Field tests for operational shear strength assessment in peat at Uitdam, The Netherlands

Stability assessment of existing dikes build on soft soil generates questions on the available stability calculation techniques and material models. Especially peat behaviour is not easily captured by standard design methods. This has led to disapproval, based on calculations, of dikes that have been in operation for several hundreds of years. To establish the weak points in the stability assessment prescribed by the available handbooks on dike engineering, a series of 5 field tests is started. These field tests give the option to compare the different design methods and different parameter assessment techniques to the test results. The series includes single stage and multi stage loading. This paper focuses on the single stage loading tests. The tests result in a failure mode that differs from the circular type failure planes that are used in engineering practice. Horizontal and vertical fractures dominate the active side of the failure while at the passive side the peat is compressed. The tests indicate that tensile strength of peat, or peat fibres, is important in understanding stability problems in which thick peat deposits are involved. Furthermore, the tests show that over-consolidated behaviour is important to understand the measurements, while in engineering practice peat is usually modelled as a normally consolidated material

The influence of anisotropy on the consolidation behaviour of peat

Soft soil is often described as an anisotropic heterogeneous material. Standard soil investigation mainly involves vertically retrieved samples. Information on the parameters working in the horizontal direction remains scarce. Principally each soil property like permeability, stiffness or strength might show anisotropic behaviour. This thesis focuses on anisotropy in stiffness and the possibility to use conventional laboratory measurement techniques to determine the level of anisotropy in stiffness.Civil Engineering and Geoscience

Bepalingen zettingen in het afweegmodel: Voor voorzieningen op slappe bodem

Eén van de belangrijke onderdelen van het Delft Clusteronderzoek ‘Duurzame onderhoudsstrategie voor voorzieningen op slappe bodem’ is het maken van een afweegmodel. Met het model kan de meest optimale maatregel worden bepaald voor het opnieuw ophogen van de openbare ruimte in woonwijken. Een belangrijk onderdeel van het afweegmodel voor het afwegen van reconstructie varianten voor wegen is het vaststellen van de zettingen voor elk van de verschillende alternatieven. De nauwkeurigheid van de zettingsvoorspelling zal voor een groot deel het succes van het afwegingsmodel bepalen. Hier staat tegenover dat het model in een vroege fase van het project gebruikt gaat worden. In deze fase zijn nog weinig gegevens bekend en daarom zal het niet eenvoudig zijn een nauwkeurige voorspelling uit te voeren. In 2005 heeft het CROW een publicatie 'Keuzemodel Wegconstructies, KMW' uitgebracht waarin de fundamenten van een keuzemodel voor wegconstructies maar ook de onderbouw wordt gepresenteerd. Binnen dit onderdeel van het Delft Clusteronderzoek is nader onderzocht of de methodiek en systematiek van het voorspellen zettingen zoals toegepast in KMW met eventuele aanpassingen overgenomen kon worden. Gedurende het onderzoek is besloten de methodiek en systematiek van het KMW model niet over te nemen

SBW Hervalidatie piping HP3. Gedrag van klei

Centraal in dit rapport staat de stabiliteit van erosiekanalen die ontstaan bij het pipingproces. De stabiliteit van erosiekanalen is belangrijk bij het begrijpen van het pipingproces onder bestaande dijken en daarmee voor de toetsing van waterkeringen op piping. Indien de erosiekanalen niet worden dicht gedrukt kan accumulatie van erosie bij opeenvolgende hoogwaterperioden optreden. Dit wordt in de huidige toetsing niet mee genomen. Indien tijdens het erosieproces de kanaaltjes dichtdrukken, wordt het piping proces beinvloed. Onduidelijk is of dit een gunstig of ongunstig effect heeft. Doel van het onderzoek is na te gaan of met behulp van berekeningen kan worden aangetoond dat erosiekanaaltjes die tijdens het piping proces onder dijken zijn ontstaan, door het dijklichaam in de loop van de tijd worden dichtgedrukt. Dit is van belang omdat nog niet duidelijk is wat de invloed van voorgaande hoogwaters op het pipingproces is. In deze eerste aanzet voor het berekenen van de vervormingen rondom de erosiekanalen is gekozen voor een kwalitatieve analyse aan de hand van een aantal orienterende berekeningen. Aan de hand van de berekeningen kunnen geen definitieve conclusies worden getrokken. Wel kunnen er tendensen worden waargenomen. Op basis van de berekeningen mag worden verwacht dat de kleine erosie kanalen die aan het begin van het pipingproces ontstaan niet worden dichtgedrukt. De grote erosiekanalen die aan het einde van het proces zich ontwikkelen zullen wel worden dichtgedrukt. De tijd die hier voor nodig is, is kort. Naar verwachting treden de vervormingen op direct na het optreden van piping tot 1 a 2 maanden na afloop. Hieruit volgt de verwachting dat tijdens het dichtdrukken van de erosiekanalen het pipingproces niet beinvloed. Op basis van deze resultaten kunnen praktijkproeven op dit punt gerichter worden uitgevoerd. De resultaten dragen niet bij aan de toetsregel zelf. Ze kunnen wel goed bijdragen aan de discussie met de dijkbeheerders over de mechanismen die een rol spelen bij het pipingproces. Om de resultaten van het onderzoek beter te onderbouwen wordt experimenteel onderzoek aansluitend aan de IJkdijkproef aanbevolen. Een beschrijving van en dergelijke proef opzet is gegeven in hoofdstuk 5.SB

Research on bifurcations in rivers

One of the unsolved problems in the water resource engineering is the morphological behaviour of bifurcations in rivers. Bifurcations can be found in deltas, in estuaries and in braided rivers. When modelling river reaches which contain a bifurcation, a nodal point relation is needed. The problem is to determine this nodal point relation. The distribution of sediment over the two branches is determined by local three-dimensional phenomena and it has to be specified explicitly at every bifurcation that is modelled. Nowadays nodal point relations are used, which are not based on thorough (experimental) research. In this report the search on the distribution of the sediment as a function of the discharge distribution is described. An experimental model of a bifurcation in a river is designed and constructed. This experimental model is used to do experiments which lead to a better insight in the behaviour of the bifurcation. Before starting the experiments, all parts of the test rig were tested. Then several experiments have been designed and carried out with the test rig. The measurement errors, made during the experiments, are described, which gives a good view of the quality of the experiments. Since it was time-consuming to obtain data from the experiments, a thorough statistical analysis of the found data is carried out. Several statistical techniques were used to obtain as much information as possible from the data. With the use of this statistical analysis, nodal point relations were found for the specific types of bifurcations in the test rig, for three different upstream discharges and two different shapes of the bifurcation. It appeared that the general nodal-point relation proposed by Wang et al (1993) was appropriate. The unknown parameters of this relation were found for the circumstances of the experiments; Three relations are found for the first shape of the bifurcation, with a respective upstream discharge of 20 1/s, 30 1/s and 40 1/s. Two relations are found for the second shape of the bifurcation, with a respective upstream discharge of 30 1/s and 40 1/s. It is statisticaly proven that some of the coefficients in these relations are comparable for the different circumstances, but others are not. In order to see whether it is possible to carry out numerical simulations of a bifurcating river, the configuration of the experimental model and the found nodal point relations were used as input for simulations with WENDY. Thus, simulations were carried out of some of the experiments. It appeared that the results of these simulations were comparable to the measured data from the experiments. Therefore it is proven that if a good nodal-point relation is known, a good simulation of a bifurcating river can be carried out. Recommendations are given how to continue this research project in the future. The relations that are found here are only valueable for the given circumstances of the experiments. The final goal, however, of this research is to get a relation of the distribution of the sediment over the two downstream branches which can be used in all circumstances. More research has to be done to obtain this.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience

Experimental results on the influence of gas on the mechanical response of peats

Direct observation of gas in peat layers, generated by slow degradation in anoxic conditions, raised concern in the Netherlands about its potential impact on the geotechnical response of dykes founded on peat. To address this issue, an experimental investigation was initiated, aimed at quantifying the main consequences of the presence of gas on the mechanical response of peats. The results of a series of triaxial tests on natural peat samples flushed with carbonated water are presented and discussed. Controlled amounts of gas were exsolved by undrained isotropic unloading, and the samples were sheared under undrained conditions. During gas exsolution, the samples suffered volumetric expansion, at a rate which is ruled by the relative compressibility of the fluid and the soil skeleton. The gas in the pore fluid dominates the stress-strain response upon undrained shearing, causing lower excess pore pressure compared to fully saturated samples. The experimental results suggest that local fabric changes occur during gas exsolution. However, for the amounts of gas investigated, these fabric changes seem to be almost reversible upon compression. Although the ultimate shear strength is hardly affected by gas, the reduction in the mobilised shear strength at given axial strain thresholds is dramatic, compared to fully saturated samples. The study suggests that the presence of gas must be cautiously accounted for at low stresses, when a reference stiffness is chosen for serviceability limit states, and when operative shear strength definitions, based on mobilised strength for given strain thresholds, are chosen in the assessment of geotechnical structures on peats.Accepted Author ManuscriptGeo-engineerin

Technisch rapport macrostabiliteit

Dit rapport is het concept \u91Technisch Rapport macrostabiliteit bij Dijken\u92 (TRMD). In dit technisch rapport worden benodigde stappen gegeven die nodig zijn om een uitspraak over de macrostabiliteit van dijken en dammen \u91dijk\u92 te kunnen geven. Hierbij wordt ingegaan op de verschillende faalmechanismen, bepaling van de belastingen. Tevens wordt ingegaan op schematiseringen van de (onder)grondopbouw bij dijken en de hierin optredende waterspanningen. Diverse rekenmodellen komen aan de orde waarbij ook ingegaan wordt op \u91de nieuwe manier van rekenen\u92 waarbij in veel gevallen wordt voorgestaan om met ongedraineerde sterkte-eigenschappen ongedraineerde stabiliteitsanalyses uit te voeren. In de huidige Nederlandse adviespraktijk wordt namelijk voor de beoordeling van de taludstabiliteit van een grondconstructie veelal gebruik gemaakt van een gedraineerde analyse met effectieve schuifsterkteparameters c\u92 (= effectieve cohesie) en (= effectieve hoek van inwendige wrijving). Een ongedraineerde analyse met effectieve schuifsterkteparameters wordt in de Nederlandse adviespraktijk vaak toegepast op de uitvoeringsfase. De voorspelde of gemeten wateroverspanning kan daarbij direct in de berekening worden ingevoerd of met behulp van aanpassingspercentages. Bovengenoemde stabiliteitsanalyses zijn geen betrouwbare analyses in situaties met slecht of minder goed doorlatende gronden. In dit technisch rapport wordt een ongedraineerde analyse met ongedraineerde schuifsterkteparameters nog niet voorgestaan. In hoofdstuk 6 wordt een nieuwe methodiek van rekenen met het vrije glijvlak in Spencer geïntroduceerd. De daarvoor te hanteren modelfactoren (zie hoofdstuk 9) zijn echter nog onvoldoende zeker en dienen door nader onderzoek en een brede discussie nader te worden onderbouwd. Voor het uitvoeren van ongedraineerde stabiliteitsanalyses met ongedraineerde parameters is de parameterbepaling erg belangrijk. Hierop wordt in hoofdstuk 7 en 8 ingegaan. Ten behoeve van de gedraineerde stabiliteitsanalyse wordt tevens ingegaan op de zogenaamde pseudo karakteristieke waarden van de sterkte. De veiligheidsbenadering is in hoofdstuk 9 weergegeven. In het addendum behorende bij het TRWG zaten onvolkomenheden die hiermee worden opgelost. Zo ook aangaande de differentiatie van de schadefactor afhankelijk van de ligging van het glijvlak (ofwel zonering). Sinds het verschijnen van het TR Actuele sterkte (waarin de diverse methoden zijn beschreven) zijn onduidelijkheden en onjuistheden geconstateerd waarvoor in het voorliggende TR in hoofdstuk 10 oplossingen worden geboden. Zeker voor het bepalen van de macrostabiliteit van een talud komt er veel bij kijken en dienen veel keuzes te worden gemaakt. Hiervoor zijn stappenplannen gemaakt. Een stap voor stap uitgewerkt voorbeeld is dan ook in dit TR weergegeven in hoofdstuk 12. De handreikingen in dit TR zijn zowel geschikt voor gebruik bij het toetsen van dijken, conform het wettelijk toetsinstrumentarium (Voorschrift Toetsen op Veiligheid, VTV) als voor gebruik bij het ontwerpen van (primaire) dijken of dijkversterkingen. Hoewel veel van de hier beschreven handreikingen ook gelden voor regionale keringen wordt hier niet specifiek op ingegaan. Voor deze keringen specifieke problematiek bij droogte bijvoorbeeld maakt geen onderdeel uit van dit TR. Bij dit technisch rapport behoren o.a. een achtergrondrapport (SBW werkelijke sterkte van dijken) met meer detailinformatie.TAW/EN

