เอกสารเผยแพร ทางวิชาการ€ an engineering methodology...
TRANSCRIPT
ศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก ภาควิชาวศิวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
เอกสารเผยแพรทางวิชาการ
บทความที่ วศข.52/01
โอกาสในการพิบัติของเขื่อนศรีนครินทร
โดย
ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ นายมนตรี จินากลุวิพัฒน
พฤศจิกายน 2552
เลขบทความที ่วศข.52/01
โดย ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และนายมนตรี จนิากุลวิพัฒน
ศูนยวิจัยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวทิยาลัยเกษตรศาสตร 1
คํานํา
เอกสารเผยแพรทางวิชาการนี้ มีวัตถุประสงคเพื่อใหเกิดประโยชนดานงาน
วิศวกรรมปฐพีทั้งงานสํารวจ ออกแบบ กอสราง และใชงานตามแตวัตถุประสงคของผูใช
ขอใหผูที่ใชเอกสารฉบับนี้กรุณาอางอิงดังตอไปนี้
สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และมนตรี จินากุลวิพัฒน, 2552. “โอกาสในการพิบัติของ
เขื่อนศรีนครินทร”. บทความวิศวกรรมเขื่อน เลขท่ี วศข.52/01. ศูนยวิจัยและพัฒนา
วิศวกรรมปฐพีและฐานราก ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสาสตร
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร.
เลขบทความที ่วศข.52/01
โดย ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และนายมนตรี จนิากุลวิพัฒน
ศูนยวิจัยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวทิยาลัยเกษตรศาสตร 2
โอกาสในการพิบัติของเขื่อนศรีนครินทร
เข่ือนเปนโครงสรางทางวิศวกรรมที่ไดรับการออกแบบเพื่อปองกันการพิบัติในรูปแบบตางๆ สุทธิ
ศักดิ์ (2552) กลาววา การพิบัติของเขื่อนเมื่อพิจารณาตามขอมูลทางสถิติพบวาจะเกิดขึ้นกับเข่ือนที่มีอายุการ
ใชงานนอยหรือเพ่ิงเร่ิมใชงานมากกกวาเข่ือนที่มีอายุการใชงานมานาน นอกจากนั้นขอมูลจาก Hunter (1999)
และอีกหลายแหลงขอมูลใหขอมูลตรงกันวา สาเหตุที่ทําใหเข่ือนพิบัตินั้นสวนใหญเกิดจากการไหลลนขามสัน
เข่ือนและการเกิด Piping ในขณะที่สาเหตุจากแผนดินไหวมีนอยมาก (ประมาณ 1%)
สําหรับเข่ือนศรีนครินทรซึ่งเปนเขื่อนที่มีขนาดใหญที่สุดในประเทศไทย โดยหากเกิดการพิบัติจะนํา
ความเสียหายอยางใหญหลวงตอประชากรในพื้นที่ทายน้ําและอาจสงผลตอการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศ
อยางมิตองสงสัย อยางไรก็ตามในโลกของความเปนจริง การพิจารณาเฉพาะผลกระทบที่เกิดโดยไมพิจารณา
โอกาสในการเกิดยอมเปนการพิจารณาที่ไมเปนธรรม ความเสียหายในบางกรณีหากมีโอกาสของการเกิดความ
เสียหายสูงแตมีผลกระทบต่ํา การใหความสําคัญในการลดความเสี่ยงมากเกินควรจึงอาจจะไมเหมะสม ในขณะ
ที่หากโอกาสของการเกิดความเสียหายสูงและจะสงผลกระทบสูงมาก กรณีนี้เราจะตองจําเปนในการเอาใจใส
เพ่ือลดความเสี่ยงลงใหมากที่สุด
สําหรับเขื่อนขนาดใหญเปนโครงสรางทางวิศวกรรมที่มีอากาสสรางผลกระทบไดสูงมาก หากเกิด
การพิบัติ แตขณะเดียวกันเนื่องจากมีการระมัดระวังในการสํารวจ ออกแบบ กอสรางและบํารุงรักษาเปนอยางด ี
โอกาสในการพิบัติจึงต่ําถึงต่ํามาก ในกรณีเชนนี้การใสใจในการบํารุงรักษาและวิเคราะหความปลอดภัยอยู
เสมอจึงเปนสิ่งสําคัญ
เพ่ือใหทราบอยางแนชัดวาโอกาสในการพิบัติของเข่ือนศรีนครินทรอยูในระดับใด การไฟฟาฝาย
ผลิตแหงประเทศไทยจึงไดใหศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
ดําเนินการวิเคราะหความปลอดภัยของเขื่อนศรีนครินทรทั้งในสภาวะปกติและสภาวะเกิดแผนดินไหว ผล
การศึกษาพบวาโอกาสในการพิบัติของเขื่อนในรูปแบบการไถลตัวของลาดชันเมื่อเก็บน้ําอยูในระดับเก็บกัก
ปกติ มีคาเทากับ 4.05x10-6
หรือ 1 ใน 250,000 โดยประมาณ สําหรับในกรณีเมื่อเกิดแผนดินไหวหาก
ระดับน้ําอยูที่ระดับเก็บกักปกติ โอกาสที่เข่ือนจะยุบตัวเนื่องจากแรงกระทําแผนดินไหวและทําใหระดับสัน
เข่ือนต่ํากวาระดับน้ํากักเก็บอันอาจนํามาสูการพิบัติของเขื่อน โอกาสการพิบัติในกรณีดังกลาวมีคาเทากับ
5.83x10-9
หรือ 1 ใน 167 ลานโดยประมาณ ซึ่งผลการวิเคราะหดังกลาวเปนสวนหนึ่งจากรายงานฉบับ
สมบูรณ โครงการวิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทําแผนดินไหว ดังแสดงในภาคผนวก
ทั้งนี้หากเปรียบเทียบกับการยอมรับโอกาสการพิบัติและผลกระทบของโครงสรางทางวิศวกรรม
ประเภทอื่น เชน โครงสรางในทะเล ดังแสดงในรูปที่ 1 จะพบวา กรณีของเข่ือนศรีนครินทรมีความเสี่ยงตํ่ากวา
มาก นอกจากนั้นรูปที่ 2 แสดงใหเห็นวาความเสี่ยงของเข่ือนศรีนครินทรจะอยูในชวงที่ต่ํากวาโรงไฟฟา
นิวเคลียรและต่ํากวาโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไปอยางมาก
เลขบทความที ่วศข.52/01
โดย ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และนายมนตรี จนิากุลวิพัฒน
ศูนยวิจัยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวทิยาลัยเกษตรศาสตร 3
รูปที่ 1 ความเสี่ยงการพิบตัิของโครงสรางในทะเล
ที่มา : Bea, R.G. 1998, ‘Oceanographic and reliability characteristics of a platform in the Mississippi
River Delta,’ Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 8,
pp. 779-786, reproduced by permission of the American Society of Civil Engineers).
เลขบทความที ่วศข.52/01
โดย ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และนายมนตรี จนิากุลวิพัฒน
ศูนยวิจัยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวทิยาลัยเกษตรศาสตร 4
รูปที่ 2 ความเสี่ยงของโครงสรงาทางอุตสาหกรรม
เพ่ือใหเห็นภาพที่งายข้ึนหากเปรียบเทียบโอกาสการพบิตัิของเขื่อนศรีนครินทรกับความเสี่ยงตอการ
เกิดอุบตัิเหตุจากสถานการณตางๆ ที่อยูรอบตัวเราเชน
การเดินทางโดยรถยนต มีโอกาส 1 ใน 14,000
จักรยาน มีโอกาส 1 ใน 88,000
พายุทอรนาโด มีโอกาส 1 ใน 450,000
รถไฟ มีโอกาส 1 ใน 1 ลาน
ฟาผา มีโอกาส 1 ใน 1.9 ลาน
เครื่องบินโดยสาร มีโอกาส 1 ใน 7 ลาน
ที่มา : Federal Aviation Administration (FAA), United States Department of Transportation และ
International Civil Aviation Organization (ICAO)
จากขอมูลดังกลาวจะเห็นไดชัดวาโอกาสการพิบัติของเขื่อนศรีนครินทรเนื่องจากเหตุแผนดินไหวใน
ลักษณะที่ไดกลาวไปจะมีคาที่ต่ํากวาการเกิดเคร่ืองบินตกเสียอีก ในขณะที่การพิบัติในสภาวะปกติจะใกลเคียง
กับโอกาสท่ีจะเกิดอุบัติเหตุจากพายุทอรนาโด ทั้งนี้ขอมูลเปรียบเทียบดังกลาวเปนขอมูลของประเทศ
สหรัฐอเมริกา
เลขบทความที ่วศข.52/01
โดย ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และนายมนตรี จนิากุลวิพัฒน
ศูนยวิจัยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวทิยาลัยเกษตรศาสตร 5
เอกสารอางอิง Chugh, A.K. 1980. User information manual: Dynamic slope stability displacement program DISP.
U.S. Bureau of Reclamation, Engineering and Research Center, Denver, Colorado.
Geo-Slope International Ltd. 2004. “Dynamic Modeling With QUAKE/W, Newmark Deformation
Analysis” An Engineering Methodology First Edition, May 2004.
Makdisi, F.I. and Seed, H.B. 1978. Simplified procedure for estimating dam and embankment
earthquake-induced deformations. Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol.
104, No. GT7, pp. 849-867.
Newmark, N. 1965. Effect of earthquake on dams and embankments. Geotechnique, Vol. 15, No.
2,pp. 139-160.
Seed HB, Idriss IM., 1970. Soil Moduli and Damping Factors for Dynamic Response Analysis,
Earthquake Engineering. Research Center, Report No. EERC 70-10
Snowy Mountains Engineer Corporation, 1984. Dynamic Analysis of Khao Laem Dam. Electricity
Generating Authority of Thailand, September, 1984.
Soralump, S. 2002. Estimating probability of earthquake-induced failure of earth dams. Ph.D.
dissertation, Civil and Environmental Engineering, Utah State University, UMI No. 3083222.
Yonezawa, T., Uemura, Y. and Ohmoto, I. 1987. An analysis of the dynamic behavior of a rockfill
dam during earthquake with wave of high frequency. International symposium on earthquakes
and dams, Beijing, China, May 20, 1987, Vol. 1, pp. 324-338. Bea, R.G. 1998, ‘Oceanographic and reliability characteristics of a platform in the Mississippi River
Delta,’ Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 124, No. 8,
pp. 779-786, reproduced by permission of the American Society of Civil Engineers).
เลขบทความที ่วศข.52/01
โดย ผศ.ดร.สุทธิศักดิ์ ศรลัมพ และนายมนตรี จนิากุลวิพัฒน
ศูนยวิจัยและพัฒนาวศิวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวทิยาลัยเกษตรศาสตร 6
ภาคผนวก
บทที ่10 การวิเคราะหความแปรปรวนและความนาจะเปน
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทําจากแผนดินไหว
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-1
บทที ่10 การวิเคราะหความแปรปรวนและความนาจะเปน
10.1 บทนํา
ความแปรปรวนของขอมูลนําเขา (Input) ในการวิเคราะหทางพลศาสตร สามารถสงผล
ตอความคลาดเคลื่อนของผลลัพธที่สําคัญอันไดแก อัตราสวนความปลอดภัยของลาดชันและการทรุดตัว
ของสันเข่ือน อยางไรก็ตามหากเราทราบลักษณะความแปรปรวนของตัวแปรที่ใชในการวิเคราะห เราจะ
สามารถคาดการณลักษณะความแปรปรวนของผลลัพธได และจะไดนําไปสูการพิจารณาความนาจะเปน
ตอการพิบัติในที่สุด
10.2 วัตถปุระสงค
1. ศึกษาลักษณะความแปรปรวนของตัวแปรที่ใชในการวิเคราะห
2. วิเคราะหความแปรปรวนของอัตราสวนความปลอดภัยของลาดชันและคาการทรุด
ตัวของสันเข่ือนจากแรงกระทําของแผนดินไหว
10.3 ความแปรปรวนของคุณสมบัติวัสด ุ
การดําเนินงานในการตรวจสอบความแปรปรวนของวัสดุที่มีผลตอการวิเคราะหการ
ตอบสนองของเขื่อน SNR ประกอบไปดวยสองสวนหลักคือ
1. การดําเนินงานหาความแปรปรวนของวัสดุโดยอาศัยขอมูลจากรายงานฉบับสมบูรณ
ในการก อสร า ง เ ข่ื อนและข อ มูลจากผลการทดสอบจากห อ งป ฏิบั ติ ก า รปฐพี กลศาสตร
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
2. การตรวจสอบลักษณะความแปรปรวนของวัสดุตอการวิเคราะหการตอบสนองของ
เข่ือนในแบบจําลองความมั่นคงของลาดชันและการทรุดตัวจากแรงพลศาสตร
ผลการตรวจสอบความแปรปรวนของวัสดุประกอบไปดวยการตรวจสอบวัสดุจากบอยืม
ดิน การตรวจสอบคุณสมบัติดินในหองปฏิบัติการในมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร รายละเอียดสามารถ
สรุปไดดังตารางที่ 10-1 และ 10-2 และรูปที่ 10-1 ถึง 10-7
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-2 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
ตารางที่ 10-1 ความแปรปรวนของคา Plasticity Index, Optimum Water Content และ Maximum Dry Density ของบอยืมดิน
Plasticity Index Maximum Dry Unit Weight
Optimum Water Content
Specific Gravity
รูปแบบการกระจายตัว
ที่เหมาะสมตาม Chi-
Square Test
Logistic
(10.97, 1.93)
LogLogistic
(0.98, 0.96,
14.25)
Gamma
(31.36, 0.43)
Shift=-2.11
Logistic
(2.67, 0.02)
α พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตัว
10.97
14.25 31.36 2.67
β พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตัว
1.93
0.956 0.43 0.024
γ พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตัว
ไมมี 0.984 ไมมี ไมมี
คา Minimum ของ
ขอมูล
4.4 1.72
7.00
2.56
คา Maximum ของ
ขอมูล
21.80 2.16
17.5
2.72
คา Mean ของขอมูล 11.09
1.95 11.44
2.67
คา Mode ของขอมูล 9.60 1.83
12.50
2.69
คา Median ของขอมูล 10.93 1.94
11.25
2.68
คา Standard
Deviation ของขอมูล
3.62
0.12 2.47
0.05
คา Variance ของ
ขอมูล
12.67
0.01
5.84
0.00
คา Skewness ของ
ขอมูล
0.57 0.14
0.33
-1.24
คา Kurtosis ของขอมูล 4.05 2.33
3.14
3.36
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-3
ตารางที่ 10-2 ลักษณะความแปรปรวนของคุณสมบตัิดินที่ทดสอบจากหองปฏิบัติการ ปฐพีกลศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
Permeability (k, m/sec.)
