Transcript w-76-020 (506.77kB)

Rljkrwaterstaet - Deltadienst
Bibliotheek en Documentatb
Postbus 5005,
4300 KA Zierikzee
, telefoon 01110-2851
STROOMBESTENDIGHEID SILEX 90
I
I
Nota W-76.020
m
Projektkode W.76.A.204.L
-
300
RIJKSWATERSTAAT - DELTADIENSI
waterloopkundige afdeiiig
P A__
G I N A NR.:
NOTA W -
MGNDEL"G
V R A A G GESTELD DOOR : En,ci-Ceniij-Robur
VAH :
Verkooporganisatie
TE :
Amsterdam.
V R A A G : Stroombes$endigheid Silex 90
1
*TEL EF ON ISCH A A N :
70.020
ir. J . F . Agerna
Ei1 SCHRIJVEN NR.:
-
300.
R E D E N : Nagaan toepasbaarheid als bestorting in getijwateren.
G E Z . E N ACC.
BIJLAGEN :
A A N G E B O D E N BIJ SCHR.NR.:
z i e bijlagenlijst blz. 7
OPMERKINGEN VAN H E T HOOFD V A N D E
WATERLGOPKUNDIGE A F D E L I N G
ANTWOORD :
STROOMBESTENDIGAEID SILEX 90-300
1 . INLEIDING
In de mergelgroeven van Zuid-Limburg komen lagen voor die
vnl. uit kiezel en kalksteen bestaan. Door een breker worden de stenen groter dan 300 mm. uit deee lagen gebroken)
daarna vindt uitzeving plaats over een zeef met een maaswijdte van 90 mm. Het materiaal dat overblijft wordt dan
Silex 90-300 genoemd.
Doel van deze nota is na te gaan in hoeverre dit materiaal
stroomresistent is en bruikbaar is als bestortingsmateriaal
t.b.v. bodembeschermingen in getijwateron. De materiaalgegevens voor de uitgevoerde berekeningen zijn ontleond aan
bijlage 1. Gezien de betrekkelijkheid van bekekeningen naar
de stroombestendigheid is een vergelijking gemaakt met zgn.
grof grind (grind 30/alies) en stortsteen 10/60 kg.
I
R I J K S W A T E R S T A A T - O ELTAO IEN S T
w a t e r i@op k un d i ge af deling
2.
P A G I N A HA.:
2
AANTAL PAGINA'S:
NOTA W -
76.020
A A N T A L BIJLAGEN :
BPREK%MINGSGRONnSLAGEN
__.
Algemeen t o e g e p a s t b i j d e b e p a l i n g van h e t b e g i n van grof
materiaal i n een p a r a l l e l s t r o o m , is de f o r m u l e van S h i e l d s :
waarin:qr
= d e s c h u i f s p a n n i n g w a a r b i j h e t mnteriaal
b e g i n t t e bewegen (N/m2)
= e e n k o n s t a n t e waarin o . a . d e vorm van d e
stenen e n h e t g e h a n t e e r d e k r i t e r i u m van b e g i n
van bewegen t o t u i t i n g komt.
d i c h t h e i d van h e t materiaal (kg/m 3)
in
? g
W
= k a r a l c t e r i s t i e k e a f m e t i n g van h e t materiaal ( m )
d
-
=
3
= d i c h t h e i d van water (kg/m )
= z w a a r t e ~ c r a c h t s v e r s n e ~ l i n(m/sec
g
2)
Opmerki~~:
t.a.v.
v-
De vorm van d e S i l e x s t e n e n mag a l s h o e k i g
geltenmerkt worden ( g e b r o k e n s t e e n ) .
G r i n d 30/alles is r o n d , s t e e n 10-60 Icg. h o e k i g .
Een o b j e c t i e f k r i t e r i u m voor h e t b e g i n van bewegen is i n
f e i t e n i e t t e geven. Het g e h a n t e e r d o k r i t e r i u m h a n g t bovend i e n af van h o t d o e l van de b e s t o r t i n g , d e mate waarin e n i g e
v e r p l a a t s i n g van i n d i v i d u e l e s t e n e n g e a c c e p t e e r d w o r d t etc.
A f h a n k e l i j k van h e t g e h a n t e e r d e k r i t e r i u m w o r d t v o o r h o e k i g
y =0,04
materiaal
( g e e n v e r p l a a t s i n g van s t e n e n ) t o t
0,06 ( e n k e l e s t e n e n v e r p l a a t s e n ) aangehouden,
E
Voor r o n d m a t e r i a a l z i j n deze g e t a l l e n r e s p . 0,03 e n 0,05
- t.a.v.
-
d-
A l s maatgevende afmeting worden v a a k v e r s c h i l -
lende grootheden gehanteerd:
1
d e mediane diameter, g e d e f i n i e e r d als d i e diameter
w a a r b i j d e h e l f t van h e t g e w i c h t van d e s t e n e n g r o t e r o f
k l e i n e r is. D i t is t o e l a a t b a a r a l s ds5/ds
(overeenkomstig
g e d e f i n i e e r d ) k l e i n e r is dan 5.
I n d e z e d e f i n i t i e b e t e k e n t d i a m b t e r d e maaswijdte van e e n
z e e f . Aangezien h i e r geen z e v e n g e b r u i k t z i j n , maar d e
a f m e t i n g e n van do i n d i v i d u e l e s t e n o n d o o r m e t i n g z i j n bep a a l d , moet een keuze gemaakt worden u i t d e 3 h o o f d a f m e t i n gen van d e s t e n e n .
RIJKSWATERSTAAT
-
DELTADIENST
w a t e r l o o p k u n d i g e afdeling
?
pAGiNA
NOTA W -
AANTAL PAGINA’S:
76.020
A A N T A L BIJLAGEN :
B i j d e s i l e x s t e n e n i s &én a f m e t i n g s i g n i f i k a n t k l e i n e r
dan de b e i d e a n d e r e . U i t het k r a c h t s e v e n w i c h t van e e n
e n k e l e s t e e n v o l g t d a t i n formule (1) d e k l e i n s t e afm e t i n g genomen moet worden.
in bijl.
1 wordt d i t aange1
2
-
d u i d met d e d i k t e .
d n > de n o m i n a l e d i a m e t e r , g e d e f i n i e e r d a l s d e 3e machtsw o r t e l u i t h e t g e m i d d e l d e volume.
G,
B i j konstante dicht-
heid betekent d i t :
dn
-
waarbij
i d e g e m i d d e l d e massa i n kg is.
P r a k t i s c h moeten b e i d e beschouwingen t o t h e t z e l f d e r e s u l t a a t leiden.
T e n e i n d e de k r i t i e k e s c h u i f s p a n n i n g om t e r e k e n e n naar
e e n k r i t i e k e s n e l h e i d wordt g e b r u i k gemaakt van d e r e l a t i e :
z=
-2
p“.g.
V
-
(2)
waarin:
C2
Y
= g e m i d d e l d e s n e l h e i d i n d e v e r t i k a a l (m/sec)
C = r u w h e i d s c o ë f f i c i ë n t van Chezy
(fl/eec.
)
gegeven d o o r :
c
= ‘tâ l o g
12 h
k
(3), waarin:
h = w a t e r d i e p t e (m)
van h e t materiaal (m) b i j e e n o v e r i g e n s
90
v l a k k e bodem ( z i e ook h f d s t . 4 , opmerking 1).
k = d
De k r i t i e k e s n e l h e i d Iran ook d i r e k t o n d e r z o c h t worden i n
een s t r o o m g o o t . Gezien d e s p r e i d i n g i n d e a f m e t i n g e n van
h e t materiaal z a l dan n i e t met één p r o e f op é é n moneter
kunnen worden v o l s t a a n . Het is dan ook zeer d e v r a a g o f
op d e z e wijze een b r u i k b a a r d e r r e s u l t a a t v e r k r e g e n wordt.
PAGINA
R IJ K S WAT E R S T A AT - D EL T A O IE N S T
4
NOTA W -
AANTAL PAGINA’S:
w a t e r l o o p k u n d i g e afdeling
I
IR.:
76.020
A A N T A L BIJLAGEN :
3. BEGCIIRIJVING MATERIAAL
O n d e r s t a a n d e g e g e v e n s z i j n o n t l e e n d aan o f g e b a s e e r d op
b i 3 l a g e 1, H i e r i n wordt é é n m o n s t e r van r u i m 400 kg. beschreven.
