Bij het bouwen van huizen en infrastructuur is het van groot belang om goede kennis te hebben over de stevigheid van de bodem. Dit geldt vooral bij de ontwikkeling van nieuwe woonwijken op slappe veenbodems zoals het geval is bij de nieuwe gemeente Cortelande in de Ntrlieuwe Zuidplaspolder. Daarnaast is er de behoefte aan een techniek die bestaande funderingen kan inspecteren. Deze problematiek speelt onder andere een belangrijke rol bij oude waterbouwkundige kunstwerken zoals bruggen, sluizen en stuwen die veelal gebouwd zijn met behulp van houten constructies en funderingen die typisch gedeeltelijk onder de waterlijn zitten en in de bodem verankerd zijn. Voor de veiligheid en toekomstbestendigheid van deze constructies is het belangrijk om ze te inspecteren op onder andere houtrot. Om deze controle goed uit te kunnen voeren is er de vraag naar niet-destructieve inspectietechnieken die onderwater en in de ondiepe bodem deze inspectie kan uitvoeren.  

Doel van het project 

Het doel van het project is het ontwikkelen van een afbeeldingstechniek die het mogelijk maakt om zeer gedetailleerd de draagkracht van de ondiepe ondergrond in kaart te brengen. Dit willen we doen met behulp van een techniek die ‘Shear-Wave Imaging’ wordt genoemd en die afkomstig is uit de medische akoestiek. Bij dezetechniek worden schuifgolven opgewekt met behulp van een ‘Acoustic Radiation Force’. Deze schuifgolven zijn zeer gevoelig voor variaties in de stevigheid en elasticiteit van de ondergrond, en door deze golven aan het oppervlak te meten, kunnen we de eigenschappen van de ondiepe ondergrond achterhalen. Dezelfde techniek is ook te gebruiken bij het inspecteren van de houten constructies waarop veel waterbouwkundige kunstwerken in Nederland zijn gebouwd. De opstelling, het materieel, en dataverwerkingstechnieken zijn hetzelfde, alleen de golflengte van het gebruikte signaal – en daarmee de schaal van het probleem – verschilt.  

Wijze waarop het samenwerkingsproject bijdraagt aan de uitwerking van het PPS-programma 

Woningbouw en infrastructuur zijn belangrijke onderwerpen binnen het TKI-programma Bouw en Techniek. De door ons ontwikkelde techniek speelt een belangrijke rol bij het bepalen of de ondergrond stevig genoeg is voor nieuw te bouwen wijken. Mocht deze ondergrond niet stevig genoeg zijn dan zijn op de lange termijnproblemen te verwachten met de funderingen. Daarnaast wordt dezelfde techniek gebruikt bij de inspectie van de funderingen van waterbouwkundige kunstwerken die een belangrijk onderdeel vormen van de Nederlandse infrastructuur. Dit zijn belangrijke actuele onderwerpen voor instanties zoals Rijkswaterstaat en gemeenteAmsterdam. Zij zullen dan ook als probleemeigenaar bij dit project worden betrokken.  

Korte omschrijving van de activiteiten 

Om tot een betere afbeeldingstechniek te komen zal worden begonnen met het ontwikkelen van een numeriek model voor het modeleren van de schuifgolven. Drie belangrijke onderwerpen zullen hierbij een rol spelen. Om de ‘Acoustic Radiation Force’ op te wekken worden akoestische golven gebruikt die een hoge amplitude hebben en zeer directioneel zijn om zo gecontroleerde schuifgolven te creëren voor optimale analyse. Het efficiënt modeleren van deze initiële golven in water en/of de ondiepe bodem vormt één van de onderdelen van project. Het tweede onderdeel omvat het modeleren van de ‘Acoustic Radiation Force’ en de resulterendeschuifgolven. Daarna zal het geheel samen worden gevoegd om te komen tot een inversie algoritme dat het mogelijk moet maken om met behulp van metingen van het verstrooide veld een afbeelding te maken van de ondiepe ondergrond. Tot slot zullen veldmetingen worden verricht om het onderzoek experimenteel te valideren.Het onderzoek zal worden uitgevoerd door TU Delft, via inbedding in het Delphi Consortium, in samenwerking met Fugro en Deltares, waarbij o.a. de gemeente Amsterdam als probleem eigenaar zal optreden. Gezien de complexiteit, diversiteit en tijdsduur van het project is ervoor gekozen om een promovendus op dit onderwerpaan te stellen. 

Resultaat 

Het resultaat van het onderzoek zal een proof-of-principle zijn om met behulp van schuifgolven de draagkracht van de ondergrond in kaart te brengen. Dit proof-of-principle zal gebaseerd zijn op numerieke simulaties en veldproeven en kan door de betrokken partijen verder uitgewerkt worden tot een praktisch toepasbaremethode. Daarnaast zal dezelfde methodiek gebruikt gaan worden bij de onderwaterinspectie van waterbouwkundige kunstwerken.