettingen die gepaard gaan met de aanleg van

wegconstructies in gebieden met slecht dragende

grond. De lage elasticiteitsmodulus van EPS

hardschuim beïnvloedt echter het gedrag van de

bovenliggende lagen van de wegconstructie. In

vergelijking met overige funderingsmaterialen

heeft EPS, naast een extreem laag soortelijk

gewicht en een lage elasticiteitsmodulus, ook

een lage wateropname en lage warmtegeleidingscoëfficiënt.

Om te onderzoeken in welke

mate toepassing van EPS van invloed is op het

structurele gedrag van wegverhardingen is het

promotieonderzoek 'EPS as a Light-Weight

Sub-base Material in Pavement Structures'

uitgevoerd op het Laboratorium voor Weg- en

Spoorwegbouwkunde van de Technische

Universiteit te Delft. Het onderzoek bestond

uit materiaalonderzoek op EPS, in-situ metingen

en numerieke analyses van het structureel

gedrag van verhardingen met een EPS-laag.

Materiaalonderzoek, in-situ

metingen en numerieke analyse

De uitgebreide beproeving van het EPS-hard-

Aanleg

Zwijnskade

2001.

Promovendi op het gebied van geokunststoffen

schuim was gericht op de bepaling van de elastische

en permanente deformaties van EPS onder

zowel cyclische als statische belasting, de

bepaling van de maximale wateropname en

vaststelling van de invloed welke wateropname

en blootstelling aan vries/dooi cycli hebben op

de mechanische eigenschappen van EPS.

Valgewicht-deflectiemetingen (op zowel asfaltals

betonsteenverhardingen) en asfaltrekmetingen

zijn uitgevoerd voor evaluatie van de structurele

conditie van verhardingen met een EPS laag.

De asfaltverharding van de Matlingeweg te

Rotterdam was interessant voor onderzoek

vanwege de aanwezige zware verkeerbelasting.

De reden voor de reconstructie met EPS-hardschuim

in 1990 was de grote (ongelijkmatige)

zettingen van de oorspronkelijke verhardingsconstructie.

Een paar weken na de reconstructie

moest een overlaag aangebracht worden vanwege

lokaal bezwijken van de asfaltverharding.

Naast een drie jaar durende observatie van

deze verhardingsconstructie zijn op drie betonsteenverhardingen

in een woonwijk met lage

verkeersbelastingen gedurende 2,5 jaar

valgewicht-deflectiemetingen uitgevoerd.

Wat numerieke analyses van het structureel

gedrag van verhardingen met een EPS-laag

Figuur 1 Driedimensionaal

verhardingsmodel berekend met

het CAPA-3D programma

betreft zijn er drie verschillende analyses,

gebaseerd op de eindige elementen methode,

uitgevoerd. Ten eerste zijn eendimensionale

berekeningen van het temperatuurverloop in

asfaltverhardingen uitgevoerd met het programma

WEGTEM. Ten tweede zijn spannings-, reken

deflectiewaarden in asfaltverhardingen uitgerekend

met het DIANA programma. In het

kader van deze axiaal-symmetrische analyse is

het spanningsafhankelijke materiaalgedrag in

de ongebonden funderingslagen gesimuleerd.

Ten slotte is de karakteristieke blokstructuur

in de EPS laag geïmplementeerd in een driedimensionaal

verhardingsmodel en berekend

met het CAPA-3D programma.

Nieuwe ontwerpprocedure

Het ontbrekende deel in de ontwerpprocedure

voor lichtgewichtverhardingen met een EPSlaag

was het criterium voor het EPS zelf. Er was

geen toelaatbare negatieve rekwaarde door

verkeersbelasting vastgesteld. Op basis van de

onderzoeksresultaten (uitgebreid materiaalonderzoek

inclusief cyclische uniaxiale proeven

en kruipproeven) is geconcludeerd dat, zo lang

de elastische rek in de EPS-blokken ten gevolge

van cyclische (verkeers)belasting beperkt blijft,

de optredende permanente deformatie in de

EPS-laag is te verwaarlozen. Op basis daarvan

wordt als ontwerpcriterium voor de EPS-laag

een maximale elastische rek ten gevolge van

verkeersbelasting van 0,4% voorgeschreven.

