nieuws

Gronings zand in diepvries naar Delft voor bevingsproeven

bouwbreed 1113

Gronings zand in diepvries naar Delft voor bevingsproeven

Met hulp van permafrost-experts ingevlogen vanuit Alaska probeert Deltares diepgevroren monsters van Groningse zandlagen ongeschonden naar het laboratorium over te brengen. Daar willen de onderzoekers kijken hoe groot het gevaar is op verweking tijdens aardbevingen.

Tijdens sterke aardbevingen gedragen zandlagen in de bodem zich soms tijdelijk als drijfzand. Dat komt doordat het water niet zo snel weg kan tussen de zandkorrels die zich proberen te herschikken. Er ontstaat dus lokaal wateroverspanning. Dat verwekingseffect kan aanhouden tot een paar minuten na de feitelijke beving en flinke schade veroorzaken aan gebouwen.  Vooral wanneer die op staal zijn gefundeerd. Het fenomeen deed zich onder andere voor in nieuw Zeeland, waar een paar jaar terug huizen bijna in slow motion wegzakten terwijl de beving al voorbij was.

In Groningen heeft het effect zich nog niet voorgedaan, maar niemand durft te garanderen dat dat zo blijft mochten zich in de toekomst zwaardere bevingen voordoen.  Daarom willen NAM en Deltares weten hoe groot het gevaar hier is van verweking van de bodem rondom de gaswinlocaties.

Monsters ongeschonden naar boven halen

Daarvoor is het zaak monsters van Groningse zandpakketten zo ongeschonden mogelijk in het laboratorium te krijgen, zodat ze daar aan een kunstmatige beving kunnen worden blootgesteld in een zogeheten triaxiaalproef.  De kunst is volgens onderzoeker Mandy Korff om de monsters zo te nemen dat je het zand in de originele korrelpakking boven krijgt. Daarvoor is het nodig het grondpakket te bevriezen.

De afgelopen weken is de grond op drie locaties over een  oppervlak van 2 bij 2 meter tot maximaal 14 meter diepte bevroren. Dat is gedaan door stikstof rond te pompen door ingebrachte vrieslansen. Een glasvezelkabel registreerde onderwijl de precieze temperatuurontwikkeling en rek en spanningen in de bodem.  Zo konden Korff en consorten controleren of ze de bodem niet verstoorden.  Korff: “ We zouden zo’n grondkolom inclusief het opgesloten water eigenlijk heel plotseling willen bevriezen, een beetje als in een science ficition film. Dat gaat natuurlijk niet en in feite doen we het omgekeerde: we bevriezen de grond juist heel langzaam. Geavanceerde glasvezeltechnieken stellen ons in  staat om 24 uur per dag te controleren of we onverhoopt niet toch verstoringen veroorzaken.”

Hoe ouder hoe gevoeliger voor verweking

Dat is dus op drie plekken in Groningen gedaan. Op één locatie zijn de vrieslansen aangebracht in een pakket Naaldwijkzand , dat een paarduizend jaar oud is. Op een tweede locatie is Boxtelzand bevroren (20.000 jaar) en op de laatste proeflocatie gaat het om Eemzand dat 120.000 jaar terug werd afgezet tijdens het Pleistoceen.  Alle drie de lagen komen in de Groningse bevingsgebieden voor en worden benut voor funderingen op zowel staal als op palen. De veronderstelling is dat de oudste laag het minst gevoelig is voor verweking en de jongste juist het gevoeligst.

Op dit moment zijn de onderzoekers bezig met het bovenhalen van de monsters. Dat gebeurt door medewerkers van geotechnisch ingenieursbureau Wiertsema. Zij krijgen hulp van experts uit Alaska en Canada die ervaring hebben met boringen in permafrost. De ijsboren halen uiteindelijk ongestoorde grondkernen boven met een diameter van zo’n 8 centimeter. Die gaan direct in de diepvries en op transport naar Delft, naar het lab van Deltares. Komend half jaar komen ze één voor één uit de koeling en gaan het triaxiaal apparaat in. Daar krijgen ze de tijd om heel rustig te ontdooien, zodat zand en water zoveel mogelijk in hun oorspronkelijke toestand terugkeren. Pas daarna gaan Korff en haar collega’s de monsters belasten en onderwerpen ze aan bevingsproeven.

Cementatie op micro-niveau tussen zandkorrels

Korff verwacht dat zeker voor de oudere zandlagen er gunstigere waarden zullen komen dan die nu in de modellen worden gehanteerd. “Dat heeft niet alleen te maken met het feit dat oudere zandlagen zich gemiddeld genomen dieper in de bodem bevinden en daardoor dichter gepakt zijn. Op micro-niveau vindt er in de loop der tijd tussen de korrels ook een soort cementatie plaats. De korrels van oudere zandlagen zijn dus ietsepietsje aan elkaar geplakt. Daardoor is het gevaar van verweking kleiner.”

Hoe sterk een beving precies moet zijn om tot verweking te leiden, daar durft Korff geen voorspelling voor te geven. “Daar zijn nu juist deze proeven voor. Het is prettig dat het fenomeen zich tot nu toe in Groningen niet heeft voorgedaan. Maar het is ook goed om te weten wanneer het risico dreigt en je in de gevarenzone komt. Dan kunnen daar versterkingsmaatregelen voor worden genomen, om toekomstige schade aan gebouwen te beperken. “

 

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels