Investeren in Europa’s geotechnische onderzoeksfaciliteiten
Wat is GEOLAB?
GEOLAB is een samenwerkingsverband tussen elf unieke onderzoekinstallaties. Het is een Europees consortium, geleid door Deltares, om geotechnisch onderzoek en innovatie te versterken. Innovatieve oplossingen zijn nodig om het goed functioneren van de vitale Europese infrastructuur voor de lange termijn te verzekeren.
Deltares heeft met de GeoCentrifuge en de GeoModel container een belangrijke inbreng. Projectpartners uit andere Europese landen brengen andere soorten centrifuges en verschillende installaties in, zoals een paalfunderingstestput, een statische verwekingstank, een spoorbaansimulator, een verkeersbelastingssimulator en een vijftal praktijktestlocaties.
De samenwerking is mogelijk door het Europese Horizon 2020-programma ter ondersteuning van experimenteel onderzoek en verbetering van Europese onderzoeksfaciliteiten. De totale financiering van het project bedraagt 5 miljoen euro. Het project startte op 1 februari 2021 en heeft een looptijd van 4 jaar.
Waarom is het nodig?
De vitale Europese infrastructuren in de water-, energie-, stads- en transportsector lopen gevaar door klimaatverandering, extreem weer en veroudering. Tegelijkertijd krijgen wegen, spoorlijnen of elektriciteitsnetten te maken met intensiever gebruik en nieuwe eisen, bijvoorbeeld als gevolg van de energie transitie.
Het werk in deze onderzoeksfaciliteiten was tot nu toe onafhankelijk van elkaar en niet gecoördineerd, waardoor de reikwijdte van de resultaten voor gebruik door de academische wereld en de industrie beperkt is. Daar gaat verandering in komen door integratie van de Europese onderzoeksfaciliteiten. Met baanbrekend onderzoek en innovatie wil GEOLAB de uitdagingen aanpakken om de vitale infrastructuur van Europa voor toekomstige generaties te behouden.
“Het Geolab-project zal nieuwe gegevens opleveren die onderscheidende en nieuwe inzichten tonen, waardoor innovatieve oplossingen in het veld mogelijk zijn. Deze testen en validaties zijn absoluut noodzakelijk voor aannemers, vooral voor de vitale en gevoelige infrastructuren. Ik verwacht dat dit netwerk van gegevens en testen het nieuwe model wordt in de geotechniek.”
Annette Esnault-Filet, R&D Project manager bij Soletanche Bachy
Dit wil GEOLAB bereiken
De komende jaren zijn er veertig – gesubsidieerde – experimenten gepland. Een universiteit of de industrie kan een voorstel indienen voor een experiment, dat bijdraagt aan de verbetering van de vitale infrastructuur. Een onafhankelijke commissie beoordeelt deze voorstellen en na selectie kan het experiment van start.
Door de gezamenlijke kennis kan elke projectpartner de eigen onderzoekscentra verder verbeteren door gebruik te maken van nieuwe technieken, zoals 3D printing, slimme sensoren of camera- en lasertechnologie.
“De coördinatie van experimenten en het delen van experimentele data zal de onderzoeksresultaten van deze faciliteiten verbeteren en versnellen. De archivering van de gegevens zal op de lange termijn ervoor zorgen dat GEOLAB-onderzoek de geotechnische engineering tot ver in de toekomst kan ondersteunen.”
Dr. Ellen Rathje, professor aan de Universiteit van Texas in Austin (Verenigde Staten)
Waar kan GEOLAB doorslaggevend zijn?
Onderzeese aardverschuivingen
Aardverschuivingen onder water vormen een risico tijdens het baggeren in rivieren. Het kan de bestaande infrastructuur op het land en in de rivierbedding bedreigen. Deze dynamische interactie tussen water en bodem kan worden gesimuleerd door numerieke modellering toe te passen. Maar dat vereist validatie in onderzoeksfaciliteiten. Met de uitkomsten kunnen gebruiksvriendelijke softwareproducten worden ontwikkeld die bijdragen aan het verbeteren van de engineering van de baggeroperatie en het verminderen van de risico’s.
Stabiliteit van de dijken
In Nederland is onderzocht wat de sterkte van veen is, dat de basis vormt voor veel historische dijken in het IJsselmeergebied. Naast de behoefte om de capaciteit van het zoetwaterreservoir te vergroten, zorgt klimaatverandering voor steeds meer kans op zware regenval die kan leiden tot hoge waterstanden. Beide trends zijn van invloed op de stabiliteit van de dijken. Nieuw onderzoek, gebaseerd op numerieke modellering en validatie met veldproeven, toont aan dat veen veel sterker is dan eerder werd verwacht. Grote ingrepen zijn daardoor minder nodig, wat leidt tot kostenbesparingen en behoud van het historische landschap.
Bezwijken van een spoorbaan
In Zweden bezweek, na een periode van intensieve neerslag, plotseling een acht meter hoge spoorbaan. Even ervoor was hier nog een trein gepasseerd en het was dus net goed gegaan. De commissie, die het incident onderzocht, concludeerde dat er meer onderzoek noodzakelijk is over het effect van klimaatverandering en de toename van extreem weer op de transport infrastructuur. GEOLAB zal hieraan een bijdrage leveren door dit soort omstandigheden na te bootsen in de onderzoeksfaciliteiten.
GEOLAB & samenwerking
Om de integratie te bevorderen, gaat GEOLAB workshops, trainingen en een jaarlijks event organiseren. Het consortium wil de onderlinge samenwerking versterken door resultaten met elkaar te delen. Dat kan door harmonisatie en het gezamenlijk opslaan van gegevens. Een experiment in een centrifuge dat in Cambridge wordt uitgevoerd, is op andere plekken in Europa te hergebruiken via een database.
Een gebruikersgroep maakt deel uit van het GEOLAB-netwerk. Universiteiten, de industrie en beheerders van vitale infrastructuur, zoals ProRail, zullen deelnemen aan de events, geven feedback op de resultaten en promoten het project.
Het is een Europees consortium, echter wel met contacten over de hele wereld. In de VS bestaat een vergelijkbare samenwerking tussen een aantal universiteiten, het leiderschap daarvan is vertegenwoordigd in de internationale adviesraad van GEOLAB. Verder zijn er contacten met internationale universiteiten in onder andere Brazilië, Japan en Zuid-Afrika
Meer informatie
Ton Peters
GEOLAB coördinator
University of Cambridge
Geotechnische centrifuge
Université Gustave Eiffel
Geotechnische centrifuge
Deltares
GeoCentrifuge
Voor het nabootsen van geotechnische praktijkprocessen op schaal (door gravitatiekrachten op te voeren).
GeoModel container
Met deze container kunnen onder geconditioneerde omstandigheden de statische en dynamische eigenschappen van grond en grondconstructie- interactie vastgesteld worden.
TU Delft
Geotechnische centrifuge
Statische verwekingstank
Een gigantische tank gevuld met water en zand. Hierin testen onderzoekers oplossingen voor problemen met zandverplaatsingen en -verschuivingen onder water. Zo stroomt in de Oosterscheldekering het water met grote kracht om de pijlers heen, waardoor er gaten ontstaan in het zandbed achter de pijlers.
CEDEX
Spoorwegsimulator
Hiermee kun je de spoorbaan, ondergrond, dwarsliggers en de rails op werkelijke schaal nabouwen en daar vervolgens krachten op uitoefenen die een treinpassage simuleren. De testfaciliteit meet onder andere wat de respons is van de bodem.
TU Darmstadt
Paalfunderingstestput
Een faciliteit om funderingen op schaal te testen. In het laboratorium is een diepe testput in de vloer gemaakt waarin je palen kunt plaatsen en belasten, met als doel om te kijken wat de impact is op bodem en fundering.
ETH Zürich
Eén geotechnische centrifuges
Universiteit van Maribor
Verkeersbelastingsimulator
Een simulator om het gedrag van de wegverharding onder verkeersbelasting op schaal te bestuderen, inclusief wegfundering en ondergrond.
NGI
Praktijktestlocaties
Op vijf locaties zijn terreinen in het veld ingericht met een verschillend type grondslag om op werkelijke schaal experimenten te doen. Eentje daarvan heeft een permafrost bodem.