Over onzekerheid en duurzaamheid in de geotechniek

Prof Dr Ir Frans B J Barends Lid wetenschapsraad Deltares en hoogleraar TU Delft

Inleiding Ter ere van Keverling Buisman (1890-1944), de Nederlandse pionier van de grondmechanica, en vanwege het 60-jarig jubileum van de KIVI-Geotechniek werd op de Geotechniekdag 2009 een voordracht gehouden, die ingaat op de historie van de grondmechanica in Nederland, op de karakteristieke onzekerheden in het vakgebied en hoe daarmee om te gaan, en op de maatschappelijke waarde van duurzaamheid in en van het vakgebied. Immers, onzekerheid verkleinen is duurzaam zijn.

Figuur 1 Het eerste internationale congres voor toegepaste mechanica, Delft, 1924. Waar zouden Terzaghi en Keverling Buisman staan?

Over onzekerheid en duurzaamheid in de geotechniek Jubileum Bij de spoordijkafschuiving bij Beek-Elsloo in 1892 waren geen doden, maar het burgerlijke vertrouwen in de veiligheid van vervoer per spoor was geschokt en moest worden hersteld. Dit leidde tot discussies in de Tweede Kamer en tot een aanvaring tussen geologen en ingenieurs (wetenschap versus praktijk). Er gebeurde overigens niets aan de oorzaak van de afschuiving. Bij afschuiving van de spoorwegbaan te Weesp in 1918 waren 41 doden. Deze ramp leidde tot de instelling van een commissie inzake het

onderzoek van het draagvermogen van grond, de Bouwgrondcommissie, met als leden Lely, Hackstroh, van den Thoorn en Keverling Buisman. In 1924 stelde de commissie drie subcommissies in. Keverling Buisman, intussen aangesteld als hoogleraar in de toegepaste mechanica aan de Technische Hogeschool van Delft (hij was toen 29 jaar!), werd voorzitter van de subcommissie die zich bezig hield met de theoretische benadering van draagvermogen van bouwgrond en zand en tevens lid van de subcommissie die zich

Figuur 2 De werknemers van LGM in 1936. Wie kent ze nog?

28

GEOtechniek – Thema-uitgave Geotechniekdag 2009

concentreerde op de bestudering van methodes tot proefondervindelijk onderzoek naar draagvermogen van bouwgronden. In feite is dit de officiële erkenning van grondmechanica als aparte discipline. Ook internationaal gebeurde dat in 1924 toen ’s-werelds eerste internationale congres in exacte wetenschappen werd georganiseerd, in Delft. Een tiental geselecteerde lezingen en circa 50 artikelen over toegepaste mechanica en wiskunde illustreerden de vorderingen op het gebied [1]. Met oprichting van de eerste society (IUTAM) werd in Delft de basis gelegd voor een nieuwe manier van kennisuitwisseling. Grondmechanica was onderdeel van toegepaste mechanica. Onbekendheid met grondgedrag werd evenwel door de ASCE als a problem of national importance bestempeld. Het congres was wat dit betreft een doorbraak. Prandtl lichtte zijn wig toe, Reissner besprak de horizontale actieve en passieve gronddruk en Terzaghi presenteerde Die Theorie der hydrodynamischen Spannungserscheinungen und ihr erdbautechnisches Anwendungsgebiet waarin het effectieve-spanningsconcept (hij noemde het nog niet zo) en de consolidatietheorie voor het eerst worden behandeld. Ook ging hij fundamenteel in op zwel, cohesie en stabiliteit van ingravingen. Aangezien het bijzondere twee-fase karakter van grondmechanica kan worden aangegeven met de basisbeginselen van effectieve spanning en hydrodynamische spanning, is de discipline grondmechanica derhalve in 1924 in Delft

internationaal gestart. Keverling Buisman was als toehoorder aanwezig. Keverling Buisman was naast zijn onderzoek- en onderwijstaak te druk met praktijkopdrachten en op 15 februari 1934 werd in Delft het Laboratorium voor Grondmechanica (LGM) opgericht (figuur 2). Nederland bleef een bakermat. In 1948 werd het 2e international grondmechanica congres georganiseerd te Rotterdam, uitgekozen vanwege het baanbrekende werk hier. Keverling Buisman publiceerde daar zijn empirische kruiptheorie. Hij werd aanvankelijk uitgelachen, maar later toonde Mitchell dat die theorie consistent is met natuurkundige principes. Tijdens dat congres werd de basis gelegd voor de ISSMFE, die in 1949 officieel startte samen met de KIVI-Geotechniek, dat in 1999 de succesvolle 12e ECSMGE organiseerde te Amsterdam. 2009 is met recht een jubileumjaar: 85 jaar grondmechanica, 75 jaar geotechniek met het instituut LGM (nu opgenomen in Deltares) en 60 jaar KIVIGeotechniek. Maar is de geotechniek niet als discipline aan het verdwijnen? Deltares is een multi-disciplinair instituut, samen met geologie, (geo)hydrologie, waterbouw en -huishouding. Ook is recent bij de Technische Universiteit Delft de sectie grondmechanica van civiele techniek ondergebracht bij aardwetenschappen. De internationale society ISSMGE zoekt contact met IAEG en ISRM, de vakverenigingen geologie en rotsmechanica. Nieuwe kansen. Multi- en transdisciplinariteit zijn in de mode. Maar blijft de

CO2-berging

identiteit van het vak geotechniek behouden of, anders gezegd, gunt de maatschappij ons ook in de toekomst disciplinair bestaansrecht? Oogst ons werk de waardering die het verdient?

(warmtelek), maar geen water. Als wordt aangenomen dat de warmte in de zandlaag verticaal uniform spreidt, kan het warmtetransportproces beschreven worden met met drie differentiaalvergelijkingen, zie formules (1).

Model De concepten van Terzaghi zijn in wezen op fundamentele natuurkundige principes berustende bedenksels. Het zijn modellen die het geobserveerde gedrag kunnen nabootsen. Er is sinds 1924 veel ontwikkeld, maar toch, het blijven modellen, waar we met zorg en gezonde achterdocht mee moeten werken. Ik laat dat zien aan de hand van het volgende voorbeeld. Tegenwoordig is de zoektocht naar duurzame energie populair en de ontginning van aardwarmte en warmte-koudeopslag is er zo een. Bij het modelleren van het warmtetransportproces in de ondergrond speelt bij gebruik van eindige elementenmodellen de (numerieke) nepdispersie en instabiliteit een storende rol, die vaak wordt ondershat. Daarom heb ik, net zoals de pioniers van vroeger, gezocht naar een hanteerbare analytische oplossing, om de toepasbaarheid van standaard numerieke rekenmodellen te beoordelen. Mijn zoektocht in de literatuur [2,3], leverde op dat het probleem geschetst in figuur 3 analytisch nogal lastig is. Ik was extra uitgedaagd. Het gaat om het warmtetransport in een homogene zandlaag met dikte H en met een constante (echte) grondwatersnelheid w, waarin vanaf tijd t =0 warm water wordt geïnjecteerd met temperatuur T1. De oorspronkelijke temperatuur van de grond is T = T0. De onderkant van de zandlaag is geïsoleerd. De bovenkant kan warmte geleiden

Zandlaag: (1a) Bovenlaag: (1b) Warmtelek: (1c)

Hierin zijn de parameters: D = λ/ρc + ALv, D' = λ/ρc, h = (ρc)'/(ρc), v = nw(ρc)w /(ρc), ρc = n(ρc)w + (1-n)(ρc)g, en λ is de warmtegeleidingcoëfficiënt, ρ de dichtheid, c de specifieke warmtecapaciteit, AL de longitudinale mechanische macrodispersiviteit en n de porositeit. Het accent geeft de bovenlaag aan. In het onderhavige probleem zijn D, D', AL , v en H constanten. De oplossing wordt gezocht met behulp van Laplace transformatie. De getransformeerde oplossing is niet zo moeilijk en wordt voor de zandlaag weergegeven met formule (2); s is hier transformatie coördinaat. (2) Helaas staat de inverse transformatie van deze functie niet in de ‘encyclopedie’ van Bateman [4], die honderden oplossingen had uitgewerkt. Het alternatief contourintegratie is vanwege

gasproductie

ondergronds o nde rgr onds bouwen b ouw en grondwater g rond water winning winn ing vvervuiling ervuiling

geothermie g eo therm ie

Q tempratuur T1 vanaf t =0

WKO W KO

TT 00

grondwater

z Z

q0

a q u ic lu d e acquiclude

diepe ondergrond

TT1 1 zeer diepe ondergrond

Figuur 3a De ondergrond.

T0 T0

TT0 0

ondiepe ondergrond

x X

HH wF

T0T 0

acquifer a q u if e r

Figuur 3b Warmtetransport met warmtelek.


29

de dubbele wortel in de e-macht ondoenlijk, maar, zo dacht ik, de integraal, formule (3), biedt uitkomst.

(3) Deze elimineert een wortel in oplossing (2) en dan is na enig cijferwerk de oplossing wel te vinden, zie formule (4); erfc is hier complementaire errorfunctie. Het ziet er op het eerste gezicht niet eenvoudig uit, maar Maple kan er zonder probleem raad mee. Het is ook hanteerbaarder dan de (benaderings)oplossingen van Advonin en Kocabas. Ik vond in de literatuur twee nette oplossingen voor bijzondere gevallen, een van Ogata & Banks [5] voor D' = 0, en een van Lauwerier [6] voor D = 0. Bij de check met Lauwerier is gebruik gemaakt

van Taylorreeksontwikkeling, omdat voor D = 0 oplossing (4) ontaardt. Figuren 4a en 4b tonen dat de gevonden oplossing (4), aangegeven met de rode lijn, mooi past. De uitdaging is gelukt! Ik was er met plezier gedurende een half jaar mee bezig geweest. Hoe zit dat nu numeriek? Met COMSOL is door Saeid een eindige-elementenberekening gemaakt voor een praktische situatie om de analytische en numerieke methoden te vergelijken. Figuur 4c laat het resultaat zien met formule (4) voor drie situaties. Figuur 4d geeft een beeld van de warmteverdeling na 5 jaar. Figuur 4e geeft het numerieke resultaat zonder mechanische dispersie weer en laat zowel numerieke instabiliteit (door de tijdstap) als nepdispersie (door de elementgrootte) zien. De instabiliteit vertroebelt het warmtelekeffect en de nepdispersie maakt dat de doorbraak

schijnbaar eerder optreedt. In de praktijk wordt daar te weinig rekening mee gehouden. In Casaglia (Italia) bijvoorbeeld is een geothermieinstallatie met een koud-waterinjectiebron en een warm-waterproductiebron (doublet) met succes werkzaam. Men had de levensduur geschat op 20 jaar, maar er is na 20 jaar geen enkel signaal van doorbraak (koud water in de productiebron). De echte levensduur, voorspeld met het numerieke model STAR met veel nepdispersie, is onderschat. Ik verwacht dat we in Nederland grootschalig aardwarmte en warmtekoudeopslag gaan exploiteren. Om dat efficient en weldoordacht te doen is het nodig met de beperktheden van modellen rekening te houden.

Onzekerheid De toepasbaarheid van modellen in de geotechniek is beperkt door de methode zelf, door onzeker-

zonder geleiding

met dispersie zonder geleiding met geleiding

met geleiding met dispersie

Figuur 4a Lauwerier.

Figuur 4b Ogata & Banks.

Figuur 4c Analytisch.

70o

analytisch numerieke dispersie

T

numeriek Figuur 4d Warmteverdeling na 5 jaar.

50o

warmtelek geleiding numerieke instabiliteit t i

30o

x 100

Formule 4

30


Figuur 4e Numeriek.

200

Over onzekerheid en duurzaamheid in de geotechniek

heid in grondeigenschappen en door subjectieve keuzes en aannames van de ingenieur. Het effect van deze beperkingen kan verassend groot zijn en wordt gewoonlijk door niet-geotechnici onderschat. Resultaten kunnen daarom sterk afwijken van verwachtingen. Ik zal proberen dit aspect in een engineering factor uit te drukken en enkele suggesties geven hoe om te gaan met het empirische karakter van de geotechniek. Als maatstaf voor de bepaling van de onzekerheid kies ik de variatiecoëfficiënt v en Student’s t-verdeling1. Als wordt aangenomen dat van een set de kleinste (Min) en de grootse (Max) overeenkomen met de 5% en 95% waarde, voldoet de variatiecoëfficiënt aan formule 5:

v=

σ Max − Min k = / x95% µ Max + Min

(5)

Hierin is µ het gemiddelde van de set, σ de standaardafwijking en uit een tabellenboek komt xk95% , de 95% overschrijdingswaarde van Student’s t-verdeling bij een set van k elementen. Voor staal is de waarde van v gewoonlijk kleiner dan 0,03 overeenkomend met een onzekerheid van maximaal 5%, voor beton rond de

0,09 overeenkomend met circa 15% onzekerheid, maar voor grond zal blijken dat die meestal groter is dan 0,30, ofwel minstens 50% onzekerheid.

verschillende monitoringsystemen en dat lokale ervaring geen significant betere voorspelling gaf. De variatiecoëfficiënt ligt tussen 0,15 en 0,36.

Figuur 5 geeft een beeld van ons vermogen grondcondities met niet-destructieve veldwaarnemingen (NDT) te bepalen. Er is globaal hoogstens 30% kans dat dat lukt, ofwel een variatiecoëfficiënt van ruim 0,3. De ingenieur zal zijn (subjectieve) ervaring moeten toevoegen. Figuur 6a toont het resultaat van de predicties van de paalbelastingproef tijdens ESOPT-II in 1982 [7] door 15 internationale experts. De voorspelde paalbelasting bij 10 mm zakking varieert van 360 tot 1110 kN en de bezwijkbelasting van 600 tot 1500 kN. Dit correspondeert met een variatiecoëfficiënt volgens formule (5) van 0,29 en 0,25. In 1992 werd een zelfde wedstrijd georganiseerd tijdens de 4e IC Application of Stress-Wave Theory to Piles. Vier verschillende palen werden dynamisch getest en 9 experts maakten hun predictie voor het statische draagvermogen. De resultaten staan in figuur 6b. Het testrapport vermeldt dat de interpretatiemethode meer variatie gaf dan de

Sinds de jaren tachtig werd het opdrijven onverwachts een dominant bezwijkmechanisme bij dijken. Opdrijven treedt op bij hoge rivierstanden als de daarmee corresponderende grondwaterdrukken groter worden dan het grondgewicht. Een ontwerp- en toetsmethode werd bedacht [8] met een veldproef in Bergambacht in 2001 als laatste stap. Tevoren werden vijf experts gevraagd het gedrag tijdens de veldproef te voorspellen, eerst met standaard grondinformatie (I), daarna met aanvullingen (II) en tenslotte met uitgebreide informatie (III). In figuur 7a staan de resultaten, de voorspelde stabiliteitsfactoren. Te zien is dat met groeiende informatie de resultaten convergeren. De proef bezweek bij een factor 1.02. De voorspellingen waren conservatief (minstens 15%). Ook bleek dat de keuze van het voorspelmodel minder telt dan de compleetheid van informatie, de individuele interpretatie en de onzekerheid in de schuifsterkte. De variatiecoëfficiënt van de voorspellingen onderling is klein, maar met de 15% onderschatting resteert 0,20 tot 0,36.

Figuur 5 Zijn obstakels of voorkomens met NDT te detecteren? Legenda: + OK; ? onbekend; +? Mogelijk; ! schade; - onmogelijk; N:ondiep (1 - 5 m); M: medium-diep (5 - 20 m); F:diep (meer dan 20m).

ddQQ[kQ ]N] lloaaaload [Nk[kN]

ppiilleesestetltetm nt e[m leem ntm[]mm]

testt

Figuur 6a Paalproef ESOPT-II 1982.

Expert

Pile 1

Pile 2

Pile 3

Pile 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

3.32 1.20 2.00 0.60 1.03 1.42 1,21

0.59 0.80 1.10 1.06 0.63 0.79 1.46 0.74

1.32 1.53 1.29 1.38 1.35 1.26 1.04 1.41

0.70 1.08 1.06 1.25 1.50 1.22 0.80 0.71 1.00

Max/Min Average

5.5 1.54 0.36

1.9 0.90 0.26

1.4 1.32 0.15

2.1 1.04 0.29

v5%-95 %

Figuur 6b Paalproeven 4ICSWTP 1992.

In 2008 werd de taludstabiliteit van een grote proefdijk op slappe grond getest, een IJkdijkproject, zie figuur 7b. Een grote internationale competitie werd georganiseerd en 40 internationale deskundigen waagden een voorspelling voor het stadium waarin de dijk zou bezwijken. Het gebeurde in fase 4. De voorspellingen tonen een brede spreiding, meer door individuele aannames en keuzes dan het gebruik van standaard- of geavanceerde modellen. De corresponderende variatiecoëfficiënt is hier 0,46. Bovenstaande voorbeelden geven aan dat de onzekerheid in de geotechniek 10 keer groter is dan bij staal en 3 keer groter dan bij beton. Deze aanzienlijk grotere marge komt door gebrek aan informatie van de ondergrond en de interpretatie en keuzes van de ingenieur (subjectiviteit). Dat laatste aspect noem ik de engineering factor. Die factor schommelt dus tussen de 20 en 45%, en soms meer. Voor de praktijk betekent dat een veilige marge van 40 to 100% zou moeten worden toegepast. Dat gebeurt niet altijd, want het kost geld. Het risico dat men dan neemt wordt onderschat. Genoemde voorbeelden laten zien dat investering in verbeteringen van voorspelmodellen echt zin heeft als we de engineering factor drastisch kunnen reduceren. Hoe doen we dat? Grond is een natuurlijk materiaal. De natuur is complex en vol verrassingen en in de ondergrond


31

gebeurt van alles. Feitelijk gaat het in ons vakgebied om zeker advies zonder verassingen, een duurzaam advies. Als dan de bandbreedte groter is dan in andere aanpalende disciplines, moeten we daar open en met zorg mee omgaan.

waar je je niet op kunt voorbereiden. Bij het omgaan met het voorzorgsbeginsel bij menselijke activiteiten in de ondergrond worden drie aspecten onderscheiden: wetenschappelijke onzekerheid, schadedrempel en omkering van de bewijslast.

Voorzorgbeginsel [9] In de literatuur [10,11] , worden risico’s ingedeeld naar de graad van zekerheid over kans van optreden en bijbehorende gevolgen. Het geeft een bereik weer, met aan het ene uiterste totale onzekerheid over kansen en gevolgen en aan het andere uiterste risico’s met eenduidig te berekenen kansen en gevolgen op basis van beschikbare kennis en ervaring. Op risico’s met een grote mate van zekerheid over kansen en gevolgen zijn de beginselen eigen verantwoordelijkheid of solidariteit van toepassing. Juridisch geldt het preventiebeginsel. Ergens in dat bereik wordt de onzekerheid over kans en of gevolg van een risico dermate groot, dat het zo niet mogelijk is het risico voldoende te beheersen. Op dergelijke risico’s is het voorzorgsprincipe van toepassing is. Dit betekent dat pro-actief beleid wordt geformuleerd en uitgevoerd, op basis van vermoedens over mogelijke serieuze schade zonder dat er al harde wetenschappelijke bewijzen beschikbaar zijn. Tenslotte zijn er ook onbekende risico’s,

Natuurlijke processen zijn vanuit een wetenschappelijk perspectief onzeker vanwege beperkte kennis en grote complexiteit, dynamiek en onbekendheid met (langeduur)effecten van menselijk handelen. Het is daarom niet duidelijk of er schade ontstaat en in welke mate. Alvorens voorzorgsmaatregelen kunnen of (in juridische zin) moeten worden genomen, is het vaststellen van de mate van mogelijke schade noodzakelijk. Hierbij wordt het principe van niet-verwaarloosbare schade gehanteerd, of met betrekking tot de natuurlijke omgeving, stringenter, het principe van kans op onherstelbare schade. Ten aanzien van de bebouwde omgeving geldt als criterium vaak esthetische schade in tegenstelling tot gebruiksschade of constructieve schade. Vanwege onbekendheid met langeduureffecten ten aanzien van de natuurlijke omgeving is het vaststellen van een passende schadedrempel geen sinecure. In sommige gevallen bestaan er

historische ervaringen waarmee een ondergrens voor de schadedrempel kan worden aangegeven, waarbij is aangenomen dat het natuurlijke systeem zich in de toekomst net zo gedraagt als in het verleden. Deze aanpak is bijvoorbeeld gevolgd bij het vaststellen van de gebruiksruimte voor gaswinning onder de Waddenzee. In het algemeen verbindt men aan het voorzorgsbeginsel het principe van omkering van de bewijslast. De veroorzaker dient aan te tonen dat door hem aangebrachte maatregelen de gespecificeerde onzekerheden naar vermogen en volgens de laatste stand van de kennis uitsluiten, dan wel tot een aanvaardbaar niveau reduceren. Wat mij ook belangrijk lijkt is de individuele en sociale beleving van risico’s. Die beleving is cultuur- en generatieafhankelijk maar bepalend bij de maatschappelijke beoordeling. Gewoonlijk wordt risico uitgedrukt in kans maal gevolg. Een technische benadering, want het behartigt niet de inherente verschillen in perceptie of de beleving van direct of indirect betrokkenen. Voor voldoende draagvlak bij onzekerheden dienen verschillen in de toegevoegde waarde en de beleving van alle betrokkenen in beeld te worden gebracht en transparant te worden gecommuniceerd. Het gaat om risicocommunicatie, over

containers kleidek klei ek zand san dcore

sloot

klei veen peatanen dclay

Phase

Expert

Stage I

Stage II

Stage III

Max/Min

1 2 3 4 5

0.52 0.63 0.84 0.75 -

0.86 0.82 0.92 0.82

0.85 0.80 0.91 0.87

1.65 1.05 1.23 -

1.62 0.69 0.11

1.12 0.85 0.05

1.14 0.84 0.06

Max/Min Average v 5%-95%

Figuur 7a Bergambacht proef, 2001.

32


Phase description

1 before the test 2 digging the ditch 3 deepening the ditch 4 filling the sand core 5 emptying the ditch Phase description 6 Phasefilling containers 7 saturating the dike 1 before the test 8 no failure 2 digging the ditch

Experts

Method

1 1 1 6 10 Experts 13 4 1 41

- - E - - - E S P E S Method E S P E S - - EE -- - -

- (P - laxis) 3 deepening the ditch 1 E: educated guess, S: slip circle analysis, P : FEM 4 5 6 7 8

filling the sand core emptying the ditch filling containers saturating the dike no failure

6 10 13 4 4

E E E E E

S P S S P S - -

E: educated guess, S: slip circle analysis, P : FEM (P laxis) Figuur 7B IJkdijkproef, 2008.

Over onzekerheid en duurzaamheid in de geotechniek

weten, zien en ervaren. Voor het realiseren van vertrouwen blijkt risicocommunicatie van groter belang dan de inhoud, de risico’s zelf. Niet alle risico’s zijn in eenduidige kansen en/of gevolgen uit te drukken. We kunnen ze dan voorspellen (verantwoorde schattingen). Een systematische aanpak voor schatten met gebruik van de juiste expertise is de probabilistische methode. Voor alle bedachte alternatieven worden gekwantificeerde kansen bepaald en de bijbehorende gevolgen berekend, zowel de positieve als de negatieve. Tenslotte wordt bij vergelijk duidelijk welk alternatief de voorkeur verdient en kan door betrokkenen een rationele keus gemaakt worden. De onzekerheden van de ondergrond als natuurlijk materiaal geven een extra complicatie. Het geschatte risico zal afhangen van de perceptie van de ondergrond en de respons op menselijk handelen. In de praktijk dienen daarom meerdere scenario’s in de risico-beschouwing te worden meegenomen. Gerichte monitoring tijdens het gebruik van de ondergrond zal de kennis van die ondergrond vergroten en daarmee de onzekerheid van de risico’s kunnen verkleinen. Dit houdt in dat om risico’s te beheersen de mogelijkheid tot bijsturen van het proces gewenst is. Een van de instrumenten in ons vakgebied daarvoor is de Observational Method. Bij het realiseren van bouwprojecten in of met de ondergrond staat de Eurocode de Observational Method toe. Het karakter van deze methode is in overeenstemming met het voorzorgsbeginsel. De Eurocode [12] zegt: ‘The complexity of interaction between the ground and the retaining structure sometimes makes it difficult to design a retaining structure in detail before the actual execution begins…When prediction of geotechnical behaviour is difficult, it can be appropriate to apply the approach known as the observational method, in which the design is reviewed during the construction.’ Bij de start wordt uitgegaan van een ontwerp met een zekere flexibiliteit waarbij alle bedenkbare onzekerheden en risico’s met voldoende marge (risico-analyse) zijn veilig gesteld en als zodanig aan de vigerende (bouw)norm voldoet. Uiteindelijk is dat toch meestal een beleidsmatige of politieke keuze. De Observational Method staat toe dat met behulp van adequate and doelgerichte monitoren tijdens de realisatie van het bouwproject volgens een vooraf vastgestelde procedure een of meerdere aannames in het ontwerp kunnen worden bijgesteld met als doel op

kosten en bouwtijd te besparen, waarbij de veiligheid en kwaliteit gegarandeerd blijft. Het behaalde voordeel of nadeel kan dan volgens een vóóraf vastgestelde overeenkomst onder de betrokkenen worden verdeeld.

Ja, de manier van werken in de geotechniek is aan het veranderen. We gaan beter om met onzekerheden. Dat komt ons en de maatschappij ten goede, want geotechniek is het fundament van een duurzame samenleving.

Ik constateer tenslotte dat er onbalans is tussen tijd voor regels en techniek, tussen tijd voor procedure en realisatie. De omgeving wordt mondiger, de situaties worden complexer en er is minder ruimte en vertrouwen voor specialisten, vooral wanneer die als solisten optreden. Door de toenemende beschikbaarheid en omloopsnelheid van informatie spreken specialisten elkaar ook nog wel tegen, wat voor andere betrokkenen uitermate verwarrend is. Het is daarom zaak om innovaties in aanpak en beleid samen met alle stakeholders te organiseren en de maatschappelijke waarde ervan in consensus vast te stellen. Het voorzorgbeginsel is een geschikt instrument om geotechnische risico’s te mitigeren. Voorzorg klinkt beter dan risico. Verstandig gebruik ervan is van nut voor het vertrouwen in ons vak en onderbouwt ons maatschappelijk nut.

Literatuur

Nieuwe duurzaamheid Om de door ons gewenste maatschappelijke rol te kunnen blijven spelen, dienen we eerst bij onszelf te raden gaan en een gelijkluidend appel uit te dragen voor beter begrip van de onzekerheden in ons vakgebied. Feitelijk zijn we dan duurzaam bezig en kunnen we als discipline het maatschappelijk oordeel fier tegemoet zien en eventueel weerleggen. We dragen dan bij aan zorgvuldigheid en transparantie. Ik noem drie nieuwe manieren van zulke verduurzaming: benutten van individuele kennis (GeoBrain), spelend leren (Gaming) en transdisciplinariteit (GeoImpuls). De gedachte achter GeoBrain, waar subjectiviteit (intuitie, gevoel en ervaring) en objectiviteit (berekening, modellering, meting) op structurele wijze worden geïntegreerd, is een modus om de engineering factor te reduceren en innovatie met beleving te versterken. Met het spel dijkpatrouille is een succesvolle start gemaakt om het omgaan met onzekerheden via serious gaming te trainen. Het initiatief GeoImpuls is een podium, waar met alle stakeholders een strategie wordt ontwikkeld en uitgeprobeerd om de relatief grote faalkosten en tijdsoverschrijdingen in grote projecten door onzekerheden in de geotechniek drastisch te reduceren. Dit initiatief zal in ieder geval breed inzicht in en begrip van geotechnische risico’s genereren. Zo ontstaat verrijking via wisselwerking over de grenzen van de discipline: transdisciplinariteit.

[1] Biezeno, C.B. & Burgers, J.M. (editors) Proceedings of the First International Congress for Applied Mechanics. Waltman, Delft, 1925. [2] Kocabas, I. (2004) Thermal transients during non-isothermal fluid injection into oil reservoirs. J. PSE 42: 133-144. Naast meerdere vereenvoudigingen neemt Kocabas de transversale warmtedispersie mee. [3] Schultz, R (1987) Analytical model calculations for heat exchange in a confined aquifer. J. Gheophys 61:12-20. Het beschrijft een lastige oplossing van de Rus Advonin (1964); dispersie ontbreekt. [4] Bateman H. (1954) Tables of integral transforms. McGraw-Hill BC, London. [5] Ogata A. & Banks R.B. (1961) A solution for the differential equation of longitudinal dispersion in porous media. US Geol. Survey, Prof. Paper no. 411-A. [6] Lauwerie H.A. (1955) The transport of heat into an oil layer caused by the injection of hot fluid. J.Appl.Sc.Res., Section A, Vol 5, Nr 2-3, pag. 145-150. [7] Weele, A.F. van. (1992) Prediction versus performance. Proc. XII ICSMGE, Rio de Janeiro, Balkema, Vol.4 : 2259-2273. [8] Van, M.A., Koelwijn, A.R. & Barends, F.B.J. (2005) Uplift phenomenon: model, validation and design. ASCE Journal of Geomechanics, Vol 5(2), pp. 98-106. [9] Wetenschappelijke Raad voor het Regeringsbeleid, Rapport 85 (2008) Onzekere Veiligheid: Verantwoordelijkheden Rond Fysieke Veiligheid. Amsterdam University Press, 208p. [10] Staveren, M. Th. van (2006) Uncertainty and ground conditions; a risk management approach. Elzevier Ltd, 321p. [11] Staveren, M. Th. van (2009) Risk, innovation & chance. Ipskamp Drukkers BV Enschede, 395p. [12] EC7, prEN 1997-1:2004(E), sectie 2.7 en 9.4. 1 De

t-verdeling werd in 1908 gepubliceerd door W.S. Gosset onder het pseudoniem Student. De methode is bruikbaar als de standaardafwijking geschat moet worden uit een beperkte set gegevens.


33

Over onzekerheid en duurzaamheid in de geotechniek

Recommend Documents