Macrostabiliteit

Door de vloeistofdruk binnen de sleuf hoger te kiezen dan de waterdruk in de omringende grond wordt een zekere horizontale korrelspanning ter plaatse van de gatwand gehandhaafd. Groot is deze spanning niet want het volumegewicht van deze vloeistof is nauwelijks hoger dan dat van water (circa 10,3 kN/m³ tegenover 10 kN/m³).

In EN 1538 is voorgeschreven dat de bentonietspiegel ten minste 1 m boven de stijghoogte moet liggen en dat moet worden aangetoond dat aan de eis voor macrostabiliteit wordt voldaan. In België wordt in WTCB (2014) [77] minstens 2 m aanbevolen. In DIN 4126 is een soortgelijke eis geformuleerd, namelijk dat op elke diepte minimaal moet gelden dat de hydrostatische bentonietdruk 1,05 x zo groot is als de waterspanning. Daarnaast bevat deze DIN norm de meest uitgebreide beschrijving van het verloop van de berekening van de macrostabiliteit van de sleuf (zie DIN 4126 paragraaf 9.1).

Controle van de macro-sleufstabiliteit verloopt aan de hand van het model volgens figuur 15. Bij dit model wordt het krachtenevenwicht van de gearceerde grondmoot beschouwd. Het 3D effect wordt hierbij meegenomen door de wrijving tegen de kopvlakken van deze grondmoot in rekening te brengen. Op zich is dit een zeer schematische benadering van de werkelijkheid, maar deze leidt wel tot bewezen bruikbare resultaten. Gebruikelijk is bij gebruik van dit model een veiligheid 1,1 aan te houden voor situaties zonder op staal gefundeerde objecten in de directe nabijheid.

Voor complexere geometrieën die zich niet lenen voor dit rekenmodel kan aan de hand van driedimensionale EEM berekeningen met een elasto-plastisch model tot een voorspelling van de sleufstabiliteit worden gekomen. Dit is bijvoorbeeld gedaan voor de case Aalst in België (zie bijlage A).

Terreinbelastingen zijn nadelig voor de stabiliteit. In software die geautomatiseerd een DIN 4126 toetsing uitvoert kan vaak worden gekozen of de terreinbelasting wordt meegerekend in de effectieve spanningen (en dus in de wrijving langs de glijvlakken) of niet. Veiligheidshalve staat deze optie als het goed is uit (geen toename effectieve spanningen als gevolg van terreinbelasting). In het geval van gedraineerde lagen, waarin geen wateroverspanning door terreinbelasting te verwachten valt en als de sleuflengte aanzienlijk kleiner is dan het funderingsoppervlak, kan (deels) meerekenen van de toename van effectieve spanningen als gevolg van terreinbelasting toelaatbaar zijn. Omdat het positief effect hiervan op de stabiliteit zeer groot is, moet hier voorzichtig mee om worden gegaan.

Opgemerkt wordt dat vooraf niet vaststaat of een berekening van de diepste grondwig maatgevend is. Naarmate men een diepere grondwig beschouwt neemt weliswaar de aandrijvende kracht toe, maar ook de weerstand tegen bezwijken. Om deze reden is het noodzakelijk om de berekening van het krachtenevenwicht voor elke diepte uit te voeren, gebruikelijk is dat dit geschiedt met tussenstappen van 1 m.

Aandachtspunt bij de berekening is de waterdruk. De berekening is hier zeer gevoelig voor, dus het is erg belangrijk de stijghoogte en vooral ook verschillen in stijghoogte per bodemlaag goed in beeld te hebben.

Indien uit berekeningen volgt dat de sleufstabiliteit niet voldoet kunnen de volgende maatregelen worden genomen om deze te verbeteren:

Zoals vermeld is het verschil tussen stijghoogte van het water en het niveau van de bentonietspiegel erg bepalend voor de stabiliteit. Belangrijk aandachtspunt is dat in de berekening rekening wordt gehouden met de fluctuaties van de bentonietspiegel die het gevolg zijn van het graafproces.