Shields in de praktijk

Bodemverdedigingswerken vormen een belangrijk deel van waterbouwkundige constructies. De ontwerpregels die worden gehanteerd voor het dimensioneren van de toplaag zijn gebaseerd op empirische stabiliteitsformules, zoals de Shieldsrelatie. De Shieldsrelatie geldt voor een uniforme strorning waarbij het granulaire materiaal gelijkmatig over de bodem is uitgespreid. Overschrijdt deze relatie een bepaalde kritieke waarde dan zal de toplaag eroderen. In de praktijk is het aangebrachte stortbed niet vlak. Verscheidene factoren van buitenaf bepalen tijdens het storten hoe het granulaire bed er uiteindelijk bij komt te liggen. Deze niet vlakke verdeling van het granuliare materiaal zorgt voor een grotere ruwheid vergeleken met een vlak bed. De ruwheid is gerelateerd aan een gerniddelde steendiameter. In de praktijk wordt voor de ruwheid een waarde gehanteerd die 2 tot 3 keer de dn50 is. In deze studie wordt de vraag gesteld: wat voor invloed heeft een 'ongunstige' ofwel een 'niet-vlakke' verdeling van het steenstort op de stabiliteit van het bed? Algemeen kan de probleemstelling als volgt geformuleerd worden: Hoe beinvloedt de uitvoeringspraktijk de ruwheid en hoe beinvloedt die ruwheid op haar beurt weer het begin van bewegen? In het Laboratorium voor Vloeistofinechanica van de TU Delft zijn stabiliteitsproeven uitgevoerd in de lange kantelgoot, waarbij niet zozeer naar de grootte van steentjes gekeken werd, als wel naar de geometrische configuratie van de steentjes op de bodem. Drie verschillende bedden werden belast en konden geclassificeerd worden naar ruwheid. Een vlak bed kwam overeen met de theorie, een ruw bed (bultenpatroon) sloot het best aan bij de praktijk en een geribbeld bed gaf een extreme situatie weer. Gedurende de proeven is de hele ontwikkeling vanafhet eerste steentje dat begint met bewegen tot permanent transport van steentjes nauwkeurig bestudeerd. Uit de resultaten bleek dat de geometrische configuratie van het aangebrachte bed een grote invloed heeft op de hydraulische ruwheid. Zelfs de resultaten van een vlak bed gaven een hydraulische ruwheid die overeenkwam met 6 dn50 .Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience