Verweking van grond aan het boorfront

Abstract

Tijdens tunnelboringen onder de Nederlandse bodemomstandigheden wordt gevreesd voor het verschijnsel verweking. Verweking is een verschijnsel waarbij verzadigde losgepakte zandgronden ten gevolge van een belasting overgaan van een stabiele naar een vloeibare toestand, dit als gevolg van een toegenomen poriënwaterdruk welke de effectieve korrelspanning doet afnemen. Verweking treedt op in verschillende situaties, zoals bijvoorbeeld bij het intrillen van damwanden en tijdens aardbevingen. Uit de voorbeeld situaties blijkt dat het risico van het optreden van verweking afhankelijk is van verschillende factoren. De relatieve dichtheid en cyclische bodembelasting spelen een grote rol. Bij de analyse van de bodemafhankelijke risicofactoren kan gekozen worden tussen een monstername gevolgd door laboratoriumproeven en een sondering middels een sonde met verschillende meetinstrumenten. De sondering is zowel verticaal als horizontaal uit te voeren waarbij de horizontale sondering nog nader onderzoek vereist. De bepaling van het verwekingsrisico middels de sondering met kleefmeting geeft van alle opties de meest betrouwbare resultaten. In verwekingsgevoelige bodems zijn zowel gronddrukbalans- als vloeistofschild tunnelboormachines inzetbaar. De gevolgen van het optreden van verweking aan het boorfront zijn afhankelijk van het soort machine. Bij het gronddrukbalanssysteem zal een volumeverlies door toestroming van grond richting de boorkamer optreden. Deze toestroming is alleen mogelijk wanneer grond uit de boorkamer wordt verwijderd. Het optreden van het verschijnsel zal bij een vloeistofschild een uitwisseling in de boorkamer van de steunvloeistof met een zandwatermengsel tot gevolg hebben. Het volumeverlies ten gevolge van deze uitwisseling is in het ergste geval gelijk aan het volume van de boorkamer en treedt zeer plotseling op. Het boorproces kan alleen hervat worden wanneer de boorkamer weer met steunvloeistof gevuld is en de filterkoek weer opgebouwd is. Het herstel van het vloeistofschild vereist mogelijk maatregelen vanaf maaiveld. Voor beide systemen geldt dat het volumeverlies een zetting in de bodem tot gevolg heeft welke, in de doorgerekende homogene grondcondities, doorwerkt tot op het maaiveld. Het verwekingsrisico tijdens het tunnelboorproces wordt beïnvloed door de spanningswijziging die optreedt in de bodem. De korrelspanningsreductie en schuifspanningstoename alsook de trilling die de machine opwekt tijdens het boorproces werken risicoverhogend.