Ingezoomd
In deze rubriek zoomen we in op een innovatieve techniek, ingezet bij een HWBP-project. Dit keer onder de loep: het praktijkonderzoek Opbarsten bij Dijken. In dit innovatieproject onderzoeken Waterschap Drents Overijsselse Delta en het kennisinstituut Deltares hoe bij hoogwater het land achter de dijk omhoog wordt gedrukt en kan opbarsten.
De opgave
Met de bouw van de nieuwe dijk bij het Reevediep wordt een deel van de IJsseldijk bij Kampen niet meer gebruikt. De dijk biedt daarmee een unieke kans om grootschalige proeven op uit te voeren en daarmee onze praktijkkennis te vergroten. Waterschap Drents Overijsselse Delta, Deltares en het HWBP pakten deze kans aan om de processen van opdrijven en opbarsten te kunnen meten op een bestaande dijk.
Ulrich Förster (geotechnisch expert bij Deltares): ‘Bij het beoordelen en toetsen van dijken op waterveiligheid gebruiken we in de dijkenwereld modellen. De uitgangswaarden van deze modellen zijn conservatief, omdat het gaat om veiligheid van mensen. Deze modellen zijn veelal gebaseerd op theoretische fysische processen en labproeven, maar er zijn geen veldproeven in de praktijk gedaan als het gaat om opdrijven en opbarsten.’ Dijkbeheerders geven ook op basis van hun ervaring aan dat de dijk vaak meer kan hebben dan uit de modellen komt. De grootschalige proeven moeten meer inzicht geven over de sterkte van de dijk en specifiek over de faalmechanismen piping en macrostabiliteit.
De oplossing
Voorafgaand aan de 2 grootschalige opbarstproeven is er literatuuronderzoek gedaan. Ook is grondonderzoek verricht om de bodemopbouw van en rondom de dijk vast te stellen. In een gecontroleerde omgeving werd de dijk op schaal getest in de GeoCentrifuge bij Deltares om te bepalen of het schaalmodel de werkelijkheid goed beschrijft bij verschillende variaties in de bodemopbouw en deklaag. Door het model aan 100 maal de zwaartekracht bloot te stellen in de GeoCentrifuge, konden in korte tijd de verschillende variaties succesvol worden getest.
Bert Koster (technisch manager bij Waterschap Drents Overijsselse Delta): ‘De resultaten van het vooronderzoek pakten goed uit. In de zomermaanden konden we daarom 2 opbarstproeven aan de IJsseldijk uitvoeren. Bij de eerste proef hebben we via 8 infiltratiebuizen in de ondergrond rondom een vak van 20 bij 30 meter het grondwaterpeil kunstmatig verhoogd om een hoogwaterstand te simuleren. De grondwaterdruk op de kleiige deklaag nam langzaam toe en liet deze opdrijven. De onderzoekers keken hoeveel de deklaag omhoogkwam, of de deklaag ging scheuren en hoe het proces van opbarsten in detail verliep.’
Bij de tweede proef lag de focus op het opdrijven van de deklaag en het afschuiven van de dijk. Over een lengte van 100 meter belastten we de ondergrond van de dijk door water te infiltreren via acht infiltratiebuizen. Ook de dijkkern werd met water verzadigd. Dit zorgde ervoor dat de deklaag van het gebied voor de dijk ging opdrijven en de dijk zo instabiel werd dat deze ging afschuiven. Met sensoren en meetinstrumenten zijn alle vervormingen, scheuren, grondbewegingen en grondwaterdruk geregistreerd. Deze worden in kaart gebracht, geanalyseerd en vergeleken met de laboratoriumproeven.
Het resultaat
Met deze onderzoeken proberen we dichter bij de werkelijkheid te komen, dus hoe het proces van opdrijven en opbarsten in de praktijk gaat bij de faalmechanismen piping en macrostabiliteit. De verzamelde kennis kunnen dijkprofessionals gebruiken bij het beoordelen en versterken van dijken. De resultaten worden eind 2024 verwacht.