Erosie van een dijk na bezwijken van de steenzetting door golven

Een van de deelprojecten van het meerjarig onderzoeksprogramma “Sterkte & Belastingen Waterkeringen (SBW)” is SBW-reststerkte. In dat kader is in 2010 grootschalig modelonderzoek uitgevoerd in de Deltagoot met een 8,5 m hoge dijk op prototypeschaal, bestaande uit een 80 cm dikke kleilaag op een zandkern (Wolters e.a. 2011). Onder de waterlijn was het talud verdedigd met een steenzetting, op de waterlijn was een berm aanwezig met asfalt op staalslakken, en daarboven gras. In dit onderzoek is de erosie van de kleilaag en de zandkern van de dijk gemeten, nadat schade is opgetreden aan de steenzetting. Dit rapport beschrijft de analyse van de resultaten van die proeven. Het doel van het onderzoek is de kwantificering van de erosie van een dijklichaam bestaande uit een kleilaag op een zandkern onder invloed van golven. De erosie van de dijk als functie van de tijd geeft de benodigde informatie om de reststerkte te bepalen. De complexiteit van het onderwerp maakt het nodig verschillende onderzoeksmethoden in te zetten: • Theoretische analyse van het proces en voorlopige kwantificering op basis van bestaande kennis over de waterbeweging. Hierbij wordt ook rekening gehouden met het feit dat de erosie steeds verder voortschrijdt, en dus het profiel van de dijk verandert. • Theoretische analyse van het proces vanuit de invalshoek van de grond. • Numerieke berekeningen van de waterbeweging op de dijk met ComFlow, gericht op het verkrijgen van inzicht in de verandering van de waterbeweging naarmate de erosie voortschrijdt. • Numerieke berekeningen van de waterbeweging in de klei met Pluto, gericht op het vaststellen van de belangrijkste eigenschappen die relevant zijn voor erosie. • Numerieke berekeningen van de erosie van zand met Durosta, waarbij de eroderende dijk vergeleken wordt met duinafslag. • Analyse van alle relevante grootschalige modelonderzoeken tot nu toe, gericht op het vinden van een empirische relatie voor de erosie als functie van de tijd. De analyse heeft geleid tot een set praktisch toepasbare formules waarmee de reststerkte van de kleilaag en het dijklichaam kan worden berekend. De formules geven de relatie tussen enerzijds het volume dat als functie van de tijd erodeert en anderzijds de geometrie van de dijk en de golfcondities. Een opmerkelijk resultaat is dat de kwaliteit van de klei of keileem een verwaarloosbare invloed heeft op de erosie, binnen de range van onderzochte keileem en kleisoorten. Waarschijnlijk is het voorkomen van zandinsluitingen en zandlenzen veel belangrijker dan de andere eigenschappen van de klei en was de mate waarin deze voorkomen in de onderzochte klei niet erg verschillend.