IJKDIJK, Pipingproeven juli – december 2009 Huub De Bruijn
Vele partijen betrokken bij piping experimenten
Nog even kort de verschillende pipingfases Piping (zandmeevoerende wellen) (1)
1
2
3
1 Verhoogde waterdruk en binnendijks scheuren in toplaag
2 Water dringt door de en wellen
scheuren: kwel
3 Zand wordt meegevoerd met het water: zandmee-voerende wel
12 april 2010
Piping (kwel en wellen) (2)
4
4 De pipe groeit: pipe staat op doorbreken
5
5 De pipe en dijk eroderen: dijk bezwijkt
6
12 april 2010
6 Dijkdoorbraak
Piping Ijkdijk experimenten Twee Hoofdonderzoeksvragen: Vanuit Sterkte en Belastingen Waterkeringen (SBW): Valideren Verbeterde rekenregel (mechanisme, proces en rekenregel) Showcase, “kan piping tot dijkdoorbraak leiden”
Vanuit Stichting IJkdijk Kunnen realtime monitoringssystemen in de dijk Piping signaleren en eventueel tegengaan (luisterbuis)
12 april 2010
Wat hebben we gebouwd voorziening om lekkage langs randen tegen te gaan (flap aan folie aan beide zijden van elke bak?) 3
B
B’
2 1
Stelconplatentoerit
1:1,5
0 = NAP
noordelijke ringdijk
1:2
1:2
-1 = m.v.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Vrije overstort met nylon doek om meevoeren van zand te voorkomen
Aanzicht kleiwalletje, géén afdekking! .
.
rijplaten
.
-2
klei/veen
-3
1:1
1:1
-4
drainage boven geogrid en folie, daaronder ook weer drainage
zand -5 m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
lengtedoorsnede B-B’
10 11
12
13 14
15 16
17 18
19 20
21
22
23 24
25
26 27
28 29
30 31 32
33 34
35 36
37
38
39 40 41 42
43
44
45
46 47
48 49
50 51 52 53
54 55
56 m
A
A’ verdeelpunt kanaalwater 3
4m vrij tbv vrije passage
2 1
1:1,5
1:1,5
1:1,5
1:1,5
0 = NAP
klei (van bekleding macrostabiliteitsdijk)
1:1,5
-1 = m.v.
Oostelijke ringdijk
-2
klei / 1:1 veen
1:1
zand
Itterbecke zand 0,125-0,250 mm infiltratie-/drainagebuizen geogrid (ter bescherming)
-3
1:1
1:1
-4
Itterbecke zand 0,250-0,375 mm
1:1
-5 m
dwarsdoorsnede A-A’
waterdicht folie met bemalingsbuizen eronder (hier ter indicatie vijf geschetst)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12
13 14
15 16
17 18
19 20
21
22
23 24
25
26 27
12 april 2010
28 29
30 31 32
33 34
35 36
37
38
39 40 41 42
43
44
45
46 47
48 49
50 51 52 53
54 55
56 57
58 59
60
61 62 63
64
65 66
Overzichtfoto
12 april 2010
instrumentarium
12 april 2010
Visuele controle nabij uittrede punt
12 april 2010
Resultaten, Validatie proces Fase 1 Erosieactiviteit en welvorming Fase 2 Pipevorming – terugschrijdende erosie Fase 3 Pipevorming - ruimen Fase 4 Dijkdoorbraak
12 april 2010
proces Fase 1 Erosieactiviteit en welvorming: • De eerste waarnemingen ‘zandsporen’, • Bij grotere verhangen ‘schone’ wellen • Voordat continu zandtransport wordt waargenomen dalen de waterspanningen in benedenstroomse raaien, duidend op kanaalvorming.
12 april 2010
Fase 1 wat kun je zien en wat kun je meten
Verwarmde optische kabel (kappelmeyer) in het zand
12 april 2010
proces Fase 2 Pipevorming – terugschrijdende erosie • Er ontstaan zandmeevoerende wellen. • Uit waterspanningen kan afgeleid worden waar het kanaal zich bevindt. • De lengte van het kanaal blijft bij gelijkblijvend verval toenemen.
12 april 2010
Principe referentie monitoring Fase 1, geen kanaaltjes In de fase zonder kanaaltjes is er sprake van een (nagenoeg) lineair verhang van de waterdruk in het zand
12 april 2010
Fase 2, kanaaltjes ontstaan Bij het ontstaan van kanaaltjes benedenstrooms, neemt de doorlatendheid daar toe en de weerstand af. De helling van de verhanglijn in het zand verandert
12 april 2010
Start fase 3, kanaaltjes groeiien terug tot bovenstrooms
Bij het volledig teruggroeiien van de kanaaltjes:, de doorlatendheid >> en de weerstand <<. Bovenstrooms nemen de drukken toe
12 april 2010
Filmpje contourplots proef 3
12 april 2010
Fase 3 Pipevorming - ruimen Fase 3 Pipevorming - ruimen â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘
â&#x20AC;˘
Uit waterspanningen kan worden afgeleid dat het kanaal de bovenstroomse zijde bereikt, (start ruimproces). Nadat het kanaal de bovenstroomse zijde heeft bereikt kost het bij constant verval nog geruime tijd (meer dan 24 uur) om tot bezwijken te komen. Mogelijk treedt dit proces sneller op wanneer het kritiek verval meer wordt overschreden. Het bereiken van de benedenstroomse zijde resulteert in een forse toename van het zandtransport.
12 april 2010
Wat zie je en wat kun je meten
12 april 2010
Wat zie je en wat kun je meten
12 april 2010
Fase 4 Dijkdoorbraak • •
•
Er treden scheuren op in de dijk. Aan de bovenstroomse zijde zakt de dijk in. Voordat bezwijken optrad vond er zeer veel zandtransport plaats bij proef 2 (grof zand) en relatief gering zandtransport bij proef 1 en 3. De dijk bezwijkt.
12 april 2010
Proef 2 doorbraak
12 april 2010
Wat kun je zien en meten
12 april 2010
Fase 4 doorbraak
Optische kabels van GeoDetect (0,10 m in zand) Links is temperatuur verandering Rechts is rekken 12 april 2010
Interventies Luisterbuis in proef 4
12 april 2010
Proef 3 enkele uren na doorbraak
12 april 2010
Proef 4
12 april 2010
stellingen Een zandmeevoerende wel is piping. Achter een piping vrije dijk mogen geen zandmeevoerende wellen meer worden waargenomen. Piping is een gevaarlijk faalmechanisme. Is het daarom noodzakelijk om het risico van piping volledig uit te sluiten met kostbare versterkingsmaatregel of kan een restrisico worden afgedekt met monitoring/noodmaatregelen? Maatregelen moeten robuust zijn.
12 april 2010
Proef 1 vlak voor bezwijken
12 april 2010