Doorlatendheid, kh,kv
De doorlatendheid geeft een maat voor de weerstand die grondwaterstroming ondervindt. De doorlatendheid is afhankelijk van de samenstelling van het poriënwater en de samenstelling van de grond. Ook hangt de doorlatendheid o.a. samen met de hoeveelheid water in de poriën en de pakking. Dit betekent dat de waarde van de doorlatendheid zeer afhankelijk is van de geologische vorming en de belastinggeschiedenis van de grond. Bij belasten wordt de doorlatendheid wordt beïnvloed door de optredende volume verandering. Door het afnemen van poriënvolume in de grond zal over het algemeen ook de doorlatendheid afnemen. In figuur 4.2.3 geeft een voorbeeld van de relatie tussen het poriëngetal, e, en de doorlatendheid, overgenomen uit .
[ link ]
Figuur 4.2.3, Voorbeeld doorlatendheid vs poriëngetal op CRS proef op mineraalarm veen uit Bloemendalerpolder nabij Weesp, uit: .
Bepaling op basis van Classificatie
Doordat de doorlatendheid afhankelijk is van verschillende factoren is een waarde voor de parameter niet eenvoudig te bepalen. Schattingen op basis van classificatie kunnen een factor 10 afwijken t.o.v. de in situ waarde. Tabel 4.2.29 presenteert welke waarden op basis van classificatie kunnen worden aangehouden.
Tabel 4.2.29, Indicatieve waarden voor de doorlatendheid op basis van classificatie.
| Doorlatendheid | ||
| Grondsoort | Hoge waarde | Lage waarde |
| [-] | [m/s] | [m/s] |
| Veen | 10 -9 | 10 -11 |
| Klei – homogeen Klei – overgeconsolideerd Klei – gescheurd Klei - zandig | 10 -8 10 -5 10 -5 10 -8 | 10 -11 10 -9 10 -6 10 -10 |
| Silt Zand – slibhoudend, fijn Zand – zeer fijn Zand – matig tot grof | 10 -6 10 -4 10 -4 10 -3 | 10 -8 10 -5 10 -6 10 -4 |
| Grind | 10 -1 | 10 -3 |
| bron: (), , | ||
De verhouding van waarden voor de doorlatendheid in de horizontale en de verticale richting is tevens zeer afhankelijk van de geologische vorming en de belastinggeschiedenis van de grond. Tabel 4.2.30 geeft aan wat voor klei indicatieve waarden zijn voor de verhouding
Tabel 4.2.30, Indicatieve waarden voor de verhouding horizontale en verticale doorlatendheid op basis van classificatie.
| Grondsoort [-] | Hoge waarde | Lage waarde |
| Veen | 4.0 | 3.0 |
| Klei – homogeen, slap Klei – gelaagde klei, matig tot vast Klei – sterk gelaagde klei, vast | 1.5 4.0 10.0 | 1.0 2.0 3.0 |
| bron: , . | ||
| Referentie | Tabel 4.2.31, Indicatieve waarde van de doorlatendheid op basis van korreldiameter, uit: , . | |||
| Formule | ||||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving | Opmerking |
| k | [cm/s] | Doorlatendheid | ||
| γ w | N/cm³ | Volumegewicht water | ||
| μ | N s/cm² | Viscositeit van water | ||
| C s | [-] | Shape factor | ||
| T | [-] | bochtigheidscoëfficiënt | ||
| D eff | [cm] | effectieve korreldiameter, meestal genomen als D 10 | ||
| SF | [-] | Shape factor | Varieert tussen 6 en 8 afhankelijk van de hoekigheid van de deeltjes | |
| e | [-] | Poriëngetal | ||
| f i | [%] | Fractie van deeltjes tussen 2 zeven | ||
| D ii | [cm] | Maasopening grotere zeef | ||
| D si | [cm] | Maasopening kleinere zeef | ||
| Opmerking | Toepasbaar voor zand en grind. Veel varianten van deze correlatie zijn door verschillende auteurs afgeleid. Voor de coëfficiënten wordt verwezen naar de oorspronkelijke publicatie. | |||