Impact of the Eemdijk full-scale test programme (Impact du programme d'essais à grande échelle Eemdijk)

Levees in the Netherlands have traditionally been constructed from soil. Climate change and land subsidence require heightening and/or reinforcing these existing levees. Traditional reinforcements demand additional space, which in some cases conflicts with existing buildings. Applying sheet pile walls in levees allows for strengthening while minimizing needed footprint. However, a validated design approach that complies with relevant regulations lacked. To enable validation, a full-scale field test programme has been performed near the town of Eemdijk (The Netherlands). This has resulted in better insight in the soil-structure interaction of the structurally reinforced levee, on soft soil, loaded by high water and uplift conditions. This paper describes the rationale behind the test setup and operation of the test programme in relation to the current design codes and guidelines. First the set of knowledge questions to be resolved is considered. These questions gave direction to the type of failure tests, the required instrumentation and the impact of conclusions.Green Open Access added to TU Delft Institutional Repository ‘You share, we take care!’ – Taverne project https://www.openaccess.nl/en/you-share-we-take-care Otherwise as indicated in the copyright section: the publisher is the copyright holder of this work and the author uses the Dutch legislation to make this work public.Hydraulic Structures and Flood Ris

Safety against flooding: Activity Report 2008-2009

This document reports the progress of Delft Cluster project CT04.30 "Safety against flooding" till June 2009. Fundamental knowledge from the project has resulted in a large number of scientific publications, PhD theses and MSc theses. Work package A 1 in particular has resulted in high-profile scientific publications, immediately awarded with high scores on the citation index. Furthermore, the project has provided education and training as scientists and practising engineers to a large group of PhD and MSc students. Research knowledge from the project has been implemented in models, such as Delft3D, and has enhanced the expertise of staff of Delft Cluster institutes. For instance, Jos Dijkman has been appointed, as the only foreigner, in an American review commission under the National Academy of Engineering and the National Research Council, charged with the review of all post-Katrina studies by the Interagency Performance Evaluation Taskforce. Applied knowledge from the project has been used and disseminated in various ways. Optical glass fibre cables from work package A 1 provided the spinoff of a method to monitor groundwater upwelling at the toe of inner dike slopes. Consultancies (DHV, HKV) now routinely apply morphological models of work package A2 to P KB Room for the River measures. Work package A3 has established the probability of occurrence of super storm surges with greater accuracy by reconstructing storm-surge levels from the last 10,000 years using novel deposit dating methods. Findings from work package B are to be incorporated in guidelines for flood defence design and evaluation, thus affecting the evaluations for the "Hydraulische Randvoorwaarden". The system behaviour identified and analyzed in work package C turns out to be so important for the overall safety of dike rings, that it will inevitably lead to the need of adopting a new safety philosophy on a short term. Knowledge from work package A 1 has been implemented in the hydrology curriculum of Delft University of Technology. Knowledge from work package A2 has been included in the PAO course on Room for the River

SBW project werkelijke sterkte: Projectplan 2009

Het SBW programma heeft als doel onderzoek uit te voeren voor de nieuwe VTV 2011. Het SBW project getiteld werkelijke sterkte beoogt dit te realiseren voor het toetsspoor macrostabiliteit. Dit rapport beschrijft de planning van de werkzaamheden voor 2009 en geeft inzicht in de verwachte werkzaamheden in 2010. Thans is voorzien dat het project in 2010 wordt afgerond.SB