S i l e x 90-300 b e s t a a t u i t e e n mengsel van vnl. s i l e x ( v u u r s t e e n ) en tauw ( k a l k s t e e n ) . B i j h e t o n d e r z o c h t e m o n s t e r bed r o e g de v e r h o u d i n g s i l e x - t a u w 7 2 : 2 8 .
I n de groeve s c h i j n t d e verhouding nogal w i s s e l v a l l i g t e z i j n .
Van h e t monster’worden o.a. de v o l g e n d e g e g e v e n s v e r m e l d :
1aagst e
d (mm)
(kgf)
( kg/m3)
( kg/rn3 )
Q
p
Silex
2580
2540
86
2,45
Taiiw
(nat.)
2140
1960
78
1,49
M.b.v.
d e i n h e t r a p p o r t v e r m e l d e g e w i c h t e n en a f m e t i n g e n
van a l l e o n d e r z o c h t e s t e n e n z i j n d e v o l g e n d e g e g e v e n s b e p a a l d :
a l l e s i n cm.
Silex
Tauw
G r i n d 30/alles
S t e e n 10-60 kg
De g e g e v e n s m.b.t.
.
,dn
dg
d50
d90
d95
‘10
6
10
13
15
2,5
9
6
9
12
14
2,5
2,5
15-20
4
9
395
-
-
20-25
795
30-35
30-35
d95/d5
-
h e t g r i n d z i j n o n t l e e n d aan m o n s t e r s van
h e t v o o r d e havendammen van IIoek van I l o l l a n d g e b r u i k t e g r i n d .
Op b i j l a g e 2 z i j n d e g e g c v e n s u i t g e z e t , w a a r b i j ook d e s p r e i d i n g i n zeefkrommen van h e t g r i n d gegeven zijn.
De b i j s t e e n 10-GO kg. v e r m e l d e g e t a l l e n z i j n b e p a a l d aan d e
hand van d e g e w i c h t s g r e n z e n .
G e w i c h t s v e r d e l i n g e n van a a n g e v o e r d e s t e e n waren b i j h e t u i t b r e n g e n van d e z e n o t a n i e t b e s c h i k b a a r . Op g r o n d v a n e r v a r i n -
gen met a n d e r e s t e e n k l a s s e n is b e k e n d , d a t ook h i e r b i j met een
g r o t e s p r e i d i n g g e r e k e n d moet worden. Als s o o r t e l i j k e d i c h t h e i d is zowel v o o r h e t g r i n d a l s v o o r d e s t e e n 2650 kg/m3 aan-
RIJKSWATERSTAAT - DELTADIENST
w a t e r i o o p k u n di ge af deling
4.
P A G I N A WR.:
6
NOTA W -
76.020
RESULTATEN I % R E K ~ >
Invullen van de gegevens in de formules levert (voor eon
watordiepte van ca. 5 niì
'kr ím/sec)
geen vorplaatsing enige verplaatsing
Silex
3,5
493
TRUW
2,7
393
Grind 30/alles
Steen 10-60 kg
2 90
4,6-5,0
216
5,6-6 92
Voor andere waterdiepten wordt vorwezen naar bijlage 3.
Opmerkingen
1
- Deze getallen gelden voor een horizontale vlakke bodem
en' een "nette" parallelstsoom.
Voor een horizontale, niet vlakke bodem (bijv. als gevolg
van onregelmatig storten of aanwezige zandribbols) moet
in form. ( 3 ) een andere waarde voor de ruwheid ingevoerd
\
worden.
Voor een niet horizontale bodem moet een hellingkorrektie
ingevoerd worden, Bij de aanwezigheid van wervelstraten
(achter konstrukties, achter kribben e.d.) kunnen de gogeven kritieke snelheden tot ongeveer de helft reduceren.
\
2
- Het is niet goed mogelijk de kritieke stroomsnelheid te geven
voor het mengsel silex-tauw. Als ondergrens kan de waarde
voor tauw aangehouden worden. Een andere mogelijkheid is,
gezien het feit dat het materiaal vnl. uit silex bestaat,
de kritieke waarden van silex aan te houden en een gering
verlies van tauwatenen te accepteren. Dit verlies kan ingekalkuleerd worden door bi3 het storten een overmaat aan te
brengen. Deze overmaat hangt dan a f van de verhouding silextauw, Door het verschil in uiterlijk van de beide steensoorten lijkt een globale visuole keuring mogali jk.