| Referentie | Tabel 4.2.32, Indicatieve waarde van de doorlatendheid op basis van korreldiameter, toepasbaar op zand en grind, uit: , . | |||
| Formule | ||||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving | Opmerking |
| k | [m/s] | Doorlatendheidscoefficiënt | ||
| c 0 | [-] | Constante afhankelijk van de pakking van het zand | Losse pakking c 0 = 1.5 × 104 Natuurlijke pakking c 0 = 1.2 × 104 Vaste pakking c 0 = 1.0 × 104 | |
| C u | [-] | Uniformiteitscoëfficiënt | ||
| D 60 | [m] | De 60-percentielwaarde van de korreldiameters van het zand | ||
| D 10 | [m] | De 10-percentielwaarde van de korreldiameters van het zand | ||
| Opmerking | ||||
| Referentie | Tabel 4.2.33, Indicatieve waarde van de doorlatendheid op basis van soil behaviour type index, uit: . | |||
| Formule | ||||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving | Opmerking |
| k | [m/s] | doorlatendheid | ||
| l c | [-] | Soil behavior type index | ||
| Opmerking | Grote onnauwkeurigheid | |||
Figuur 4.2.4 geeft een relatie tussen de gemeten bij een sondering met een dissipatietest ( ) en de horizontale doorlatendheid.
[ link ]
Figuur 4.2.4, Doorlatendheid als functie van de (CPTU), uit: .
In is de spanningsafhankelijkheid van de doorlatendheid van klei en veen onderzocht. Een samenhang van de doorlatendheid met het poriëngetal wordt gevisualiseerd door figuur 4.2.5.
[ link ]
Figuur 4.2.5, Poriëngetal als functie permeabiliteit. Bron:
De doorlatendheid wordt beïnvloed door veranderingen in de rek/poriëngetal. Een uitwerking om hier rekening mee te houden wordt o.a. beschreven in .
| Referentie | Tabel 4.2.34, Bepaling van de doorlatendheid afhankelijk van het rekniveau, uit: , . | |||
| Formule | ||||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving | Opmerking |
| k e | [m/s] | Doorlatendheid bij rek | ||
| k 0 | [m/s] | Initiële doorlatendheid | ||
| e 0 | [-] | Initiële poriëngetal | ||
| C k | [-] | Factor voor rekafhankelijke doorlatendheid. Kan worden bepaald in een CRS proef. | ||
| ε | [-] | rek | ||
| Opmerking | ||||
Bepaling door middel van directe meting
Voor de bepaling volgens laboratoriumproeven zijn ongeroerde monsters noodzakelijk. Dit is lastig in de praktijk, waardoor bepaling van een representatieve waarde voor de in situ doorlatendheid sterk kan afwijken. Voor een in situ doorlatendheidsbepaling is een pompproef geschikt.
Eendimensionale samendrukkingsproef
Wanneer een schatting van de consolidatiecoëfficiënt cv, (paragraaf 4.2.10), wordt aangehouden, kan de verticale doorlatendheid worden bepaald via:
Wanneer een schatting van de consolidatiecoëfficiënt cv, (paragraaf 4.2.10), wordt aangehouden, kan de verticale doorlatendheid worden bepaald via:
| Referentie | Tabel 4.2.35, Definitie van de verticale doorlatendheid. | ||
| Formule | |||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving |
| k v | [m/s] | Verticale doorlatendheidscoëfficiënt | |
| c v | [m 2 /s] | Verticale consolidatiecoëfficiënt | |
| γ w | [kN/m 3 ] | Volumiek gewicht van poriënwater | |
| E oed | [kN/m 2 ] | Oedometer stijfheid (1-dimensionale stijfheid) | |
Opgemerkt dient te worden dat bepaling volgens deze methode significante onnauwkeurigheid bevat die samenhangt met de afleiding van zowel de consolidatiecoëfficiënt als de oedometer stijfheid.
Doorlatendheidsproef; Constant head en falling head proef
Zowel de constant head als de falling head proeven berusten op de bepaling van de grondwaterstroming volgens Darcy. Bij de constant head proef betreft het gemeten debiet Q de stroming door de bak met grond met lengte ΔL over een stijghoogteverschil Δh .:
Zowel de constant head als de falling head proeven berusten op de bepaling van de grondwaterstroming volgens Darcy. Bij de constant head proef betreft het gemeten debiet Q de stroming door de bak met grond met lengte ΔL over een stijghoogteverschil Δh .:
| Referentie | Tabel 4.2.36 Bepaling doorlatendheid met constant head proef, uit: ISO 17892-11, | ||
| Formule | |||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving |
| Q | [m 3 /s] | Debiet | |
| A | [m 2 ] | Oppervlakte van het grondmonster | |
| k | [m/s] | Doorlatendheidscoëfficiënt | |
| Δh | [m] | Verschil in stijghoogte | |
| ΔL | [m] | Lengte van stroming (lengte van grondmonster) | |
De falling head test is van toepassing op fijnere gronden zoals klei. Bij de falling head test wordt in de tijd de verandering van stijghoogte in de buis met diameter gemeten.
| Referentie | Tabel 4.2.37, Bepaling doorlatendheid uit falling head proef, uit: ISO 17892-11, . | ||
| Formule | |||
| Parameters | Symbool | Eenheid | Omschrijving |
| k | [m/s] | Doorlatendheidscoëfficiënt | |
| a | [m 2 ] | Oppervlakte van waterbuis | |
| A | [m 2 ] | Oppervlakte van het grondmonster | |
| t | [s] | Tijdsperiode tussen metingen van de proef | |
| h 0 | [m] | Stijghoogte in buis aan het begin van meting | |
| h | [m] | Stijghoogte in de buis aan het eind van meting | |
Echter, in de dagelijkse ingenieurspraktijk is het meer gebruikelijk om voor gronden als klei en veen de doorlatendheid te bepalen via de resultaten van de oedometer test.
Veldproeven (pompproef en infiltratieproef)
Bij de pompproef wordt via een put water onttrokken uit een watervoerend pakket. Op verschillende punten rondom de pompput wordt tijdens het pompen de verandering van stijghoogte gemeten. Via deze informatie kan de doorlatendheid van het watervoerende pakket worden bepaald, alsmede de hydraulische weerstand van de waterremmende lagen die het watervoerende pakket afdekken.
Bij de pompproef wordt via een put water onttrokken uit een watervoerend pakket. Op verschillende punten rondom de pompput wordt tijdens het pompen de verandering van stijghoogte gemeten. Via deze informatie kan de doorlatendheid van het watervoerende pakket worden bepaald, alsmede de hydraulische weerstand van de waterremmende lagen die het watervoerende pakket afdekken.
De infiltratieproef is van toepassing voor de eerste lagen vanaf maaiveld tot ca. 4 m diepte. Water wordt in deze bodemlagen geïnfiltreerd via ringen die op het maaiveld worden aangebracht. Het debiet en de waterspanningen en/of stijghoogten worden gemeten om de doorlatendheid uit af te leiden.
HPT-sondering
In een hydraulic profiling tool (HPT) sondering wordt een vaste hoeveelheid water via het gat van de sondeerconus in de grond gepompt. De relatieve doorlatendheid van de bodem kan vervolgens worden afgeleid door de gemeten druk die nodig is om het water in de grond te pompen. Deze veldproef is geschikt voor grove grond.
In een hydraulic profiling tool (HPT) sondering wordt een vaste hoeveelheid water via het gat van de sondeerconus in de grond gepompt. De relatieve doorlatendheid van de bodem kan vervolgens worden afgeleid door de gemeten druk die nodig is om het water in de grond te pompen. Deze veldproef is geschikt voor grove grond.