PI (Casagrande’s)
PI (Fall Cone)
รูปแบบการกระจายตัวที่
เหมาะสมตาม Chi-Square Test
Pearson5(1.88,
1.80x10-5
,
Shift(-2.43 x 10-6
))
ExtValue(8.72,
1.61)
Logistic(8.95,
0.88)
α พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตัว
1.88 ไมมี 8.95
β พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตวั
1.80 x 10-5
ไมมี 0.88
γ พารามิเตอรของรูปแบบการ
กระจายตัว
ไมมี ไมมี 9.94
a พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตัว
ไมมี 8.72 ไมมี
b พารามิเตอรของรูปแบบการกระจายตัว
ไมมี 1.61 ไมมี
คา Minimum ของขอมูล 1.00 x 10-6
6.69 13.00
คา Maximum ของขอมูล 9.66 x 10-5
12.77 19.17
คา Mean ของขอมูล 1.70 x 10-5
8.93 15.86
คา Mode ของขอมูล 1.00 x 10-6
9.56 15.59
คา Median ของขอมูล 8.29 x 10-6
8.95 15.60
คา Standard Deviation ของ
ขอมูล
2.23 x 10-5
1.56 1.47
คา Variance ของขอมูล 4.88 x 10-10
2.32 2.05
คา Skewness ของขอมูล 2.0529 0.52 0.51
คา Kurtosis ของขอมูล 5.9943 2.73 2.97
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-4 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
รูปที่ 10-1 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวที่เหมาะสมของคา Plasticity Index ของวัสดุจากบอยืมดิน
รูปที่ 10-2 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวที่เหมาะสมของคา Maximum Dry Density ของวัสดุจากบอยืมดิน
Logistic (10.9724, 1.9303)
X ≤ 5.29
5% . .
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
(PI)
PD
F
X ≤ 16.66
95%
LogLogistic (0.98414, 0.95579, 14.245)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
1.7 1.75 1.8 1.85 1.9 1.95 2 2.05 2.1 2.15 2.2
Maximum Dry Unit Weight
X ≤ 1.7615
5%
X ≤ 2.1594
95%
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-5
รูปที่ 10-3 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวของคา Optimum Water Content ของวัสดุจากบอยืมดิน
รูปที่ 10-4 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวของคา Specific Gravity ของวัสดุจากบอยืมดิน
Gamma (31.356, 0.43215) Shift = -2.10958
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
6 8 10 12 14 16 18
X ≤ 7.72
5%
X ≤ 15.65
95%
Optimum Water Content
Logistic (2.673781, 0.023573)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
2.54 2.56 2.58 2.6 2.62 2.64 2.66 2.68 2.7 2.72 2.74
X ≤ 2.6044
5%
Specific Gravity
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-6 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
รูปที่ 10-5 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวที่เหมาะสมของคา Permeability ของแกนดินเหนียว
รูปที่ 10-6 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวที่เหมาะสมของคา PI จากวิธี Casagrand’s ของแกนดินเหนียว
Pearson 5 (1.8821, 1.8013E-05) Shift = -2.4288E-06
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Permeability (X10-6
, m/s)
Valu
es x
10
4
X ≤ 1.5E-06
5%
X ≤ 5.58E-05
95%
ExtValue (8.7173, 1.6136)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
< 5%>
6.947 13.510
90%
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-7
รูปที่ 10-7 ลักษณะรูปแบบการกระจายตัวที่เหมาะสมของคา PI จากวิธี Fall Cone ของแกนดินเหนียวที่ไดจากการทดสอบในหองปฏิบัติการ
การดําเนินการหารูปแบบการกระจายตัวของตัวแปรตางๆ สามารถตรวจสอบความ
เหมาะสมของการหารูปแบบการกระจายตัวไดโดยใชคา P-value ถา P-value มีคาเขาใกล 1 แสดงวา
รูปแบบการกระจายตัวที่ไดมีความเหมาะสมสามารถแทนลักษณะของขอมูลดิบได ถา P-value มีคานอย
แสดงวารูปแบบการกระจายตัวไมเหมาะสมดังรายละเอียดในตารางที่ 10-3
ตารางที่ 10-3 สรุปความเหมาะสมในการหารูปแบบการกระจายตัว พารามิเตอร P-value หมายเหตุ
PI(บอยืมดนิ) 0.9868 พบรูปแบบการกระจายตัวทีเ่หมาะสม
Maximum Dry Density
(บอยืมดิน) 0.9805 พบรูปแบบการกระจายตัวทีเ่หมาะสม
Optimum Water Content
(บอยืมดิน)
0.9805 พบรูปแบบการกระจายตัวทีเ่หมาะสม
Specific Gravity(บอยืมดิน) 0.1529 ไมสามารถหารูปแบบการกระจายตัวได
Permeability (k, m/sec.) 3.7320E-05 ไมสามารถหารูปแบบการกระจายตัวได
PI(Casagrande’s) 0.8825 พบรูปแบบการกระจายตัวทีเ่หมาะสม
PI(Fall Cone) 0.8232 พบรูปแบบการกระจายตัวทีเ่หมาะสม
Logistic (8.95224, 0.88115)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
6 7 8 9 10 11 12 13
< 5%>
6.358 11.547
90%
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-8 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
สวนการตรวจสอบลักษณะความแปรปรวนของตัวแปรในแบบจําลอง มีรายละเอียดดัง
ตารางที่ 10-4
ตารางที่ 10-4 รายละเอียดตัวแปรสําหรับการวิเคราะห และผลลัพธในแบบจําลอง การวิเคราะห Input Output แบบจําลอง
การวิเคราะหหาความดัน
น้ําในตัวเข่ือน
(Pore Water Pressure)
Permeability,k Pore Water
Pressure การวิเคราะห Seepage
Analysis
Permeability Ratio Pore Water
Pressure
การวิเคราะห Seepage
Analysis
Permeability
Direction
Pore Water
Pressure
การวิเคราะห Seepage
Analysis
การวิเคราะหหาความเคน
เร่ิมตน (Initial Stress)
Young Modulus
(E) Initial Stress Linear Elastic Medel ในการ
วิเคราะหแบบ consolidation
Poisson’s Ratio
(μ)
Initial Stress Linear Elastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ consolidation
Young Modulus
(E)
Initial Stress Elastic Plastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ Load-
Deformation
Cohesion Initial Stress Elastic Plastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ Load-
Deformation
การวิเคราะหหาความเคน
เร่ิมตน(Initial Stress) Phi B Initial Stress Elastic Plastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ Load-
Deformation
Poisson’s Ratio Initial Stress Elastic Plastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ Load-
Deformation
Phi Initial Stress Elastic Plastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ Load-
Deformation Dilation Angle Initial Stress Elastic Plastic Model ในการ
วิเคราะหแบบ Load-
Deformation
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-9
ตารางที่ 10-4 (ตอ) รายละเอียดตัวแปรสําหรับการวิเคราะห และผลลัพธในแบบจําลอง การวิเคราะห Input Output แบบจําลอง
การวิเคราะหหา
พฤติกรรมการตอบสนอง
ของเขื่อน
แบบพลศาสตร
(Dynamic Response)
Damping Ratio -Acceleration -Stress
Dynamic Model
n (Exponential) -Acceleration -Stress
Dynamic Model
Poisson’ s Ratio -Acceleration -Stress
Dynamic Model
K(G Modulus) -Acceleration
-Stress Dynamic Model
G/Gmax
Reduction Curve
-Acceleration -Stress
Dynamic Model
Damping
Reduction Curve
-Acceleration -Stress
Dynamic Model
การวิเคราะห Seismic
Deformation โดยวิธีของ
Newmark’s
Unit Weight -Newmark’s
Deformations
-Average acceleration
-Yield Acceleration
Stability และ Dynamic
Model
Cohesion -Newmark’s
Deformations
-Average acceleration
-Yield Acceleration
Stability และ Dynamic
Model
Friction Angle - Newmark’s
Deformations
-Average acceleration
-Yield Acceleration
Stability และ Dynamic
Model
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-10 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
10.4 ความออนไหวของตัวแปรตอผลการวเิคราะห
การวิเคราะหความออนไหว (Sensitivity Analysis) ไดกระทํากับตัวแปรที่เก่ียวของกับ
คุณสมบัติของวัสดุที่ใชในแบบจําลองการตอบสนองทางพลศาสตรของเขื่อนโดยใชแบบจําลอง Linear
Equivalent และ Mohr’s Coulomb ซึ่งมีตัวแปรที่เกี่ยวของคือ คา Damping ratio, คา n, คา Poisson’s
ratio, Gmax
, คาหนวยน้ําหนัก, คามุมของแรงเสียดทาน และ คา Cohesions.
การวิเคราะหความออนไหวไดกระทําโดยเลือกคาตัวแปรที่ประกอบไปดวย คาต่ําสุดที่
คาดวานาจะเปน คาสูงสุดที่คาดวานาจะเปน, คาเฉล่ีย และ คาที่จะนําไปใช โดยคาตางๆ ที่นํามา
วิเคราะหมีรายละเอียดดังตารางที่ 10-5
ตารางที่ 10-5 รายละเอียดตัวแปรที่ใชในการตรวจสอบความออนไหว คาตัวแปรของคุณสมบัตดินิ คาที่นําไปใช
Damping Ratio 0.1, 0.2, 0.4,0.5,0.6, และ 0.7
Exponential (n) 0.5, 0,1,2 และ 3
Poisson’s ratio 0.2, 0.25,0.3,0.35,0.4, และ 0.45
Gmax
100,1000,10000,100000,1e6,1e7 และ 1e8
พฤติกรรมการตอบสนองของเขื่อนที่ตรวจสอบไดแก
1. Displacement ในแนวแกน X
2. Displacement ในแนวแกน Y
3. Velocity ในแนวแกน X
4. Velocity ในแนวแกน Y
5. Acceleration ในแนวแกน X
6. Acceleration ในแนวแกน Y
7. Deformation
8. Average Velocity
9. Average Acceleration
10. Yield Acceleration
11. Factor of Safety
แบบจําลองที่ใชในการวิเคราะหความออนไหวประกอบไปดวยแบบจําลองการ
ตอบสนองของแรงพลศาสตรโดยวิธี Linear Equivalent วิเคราะหโดยใชโปรแกรม Quake/W และ
แบบจําลองการวิเคราะหความมั่นคงของลาดชัน วิเคราะหโดยโปรแกรม Slope/W ซึ่งในแตละโปรแกรม
ตองการขอมูลดังนี้คือ โปรแกรม Quake/W ตองการขอมูล คา Damping ratio, คา n, คา Poisson’s
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-11
ratio, และ คาโมดูลัสแรงเฉือนสูงสุด สวนโปรแกรม Slope/W ตองการ คาหนวยน้ําหนัก, คามุมของ
แรงเสียดทาน และ คา Cohesions.
Finite Element Model ที่ใชในการวิเคราะหประกอบไปดวยการแบงตัวเขื่อนออกเปน
สวนตามคุณสมบัติของวัสดุ นําขอมูลจากการทดสอบในสนาม และขอมูลที่ปรากฏอยูในเอกสารงานวิจัย
อื่นๆ มาประกอบการพิจารณาโดยเลือกชวงคาของตัวแปรที่ใชในแบบจําลอง คาที่พิจารณาดังกลาว
แสดงในตารางที่ 10-5 และรายละเอียดดังรูปที่ 10-8 และ 10-9
รูปที่ 10-8 แบบจําลองในการวิเคราะหความไวในโปรแกรม Quake/W
5,6 7,84,25
26
27
28
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
1112
13 14
1516 17 181920
2122
23242526
2728
29
30
31 3233343536373839
40 414243 444546
47
48
4950
51
5253
54
55
56 575859 60
61626364 6566 6768
6970
717273
7475 7677787980 81 8283 84 85 86
87888990 91929394
95
96
979899100101 102103 104105106
107108109110111 112 113114115116
117118
119120121 122123124125 126 127 128
129130131132133 134135 136137
138139140 141 142 143 144145146147 148149 150151 152153154155 156
157
158
159160
161162
163164165166167
168169170171172173
174 175
176
177178179180181182183184
185186
187188189190191192193
194 195196197198199
200201202
203
204205
206
207208209210
211212
213214
215216
217 218
219 220
221 222
223
224 225
226227228
229230
231232
233
234235236 237238239240
241
242243 244245246247
248249 250251252253254
255256257
258 259
260261
262 263
264265
รูปที่ 10-9 แบบจําลองในการวิเคราะหความไวในโปรแกรม Slope/W
การวิ เคราะหใชคลื่นแผนดินไหวที่มีจุดศูนยกลางอยูที่ประเทศจีน ชื่อ Jiashi
Earthquake ในวันที่ 5 เมษายน 2540 ซึ่งมี MS=6.4, PGA = 0.273 g, Peak Time = 6.64 วินาที
และมี Duration = 45.02 วินาที การวิเคราะหความออนไหวไดดัดแปลงขนาดของ PGA ใหไดเทากับ
1.0 g ดังแสดงในรูปที่ 10-10
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-12 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
Acc
eler
ation (
g)
รูปที่ 10-10 คล่ืนแผนดินไหว Jiashi Earthquake
การรายงานผลไดนําเวลาสุดทายของการวิเคราะหในหนึ่ง NODE มานําเสนอ ดังแสดง
ในรูปที่ 10-11 ถึง 10-14 โดยแยกการนําเสนอออกเปนสองรูปภาพในแตละคาของคุณสมบัติของวัสดุ
การทดสอบแยกผลลัพธออกเปนสองสวน โดยสวนแรกเปนพฤติกรรมการตอบสนองจากแรงพลศาสตร
ไดแก Displacement X, Displacement Y, Velocity X, Velocity Y, Acceleration X, Acceleration Y,
Average Acceleration, Average Velocity และ Displacement
การทดสอบสวนที่สองเปนการทดสอบตัวแปรสําหรับการวิเคราะห Stability ดังแสดง
ในรูปที่ 10-15 ถึง 10-17 ไดแก คาหนวยน้ําหนัก, คามุมเสียดทาน และ คา Cohesion โดยทดสอบ
ตัวแปรผลลัพธไดแก Average Acceleration, Average Velocity, Displacement และคา Yield
Acceleration
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-13
Exponential (n)
-1.000E-02
0.000E+00
1.000E-02
2.000E-02
3.000E-02
4.000E-02
5.000E-02
0 1 2 3 4
Exponential (n)
คาผลลัพธ
Displ-X
Displ-Y
Veloc-X
Velocity Y
Accel-X
Accel-Y
Exponential (n)
0
50
100
150
200
250
300
0 1 2 3 4
Exponential (n)
คาผลลัพธ
Average_ACC
Velocity
Deformation
รูปที่ 10-11 ลักษณะความออนไหวของ exponential (n) ตอพฤตกิรรม การตอบสนองคลื่นพลศาสตร
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-14 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
-1.00E-02
1.00E-02
3.00E-02
5.00E-02
0.0E+00 2.0E+08 4.0E+08 6.0E+08 8.0E+08 1.0E+09 1.2E+09
Gmax
คาผลลัพธ
Displ-X
Displ-Y
Veloc-X
Veloc-Y
Accel-X
Accel-Y
-50
0
50
100
150
200
250
0.00E+00 2.00E+08 4.00E+08 6.00E+08 8.00E+08 1.00E+09 1.20E+09
Gmax
คาผลลัพธ
Average_Acc
Average_Vel
Deformation
รูปที่ 10-12 ลักษณะออนไหวของ Gmax ตอพฤติกรรมการตอบสนองคลื่นพลศาสตร
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-15
Damping Ratio & Parameter
-2.00E-02
0.00E+00
2.00E-02
4.00E-02
6.00E-02
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Damping Ratio
คาผลลัพธ
Displ-X
Displ-Y
Veloc-X
Veloc-Y
Accel-X
Accel-Y
Damping Ratio & Parameter
0
100
200
300
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Damping Ratio
คาผลลัพธ
Average_Acc
Average_Vel
Deformation
รูปที่ 10-13 ลักษณะความออนไหวของ Damping Ratio
ตอพฤติกรรมการตอบสนองคลื่นพลศาสตร
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-16 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
Poisson's Ratio and Parameter
0.00E+00
1.00E-02
2.00E-02
3.00E-02
4.00E-02
5.00E-02
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Poisson's Ratio
คาผลลัพธ
Displ-X
Displ-Y
Veloc-X
Veloc-Y
Accel-X
Accel-Y
Poisson's Ratio and Parameter
0
100
200
300
0.2 0.3 0.4 0.5
Poisson's Ratio
คาผลลัพธ
Average_Acc
Average_Vel
Deformation
รูปที่ 10-14 ลักษณะความออนไหวของ Poisson’s Ratio
ตอพฤติกรรมการตอบสนองคลื่นพลศาสตร
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-17
Unit Weight & Parameter
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30
Unit Weight
คาผล
ลัพธ
Average_Acc
Velocity
Deformation
Yield Acceleration
Unit Weight & Parameter
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30
Unit Weight
คาผล
ลัพธ
Average_Acc
Velocity
Deformation
Yield Acceleration
รูปที่ 10-15 ลักษณะความออนไหวของ Unit Weight ตอพฤติกรรมการเคลื่อนตวัภายใตแรงพลศาสตร
Cohesion & Parameter
Cohesion
คาผล
ลัพธ
05
101520253035
0 10 20 30 40
Average_Acc
Velocity
Deformation
Yield Acceleration
Cohesion & Parameter
Cohesion
คาผล
ลัพธ
05
101520253035
0 10 20 30 40
Average_Acc
Velocity
Deformation
Yield Acceleration
รูปที่ 10-16 ลักษณะความออนไหวของ Cohesion ตอพฤติกรรมการเคลื่อนตวัภายใตแรงพลศาสตร
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-18 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
Friction Angle & Parameter
05
101520253035
0 10 20 30 40Friction Angle
คาผล
ลัพธ
Average_Acc
Velocity
Deformation
Yield Acceleration
Average_Acc
Velocity
Deformation
Yield Acceleration
รูปที่ 10-17 ลักษณะความออนไหวของ Friction Angle
ตอพฤติกรรมการเคลื่อนตวัภายใตแรงพลศาสตร จากผลการศึกษาขางตนพบวาสามารถแบงคุณสมบัติดินตามความออนไหวของตัวแปร
ไดเปนสองประเภทคือ คุณสมบัติดินที่มีผลกระทบตอแบบจําลอง และ คุณสมบัติดินที่ไมมีผลกระทบ
ตอแบบจําลอง โดยคุณสมบัติที่ไมมีอิทธิพลตอแบบจําลอง ไดแก Damping ratios และ Cohesions สวน
คุณสมบัติดินที่นาจะมีผลตอแบบจําลองไดแก คา Gmax
, คา Exponential (n), คา Poisson’s Ratio, คา
หนวยน้ําหนัก, และ คามุมของแรงเสียดทาน
ในการวิเคราะหครั้งนี้ไดสมมุติใหชั้นวัสดุแตละช้ันมีคุณสมบัติเหมือนกันเสมือนเขื่อน
เปนชั้นเดียว คา Exponential(n) สามารถตัดออกไดถาแบงช้ันของเขื่อนใหเหมาะสม เนื่องมาจากคานี้
เปนคาที่เก่ียวของกับคาความเคนเฉล่ีย (σ’m) นอกจากนั้นยังพบวาคาหนวยน้ําหนักเปนตัวแปรหนึ่งที่
สงผลตอแบบจําลอง อยางไรก็ตามคาหนวยน้ําหนักมีคาความเบี่ยงเบนนอย ดังนั้นคานี้จะสามารถตัด
ออกไดในการวิเคราะหความแปรปรวน
ดังนั้นจึงสามารถสรุปไดวา คุณสมบัติของดินที่มีผลตอแบบจําลองไดแก คา Gmax
, คา
Poisson’s Ratio และคามุมของแรงเสียดทาน
10.5 ความแปรปรวนและความนาจะเปนของผลลัพธ
ผลลัพธสําคัญของการวิเคราะหความมั่นคงของเข่ือน SNR ตอแรงกระทําแผนดินไหว
ไดแก คาอัตราสวนความปลอดภัยของลาดชันและคาการทรุดตัวของเขื่อนจากแรงพลศาสตร ดังนั้นจึง
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-19
ไดทําการวิเคราะหความแปรปรวนของผลลัพธดังกลาว โดยอาศัยวิธีการวิเคราะหความแปรปรวนของ
First Order Second Moment (FOSM) และวิธี Monte Carlo Simulation
Christian, Ladd, and Baecher (1994) U.S. Army Corps of Engineer (1997 and
1998) และ Duncan (2000) ไดใชวิธีนี้ในการวิเคราะหหาคาความนาจะเปนของการพิบัติของ
โครงสรางตางๆ ทางวิศวกรรมปฐพี Soralump (2002) ไดนําวิธีนี้มาใชในการวิเคราะหคาความนาจะ
เปนของการพิบัติของเขื่อนในรูปแบบตางๆ ที่เกิดจากการกระทําของแผนดินไหว หลักการของวิธี First
Order Second Moment สําหรับการวิเคราะหความแปรปรวนของอัตราสวนความปลอดภัยของลาดชัน
และความนาจะเปนของการพิบัติของลาดชัน สามารถอธิบายไดดังตอไปนี้
e)x,...,x,x,g(xFS n321 += ---(10.1)
FS = อัตราสวนความปลอดภัยของลาดชัน
g( ) = รูปแบบการวิเคราะหเพ่ือหา FS เชน Simplified Bishop’s
xi = ตัวแปรที่มีความแปรปรวนเชน C และ φ
e = ความคลาดเคลื่อนของรูปแบบการวิเคราะห (Model Error)
ในการวิเคราะหปกติ คาตางๆ ของตัวแปรจะใชคาเพียงคาเดียว โดยใชคาจากการ
วิเคราะหขอมูลและประสบการณของผูวิเคราะห ผลลัพธที่ไดจะไดคาอัตราสวนความปลอดภัยเพียงคา
เดียวเชนเดียวกัน หรืออีกนัยหนึ่งคือการหา Expected Value ของผลลัพธโดยใช Expected Value ของ
ตัวแปร
])E[x...,],E[x],E[x],g(E[xE[FS] n321= --- (10.2)
ความแปรปรวนของผลลัพธหรืออัตราสวนความปลอดภัย สามารถประมาณไดดวย
เทอมแรกของ Taylor’s Series ดังตอไปนี้
V[e]]x,C[x
x
g
x
gV[FS] ji
ji
k
1j
k
1i
+∂∂
∂∂
≈ ∑∑==
---(10.3)
จากสมการขางตนเราสามารถหาความแปรปรวนของอัตราสวนความปลอดภัยได
อยางไรก็ตามสมการดังกลาวไมเหมาะสมและไมชักจูงใหใชงานไดจริงในทางปฏิบัติ ดังนั้นจึงไดมีการตั้ง
สมมุติฐานและขอกําหนดขึ้นโดย U.S. Army Corps of Engineer (1997 and 1998) และได
พัฒนาการใชในรูปแบบตางๆ โดย Duncan (2000) สมมุติฐานและขอกําหนดตางๆ ไดแก
1. ไมมีความสัมพันธ (Correlation) ระหวางตัวแปร
2. สมการอนพัุนธุ (Derivative Equation) ทําการประมาณโดยใช Finite Difference
(Christian, Ladd and Baecher, 1994)
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-20 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
3. การเพิ่มขึ้นและลดลงรอบคา Expected Value ของตัวแปรใดตัวแปรหนึ่งในสมการ
จะเทากับคา Standard Deviation ของตัวแปรนั้นๆ
4. คาความแปรปรวนที่เปนผลลัพธ เปนคาความแปรปรวนรวมของตัวแปรอัน
ประกอบดวย
ก. ความแปรปรวนจากความผิดพลาดทางสถิติ เชน จํานวนขอมูลมีนอยเกินไป ทํา
ใหเกิดความผิดพลาดในผลลัพธทางสถิติ
ข. ความแปรปรวนจากความผิดพลาดจากการวัด
5. คาความแปรปรวนดงักลาวไมรวม
ก. ความแปรปรวนในเชิงตําแหนง (Spatial Variation)
ข. ความแปรปรวนจากแบบจําลอง (Model Error)
6. การกระจายตัวของคาตัวแปร มีสมมุติฐานใหเปนการกระจายตัวแบบปกติ (Normal
Distribution) การกระจายตัวของผลลัพธ สมมุติใหเปนการกระจายตัวแบบปกติเชนกัน เวนแตจะทราบ
ลักษณะการกระจายตัวที่แนนอน
จากสมมุติฐานดังกลาว สมการที่ 2 จึงสามารถเปลี่ยนใหเปนสมการที่ใชงานทางปฏิบัติ
ใหงายข้ึน ดังตอไปนี้
2
x
2
x
iik
1ii
i
]
2
)g(x)g(x[V[FS] σ
σ−+
=
−≈ ∑ --- (10.4)
ii xiixii ]E[xx,]E[xx σσ −=+= −+
จากสมการขางตนผูออกแบบสามารถหาความแปรปรวนของผลลัพธไดโดยงาย หาก
ทราบสวนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (σxi) และคาประมาณของตัวแปร (E[x
i]) หรือทราบสัมประสิทธิ์ความ
แปรปรวน (Coefficient of Variation, COV) และ E[xi] ความสัมพันธระหวางคาตางๆ ไดแก
)E(x
)(xCOV
i
iσ= --- (10.5)
เพ่ือใหการนําไปใชงานงายขึ้น Soralump (2002) ไดออกแบบรูปแบบตารางการ
วิเคราะหสําหรับการวิเคราะหทั่วไป ดังแสดงดังตารางที่ 10-6
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-21
ตารางท
ี่ 10-
6 ตา
รางการวิเค
ราะห
ความ
นาจะเปนข
องการพ
ิบัติโดยวิธ ีS
FOSM
(Sora
lump,2
002)
Run
x 1x 2
x 3x n
Perf
orm
ance
Fun
ctio
n, g
(x)
Varia
nce
Com
pone
nt
% o
f Var
ianc
e
E[x]
E[x
1]
E[x
2]
E[x
3]E
[xn]
2E
[x1]-
σx
1E[
x 2]
E[x 3
]E[
x n]
3E
[x1]+
σ x1
E[x 2
]E[
x 3]
E[x n
]
4E[
x 1]
E[x
2]- σ
x2
E[x 3
]E[
x n]
5E[
x 1]
E[x
2]+
σ x2
E[x 3
]E[
x n]
6E[
x 1]
E[x 2
]E
[x3]-
σ x3
E[x n
]
7E[
x 1]
E[x 2
]E
[x3]+
σx3
E[x n
]
nE[
x 1]
E[x 2
]E[
x 3]
E[x
n]-
σ xn
n+1
E[x 1
]E[
x 2]
E[x 3
]E
[xn]+
σ xn
SUM
100%
])[
],...