HOTA W -
w a t e r i o o p k u n d i ge af d e i i i g
76.020
5 . K O N K L U S I E S EEN AANBISVELINGEN
1) Aangezien s l e c h t s
een,
r e l a t i e f k l e i n , m o n s t e r S i l e x 00-300
op a f m e t i n g e n en g e w i c h t e n o n d e r z o c h t is, is d.m.v.
berekening
s l e c h t s een g l o b a l e i n d r u k van d e s t r o o m b e s t e n d i g h e i d t e ver-
k r i j g e n . D i t wordt v e r s t e r k t d o o r d a t h e t m a t e r i a a l i n f e i t e
.
u i t twee m a t e r i a l e n b e s t a a t , S i l e x en tauw, inet v e r s c h i l l e n d e
dichtheid.
2 ) B e r e k e n i n g e n van d e s t r o o m b e s t e n d i g h e i d a a n d e hand van h o t
o n d e r z o c h t m o n s t e r geven v o o r S i l e x b i j een w a t e r d i e p t e van
5 m een s n e l h e i d van 3,li m/sec. w a a r b i j nog g e e n beweging
p l a a t s v i n d t en 4 , 3 m/sec.
w a a r b i j e n i g e v e r p l a a t s i n g van
stenen optreèdt.
Voor tauw z i j n deze waarden r e s p . 2 , 7 en 3,3 rn/sec.
Deze ge-
t a l l e n g e l d e n voor een h o r i z o n t a l e v l h k k e bodem en een para&l e l s t r o o m . Voor h e t vaak a l s b e s t o r t i n g g e b r u i k t e m a t e r i a a l
g r i n d 3 0 / a l l e s bedragen d e z e g e t a l l e n r e s p . 2,O en 2 , 5 m/sec,
voor s t e e n 10-60 Irg r e s p . c a . 4,G t o t 5,G m/sec.
Gezien d e o n d e r 2 ) genoemde g e t a l l e n l i j k t t o e p a s s i n g a l s
b e s t o r t i n g s m a t e r i a a l t.b.v.
i
bodembescherming i n geti,jwateren
I
en b e n e d e n r i v i e r e n z e k e r m o g e l i j k .
Van
g e v a l t o t g e v a l z a l d e t o e p a s b a a r h e i d nagegaan moeten
worden, w a a r b i j h e t a a n b e v e l i n g v e r d i e n t meer i n z i c h t t e
k r i j g e n i n h e t r e p r e s e n t a t i e f z i j n van h e t o n d e r z o c h t e monster.
D a a r b i j kan t e v e n s de v e r h o u d i n g Silex-Tauw n a d e r o n d e r z o c h t
worden en d e m o g e l i j k h e i d van v i s u e l e s c h a t t i n g van d e mengselverhouding.
Den H
(ir. G . i .
V
Schiereck).
RIJKSWATERSTAAT - DELTADIENST
w a t e r i o"0 p k u n di g e af d e iin g
'R.:
WOTA W - 76.020
AANTAL PAGINA'S:
A A N T A L BIJLAGEN :
LIJST VAN BTJLAGEN
1. Nota RB/GW/40232/3
W n i g e gegevens b c t r c f f e n d e h e t S i l e x m a t e r i a a l
90
- 300",
Drs. N.F.E.I. Bakker, 1 maart 1976,
S t i c h t i n g Betonresearch Nederlandse Cementi n d u s t r i e ë n (S.B.N.C.), Maastricht.
2. Gewichtaverdelingen van S i l e x 90
- 300 en e n k e l e
andere m a t e r i a l e n .
3. K r i t i e k e stroomsnelhedcn voor S i l e x 90
DinA4 76W0350
- 300
e n e n k e l e andere materialen ( b i j h o r i z o n t a l e
vlakke bodem e n r e c h t e stroom)
DinA4 76W0351
W-76 020
stichting
40232/3
ENXGE GEGEVENS B E T R E F F E N D E
HET S I L E X M A T E R I A A L 9 0
300
-
D.â.:
1 maart 1976
DPS.
R.F.M.