Op basis van de conclusies uit het onderzoek is

de nieuwe ontwerpprocedure voor wegconstructie

met EPS blokken als lichtgewicht ophoogmateriaal

ontwikkeld en gepubliceerd als

CROW publicatie 150 ‘De toepassingsrichtlijn

voor EPS in de wegenbouw’.

Dr.ir. M. (Milan) Dus˘kov is directeur/eigenaar

van het bureau InfraDelft bv.

Meer informatie over het afgeronde werk

van Dus˘kov op: www.infradelft.nl.

GEOkunst – oktober 2008 67


Anekdotes over de oprichting

van de NGO en de jaren daarna

De akte van oprichting is gepasseerd op

8 december 1983 te Rotterdam. Over hoe de

vorming van NGO tot stand kwam en over enkele

hoogtepunten in de jaren erna, kunt u lezen in

de anekdotes van twee oud bestuursleden,

tevens ereleden voor het leven. Een oude rot

in het vak, de huidige secretaris, doet er nog

een klein schepje bovenop.

Koos Mouw – ex voorzitter en erelid

‘In 1977 is een eerste initiatief genomen door de

Fransen door in Parijs een eerste internationaal

congres over geokunststoffen te houden. De

tweede werd gehouden in Las Vegas. Daar ook

is het initiatief genomen om een internationaal

platform op te richten, de International Geosynthetic

Society (IGS). Door de Nederlandse

vertegenwoordigers is daar een hele sessie

gewijd aan de Oosterscheldewerken en de daar

gebruikte geokunststoffen, waarbij de zaal

stampvol zat. Nu vanuit Nederland het voortouw

werd genomen in deze ontwikkelingen wilde

men dat graag zo houden. De daar aanwezige

Nederlanders besloten dat zij een Nederlandse

Akte van

oprichting.

68 GEOkunst – oktober 2008

vereniging zouden oprichten die een platform

moest worden voor kennisuitwisseling omtrent

het verantwoord toepassen van Geokunststoffen

in de civiele techniek’.

‘Hoewel IGS het besluit eerder had genomen,

bleek het nogal wat voeten in de aarde te

De NGO is in 1983 opgericht. Het 1e bestuur

bestond uit 9 leden.

Van links naar rechts: Koos Mouw, Hans Dorr,

Henk Blanker, Koos van Harten (voorzitter),

Wouter van Wijk, Cor van den Berg en

Albert-Jan Woestenek. Niet op de foto,

maar wel degelijk van het 1e bestuur,

Gert den Hoedt en Cor Kenter.

hebben voordat de vereniging daadwerkelijk

was opgericht. In Nederland was dat wat sneller

voor elkaar, in 1983 is de Nederlandse Geotextielorganisatie

opgericht.

Op een IGS congres in 1986 in Wenen hebben

wij het boek 'Geotextiles and Geomembranes'

Omgeving waarin het 2e Internationaal congres over geosynthetics werd gehouden.


uitgedeeld. Het schrijven daarvan was al eerder

gestart, maar onder de vlag van NGO is het bij

dit congres gepresenteerd. Met letterlijk de

kofferbak vol keurig ingepakte boeken togen

wij naar de Nederlandse Ambassade in Wenen

waar het boek aan het IGS bestuur werd gepresenteerd.

Daarvóór werd het eerste exemplaar

aan de toenmalige Minister Van Ardenne van

Economisch Zaken overhandigd.

De wijze waarop het NGO-bestuur de organisatie

van het vierde Internationale geotextiel congres

dat in 1990 in Den Haag werd gehouden, tijdens

het derde congres in 1986 in Wenen heeft binnengehaald

is zeker het vermelden waard.

Het begon, zoals gebruikelijk, met een rondvraag

van het IGS-bestuur. De NGO, die toentertijd

twee bestuursleden in het IGS-bestuur had,

vond het aan zijn stand verplicht om de concurrentie

aan te gaan om het congres in 1990 te

organiseren. In samenwerking met het ministerie

van EZ, de EVD en het HOC werd er hard

gewerkt aan een bid book. Voor de presentatie

in Wenen werd een heel circus opgetuigd. Eerst

was er de presentatie van het boek ‘Geotextiles

and Geomembranes in Civil Engineering’ aan het

IGS-bestuur in de Nederlandse Ambassade.

Vervolgens werden alle congres deelnemers vanuit

de NGO-stand bewerkt met folders en speciale

Hollandse snuisterijen, zoals oranje, zelfklevende

tulpjes voor op de badge en miniatuur klompjes

als sleutelhanger. Deze laatste twee artikelen

waren, vooral voor onze Aziatische vrienden,

niet aan te slepen. Na enkele dagen moest een

nieuwe partij worden ingevlogen.

De concurrentie van andere landen was hevig en

elke avond werd er ‘krijgsraad’ gehouden in de

Wim Kragten

(midden)

Las Vegas

1982.

lobby van het beroemde hotel Sacher, die door

ons daartoe werd verbouwd tot vergaderruimte.

Daar werden vaak heftige discussies gehouden

over de te volgen strategie voor de volgende

dagen. Uiteindelijk werd op de laatste dag van

het congres, na een paar enerverende stemrondes,

de fel begeerde nominatie binnengehaald. Op

de sluiting van het 3e IGS congres presenteerde

Gert den Hoedt handgeschreven sheets waarin

hij in 21 talen meldde de congresgangers graag

terug te zien in Den Haag!

Uiteindelijk begon hiermee, toen, de eerste

internationale manifestatie van de NGO’.

Gert den Hoedt - ex bestuurslid

en erelid

Een persoonlijk hoogtepunt voor Gert was zijn

functie als ’secretary general’ van het vierde

internationale congres van IGS dat 1990 plaatsvond

in Den Haag. Hij was geknipt voor deze

erebaan en had ook zijn aandeel geleverd in

het binnenhalen van de nominatie tijdens het

congres in Wenen. Gert beleefde de voorbereiding

van het vierde congres in Den Haag en het

congres zelf als een hele fijne tijd.

‘We hadden een leuke club mensen die het organiseerde.

Ik zeg dit bevooroordeeld natuurlijk,

maar het congres was een trendsetter in die zin

dat de kwaliteit van de gemiddelde ‘paper’ hoog

was. Anderen beoordeelden het congres achteraf

ook goed. Op de laatste dag liep ik op mijn

wenkbrauwen, maar het congres was geslaagd:

leerzaam, leuk en ontspannen voor iedereen.

Met uitzondering helaas voor onze voorzitter,

Koos van Harten, die halverwege het congres

ziek werd. Aan de organisatie van dit congres, en

nog een paar dingetjes, heb ik mijn erelidmaatschap

te danken. Daar moet je je niet zoveel bij Sheets Gert den Hoedt, Wenen 1986.

GEOkunst – oktober 2008 69


voorstellen hoor. Je hebt die titel voor het leven,

je hoeft geen contributie meer te betalen en af

en toe komt het voor dat ze je advies ergens over

vragen’.

Wim Kragten - oude rot in het vak en huidige

secretaris van de NGO

Over zijn trip naar Las Vegas: ‘Tijdens de reis

naar het tweede Internationale Geotextielcongres

in Las Vegas in de nazomer van 1982

zijn, in mijn herinnering, de eerste contacten

ontstaan over de oprichting van de NGO. Van

het bezoek aan het congres zelf herinner ik mij

nog enkele leuke anekdotes.

Mijn toenmalige collega Henk Blanker en ik

waren tijdens het congres ondergebracht in het

kolossale MGM hotel. Het hotel maakte diepe

indruk op ons door zijn grote hotelkamers en het

gebruik van grote hoeveelheden marmer in het

gebouw zelf. We hadden een lange reis achter

de rug en wilden iets eten. Ik bestelde via roomservice

vier sandwiches en twee blikjes bier.