...[
],[
],[
(]
[3
21
nxE
xE
xE
xEg
E=
δ])
[],
......
[],
[,
][
()
(3
21
11
nx
xE
xE
xE
xEg
xg
σ−=
−
])[
],...
...[
,]
[],
[(
32
21
nx
xE
xE
xE
xEg
σ−
])[
],...
...[
,]
[],
[(
32
21
nx
xE
xE
xE
xEg
σ+
)]
[],
......
[],
[],
[(
32
1xn
nxE
xE
xE
xEg
σ−
)]
[],
......
[],
[],
[(
32
1xn
nxE
xE
xE
xEg
σ+
21
1]
2)
()
([
−+
−x
gx
g
22
2]
2)
()
([
−+
−x
gx
g
2 ]2
)(
)(
[nx
nn
xg
xg
σ−
+−
2
1
]2
)(
[]
[i
k i
xg
VΔ
≈∑ =
δ
)(
3−xg
])[
],...
...[
],[
,]
[(
)(
32
11
1n
xxE
xE
xE
xEg
xg
σ+=
+
)(
3+xg
100
]]
[
)2
)(
( [2
1
xV
xg
δ
Δ
23
]2
)(
[x
gΔ
100
]]
[
)2
)(
( [2
3
xV
xg
δ
Δ
100
]]
[
)2
)(
( [2
2
xV
xg
δ
Δ
100
]]
[
)2
)(
( [2
xV
xg
n δ
Δ
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-22 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
เมื่อทราบคา Expected Value และคาความแปรปรวนของผลลัพธแลว เราสามารถหา
คาความนาจะเปนในกรณีตางๆ ได สําหรับในกรณีของการวิเคราะหเสถียรภาพของลาดชัน ความนาจะ
เปนของการพิบัติคือพ้ืนที่ใตโคงการกระจายตัวมาตรฐานของ log ของอัตราสวนความปลอดภัยที่มีคา
นอยกวา 1.0 ทั้งนี้เนื่องจากเรากําหนดใหการพิบัติเกิดข้ึนเมื่ออัตราสวนความปลอดภัยมีคานอยกวา
1.0 ดังแสดงในรูปที่ 10-18 แสดงการกําหนดความนาจะเปนของการพิบัติ
μ = 0
z
z = β
σ = 1.0Pf = 1-f(z;0,1)
รูปที่ 10-18 การกําหนดความนาจะเปนของการพิบัติ
การวิเคราะห Slope Stability ในสภาวะสถิตโดยวิธี Monte Carlo Simulation
ดําเนินการโดยใชวิธีความแปรปรวนของคุณสมบัติดานกําลังรับแรงของดินมีคา COV=12% ผลการ
วิเคราะหแสดงดังรูปที่ 10-19 และ 10-20 ซึ่งพบวาโอกาสในการพิบัติของเขื่อนในสภาวะสถิตยมีคา
นอยมากในกรณีของลาดเขื่อนดานทายน้ํา (Pf=0.00162%) และไมมีโอกาสในการพิบัติเลยในกรณีของ
ลาดเขื่อนดานเหนือน้ํา (Pf=0.0%) เม่ือพิจารณาระดับน้ําที่ระดับกักเก็บปกติ
สําหรับการวิเคราะหความแปรปรวนของการทรุดตัวของเขื่อนเนื่องจากแรงกระทํา
แผนดินไหว ซึ่งประกอบดวยการวิเคราะห Slope Stability และ Newmark’s Deformation ได
ดําเนินการวิเคราะหโดยใชวิธี Simplified First Order Second Mement (SFOSM) ดังแสดงในตารางที่
10-7 และ 10-8 โดยการวิเคราะหความแปรปรวนไดพิจารณาความแปรปรวนของคุณสมบัติดานกําลัง
รับแรงของดินเปนหลัก โดยใชคา COV=12% เชนเดียวกัน ผลการวิเคราะหพบวา คาการทรุดตัวของ
สันเข่ือนจากแรงกระทําแผนดินไหวที่กอใหเกิดการทรุดตัวสูงสุด (PGA=1.0g) มีความแปรปรวนอยู
ในชวงระดับความรุนแรงเดิม ดังแสดงลักษณะการกระจายตัวของการทรุดตัวในรูปที่ 10-21 ผลการ
วิเคราะหสามารถสรุปไดวาคาเฉล่ียของความแปรปรวนของผลลัพธยังอยูในระดับที่ต่ํากวาเกณฑการ
พิบัติจากการเกิดน้ําลนสันเขี่อน โดยมีโอกาสของการทรุดตัวต่ํากวาสันเขื่อนเพียงเล็กนอย โดยเมื่อรวม
ความนาจะเปนของการเกิดแผนดินไหวที่ทําใหเกิดความเรงที่ฐานเขื่อนเทากับ 1.0g จะทําใหความนาจะ
เปนในการเกิดเหตุการณดังกลาวลดต่ําลงอีก
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-23
Probability Density Function
Freq
uenc
y (%
)
Factor of Safety
0
5
10
15
20
0.975 1.075 1.175 1.275 1.375 1.475 1.575 1.675 1.775 1.875
Mean F of S 1.4466
Reliability Index 4.152
P (Failure) (%) 0.001620
Standard Dev. 0.108
Min F of S 1.0437
Max F of S 1.8905
# of Trials 10000
Probability Distribution Function
P (F of S < x)
P (Failure)
Prob
abilit
y (%
)
Factor of Safety
0
20
40
60
80
100
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
Monte Carlo Simulation
รูปที่ 10-19 ความแปรปรวนของคาอัตราสวนความปลอดภัยของลาดชันเขื่อน ดานทายนํ้าในสภาวะสถิตย
Probability Density Function
Freq
uenc
y (%
)
Factor of Safety
0
5
10
15
20
1.185 1.285 1.385 1.485 1.585 1.685 1.785 1.885 1.985 2.085
Mean F of S 1.6268
Reliability Index 5.637
P (Failure) (%) 0.000000
Standard Dev. 0.111
Min F of S 1.1638
Max F of S 2.0909
# of Trials 10000
Probability Distribution Function
P (F of S < x)
P (Failure)
Pro
babi
lity
(%)
Factor of Safety
0
20
40
60
80
100
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1
Monte Carlo Simulation
รูปที่ 10-20 ความแปรปรวนของคาอัตราสวนความปลอดภัยของลาดชันเขื่อน
ดานเหนือนํ้าในสภาวะสถติย
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-24 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
Variation of Crest Settlement from San Fernando Earthquake motion
(9km, PGA=1.0g) applied at base of SNR dam, slip#3
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 2 4 6 8
Crest Settlement (m)
PD
F
รูปที่ 10-21 ความแปรปรวนของคาการทรุดตัวของสันเขื่อน จากแรงกระทําแผนดินไหว
1 2
4 3
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 10-25
ตารางท
ี่ 10-
7 การวิเคราะห
ความ
แปรป
รวนข
องการเค
ลื่อนต
ัวตาม
แนวการพิบ
ัติจากแร
งกระทํา
แผนด
ินไหว
Prob
abilis
tic a
naly
sis
of S
eism
ic D
efor
mat
ion(
dow
nslo
pe),
San
fern
ando
Ear
thqu
ake,
epi
cent
ral d
ista
nce
= 9k
m, 6
.4 M
w, A
pplie
d at
bas
e of
Srin
akar
in D
am
Run
#L
arg
e R
ock
fill
Sm
all
Ro
ckfi
llT
ran
siti
on
Fil
ter
phi
phi
phi
phi
phi
C1
23
41
23
41
23
4m
ean
3933
3535
1740
0.52
70.
639
6.82
24.
750
243
.68
0.37
60.
431
5.68
44.
080
4.45
E-0
27.
32E
-02
1.35
E+00
4.54
E-01
93.8
097
.22
96.7
289
.04
334
.32
0.79
80.
972
8.00
65.
428
436
.96
0.48
20.
594
6.82
24.
547
2.86
E-0
31.
98E
-03
0.00
E+00
3.94
E-02
6.03
2.63
0.00
7.72
529
.04
0.58
90.
683
6.82
24.
944
639
.20.
522
0.63
36.
743
4.68
22.
03E
-05
3.03
E-0
55.
55E-
034.
22E-
030.
040.
040.
400.
837
30.8
0.53
10.
644
6.89
24.
812
839
.20.
523
0.63
56.
765
4.69
21.
23E
-05
1.23
E-0
52.
86E-
033.
08E-
030.
030.
020.
210.
609
30.8
0.53
00.
642
6.87
24.
803
1019
.04
0.52
20.
634
6.70
24.
678
2.50
E-0
52.
50E
-05
1.42
E-02
5.11
E-03
0.05
0.03
1.02
1.00
1114
.96
0.53
20.
644
6.94
04.
821
1244
.80.
522
0.63
36.
671
4.68
62.
50E
-05
4.23
E-0
52.
31E-
024.
10E-
030.
050.
061.
660.
8013
35.2
0.53
20.
646
6.97
54.
814
100.
0010
0.00
100.
0010
0.00
Var
ianc
e0.
0475
0.07
531.
3936
0.51
02
SD0.
2179
0.27
431.
1805
0.71
43
mea
n0.
5270
0.63
906.
8220
4.75
00
CO
V%41
.340
942
.932
117
.304
415
.037
4
Cla
y co
reD
ef S
lip#
Varia
nce
Def
Slip
#%
Var
ianc
e D
ef S
lip#
-300
-250
-200
-150
-100
-50
050
100
150
200
โครงการ วิเคราะหความมั่นคงของเขื่อน SNR ตอแรงกระทาํจากแผนดินไหว การไฟฟาฝายผลิตแหงประเทศไทย
10-26 โดยศูนยวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
ตารางท
ี่ 10-
8 การวิเคราะห
ความ
แปรป
รวนข
องการท
รุดตัว
ในแน
วดิ่งของสัน
เขื่อน
จากแ
รงกระท
ําแผน
ดินไหว
Prob
abilis
tic a
naly
sis
of S
eism
ic D
efor
mat
ion(
cres
t set
tlem
ent),
San
fern
ando
Ear
thqu
ake,
epi
cent
ral d
ista
nce
= 9k
m, 6
.4 M
w, A
pplie
d at
bas
e of
Srin
akar
in D
am
Run
#L
arg
e R
ock
fill
Sm
all
Ro
ckfi
llT
ran
siti
on
Fil
ter
phi
phi
phi
phi
phi
C1
23
41
23
41
23
4m
ean
3933
3535
1740
0.39
20.
458
3.39
52.
566
243
.68
0.28
00.
309
2.82
92.
204
2.46
E-0
23.
76E
-02
3.34
E-01
1.33
E-01
93.8
997
.21
96.7
289
.08
334
.32
0.59
40.
697
3.98
52.
933
436
.96
0.35
90.
426
3.39
52.
457
1.56
E-0
31.
02E
-03
0.00
E+00
1.14
E-02
5.94
2.64
0.00
7.68
529
.04
0.43
80.
490
3.39
52.
671
639
.20.
389
0.45
43.
356
2.53
01.
23E
-05
1.60
E-0
51.
37E-
031.
23E-
030.
050.
040.
400.
827
30.8
0.39
60.
462
3.43
02.
600
839
.20.
390
0.45
63.
367
2.53
56.
25E
-06
6.25
E-0
67.
02E-
049.
00E-
040.
020.
020.
200.
609
30.8
0.39
50.
461
3.42
02.
595
1019
.04
0.38
90.
455
3.33
52.
527
1.23
E-0
51.
23E
-05
3.54
E-03
1.52
E-03
0.05
0.03
1.02
1.02
1114
.96
0.39
60.
462
3.45
42.
605
1244
.80.
389
0.45
43.
320
2.53
21.
23E
-05
2.03
E-0
55.
70E-
031.
19E-
030.
050.
051.
650.
8013
35.2
0.39
60.
463
3.47
12.
601
100.
0010
0.00
100.
0010
0.00
Var
ianc
e0.
0263
0.03
870.
3454
0.14
91
SD
0.16
200.
1968
0.58
770.
3862
mea
n0.
3920
0.45
803.
3950
2.56
60
CO
V%41
.333
042
.960
817
.310
915
.050
4
Cla
y co
reD
ef S
lip#
Varia
nce
Def
Slip
#%
Var
ianc
e D
ef S
lip#
-300
-250
-200
-150
-100
-50
050
100
150
200