Probabilistische analyses van de geotechnische stabiliteit van een kleibekleding op een zanddijk

Voor de huidige beoordelingssporen GABI (Grasbekleding Afschuiven Binnentalud) en STMI (Microstabiliteit) kunnen alleen semi-probabilistische analyses met empirisch bepaalde veiligheidsfactoren worden uitgevoerd. Dit betreft de mechanismen afdrukken, afschuiven en uitspoelen. Het doel van het uitgevoerde onderzoek is om te komen tot een werkwijze waarmee de kans op geotechnische instabiliteit van het binnentalud bij hoogwater en golfoverslag (huidige STMI en GABI) integraal en probabilistisch kan worden berekend. In het onderzoek ligt het accent op zanddijken met een kleibekleding. Hiervoor is gekozen, omdat bij kleidijken bij het afschuiven van de toplaag wordt aangenomen dat de gecombineerde kans van een afschuiving en vervolgprocessen leidend tot een overstroming aanzienlijk kleiner is dan bij dijken met een zandkern. Het veiligheidsprobleem is daarom naar verwachting groter bij zanddijken met een kleibekleding dan bij kleidijken.
In dit onderzoek is een koppeling gemaakt tussen de Probabilistic Toolkit, HydraRing, Python-scripts en D-Stability. Met de combinatie van deze rekentools zijn probabilistische analyses voor afschuiven, afdrukken en uitspoelen uitgevoerd. De evenwichtsbeschouwingen vinden voor afschuiven plaats in D-Stability met het Spencer-model en voor afdrukken en uitspoelen met een Python script en de Probabilistic Toolkit. De analyses zijn uitgevoerd met een reeks buitenwaterstanden en golfoverslagdebieten. De waterdruk in de kleibekleding is bij het mechanisme afschuiven afhankelijk gesteld van het golfoverslagdebiet. De relatie tussen het golfoverslagdebiet en de waterdruk in de kleibekleding inclusief onzekerheid is gebaseerd op meetdata van golfoverslagproeven. Het freatisch vlak met de onzekerheid in de zandkern van de dijk is bij alle mechanismen afhankelijk gesteld van de buitenwaterstand. Wat de schuifsterkte van de kleibekleding betreft, zijn analyses uitgevoerd met gedraineerde schuifsterkte en ongedraineerde schuifsterkte, in lijn met de inzichten voor macrostabiliteit (huidige STBI). Met de Probabilistic Toolkit zijn per mechanisme fragility curves bepaald. Met HydraRing zijn deze fragility curves geïntegreerd met de waterstandstatistiek en zijn betrouwbaarheidsindices berekend.
De voornaamste conclusie is dat betrouwbaarheidsindices kunnen worden bepaald, voor de afzonderlijke mechanismen als voor de combinatie ervan. Er is wel verbetering nodig in de modellering van alle faalmechanismen om tot een realistischer resultaat te komen.

Dit is een rapport van Kennis voor Keringen (Rijkswaterstaat/Deltares).
Voor meer informatie over deze ontwikkelingen neem contact op via IPLO.NL.