Invloed van getijdewerking op de stabiliteit van de Vlaketunnel

De Vlaketunnel is een verkeerstunnel, die rijksweg A58 van Bergen op Zoom naar Vlissingen onder het kanaal door Zuid-Beveland leidt. De tunnel bestaat uit twee landhoofden met de bijbehorende op- en afritten en een onderwatergedeelte. Dit gedeelte onder het kanaal is met de zinkmethode aangebracht. In 1990 is het kanaal door Zuid-Beveland opengesteld voor getijdoordringing vanuit de Oosterschelde. De sluis die het kanaal van de Oosterschelde afschermde is om scheepvaart-doeleinden komen te vervallen. Bij het ontwerpen van de tunnel is niet rekening gehouden met het getij als aanvullend belasting. Uit metingen blijkt in ieder geval dat het afgezonken gedeelte twee maal per dag op- en neergaande bewegingen ondervinden, conform het getij. De gemeten verplaatsingen bedragen gemiddeld 9 mm. De metingen laten ook zien dat de grootste verplaatsingen optreden in het midden van het afzinkgedeelte. In deze thesis staan de volgende vragen centraal: Hoe is fysisch mogelijk dat de tunnel opwaarts en neerwaarts gaat en kan de tunnel, in de huidige toestand de getijbelasting weerstaan. Op basis van het beschikbare grondonderzoek is gebleken, dat vanaf onderkant onderspoellaag de bodemopbouw voornamelijk uit losgepakt zand van circa 5 m bestaat. Hierna volgt het pleistocene zand. Na het analyseren van de verrichte metingen in de tunnel en het beschikbare grondonderzoek is een hypothese opgesteld. Hierin is veronderstelt dat de grond onder de tunnel elastisch gedrag vertoont. Bij hoogwater ondervindt de verzadigde ondergrond belastingstoename en een verhoging van de waterspanningen. Hierdoor treedt consolidatie op in de losgepakte zandlaag en het water wordt via het pleistocene watervoerende zandpakket afgevoerd. Door dissipatie van waterspanningen treedt verzakking op. Bij laagwater ondervindt de losgepakte zandlaag belastingsafname. Er treedt dan volumevergroting en het water wordt via het pleistocene zand weer aangetrokken. De hypothese is getoetst aan de hand van een PLAXIS model. De resultaten van de toetsing bevestigen grotendeels de opgestelde hypothese. De aan- en afvoer van water vindt voornamelijk plaatst via het pleistocene watervoerende zandpakket. Wat ook leidt tot het op- en neergaan van de tunnel is de infiltratie van water vanaf bodem kanaal - via grondlagen naast de tunnel - tot onderkant tunnel. Infiltratie wordt veroorzaakt door drukverschillen onder en boven de tunnel. De berekende verplaatsing bedraagt 10 mm. Dat is in orde van grootte conform de gemeten verplaatsingen. Het model is vervolgens aan de hand van de beschikbare metingen op basis van een gevoeligheidsanalyse gekalibreerd. Het gekalibreerde model is getoetst aan twee getijden. Een getij aangenomen op basis van het grenspeil sluiting Oosterscheldekering; scenario I en het hoogst opgetreden getij in het kanaal plus een additionele verhoging van 1 meter; scenario II. De toetsing is geschiedt aan de hand van het optreden van plasticiteit in de grondlagen en op basis van de capaciteit van de rubberprofielen in de voegen. Uit de plasticiteitsanalyse blijkt dat tijdens het passeren van een getijgolf de deformaties van de grond niet blijvend zijn. Bij laagwater komt de tunnel omhoog en in de grond direct naast de tunnel treden hoge schuifspanningen op. In de loop naar hoogwater keert dit proces zich om en bij absolute hoogwater is in het gebied net boven de tunnel lokaal hoge schuifspanningen te verwachten. Een bekende eigenschap van grond is dat bij cyclische belastingen een blijvende deformatie zal optreden. De kans dat dit optreedt bij de Vlaketunnel is met het opgestelde lineair model niet te voorspellen en dient daarom nader te worden onderzocht. De resultaten van de toetsing van de voegprofielen laten zien dat de berekende hoekverdraaiing van maximaal 0,001 rad ruimschoots binnen de toegestane marge valt van 0,0025 rad. Ook hier geldt de onzekerheid betreft het gedrag van de voegprofielen onder wisselende getijden.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience