Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Open ontgraven, Ontwerpmethoden geometrie ontgravingen onder vrij talud

Bij het graven van taluds concentreren de horizontale en verticale grondvervormingen zich ter plaatse van rechte, cirkelvormige of andersoortige schuifvlakken.
Voor de stabiliteitscontrole van het talud wordt gebruik gemaakt van 2D-modellen. Er zijn twee soorten rekenmodellen te onderscheiden, die hierna worden behandeld:

  • Rekenmodellen die alleen betrekking hebben op sterkte (bezwijken) en waarbij geen vervormingen worden bepaald (Bishop, Janbu en squeezen).
  • Rekenmodellen die zowel betrekking hebben op de sterkte als op de vervormingen (gebaseerd op Eindige Elementen Methode = EEM).

Bezwijkmodellen
Bij de bezwijkmodellen selecteert de ontwerper een aantal potentiële schuifvlakken en berekent hiervoor de veiligheidsfactor. Hierbij is de veiligheidsfactor F tegen afschuiven gedefinieerd als het quotiënt van het weerstrevende en het aandrijvende moment/kracht. Het potentiële schuifvlak met de kleinste veiligheidsfactor is maatgevend. In de gebruiks/eindfase geldt meestal F = 1,3 à 1,5, in de uitvoeringsfase gaat men tijdelijk tot circa F = 1,1. In beide gevallen uitgaande van gemiddelde grondparameters. Andere veiligheidsbenaderingen zijn ook mogelijk.
De relevante parameters per uitvoeringsfase zijn geometrie, grondwaterdrukken, tijdelijke en permanente (statische en dynamische) bovenbelastingen, ץ, ץsat, Ø’, c’ en eventueel Fundr.

  • De methode van Bishop gaat uit van cirkelvormige glijvlakken. De potentiële afschuivende grondmoten worden in verticale lamellen gedeeld, waarna uit het momentenevenwicht per potentieel schuifvlak de veiligheid tegen afschuiven wordt berekend (zie onderstaande figuur).
  • De methode van Janbu gaat uit van glijvlakken met willekeurige vorm. Uitgaande van potentiële glijvlakken wordt uit het horizontaal krachtenevenwicht per potentieel schuifvlak de veiligheid tegen afschuiven berekend.
  • Bij squeezen wordt het horizontale evenwicht van een slappe tussengrondlaag beschouwd.

In het algemeen wordt gebruik gemaakt van de methode van Bishop. In het geval van in sterkte wisselende grondlagen, sprongen in de geometrie en uitwendige belastingen, kan tevens gebruik gemaakt worden van de methode van Janbu. Squeezen is alleen relevant wanneer een slappe grondlaag horizontaal kan worden weggeperst.

Sterkte-vervormingsmodellen
Programma’s gebaseerd op de Eindige Elementen Methode, zoals Plaxis, zijn sterktevervormingsmodellen. Gaande de uitvoering ontstaan vervormingen. Anders dan bij de bezwijkmodellen hoeven geen potentiële schuifvlakken te worden gekozen.
De relevante parameters per uitvoeringsfase zijn geometrie, grondwaterdrukken, tijdelijke en permanente bovenbelastingen, ץ , ץsat, Ø’, ψ, c’, G, ں en eventueel Fundr. Voor aanvullende informatie zoek ook op karakterisatie van bodemprofielen.

Bij de bepaling van de taludstabiliteit zijn de toelaatbare horizontale gronddrukken op belendende constructies een belangrijk criterium. Horizontaal uitstromend water werkt destabiliserend en kan tot uitspoeling van grond leiden.

Gebruik van de rekenmodellen
Bezwijkmodellen zijn alleen te gebruiken in die gevallen waarbij vervormingen geen grote rol spelen. Worden vervormingscriteria gesteld dan moet gebruik gemaakt worden van sterktevervormingsmodellen, eventueel in combinatie met bezwijkmodellen.
De sterktevervormingsmodellen vergen de nodige geotechnische kennis en ervaring ten behoeve van een juist gebruik en interpretatie. De huidige ontwikkelingen variëren van de implementatie van meer geavanceerde grondgedragmodellen tot het ontwerpen van 3D-modellen. De bezwijkmodellen zijn beproefde modellen. Voor de sterktevervormingsmodellen geldt dit ook steeds meer.
Naast de genoemde literatuur en andere geotechnische handboeken, vakbladen en publicaties kunnen de programmahandleidingen worden geraadpleegd.