Faalmechanismen

Onderstaande faalmechanismen zijn uiteraard niet altijd van toepassing op elke waterkering. Welke faalmechanismen van toepassing zijn voor de waterkering hangt af van het type kering (river-, zee- of meerdijk) en bijv. de belasting aan de binnenzijde hangt af van de hoogte van de kering.

We beginnen onderstaand met een eenvoudige samenvatting van het krachtenspel op de grasbekleding en het criterium voor falen.

Krachtenspel grasbekleding

Dit is eerst een sterk vereenvoudigde samenvatting van hoe de belasting van de grasbekleding kan leiden tot falen van de grasbekleding. Voor een uitgebreidere beschrijving hiervan verwijzen we naar de: “Fenomenologische beschrijving, Faalmechanismen WTI” behorende bij het Wettelijke beoordelingsinstrumentarium 2017.

Drukverschillen leiden tot krachten op en in de grasbekleding:

• op het punt van de golfklap ontstaan drukverschillen in de zode;
• door het oplopen en wegstromen van de golf varieert de druk hoogfrequent over het talud als gevolg van turbulentie in de stroming;
• door stroming van water over een oneffen talud ontstaat extra  turbulentie met grotere drukverschillen op een klein oppervlak, bijvoorbeeld rond trappen of schapenpaadjes;
• infiltratie van water leidt tot drukverschillen tussen binnen- en buitenzijde van de grasbekleding.

Deze krachten leiden tot:

• materiaaltransport vanuit de bovenzijde van de kleilaag en op de grens van dekklei en kernzand;
• het uitrukken van stukken van de zode en het afstropen van de zode;
  scheuren in de grasbekleding;
• verplaatsen van een moot bekleding.

De grasbekleding ontleent zijn sterkte aan:

• de doorworteling en wortelsterkte;
• de samenhang tussen gronddeeltjes in combinatie met het wortelnet;
• de dikte en het gewicht van de kleilaag;
• de schuifsterkte van de kleilaag.

Langsstroming leidt ook tot meevoeren van gronddeeltjes uit de zode, maar dit is een ondergeschikte kracht ten opzichte van de bovenstaande drukverschillen. Langsstroming is wel van belang door het meevoeren van drijfvuil, wat de belasting intensiever maakt.

Let op: bovenstaande samenvatting beschrijft de mechanismen op een eenvoudige manier. Dit doet niet helemaal recht aan de civieltechnische correctheid: de erosiemechanismen en de geotechnische c.q. afschuif mechanismen zijn gemixt. Zo zal het wortelmatje nauwelijks in staat zijn om een afschuiving te voorkomen en het gewicht van de grond zal nauwelijks van invloed zijn op het erosiemechanisme.

De erosiebestendigheid van een grasbekleding wordt primair bepaald door de sterkte van de toplaag. Als deze faalt, dan wordt de reststerkte van de onderlaag aangesproken. Falen van de toplaag in het geval van golfoverslag en golfoploop, en daarmee het moment waarop de reststerkte bij golfoverslag wordt aangesproken, treedt op als aan één of aan beide van de volgende voorwaarden wordt voldaan:

1. De erosiediepte wordt groter dan de toplaagdikte van 0,2 m.
2. Een gatafmeting dieper dan de toplaagdikte van 0,20 m van maximaal 0,15 m x 0,15 m

Ad 1) De graszode en een gedeelte van de toplaag mag zijn beschadigd en kan zelfs over grote oppervlaktes zijn verwijderd. Het resterende deel van de toplaag bevat nog wortels die het restant van de toplaag goed bij elkaar houdt. Bij deze beschrijving bezit de toplaag nog sterkte en faalt nog niet. Wordt de erosiediepte groter dan de toplaagdikte van 0,2 m dan faalt de toplaag wel.

Ad 2) Op een beperkt oppervlak van maximaal 0,15 m bij 0,15 m mag een gat in de toplaag aanwezig zijn, zonder dat de toplaag faalt. De golfoverslagproeven hebben namelijk laten zien dat de stroming weinig grip heeft op deze kleine beschadigingen. Zo een kleine beschadiging ontstaan door het wegslaan van een paaltje bij een groot overslagvolume of bij een kleine initiële schade bijvoorbeeld door een molgang. De toplaag faalt dan nog niet. Indien het gat in de toplaag echter groter wordt, dan faalt de toplaag wel.