O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eGrondmechanicaDe belastingen op t = 0 zijn sa-mengesteld uit de verticale korrel-spanning en de horizontale neu-trale gronddruk. Voor t = 100 jaarwordt hier een extra belasting pven phtoegevoegd. De grootte vande negatieve kleef is door PRRrekenkundig benaderd, met ge-bruikmaking van de Span-ningsfunctie van Airy. De afgelei-de elastische oplossing wordt ge-zien als een bovengrenswaardevan de negatieve kleef.Door het uitvoeren van de model-proeven in de geocentrifuge isonderzocht in hoeverre dit mecha-nisme werkelijk optreedt en ofeen reductie op de afgeleide elasti-sche oplossing kan worden aange-toond, bijvoorbeeld in de vormvan een plastische bovengrensvoor de negatieve kleef.De centrifugeproef simuleert hetconsolidatieproces dat optreedt bijde zetting in het stedelijke gebied.De kruip kan niet in een centrifu-gemodel worden onderzocht. Intotaal zijn twee proeven uitge-voerd.O p z e t v a n d eg e o c e n t r i f u g e p r o e v e nDe centrifugeproeven zijn ge-bruikt om het rekenmodel te kali-breren waarmee de werkelijkesituatie wordt doorgerekend. Deproeven zijn uitgevoerd op schaal1:65. De tunnel van ?6,5 m wordtdan gesimuleerd door een alumi-nium buis ?100 mm. Deze buisis voorzien van waterspannings-meters en totaalspanningsmeters.De buis is gefixeerd door eendunne verticale aluminium stripen met een opleghoek van 135?ingebouwd in zand met daar bo-venop een laag slappe klei (fig. 1).Tijdens de proef werd eerst de kleigeconsolideerd, daarna werd op-hoging gesimuleerd door in de`vlucht' twee keer een zandlaagvan 40 mm op de klei aan te bren-gen. Spanningen op de tunnel envervorming van de klei zijn daar-bij geregistreerd.ResultatenUit de proefresultaten is de grond-drukverdeling rond de tunnel be-paald in de opeenvolgende fasenvan de proef, de eigen gewichts-consolidatie en de beide ophogin-gen met zand.cement 2005 170Geotechnische centrifugeproefter verificatie belastingsschemadoor zettingir. H.M.A. Pachen en ing. H.E. Brassinga, Projectbureau RandstadRailRotterdamir. A. Bezuijen, GeoDelft, DelftIn het Rotterdamse stedelijk gebied zakt het maaiveld globaal 15 mm per jaar.De ontwerplevensduur van de Statenwegtunnel is gesteld op 100 jaar, zodatin deze periode een ophoging van naar schatting 1,5 m op straatniveau zalworden aangebracht. Omdat de boortunnel op vijf locaties met zijn bovenzij-de, tot maximaal circa 4,5 m, in de samendrukbare Holocene bodem is gesi-tueerd, ontstaat een extra tijdsafhankelijke belasting (negatieve kleef ge-noemd) op de tunnelbuizen.2 |Verticale gronddrukkenop de kruin van de tun-nel en op dezelfde hoog-te in de klei1 |Proefopzet geocentrifu-ge met bodemprofieltijd (uren)totaalspanning(kPa)zand40 mmklei204 mmzand91 mmO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eGrondmechanicaDe negatieve kleef op de bovenzij-de van de tunnel wordt gevondendoor vergelijking van de gemetengrondspanning op de kruin vande tunnel en de grondspanning inhetzelfde horizontale vlak op eenlocatie buiten de invloedssfeer vande tunnel. Het resultaat van eenproef is aangegeven in figuur 2.Op de horizontale as is de tijdgedurende het verloop van deproef aangegeven, op de verticaleas de beide gronddrukken.Uit de figuur blijkt dat in de fasevan de eigen-gewichtsconsolidatievan de kleislurry, de drukken ge-lijk zijn en er dus geen negatievekleef is. Na het aanbrengen van deeerste zandlaag treedt een verschilin beide spanningen op; dit neemttoe naarmate de consolidatievoortschrijdt. De maximale waar-de van de verschilspanning, dusde negatieve kleef op de kruin vande tunnel, bedroeg tijdens deproef circa 80 kPa.A n a l y s e v a n d em o d e l p r o e f i n P L A X I SMet behulp van het EEM-program-ma PLAXIS zijn de verkregenresultaten nader geanalyseerd.In de berekening is zowel de ei-gen-gewichtsconsolidatie als debelasting met zand gesimuleerd.Voor de bespreking van de conso-lidatiefase wordt verwezen naar[1]. Hierna wordt nader ingegaanop de resultaten van de bereke-ning met de zandlagen. Daarbijwerd gebruik gemaakt van hetHardening Soil (HS) model inPLAXIS als grondmodel. De ma-teriaalparameters zijn bepaald aande hand van Constant Rate ofStrain proeven en triaxiaalproevenop de gebruikte modelklei.In figuur 3 zijn de berekende engemeten gronddrukken rond detunnel aangegeven voor de situ-atie aan het einde van de belastingmet de tweede zandlaag. De span-ningen zijn daarin radiaal uitgezetvanuit het betreffende meetpuntop de tunnel.Uit vergelijking van de gemetenen berekende spanningen blijkteen goede overeenkomst. De af-wijking tussen meetwaarde enberekende waarde wordt veroor-zaakt door de oneindig stijve op-legging van de modeltunnel op dealuminium fixeerstrip.V e r g e l i j k i n g e l a s t i s c h em e t h o d e e n P L A X I S -b e r e k e n i n g e nIn figuur 4 zijn, als functie van dezetting buiten het invloedsgebiedvan de tunnel op een niveau datovereenkomt met het kruinniveauvan de tunnel, de maximale waar-den van de verticale componentvan de negatieve kleef aangege-ven, zoals berekend volgens hetelastische model en met eenPLAXIS-model. De berekeningenzijn gebaseerd op de situatie zoalsdie wordt aangetroffen bij het sta-tion Blijdorp. Uit de figuur blijktdat de met PLAXIS gevondengrootte van de negatieve kleeflager is dan die volgens het elas-tisch model.C o n c l u s i e sUit de proeven zijn door PRR devolgende conclusies getrokken:? een tunnel die gedeeltelijk inhet Holoceen is aangebrachtondervindt bij maaiveldopho-gingen een verhoging van deverticale en horizontale belas-ting;? de elastische benadering geefteen veilige waarde voor de nega-tieve kleef;? een plastische bovengrenswordt niet bereikt;? simulatie van de negatieve kleefmet het PLAXIS Hardening SoilModel geeft een goede benade-ring van de proefresultaten. L i t e r a t u u r1. Oung, O. en H.E. Brassinga,Het voorspellen van eigen-gewichtsconsolidatie van zeerslappe klei. Geotechniek, juli2004.cement 2005 1 713 |Vergelijking berekende(PLAXIS) en gemeten(centrifugeproef) grond-drukken op tunnel4 |Vergelijking elastisch(spanningsfunctie Airy)en numeriek model(PLAXIS)1601401201008060402000 0,1 0,2 0,3 0,4verticaal elastischverticaal op kruin,plaxiszetting op niveau kruintunnel (m)negatievekleef(kPa)