Twee mobiele sondeerapparaten van Wiertsema aan de voet van de IJsseldijk bij Westervoort die tot de herfst 2020 de grondsterkte gaan meten. (foto: Jac van Tuijn).

Rijkswaterstaat en het HoogwaterbeschermingsProgramma (HWBP) zijn op twee dijklocaties bezig met bodemonderzoek naar de sterkte van dijken in de onverzadigde ondergrond. Op de Maasdijk bij Oijen en op de IJsseldijk in Westervoort worden rond het dijklichaam sonderingen uitgevoerd die de werkelijke grondsterkte laten zien als het grondwater in het droge zomerseizoen laag staat en hoog in het natte winterseizoen. De eerste metingen laten zien dat de sterkte in oktober door alle regenval weliswaar sterk is afgenomen maar zich nog altijd ruim boven de ontwerpsterkte bevindt, zo bleek op de eerste presentatie van het veldonderzoek op 29 november.

De grondsterkte die nu nader in kaart wordt gebracht is van belang voor mogelijk afschuiving. De grondlagen in en onder een dijk hebben een verschillende samenstelling waardoor hun sterkte en capillaire werking van het grondwater (onderdruk) anders kan zijn dan modelberekeningen aangeven. Bij het ontwerp van een dijk wordt daar rekening mee gehouden en worden extra marges in acht genomen. Met de veldmetingen in Oijen en Westervoort willen Rijkswaterstaat en het HWBP er achter komen in hoeverre die extra marges ook echt nodig zijn. In het algemeen wordt aangenomen dat klei bij droogte inklinkt en sterker wordt, maar door regen weer slap wordt en verzwakt. Per wisseling klinken kleilagen verder in en zal de stabiliteit van een dijk, ook in de onverzadigde zone, ieder jaar kunnen toenemen, zo luidt de hypothese. De metingen moeten dat nu gaan aantonen. Het veldonderzoek wordt uitgevoerd door de RWS- afdeling Water, Verkeer en Leefomgeving (WVL) en de POV Macrostabiliteit van het HWBP in samenwerking met Waterschap Rijn en IJssel, Waterschap Aa en Maas, Deltares en geotechnisch bedrijf Wiertsema & Partners.

Onderzoeker Alexander van Duinen van Deltares laat de ‘waaier’ zien waarmee de grond op verschillende diepten in verschillende grondlagen kan worden losgewoeld. De mate van weerstand is een indicatie voor de grondsterkte. (foto: Jac van Tuijn).

Eerste metingen

“We zijn in september met de metingen gestart en die laten de actuele dijksterkte zien bij normale rivierstanden. De metingen zijn van belang om een vertaling te kunnen maken naar maatgevende sterkte die nodig is bij extreem hoogwater, als de dijk zich echt moet waarmaken”, zo lichtte Martin Schepers van waterschap Rivierenland en projectmanager van het programma Projectoverstijgende verkenningen Macrostabiliteit (POVM). “De eerste metingen zijn zeer hoopvol en laten zien dat de grondsterkte in de onverzadigde zones in de twee dijken groter is dan we op basis van onze rekensommen mogen verwachten. We veronderstellen dat die rekensommen wat te conservatief zijn en de eerste metingen lijken dat aan te tonen. Maar het is nog te vroeg voor echte conclusies.”

Een van de twee sondeerapparaten meet de grondsterkte met een conus. De conus wordt in de grond gedrukt en de tegendruk is maatgevend voor de grondsterkte. (foto: Jac van Tuijn).

Zwakke schakel

Volgens Schepers is veel bekend over de sterkte van een dijk als die droog is, en als die verzadigd is. “Maar we weten eigenlijk weinig over de sterkte in die onverzadigde zone als er naast het grondwater ook nog lucht tussen de bodemdeeltjes zit. In die zone wordt het grondwater door de capillaire werking tussen de gronddeeltjes omhoog getrokken en is de waterdruk negatief. We gaan er van uit dat deze zone een zwakke schakel is in de stabiliteit van een dijk. In die onverzadigde zone zou als eerste een afschuiving kunnen ontstaan. Maar dat weten we niet zeker en dat gaan we nu voor het eerst de sterkteontwikkeling, vier seizoenen lang, echt meten.”

Kleinere marge in onzekerheid

De meetgegevens moeten ertoe leiden dat er meer inzicht ontstaat in de werkelijke dijksterkte en dat de marges in de onzekerheden over de macrostabiliteit bij de beoordeling en versterking van een dijk, kleiner worden. Voor het HWBP dat de komende jaren, naar het laat aanzien, maar liefst 1100 km dijk moet gaan versterken, is de uitkomst van groot belang. “De waarde van dit onderzoek kan niet worden overschat”, aldus directeur Erik Wagener van het HWBP bij de presentatie van het veldonderzoek. “Hopelijk blijken veel onderlagen van dijken sterker dan tot nu toe gedacht en hoeven we dijken minder te versterken of helemaal niet. Dat scheelt geld en hinder.”

Twee type metingen

Het veldonderzoek wordt uitgevoerd door het geotechnische bedrijf Wiertsema die twee type sonderingsapparaten inzet (zie foto op locatie Westervoort) . Het ene apparaat duwt een staaf met een kegelvormige conus in de grond  en kan zo per laag de weerstand bepalen. Het andere apparaat heeft een sondeerkern met lamellen die op diepte wordt gebracht en dan gaat draaien. De lamellen woelen de grond kapot en de gemeten weerstand is maatgevend voor de sterkte.