Toekomst van de geotechniek
Het vakgebied geotechniek zal de komende tien jaar een ingrijpende transformatie doormaken. Deze verandering wordt gedreven door vier grote krachten: de digitale revolutie (AI en Big Data), de groeiende nadruk op duurzaamheid en circulariteit, de gevolgen van klimaatverandering waaronder de energietransitie en de verschuiving naar probabilistisch ontwerpen.
De geotechnisch specialist zal in 2035 minder tijd besteden aan routinematige berekeningen en meer aan parametrisch ontwerpen, het interpreteren van complexe data, integreren van real-time data in rekenmodellen en het adviseren over risico’s op systeemniveau.
De digitale transformatie: kunstmatige intelligentie, data en digital twins
Digitalisering zal de manier van werken veranderen, van onderzoek tot berekenen tot monitoring.
Kunstmatige intelligentie
Kunstmatige intelligentie (AI) zal een centrale rol spelen in het geotechnische ontwerp- en rekentraject. AI-modellen kunnen repeterende taken standaardiseren, automatiseren en valideren. Bij complexe vraagstukken kan AI de kloof verkleinen tussen theoretische modellering en praktijkgedrag.
Voorbeelden:
- Automatische parameterkalibratie van eindige-elementenmodellen op basis van grote hoeveelheden velddata
- Modelleren van onzekerheden als voorbereiding op probabilistisch ontwerp
- Versnelling van modelbouw: geautomatiseerde invoer van geometrie, grondlagen, constructie-elementen en fasering
- Automatische genereerbare tabellen, grafieken en rapportages na afronding van berekeningen
AI zorgt hiermee voor nauwkeurigere voorspellingen, minder subjectieve parameterkeuzes en efficiëntere ontwerptrajecten.
Data
De toegankelijkheid en de omvang van geotechnische data zullen exponentieel groeien. Kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML) zullen routineuze taken overnemen, zoals:
- Voorspelling van trillingsniveaus bij het installeren van damwanden en funderingspalen
- Automatische identificatie van grondlagen in grote CPT-datasets en het maken van geotechnische lengteprofielen
- Directe parameterschatting en grondclassificatie uit de sondeerdata
- Kostenoptimalisatie van funderingen en ankerontwerpen
- Het bepalen van de optimale ophooghoogte bij dijkversterkingen en infrastructuurprojecten
- Automatische detectie van afwijkend of verdacht meetgedrag in monitoringdata
Digital twins
Digital twins ontwikkelen zich van projectspecifieke modellen naar volwaardige besluitvormingsinstrumenten voor beheer en gebiedsontwikkeling.
- Real-time inzichten: er zullen krachtige 3D-modellen van de ondergrond bestaan die real-time gegevens van infrastructuur (tunnels, dijken, sluizen, kademuren e.d.) combineren met een geotechnisch ondergrondmodel
- Voorspellend onderhoud: twins zullen advies geven voor voorspellend onderhoud. In plaats van geplande inspecties, waarschuwt het model beheerders wanneer en waar kritieke vervorming of sterktevermindering (bijvoorbeeld door uitdroging) optreedt
- Scenario-analyse: het zal routine zijn om virtuele tests uit te voeren op de stabiliteit van dijken, sluizen en andere constructies onder extreme, gesimuleerde omstandigheden (bijvoorbeeld extreem hoge waterstanden of langdurige droogte). Zo kan de huidige staat van de constructie eenvoudig getoetst worden
Digital twins zullen een essentieel onderdeel worden van risicogestuurd assetmanagement.
Duurzaamheid en circulariteit
De geotechniek speelt een sleutelrol in de transitie naar een circulaire bouweconomie en de energietransitie. Geotechnici werken steeds vaker met materialen met een lage milieubelasting, zoals secundaire bouwstoffen, hergebruikte grond, gerecycled puin en baggerspecie. Dit vraagt om nieuwe ontwerprichtlijnen en materiaalkundige kennis.
Klimaatverandering
Klimaatverandering leidt tot een herziening van de huidige ontwerpprincipes en veiligheidsmarges. De invloed van extreem weer op grondgedrag wordt een belangrijke ontwerpfactor.
- Aantasting van paalfunderingen: door langere periodes van droogte en hogere temperaturen zal de problematiek rond funderingen op palen toenemen. Dit zorgt voor een enorme opgave de komende decennia
- Verdroging en degradatie: de degradatie en het bezwijken van dijken als gevolg van uitdroging (waardoor de grondsterkte afneemt) zullen een essentieel onderdeel worden van de stabiliteitsanalyse
- Veerkrachtig ontwerp: ontwerpen van waterkeringsconstructies zullen adaptiever en veerkrachtiger moeten zijn, met meer nadruk op het gebruik van geosynthetische materialen voor erosiebescherming
De energietransitie
De ondergrond is essentieel bij de realisatie van de energietransitie. Er zal de komende decennia op grote schaal industrieën worden gebouwd voor waterstofcentrales. Havens en bestaande infrastructuur zullen hierop aangepast moeten worden. Ook zullen de komende jaren veel onshore en offshore windmolens worden gebouwd.Daarnaast zal een immense hoeveelheid kabels en leidingen worden aangelegd om de energietransitie mogelijk te maken. Deze kabels en leidingen zullen vaak in stedelijke gebieden worden aangebracht. Het aanleggen van kabels en leidingen wordt steeds complexer door beperkte ruimte, hoge bebouwingsdichtheid en de aanwezigheid van bestaande infrastructuur.
Daarom zullen sleufloze technieken een steeds belangrijkere rol gaan spelen.
Natuurinclusief bouwen
Ontwerpen van geotechnische constructies krijgen steeds vaker natuurinclusieve randvoorwaarden, zoals fauna-uittreedplaatsen, vispassages, ecologische zones en landschappelijke inpassing. Geotechniek en ecologie groeien hiermee dichter naar elkaar toe.
Probabilistisch ontwerpen
De verschuiving van deterministische ontwerpmethoden naar probabilistische ontwerpen in de geotechniek zal versnellen. De faalkans wordt de nieuwe maatstaf, waarbij onzekerheden in grondparameters expliciet worden meegenomen. Risicoanalyse en betrouwbaarheid worden integraal onderdeel van het ontwerptraject.
Samenvatting
De geotechniek verandert ingrijpend. Digitalisering, duurzaamheid, de energietransitie, klimaatadaptatie en probabilistisch ontwerpen vormen de kern van deze ontwikkeling. De geotechnisch ingenieur van de toekomst werkt datagedreven, modelgestuurd en interdisciplinair, met een grotere focus op integrale risicoanalyse en adaptief ontwerp.