การวิเคราะห การไหลซ ึม · 2007-01-10 ·...

กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50

การออกแบบเขื่อนดินและหิน 1

รศ. ดร. วรากร ไมเรียงภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

การวิเคราะหการไหลซึม

การปริมาณน้ําที่ไหลซึมผานในดินหรือหินที่เกี่ยวของกับโครงสรางทางวิศวกรรม

การหาแรงดนัน้ําที่ทําใหเกิดแรงดันลอยตัว การเกิดทรายดูด

การหาความเร็วของการไหลซึมที่ทําใหเกิดการพัดพาวัสดุและการกัดเซาะ

การลดความแข็งแรงของมวลดิน

การพัดพาของเสยีทําใหเกิดมลพษิในดิน

การสูบน้ําเกนิสมดุลทําใหเกิดการทรดุตัว

วัตถุประสงคทางตรง

วัตถุประสงคทางออม



ลักษณะงานที่ตองมกีารวิเคราะหการไหลซึม

งานเขื่อนและคันดิน

งานกําแพงกันดินและทางน้ําลน

งานคลองสงน้ําและระบายน้ํา

งานทาเทียบเรอื งานถมทะเล และอูตอเรอื

งานขุดเปดฐานราก ขุดแนววางทอสงน้ํา

งานฝงกลบขยะและของเสียปนเปอน

งานลาดดินตัดและลาดดินธรรมชาติ

อื่นๆ

การไหลซึมของน้ําผานเขื่อนและคันดิน

damaxis

2

ไหลผานตัวเขื่อน

ไหลผานฐานรากเขื่อน

ไหลผานไหลเขา

U/S D/S

เขื่อนปดกั้นลําน้ํา เกิดความตางศักยระหวาง U/S-D/S เกิดการไหลของน้ํา



ปญหาทีเ่กีย่วของกับการไหลซมึของน้าํผานเขื่อน

การร่ัวซึมมากทําใหสูญเสียน้ําเก็บกัก (Excessive Leakage)ผานตัวเขื่อนและบริเวณขางเคียงผานขอบและกนอางเก็บน้ํา

ความดันสูงในบริเวณตางๆ มีผลตอเนื่องถึงการเคลื่อนพังลาดเขื่อนลาดดินธรรมชาติบริเวณขอบอางเก็บน้ํา

การกัดเซาะและการพัดพาวัสดุ (Seepage Erosion)- ลาดเขื่อน - ภายในตัวเขื่อน- ฐานรากเขื่อน - ฐานยัน- ขางทอลอด - ใตทางระบายน้ําลน


1. Lateral Pressure

2. Uplift Pressure

3. Drainage Design

ปญหาที่เกี่ยวของ:




Lateral Pressure

Uplift Pressure

Drainage and Piping

Seepage Loss




งานคลองสงน้ําและระบายน้ํา

Lateral Pressure

Uplift Pressure

Seepage Loss

Internal Erosion


DRY DOCK

Lateral Pressure

Uplift Pressure

Dewatering




DRY DOCK



EXCAVATION DEWATERING

สมการการไหลซมึ โดย Darcy’s Law

Soil

i Δ H

Δ L

V

Q = Const

Q = Const

เม่ือ k = soil permeabilty (cm./sec.) i = hydraulic gradient

ΔΗ = head loss, ΔL = seepage length, A = Seepage area

Discharge velocity, V = k.i = k. (ΔΗ/ΔL) = k. (dh/dl)

Seepage flow, Q =V.A = k.i.A

Hydraulic grade line



Seepage Velocity V.S. Approach Velocity

v

v_

Seepage Velocity or Actual Velocity

V = Approach Velocity or Discharge Velocity

n = Soil porosity = Vv / VT

Laminar V.S. Turbulent Flows

Laminar Flow Zone

Turbulent Flow Zone

Transition Zone



Permeability Units

ชวงของคาความซึมน้ําในดิน

ทึบน้ํา< 10-7

ต่ํามาก10-5 - 10-7

ต่ํา10-3 - 10-5

ปานกลาง10-1 - 10-3

สูง> 10-1

ลักษณะความซึมน้ําชวงคา k (cm./sec.)



คาความซึมน้ําSoil permeability เปนคณุสมบัติพื้นฐานที่ควบคุมการไหลซึมของน้ําผานดินและหิน แสดงถึงความสามารถที่มวลดินยอมใหน้ําไหลผานไดชาหรือเร็วเพียงใด โดยทัว่ไปอยูในหนวย cm/sec. และขึ้นอยูกับปจจัยดังตอไปนี้

ปจจัยที่มีผลตอคาความซึมน้ําของดิน1. การกระจายขนาดของเม็ดดิน

2. ลักษณะของเม็ดดิน

3. อัตราสวนชองวาง

4. ระดับความอิ่มตัว

5. ธรรมชาติของน้ํา

ดินเมด็หยาบ

ดินเมด็ละเอียด

ความแตกตางกัน 10 log-cycles



TYPICAL PERMEABILITY FOR VARIOUS MATERIALS

Dmax Dmin Dmax Dmin D20 , in D20 , mm. ft./year ft./month cm./sec.

Derrick stone 120 36 48 100x106 100x105 100One-man stone 12 4 6 30x106 30x105 30Clean, fine to coarse gravel 3 1/4 80 10 1/2 10x106 10x105 10Fine, uniform gravel 3/8 1/16 8 1.5 1/8 5x106 5x105 5Very coarse, clean, uniform sand 1/8 1/32 3 0.8 1/16 3x106 3x105 3

Uniform, coarse sand 1/8 1/64 2 0.5 0.6 0.4x106 0.4x105 0.4Uniform, medium sand 0.5 0.25 0.3 0.1x106 0.1x105 0.1Clean, well-graded sand and gravel 10 0.05 0.1 0.01x106 0.01x105 0.01Uniform, fine sand 0.25 0.05 0.06 4000 400 40x10-4

Well-graded, silty sand and gravel 5 0.01 0.02 400 40 4x10-4

Silty sand 2 0.005 0.01 100 10 1x10-4

Uniform silt 0.05 0.005 0.006 50 5 0.5x10-4

Sandy clay 1.00 0.001 0.002 5 0.5 0.05x10-4

Silty clay 0.05 0.001 0.0015 1 0.1 0.01x10-4

Clay(30 to 50% clay sizes) 0.05 0.0005 0.0008 0.1 0.01 0.001x10-4

Colloidal clay( -2μ < 50%) 0.01 10 A 40 A 0.001 0.0001 1x10-9

From Hough (1957)

Permeability coefficient, k

TURBULENT FLOW

LAMINAR FLOW

Particle-size rangeInches Millimeters Effective size

X

Y

Z dX

dY

dZQ zi

zoQ

yoQ

xiQ

yiQ

xoQ

ความเร็วของการไหล= Vx

ความเร็วของการไหล= Vx +c

cVxX.dX

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+∂∂

+=

∂∂

+∂∂

+∂∂

teS

tSe

ezhk

yhk

xhk zyx ..

11...

02

2

2

2

2

2

Laplace’s Eqauation สําหรับ 3-D ของกรณีการไหลทั่วไป

เม่ือ kx , ky , kz = Permeability

h = Hydraulic Head

e = Void Ratio

S = Degree of Saturation



S = 100% = Constant และ e = Constant ไมเปล่ียนแปลงตามเวลา

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+∂∂

+=

∂∂

+∂∂

+∂∂

teS

tSe

ezhk

yhk

xhk zyx ..

11...

02

2

2

2

2

2

0 0

0... 2

2

2

2

2

2

=∂∂

+∂∂

+∂∂

zhk

yhk

xhk zyx สําหรับ 3-D

0.. 2

2

2

2

=∂∂

+∂∂

yhk

xhk yx สําหรับ 2-D

S = 100% = Constant และ e = ลดลงตามเวลา

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+∂∂

+=

∂∂

+∂∂

+∂∂

teS

tSe

ezhk

yhk

xhk zyx ..

11...

02

2

2

2

2

2

0

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+=

∂∂

+∂∂

+∂∂

teS

ezhk

yhk

xhk zyx .

11...

02

2

2

2

2

2

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+=

∂∂

teS

ezhkz .

11.

02

2

สําหรับ 3-D

สําหรับ 1-D



S = เปล่ียนแปลง และ e = คงท่ีไมเปล่ียนแปลง

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+∂∂

+=

∂∂

+∂∂

+∂∂

teS

tSe

ezhk

yhk

xhk zyx ..

11...

02

2

2

2

2

2

0

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+=

∂∂

+∂∂

+∂∂

tSe

ezhk

yhk

xhk zyx .

11...

02

2

2

2

2

2สําหรับ 3-D

สําหรับ 2-D⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

+=

∂∂

+∂∂

tSe

eyhk

xhk yx .

11..

02

2

2

2

การหาคําตอบของวิเคราะหไหลซึม

1. Mathematical Solution หรือ Exact Solution

2. Flownet Sketch

3. Numerical Solution

4. Physical Flow Model

5. Electrical Analogy

ยังใชเปนวิธีมาตรฐานในกรณีปญหาที่ไมยุงยาก

เหมาะสําหรับปญหาที่ยุงยากและเริ่มนิยมมากขึ้น

ใชในการแสดงใหเห็นเปนตัวอยางในหองปฎิบัติการ

ไมคอยไดใชจริง

ไมคอยไดใชจริง



Electrical Analogy

V2

V2

V1

V1

การวิเคราะหการไหลดวยวิธี Relaxation



ความสัมพนัธของความดันที่ Node ตางๆและการกระจายผลตางตามวิธีการ Relaxation

ความสัมพนัธของความดันที่ Node ตางๆและการกระจายผลตางตามวิธีการ Relaxation



Hydraulic Heads และ Flownets

Δ Q

Δ Q

h1 h2 h3 h4

h5

ψ2ψ1

ψ3

Equipotential lines

Flow linesX

Y

หากนําคําตอบมาเขียนเปนเสนที่ Hydraulic Head เทากันจะได “ Equipotential Lines”

และชุดของเสนที่ต้ังฉากกับ Equipotential Lines จะเปน “ Flow lines” แสดงทิศทางการไหลของน้ํา



คุณสมบัติของ Flownets

1. Flow lines และ Equipotential lines ตองตดักันเปนมมุฉาก

2. รูปสี่เหลี่ยมในFlownets จะตองเปนรูปสี่เหลี่ยมจตุรัสฐานโคง

3. ในชดุของเสน Flow lines หรือ Equipotential lines จะตองไมตดักัน

4. บนเสน Equipotential lines หนึ่งจะมคีาศักยน้ํารวมที่เทากัน

5. การเปล่ียนแปลงศักยน้ําระหวางเสน Equipotential lines ท่ีชดิกันตองเทากันเรียกวา “ Equipotential Space”

6. ปริมาณน้ําท่ีไหลระหวางเสน Flow lines ท่ีชิดกันตองเทากันเรียกวา “ Flow channel”

F.E.P L.E.P

T.F.L

B.F.L

Concreteweir

A B C D

E

FG

H I

Δ QΔ Q

Δ Q

Δ h

Δ h Δ h



วิธีการเขียน Flownets โดยทั่วไป

เขียนพื้นที่การไหลซึมโดยใชมาตรสวนที่เหมาะสมลงบนกระดาษไขเขียนแบบ

ระบุเสนขอบเขตการไหล ไดแก Top Flow Line, Bottom Flow Line, First Equipotential Line และ Last Equipotential Line ใหถูกตอง

รางเสน Flow lines ท่ีอยูระหวาง T.F.L. และ B.F.L. ประมาณ 3-5 เสน

รางเสน Equipotential lines ท่ีอยูระหวาง F.E.L. และ L.E.L. ใหเกิดเปนสี่เหล่ียม จตุรัสฐานโคงตามคุณสมบัติของ Flownets

พิจารณาทั้งหมดวาบริเวณใดที่ยังไมเปนไปตามคุณสมบัติของ Flownets ให แกไข

เม่ือถูกตองแลวใหเพิ่มเติมจํานวณ Flow line และ Equipotential line ตามตองการ

พลิกกลับกระดาษไขแลวลงเสนหนักหรือใชปากกาลอกตามเสนที่สมบรูณแลว



ขั้นตอนการเขียน FlownetsA B C D

Z

X

Y

First Equipotential Line Last Equipotential Line

Sheet Pile

First Equipotential Line

Top Flow Line

A B C D

ZY

First Equipotential Line Last Equipotential Line

Sheet Pile

A B C D

ZY

Sheet Pile

1. สราง Boundary Lines

2. สราง Flow lines และ Equipotential lines เร่ิมตน

3. แกไขใหเขาคุณสมบตัิของ Flownets

ตัวอยางการเขียนFlownets

Flow into Coffer Dam

Flow under Weir

Flow into Drain Pipe



การวิเคราะหการไหลซึมจากผลของ Flownets

คํานวณปริมาณน้ําที่ไหลซึมผาน (Quantity of Flow)

– Qคํานวณแรงดันลอยตัวและแรงดันน้ําในทิศทางตางๆ (Seepage Pressure)

– hp , u , pคํานวณความเร็วในการไหลซึมผาน (Seepage Velocity)

– vคํานวณโอกาสในการเกิด Boiling

– i (hydraulic gradient), F.S (Boiling)

Seepage Quantity (Q)

From Darcy’s law

v = ki

Q = kiAor

---(1)

1. คาดการณปริมาณน้ําที่ไหลซึมผานหรือรั่วซมึ

- การรั่วซึมจากอางเก็บผานตัวเขื่อนหรือฝาย- การรั่วซึมจากบอฝงกลบขยะ- การรั่วซึมเขาในบอกอสราง

2. การออกแบบระบบระบายน้ํา

Δ

ΔQ

Q

ΔQ

lfle

ΔhΔQ = k.

le. lf

Δh = h/Ne

Summation of all flow channels

hΣ(Δ Q)= k. .Q=Νf

Νe

---(2)



ความดันน้าํในพื้นทีก่ารไหลเมื่อมีการไหลของน้ําเขามาในพื้นที่การไหลน้ําที่จุดใดๆ i ยอมสญูเสียศักยรวม (Total Head, ht ) ของน้ําไปตามระยะทาง โดยสัมพันธกับจํานวน Equipotential Space ไปถึงจุดนัน้

hti = ht0 – nei . Δh ……(3)เมื่อ

ht0

hti

nei

Δh

= Total Head ที่จุด i ใดๆ

= Total Head ที่จุดเริ่มตั้งของการไหลหรือที่ First Equipotential Line

= จํานวน Equipotential Spaces จากจุดเร่ิมการไหลจนถึงจุด i

= การสูญเสียศักยน้าํในชวงหนึ่ง Equipotential Space

First

Equip

otenti

alLi

nei

ความดันน้าํในพื้นทีก่ารไหล

จากความสัมพันธระหวางศักยน้ํารวม (ht), ศักยระดับน้ํา (he), ศักยความดันน้ํา (hp)

ht = he + hp ……(4)

hpi = hti - hei

ดังนั้นศักยความดันน้ํา hp = ht - he

เมื่อตองการหาศักยความดันน้ํา (hp) ณ ที่จุดใด i

และจากสมการที่ (3)

hpi = (ht0 – nei . Δh) – hei ………(5)



การคาํนวณแรงดันน้ําจาก Flownets

( ) eiitopi hh.nhh −Δ−=

เมื่อ =toh ศักยรวมเร่ิมตน =Δh ศักยท่ีสญูเสยีในชวง Equipotential Space in = จํานวน Equipotential Space จากจุดเริ่มตนไปถึงจุด I ใดๆ eih = ศักยความสงูของจุด I ใดๆ

การคํานวณความดันน้ําจาก Flownets

0.50.50.017.510.018.0112.22.20.115.79.018.0103.83.80.214.08.018.095.35.30.512.27.018.086.56.51.010.56.018.077.07.02.38.75.018.066.56.54.57.04.018.055.35.37.55.23.018.043.53.511.03.52.018.031.31.315.01.71.018.020.00.018.00.00.018.01

ui

(ตัน/ตร.ม.)

hpi

(เมตร)hei

(เมตร)

ni.Δh

(เมตร)ni

(ชอง)hT0

(เมตร)

จุดที่



ความเร็วของการไหลซึม (v) และ Hydraulic Gradient (i)

บนพื้นที่การไหล ที่จุดใดๆ(i) hydraulic gradient (ii) จะเทากับ

Lhii Δ

Δ=

xix l

hiΔΔ

=

yiy l

hiΔΔ

=

ความเร็วในการไหลซีม (v) จาก Darcy’s law

ixix kiv = ---(7)

---(6)

iyiy kiv =

ii

Δh

h1h2 h3

Δli

iiiiy

iix

ii kiv = และ

การเกิดทรายเดือดหรือการพัดพา (Sand Boiling or piping)

UW (boiling) F.S. b=

Ahwa ...A.H

w

b

γγ

= ---(6)If boiling occurring

A

HH

A

HAb .. Wb γ=

u1

u2

= 1.0

Then 1..H

w

b =wahγ

γ

w

bwa

Hh

γγ

= 0.1≅=w

bei γ

γ

Ahh www .