Bakker
Kenmerk : RB /'GW/4 O 2 3 2 1 3
D.d.: I maart 1976
ENIGE GEGEVENS BETREFFENDE H E b SILEXMATERIAAL 90
-
300
Samens telling.:
i
Het silexmateriaal 90 - 300 i een mengsel van gesteenten
bestaande uit voornamelijk si ex en tauw.
Silex (vuursteen) is een zeer hard materiaaL in hoofdzaak besta~ande uit Si02 (kwar s). Het korrelvolumegewicht is nagenoeg geiijk aan et volumiek gewicht (soortelijk gewicht) (2650 kg/m3)
Tauw (harde kalksteen) is matbriaal dat in hoofdzaak bestaat uit CaC03 (krijt). Het s vermoedelijk gevormd door
kalkafzetting (via koolzuurho dend regenwater) in de zachte poreuze krijtlagen. Het vollumiek gewicht van tauw is
iets hoger dan dat van silex ik2710 kg/m3). Door de in d e
tauwstenen aanwezige
het korrelvolumegewicht lager dan
In tegenstelling tot
van het
korrelvolumegewicht
de tauwstenen is een
wicht, de wateropname en de hbrdheid. Naarmate de steen
van geel naar wit kleurt i s d/E wateropname geringer, d e
hardheid groter en het korrel aiumegewicht hoger,
niet homogeen voprkomen,
Daar silex . en tauw in de
is'de vek~höuding silex/tauw nbgal wisse2vallig.
In het onderzochte monster b e k r o e z de silex-tauwverhou- .
ding 7 2 :1'~28.
Naast de :hoofdbestanddelen sib.e.xen tauw komen geringe
hoeveelheden berggrind voor.
t
.4 O 2 3 2 I3
Blad 2
gemiddelde stanh.afw. hoogste laagste aantal
in kg/m3
in k:/m3
waarde waarde
silex
tauw (droog)
tauw (waterverz.)
20
2580
2000
'po
.
2140
1 0
2610
2540
25
2260
1750
14
2310
I960
14
I
k
Incidenteel komen in de tauwst nen stenen voor met een
nqderzochte. D e laagste
korrelvolumegewicht lager dan
waarde die door selectieve bempnscering (geelkleuring)
werd gevonden was 1 5 6 0 kg/m3.
D e gemiddelde waarde van de wateropname van de tauwstenen
bedroeg 7 % .
a
samenhang met het gewicht, zijn voor zowel silex als tauw
van een groot aantal stenen het gewicht, de grootste afmeting (lengte) en de kleinste afmeting (dikte) bepaald.
D e regressielijnen, die het verband aangeven tussen dikte
gewicht en lengte
gewicht ziin weereeqeven i n de
-
-
-
Blad 3
4023213
gemiddelde
lengte in mm
silex
tauw
I63
gem 3. d d e 1de
dikte in mm
86
146
gemiddeld
gewicht in kg
aantal
2,45
! 30
I ,49
70
Tabel. 2.
.
,
Afhankelijk van de monsternam8 kunnen de waarden aangegeven
in tabel 2 hoger. of lager uit4allen.
Het trekken van een representatiet monster uit een steen3 0 0 is practisch onberg met korrels in het gebied 90
uitvoerbaar.
-
Vorstbestandheid:
Van een aantal tauwstenen is /Ie vorstbestandheid bepaald.
Na 5 vorst-dooicycli in zeewater kon geen destructie van
de stenen worden vastgesteld. Gevroren werd t o t
2OoC.
-
10
9
a
. 7
6
5
~~
4
3
2
1
O
SILEX
Gewicht
0 , 0 5 5 x dikte
-
2,244
SILEX
Gewicht = 0,033 x lengte
.~ ,
mm
' , ,
,
, , ,, , ,
,
,
,
~,4
.
,
'
~
-
2,966
.
. , , , ,
I
,
,
TAUW
G e w i c h t = 0,039 x d i k t e
-
1,541
TAUU
G e w i c h t = 0,024 x l e n g t e
\
-
2,034
+
KORRELDIAMETER' :(,rh)
GEWICHTCVERDELINGEN VAN SILEX 90-300
O
8-
v)
I
v.
KRITIEKE STROOMSNELHEDEN VOOR S I L E X 90-300 EN ENKELE
AN ûE R E MAT E R IALEN.
LI?JI?ORIZONTALE
VL
-
R1JKS-ST’AA.I.