2.4  Hellingprocessen

Leerdoel

Kernbegrippen

Rusthoek     Massabeweging        Afspoeling     Vallen   Schuiven    

Slide    Slump        Kruipen   Gelifluctie     Modderstroom     Lahar      Colluvium

Concept

Bodemmateriaal dat op een helling ligt, ondervindt invloed van de zwaartekracht en is daardoor aan hellingafwaartse beweging onderhevig. De maximale hoek waaronder los materiaal nog stabiel is, is het natuurlijk talud of de rusthoek. De grootte van die hoek is afhankelijk van de samenstelling van het materiaal en van het watergehalte. Goed afgeronde korrels hebben een geringere rusthoek dan hoekige. Vochtig zand kan een rusthoek van 90° hebben, terwijl met water verzadigd zand zich als een viskeuze vloeistof gedraagt (figuur 2.4-1).

  

 

Figuur 2.4-1

Links: de rusthoek wordt groter naarmate de grootte van de korrels toeneemt en hun vorm hoekiger wordt.

Rechts: De rusthoek hangt ook af van het vochtgehalte van het zand. Vochtig zand is plakkerig en kan een verticale rusthoek hebben, terwijl met water verzadigd zand zich als een viskeuze vloeistof gedraagt.

 

Bovenstaande geldt voor ongeconsolideerde materialen. De hellingen van samengedrukte en verkitte gesteenten kunnen steiler en onregelmatig zijn. Ook vegetatie speelt een rol. Boom- en plantenwortels houden gronddeeltjes bij elkaar. Hellingprocessen die het directe gevolg zijn van de invloed van de zwaartekracht, zonder dat daarbij sprake is van transport door water of andere agentia, worden samengevat onder de naam massabewegingen. Materiaalverplaatsing op hellingen als gevolg van afstromend water worden samengevat onder de term afspoeling.

Massabewegingen kunnen worden ingedeeld naar de aard van de beweging, bijv. vallen, schuiven of glijden, kruipen en vloeien. Het watergehalte van het materiaal en de hellingshoek spelen daarbij een belangrijke rol.

Hieronder worden genoemde massabewegingen kort besproken.

Vallen

Regelrechte val van gesteentebrokken (Eng.: rock fall) geschiedt alleen langs verticale of overhangende rotswanden. Aan de voet van de rotswand ontstaat een puinkegel of puinhelling van droog, los puin, waar vers gevallen gesteente overheen rolt tot de rusthoek is bereikt (figuur 2.4-2).

 

 

 

 

Figuur 2.4-2

Een voorbeeld van rock fall. Op de foto zijn duidelijk de puinkegels te zien met een rusthoek van ca. 45°.

 

Schuiven

Schuiven veronderstelt de aanwezigheid van een schuifvlak waarlangs een gesteentemassa of grondmassa zich beweegt. Het gesteente behoudt daarbij zijn samenhang. Geschiedt dat langs een vlak evenwijdig aan de helling, dan spreekt men van een afschuiving. Een afglijding langs een gekromd, lepelvorming schuifvlak noemt men een slump. Vaak treedt daarbij een achterwaartse rotatie van het afgeschoven blok op (figuur 2.4-3). Dergelijke aardverschuivingen worden sterk bevorderd door de aanwezigheid van water op een stagnerende laag (bijvoorbeeld een opdooilaag op een bevroren ondergrond) of langs een ouder, al bestaand schuifvlak, waarbij het water een smerende functie vervult.

Kruipen

Kruipen – meestal gebruikt men de engelse term creep of soil creep – is het langzaam hellingafwaarts bewegen van bodemdeeltjes langs de helling onder invloed van de zwaartekracht. De beweging is niet lineair hellingafwaarts, maar vindt plaats in stappen. Wanneer een droge grond bevochtigd wordt, gaan de aanwezige kleideeltjes uitzetten in een richting loodrecht op de helling. Bij hernieuwd uitdrogen zakken de deeltjes iets lager op de helling terug in de richting van de zwaartekracht.

 

 

 

Figuur 2.4-3

 

Boven:

Voorbeeld van een slide. De foto  toont het glijvlak van een breuk in de aardkorst.

Onder:

Voorbeeld van een slump. Door een slecht doorlatende laag in de ondergrond is de bovengrond met water verzadigd, waardoor een slump is ontstaan. Let op het concave schuifvlak.