2. U 21 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= γ



การพัดพาเม็ดดินผานชั้นกรอง

ดินตัวเขื่อน

Filter

Filter Design Criteria by US. Corp. of Engineers

ก. เพื่อใหเกิดการระบายน้ําที่ดี D15F/D15S > 5

ข. เพื่อไมใหเกิดการพัดพาของดินตัวเขื่อน D15F/D85S < 5

D50F/D50S < 25

D15F/D15S < 20ค. เพื่อไมใหเกิดการแยกตัวของชั้นกรอง ขนาดใหญที่สุดของชั้นกรอง ตองไมเกิน 75 ม.ม.ง. เพื่อไมใหเกิดการเคลื่อนตัวของดินเม็ดเล็กของชั้นกรอง ปริมาณของขนาดที่เล็กกวาตะแกรง # 200 จะตองไมเกิน รอยละ 5



Gradation ของชั้นกรอง

กําหนด Boundaries ของ Gradation Curvesโครงการอางเก็บน้ําหวยบานพุม(SC,CL,GC)

0102030405060708090

100

0.0010.010.11101001000

DIAMETER, mm.

%FI

NER

T P A -2T P A -4T P A -5T P A -9T P A -1 2T P C 1 -5T P C 1 -8T P C 2 -7T P C 2 -9T P D -6T P E -4T P F -3T P F -4T P F -5T P A -1T P A -3T P A -6T P A -7T P A -8T P A -1 0T P A -1 1T P B -1T P B -4T P B -5T P C 1 -1T P C 1 -3T P C 2 -1T P C 2 -3T P D -5



Filter Design Project:

D15f/D15s> 5 D15f/D15s<20

D15f/D85s<5 % Finer (No. 200 seive) <5

D50f/D50s<25 Maximum Size of Fine Filter < 75 mm.

Criteria 1 2 3 4

D15s = 0.0025 D15s = 0.0001 D15F> D15F< D50F< D15F<

D50s = 0.15 D50s = 0.02 UPPER BOUND 0.0125 10 3.75 0.05

D85s = 2 D85s = 0.15 LOWER BOUND 0.0005 0.75 0.5 0.002

Filter Design

Desig

n Fi

ne F

ilter

Criteria 2 Criteria 5


หวยบานพุม


Soil Gradation (mm.) Fine Filter Boundaries(mm.)

UPPER BOUND LOWER BOUND

PLOT GRADATION CURVESADJUST GRADATION CURVES

การปรบั Gradation Curves ของ Filterโครงการอางเก็บน้ําหวยบานพุม(SC,CL,GC)

0102030405060708090

100

0.0010.010.11101001000

DIAMETER, mm.

%FI

NER

T P A-2T P A-4T P A-5T P A-9T P A-1 2T P C 1 -5T P C 1 -8T P C 2-7T P C 2-9T P D -6T P E -4T P F -3T P F -4T P F -5T P A-1T P A -3T P A-6T P A-7T P A-8T P A-1 0T P A-1 1T P B -1T P B -4T P B -5T P C 1 -1T P C 1 -3T P C 2-1T P C 2-3T P D -5T P E -2T P E -5T P F 1



ความหนาของชั้นกรอง

การคํานวณความหนาของชั้นกรอง

2

22 k

qA =

( )3

3

213 L.

kqq

A+

=

ความหนาของ Chimney Drain

ความหนาของ Horizontal Drain

เมื่อ q2 = ปริมาณน้ําที่ไหลเขา Chimney Drain

และ k2 = permeability ของชั้นกรอง

เมื่อ q1 = ปริมาณน้ําที่ไหลเขา Horizontal Drain

k3 = permeability ของชั้นกรอง L3 = ความยาวของชั้น Horizontal Drain



Drainage Zoning in Dam Embankment

Higher kHigher k

1

2

43 34 557

6

Zone Description

1 Core2 Filter or Drain3 Transition4 Random5 Shell6 U/S Slope Protection7 D/S Slope Protection

Slope Drain

0.0 m. 15.0 m. 25.0 m. 50.0 m.

