Samenvatting

Binnen BAM Infraconsult bestaat de behoefte om innovatieve en duurzame oplossingen voor bodembescherming breder toepasbaar te maken. Eén van deze oplossingen is het gebruik van Xstream-blokken, die zich in de praktijk al hebben bewezen als krib- en oeverbescherming. Door hun vormvaste, interlockende geometrie kunnen met Xstream steilere taluds, een hogere porositeit en een lager materiaalgebruik worden gerealiseerd, wat leidt tot een lagere milieu-impact. Ondanks deze voordelen worden Xstream-blokken momenteel nog niet toegepast als bodembescherming, met name vanwege het ontbreken van experimenteel onderbouwde kennis over hun stabiliteit onder scheepsschroefbelasting. Om deze kennislacune te verkleinen is dit onderzoek uitgevoerd, waarbij tevens het vergelijkbare product Xstone en traditionele stortsteen zijn meegenomen als referentie.

Het doel van het onderzoek was het inzichtelijk maken van de stabiliteit en het faalgedrag van Xstream- en Xstone-blokken onder invloed van scheepsschroefstroming. Hiertoe zijn laboratoriumproeven uitgevoerd in een grootschalige stroombak, waarin schaalmodellen van de bodembescherming zijn belast met een model-scheepsschroef. Tijdens de proeven zijn verschillende faalcriteria geobserveerd, waaronder het eerste punt van bewegen, het verdwijnen van een laag en het ontstaan van een erosiegat. Daarnaast zijn bodemsnelheden gemeten en hoogteverschilkaarten opgesteld om de mate en het type vervorming van de bodembescherming te nalyseren. De resultaten zijn vervolgens omgerekend naar prototypeschaal met behulp van Froude-schaling.

Uit de analyse blijkt dat Xstream zich duidelijk onderscheidt door een gefaseerd faalmechanisme. Bij toenemende belasting treedt eerst lokale beweging en consolidatie op, gevolgd door geleidelijk laagverlies en pas bij hogere bodemsnelheden het ontstaan van een erosiegat. Dit gedrag wordt verklaard door de sterke driedimensionale interlocking van de Xstream-elementen, waardoor lokale instabiliteit niet direct leidt tot volledig falen. Xstone vertoont eveneens interlocking, maar in mindere mate. Hierdoor is het faalgedrag abrupter: zodra het punt van bewegen wordt bereikt, volgt relatief snel grootschalige instabiliteit. Traditionele stortsteen laat het meest plotselinge faalgedrag zien, waarbij het punt van bewegen vrijwel direct samenvalt met gatvorming.

Op basis van de opgeschaalde resultaten kan worden geconcludeerd dat Xstream als bodembescherming stabieler is dan zowel Xstone als traditionele stortsteen onder scheepsschroefbelasting. Naast hogere kritische bodemsnelheden biedt Xstream vooral voordeel door zijn hoge reststabiliteit en voorspelbare, gefaseerde falen. Dit maakt Xstream een kansrijk en duurzaam alternatief voor toepassingen in vaarwegen met hoge schroefbelastingen, mits vervolgonderzoek in grotere schaal of praktijkomstandigheden de bevindingen verder bevestigt.