 

Hetzelfde gebeurt in versterkte mate door de werking van vorst. Bevriezen van de bodem duwt bodemdeeltjes omhoog, in een richting loodrecht op het oppervlak. Bij het afsmelten zakken de deeltjes weer terug in de richting van de zwaartekracht, dus lager op de helling. Het resultaat is een zaagtand beweging, waarbij de ondiep gelegen deeltjes sneller bewegen dan de diepere delen. Deze kruipbeweging is aan het oppervlak zelf niet waar te nemen, maar indirect kan men het effect herkennen aan verschijnselen als hellingafwaarts gebogen lagen, zogenaamde sabelgroei van bomen, scheefstelling van telefoonpalen, heiningpalen, grafzerken, etc. (figuur 2.4-4).

 

 

 

 

 

 

 

Figuur 2.4-4

Het kruipeffect van bodemdeeltjes op een helling. A: een deeltje in rust. B: het deeltje wordt loodrecht op de helling opgeduwd door ijs of zwelling van de grond. C: na smelten of krimpen zakt het weer, maar nu verticaal, waardoor het lager op de helling een nieuwe positie inneemt.

Onder: Het effect van creep. Aan het oppervlak is de creep sterker dan in de ondergrond, waardoor palen hellingafwaarts geduwd worden.

 

Vloeien

Bodemmateriaal dat met water verzadigd is kan zijn samenhang verliezen en zich gaan gedragen als een viskeuze vloeistof. De overmaat aan water kan het gevolg zijn van overvloedige regen of door dooien van bevroren grondwater. Dit vloeien van oververzadigd bodemmateriaal wordt solifluctie genoemd. De snelheid van dit proces varieert – afhankelijk van de steilte van de helling – van enkele centimeters tot meer dan een meter per jaar. Het vloeien van een ontdooide bovenlaag op een bevroren ondergrond, wat vooral onder arctische omstandigheden voorkomt, wordt met de term gelifluctie aangeduid.

Een veel desastreuzere vorm van vloeien is een modderstroom. Veel aardstromen beginnen als een ondiepe slump en veranderen geleidelijk door wateropname in modderstromen. Deze modderstromen kunnen, soms gedragen door een luchtkussen, met grote snelheid bergafwaarts bewegen en zelfs aan de overzijde van het dal hellingopwaarts doorschieten. Onderweg kunnen ze grote rotsblokken, bomen, auto's en zelfs huizen meesleuren (figuur 2.4-5).

 

 

Figuur 2.4-5

Links: een modderstroom.

Rechts: een modderstroom afkomstig van de hellingen van een vulkaan en bestaand uit donkere vulkanische sedimenten. Zo'n modderstroom wordt een lahar genoemd.

 

Afspoelen

Een hellingproces dat niet meer tot de massabeweging in strikte zin behoort, maar ook nog niet tot de riviererosie kan worden gerekend is afspoeling. Regendruppels die op kale grond vallen eroderen de bovengrond door hun harde inslag. Gronddeeltjes spatten op en vallen weer neer. Als de regenbui dermate intensief is dat niet alle water de grond kan indringen, ontstaat er een waterfilmpje op het oppervlak, gevolgd door oppervlakkige afstroming, die gronddeeltjes meevoert. Hierdoor kunnen erosieverschijnselen in de vorm van geulen ontstaan. Het afgespoelde materiaal dat onderaan de helling accumuleert wordt colluvium genoemd (figuur 2.4-6).

 

 

 

 

 

Figuur 2.4-6

Voorbeeld van extreme afspoeling in een woestijn. Door het ontbreken van vegetatie spoelt bij incidentele zware regenval de bovengrond van de hellingen af. Op de voorgrond colluvium.

 

Toepassing

Massabewegingen, met name aardverschuivingen en modderstromen, kunnen grote schade aanrichten en veel mensenlevens kosten. Complete dorpen kunnen door een modderstroom bedolven worden. Zware regen, aardbevingen en ondermijning door erosie kunnen massabewegingen in gang zetten.

Klik hier voor meer informatie over hellingprocessen

V2.4-1

Wat is het verschil tussen een slide en een slump?

V2.4-2

Waarom is een modderstroom gevaarlijker dan een slump?

V2.4-3

Waarin onderscheid een puinhelling zich van een puinkegel?

V2.4-4

In Zuid-Limburg komt veel colluvium voor. Wat is dat en hoe verklaar je het.

Ga door met 2.5 Glaciale en periglaciale processen en landvormen