1.00

1.00

8.00

ZONE IZONE IIZONE II

4.00

Dam crest + 167.70 m. MSL.

33.00

12.5

13.0

Clayey Silt and Sandy Silt

Sandstone

Top of Slope Drain+ 167.70 m. MSL.

1

2

1

2

Sodding

2.50

11

SlopeDrain



Horizontal Drain Details

0.0 m. 15.0 m. 25.0 m. 50.0 m.

1.00

8.00


4.00


33.00

12.5

13.0


Sandstone


1

2

1

2

Sodding

2.50

SlopeDrain

Chimney and Horizontal Drains0.0 m. 15.0 m. 25.0 m. 50.0 m.

1.00

8.00


4.00


33.00

12.5

13.0


Sandstone


1

2

1

2

Sodding

6.00

SlopeDrain



Self Healing of Filter and Transition Zones

INTERNAL DRAINAGE IN DAM

CLAY CORE

CHIMNEY DRAIN

HORIZONTAL DRAIN

FINGER DRAIN

TOE DRAIN

A

A

B

B

C

C

D D

DRAINAGEPLAN



การวิเคราะหการไหลซึมโดยวิธี ไฟไนอลิิเมนต

การวิเคราะหการไหลซึมของน้ําผานกรณีทีส่ลับซับซอนและมีหลายกรณีที่ตองทําการศึกษาในปจจุบันใชวิธี Finite Element Method

1. โดยการแบง พ้ืนที่การไหลซึมออกเปนชิน้สวนยอยๆ

2. ระบุเงื่อนไขการไหลและความดันน้ําที่ขอบเขตการไหลในสวนตางๆใหถูกตอง

3. สราง Matrix จากสมการพื้นฐานของการไหลซึม

4. Invert Matrix เพ่ือใหไดคําตอบที่ตองการ

สิ่งที่ตองคาํนึงถึงกอนการวิเคราะห

ตองมีความเขาใจถงึพื้นฐานของทฤษฎีการไหลของน้ําในดิน

ตองตรวจสอบความเชื่อถอืไดของขอมลูที่จะนําไปใชในโปรแกรม ตองสามารถกําหนดขอบเขตของการไหลใหถูกตองสอดคลองกบัความเปนจรงิ ตองมีสามญัสํานึกในการคาดการณของคําตอบทีน่าจะเปนไปได

ตองทราบขอจํากัดในบางกรณีที่โปรแกรมไมสามารถวิเคราะหได



แบงไดเปน 2 ประเภท ดังนี้Fixed Head BoundaryFlow Boundary

Near FieldFinite Elements

Far FieldInfinite Elements

PumpingWell

A 5.8120e-003

Feet0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

0

10

20

30

40

50

60

70

Fine Sand

0. 4

0.5

0.6

0 .7 0 .8

0.9

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.60.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Soil Slope

Concrete Weir

Pumping Well

เงื่อนไขขอบเขต (Boundary Condition)

รูปแบบการกาํหนดเงื่อนไขขอบเขต IMPERVIOUS

IMPERVIOUS

IMPERVIOUS



Case Study

Retaining Structure SpillwaySheetpileCut SlopeWater ShaftRelief WellConcrete Gravity Dam Instruments for Flow Measurement

Retaining Structure

Design Criteria

Lateral Pressure and SlidingEarth PressurePore Pressure

Bearing CapacityStabilityOverall Stability



Spillway : Sketch

1.00

11.00

11.00

0.50

1.00

2.00

3.00

7.00EL. 2.50

EL 4.00

EL.15.00

EL. 5.00

1.00

CL of Spillway

IMPERVIOUS ROCK

RETAINING WALLCHUTE SLAB

FLOOR DRAIN

SIDE DRAIN

EL 0.00

EL 14.00

NATURAL SOILk = 2.0 E-5 cm./sec.

Back Fillk = 4.5 E-3 cm./sec.