Twintig minuten later werd er op mijn deur

geklopt en stond er een indrukwekkende

donkere bediende in wit jacquet met gouden

knopen en een schitterend gedekte tafel met

vier sandwiches en twee in ijskoelers gelegde

blikjes bier voor de deur. Het ‘diner’ werd in

10 minuten verorberd en ik was 80 dollar armer

(dat was erg veel geld in die tijd).

Het afscheidsdiner was omgeven met alle pracht

en praal. Vooral het dessert werd met het nodige

tromgeroffel en bijbehorende versierselen

gepresenteerd. Geheel onverwachts ging het

licht uit en kwamen er allerlei koks met reusachtig

geflambeerde ijstaarten de zaal binnen. De

koks liepen op de maat van de muziek en het

Voorzitters van de NGO op een rij.

70 GEOkunst – oktober 2008

applaus de zaal rond en verdwenen weer via

een zijingang. Velen van ons verwachtten het

dessert, maar de taarten waren niet echt. Las

Vegas was een en al show.

Er werd niet alleen smakelijk gegeten tijdens dit

verblijf. Het handjevol Nederlanders dat op dit

congres aanwezig was, was unaniem van mening

dat Nederland rijp was voor een eigen geotextielorganisatie.

Onder de bezielende leiding van

professor Koos van Harten en ir Cor van den Berg

is veel werk verzet om in 1983 de Nederlandse

Geotextielorganisatie het licht te laten zien.’

EuroGeo1

Het laatste grote event dat door de NGO werd

georganiseerd was the First European

Geosynthetics Conference and Exibition

‘EuroGeo1’ in Maastricht in 1996. De organisatie

van dit congres werd gedragen door het bestuur

en de collectieve leden van de NGO. Het toenmalige

bestuur (Koos Mouw, Wim Voskamp,

Andries Steerenberg, Max Nods, Marianne

Geense, Hendrik Bijnsdorp en Ad van de Burg)

hebben zich hiervoor enorm ingezet.

EuroGeo1 werd zodanig strak georganiseerd, dat

er een behoorlijk positief saldo overbleef voor

de NGO. Wij zijn nu 12 jaar verder en EuroGeo4

staat voor de deur. In september werd het 25

jarig jubileum van de NGO tijdens EuroGeo4

gevierd. Een verslag daarvan treft u aan in de

volgende uitgave van Geokunst.

NGO Voorzitters

Ten slotte de (gewezen) voorzitters van de

NGO op een rij. Van links naar rechts:

Koos van Harten, Koos Mouw,

Louis de Quelerij en Arian de Bondt.

EuroGeo1, Maastricht 1996.


In dit voorbeeld wordt gewerkt aan een 6 meter hoge geluidswal onder 70°.

Enkagrid PRO werd ingezet. Enkagrid PRO is een uni-axiaal grid dat in

verschillende sterktes de trek- en afschuifkrachten als gevolg van de steile

bouw opneemt. Na constructie werd de wal via hydroseeding ingezaaid.

Enkagrid MAX wordt veelvuldig toegepast voor grondstabilisatie bij

constructies op slappe grond. Enkagrid TRC (niet op de foto) is een

variant van Enkagrid die behalve voor stabilisatie van grond ook zorgt

voor scheiding en filtratie van grondlagen.

De grafiek toont de verandering van het trek-rek gedrag en de kruipeigenschappen

als gevolg van een constante belasting. Op basis van deze

wetenschap kunnen reductiefactoren worden bepaald en betrouwbare

stabiliteitsberekeningen worden uitgevoerd voor bouwconstructies met

een levensduur van 120 jaar. Opvallend is het verschil in de lange duur

ontwerp sterkte tussen hoogwaardig PET (68%) en PE (39%). Waarden

zijn gebaseerd op wetenschappelijke en commerciële publicaties.

Grond onder controle met Enkagrid ®

Grondwapening of grondstabilisatie zijn vaak noodzakelijk bij het

vervaardigen van steile hellingen of bij het aanleggen van wegen,

pleinen of parkeerplaatsen op slappe ondergrond. Geogrids zijn

daarvoor een krachtig instrument. Ze nemen door hun geometrische

structuur en door het polymeer waaruit ze zijn vervaardigd krach -

ten op die de grond zelf niet kan opnemen. Daardoor is besparing

mogelijk op alternatieve funderingslagen en kunt u – ook op smalle

stroken – hoge wallen realiseren.

Colbond’s Enkagrid is het geogrid met de krachtigste

eigenschappen

Hoe sterk een grid moet zijn hangt af van een aantal elementen zoals:

De toepassing, de gewenste levensduur, de grondsoort en PH-waarde,

de draagkracht van de grond en de verwachte boven- of verkeersbelasting.

Bij de keus voor een geogrid voor steile toepassingen wordt vaak gekeken

naar maximale trek- of breuksterkte. Deze waarde zegt echter veel over de

sterkte op korte termijn maar niets over sterkte op lange termijn. Het laatste

wordt voornamelijk bepaald door de mate waarin een grid op lange termijn

uitgerekt wordt, ook wel kruipgedrag genoemd. Enkagrid scoort op deze

factor veruit als beste. Een recent vernieuwd BBA certificaat voor Enkagrid

laat een kruipfactor van maar liefst 68% zien bij een levensduur van 120

jaar!

Het sterke punt van Enkagrid is dat het gemaakt is van geëxtrudeerde

polyester (PET) strips. Polyester is bij dezelfde rek duidelijk sterker dan

polyethyleen, een materiaal dat in andere grids vaak wordt gebruikt.

Concreet betekent dit dat Enkagrid PRO 60 met een breukwsterkte van

60 kN/m bij een levensduur van 120 jaar even goed presteert als een hoge

dichtheid polyethyleen grid (HDPE) van plusminus 90 kN/m breuksterkte.

Daarmee bespaart u op kosten voor grondsto en.

Kortom: Enkagrid is de juiste keuze als het gaat om grond-wapening en

grondversterking. Enkagrid is beschikbaar in sterktes van 20 kN/m tot 180

kN/m treksterkte.

Enkagrid is een geregistreerd merk van Colbond bv.

Enkagrid: Een sterke keuze voor grondversterking of

grondwapening

Wereldwijd beproefd sterk geogrid.

Voor (bouw)wegen, funderingen, pleinen, startbanen,

parkeerplaatsen, steile hellingen met of zonder

schanskorven, hoge wallen op smalle stroken, taluds,

oevervoorzieningen, dijklichamen, landhoofden etc.

Volledige technische ondersteuning door Colbond.

Bestekteksten en een speciaal ontwerpprogramma voor

Enkagrid staan tot uw beschikking.

Meer informatie: Voor advies, berekening, bestekteksten en ontwerpprogramma neemt u telefonisch contact op met

dhr. Ronald Janssen: +31 (0)6 1097 9523 of +31 (0)26 366 4600 Of per mail op ronald.janssen@colbond.com

Kijkt u ook eens op www.colbond-geosynthetics.nl


ARCHEOLOGIE

+

CULTUURLANDSCHAP

MONUMENTENZORG

De som is meer dan de delen...

Dat geldt zéker voor VITRUVIUS. Het kwaliteitsvakblad over

archeologie, cultuurlandschap en monumentenzorg. Diepgaand

maar onderhoudend; hoog niveau maar toegankelijk. Een keur

aan gerenommeerde namen uit de vakgebieden dragen bij aan de

fraai verzorgde uitgaven. Vitruvius bereikt iedereen die meetelt

op de drie werkterreinen. Vitruvius verschijnt niet in de winkel.

Nederland 4x per jaar € 45,-

België 4x per jaar € 55,-

Mail voor een (cadeau)abonnement naar:

info@uitgeverijeducom.nl

More magazines by this user
Similar magazines