Drainage System



Spillway : Modeling

1

2

3

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

Spillway : Result in Total Head

1

2

3

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

5

6

7 8

9

10

11

12

13

14

1.8744e-004

4.7239e-004

3.0

547e

-007

Unit in meter



Spillway : Result in Pressure Head

1

2

3

4

5

6

7

8

9 1011

12

13

14

5

6

7 8

9

10

11

12

13

14

1.8744e-004

4.7239e-004

3.0

547e

-007

0

1

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8 9 10 11

12

1.8744e-004

4.7239e-004

3.0

547e

-007

Unit in meter

EL. 2.50

EL.15.00

EL 0.00

EL 14.00

Spillway : Water Pressure

With

out D

rain

Holes P

ress

ure

(Hyd

rost

atic

)

With D

rain H

oles

Pressu

re

Pressure (m)

01234567891011

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

4

56

7

8

910

11

12

1314

15

01234567891011

Pres

sure

(m)

Distance (m)

Dep

th (m

)

Without Drain Holes Pressure

With Drain HolesPressure



Drainage Design Behind Retaining Wall

Sheetpile

LoadingOverburdenLateral Earth PressureGroundwater Pressure

General Hydrostatic PressureGroundwater Drawdown



Sheetpile System

Perch Water Table

kx = ky = 2.0x10-6 cm/s

kx = ky = 1.5x10-6 cm/s

kx = ky = 1.5x10-6 cm/s

GWL

Sheetpile : Model and Simplify

0 3 5 10

Scale: 1 : 200

STATIC PORE WATER PRESSURE

SOFT CLAY

STIFF CLAYSTIFF CLAY

DENSE SAND

EL. -4.00

EL. -9.00

EL. -15.00

EL. -22.00

EL. -30.00

EL. -13.00

EL. -22.00

SHEET PILE

EL. -20.00

kx = ky = 2.0x10-6 cm/s

kx = ky = 1.5x10-6 cm/s

kx = ky = 1.5x10-6 cm/s



Sheetpile : Cases

Case 1 Equivalent PermeabilityCase 2 Natural SoilCase 3 Ground Water DrawdownCase 4 During Excavation @Level 2

Sheetpile : Simplified Equivalent Permeability

kxe = ΣkHΣH

kye = ΣHΣH/k



-15

-14

-13

-12

-11

-10

-9 -8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Case 1

-15

-14

-13

-12

-11

-

10 -9

-8 -7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

Case 2

-15

-14

-13

Case 3

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4 -3

-2

-1

0

Case 4

Sheetpile : Results

Sheetpile : Results

0 3 5 10

Scale: 1 : 200


SOFT CLAY

STIFF CLAYSTIFF CLAY

DENSE SAND

EL. -4.00

EL. -9.00

EL. -15.00

EL. -22.00

EL. -30.00

EL. -13.00

EL. -22.00

SHEET PILE

EL. -20.0020

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

00123456789101112131415

Pressure (m)

Dep

th (m

)

Pressure (m)

Dep

th (m

)

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

During Excavation @ Level 1

Natural Soil

Equivalent Soil

During Excavation @ Level 2



Sheetpile and Braced Cut

Case Water Pressure Force (kg/m)

Left Right Diff1 21 126 1052 22 136 1143 14 22 84 64 162 98

Plan View

Improve Spillway Cut Slope

U/S

D/S

Spillway

Spillway Cut Slope



Maximum Failure Section

1

2

3

4

5

6

7

8

910

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272273274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288289

290

291

292

293294

295

296

297

298299

300

301

302

303

304305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317318319

320

321

322

323

324325

326

327

328

329

330331332

333

334335

336

337

338

339

340

341

342343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361362

363

364

365

366367

368

369

370

371

372

373

374

375

376

377

378

379

380

381

382383

384

385386

387

388

389390

391

392

393

394

395

396

397

398

399

400

401

402

403

404

405

406

407

408

409

410

411

412

413

414

415

416

417

418

419

420421

422

423424

425

426427

428

429

430

431

432

433

434

435

436

437

438

439

440

441

442

443

444

445

446

447

448

449

450451452

453

454

455

456

457

458

459

460461

462

463

464

465

466

467

468

469470

471

472

473

474

475476

477

478

479

480

481482

483

484

485

486

487

488

489

490

491

492

493

494

495

496

497

498499500

501

502

503

504

505506507508

509

510511

512

513

514

515

516

517

518

519520521

522

523

524

525

526

527

528

529

530

531

532

533

534535

536

537

538

539

540

541

542

543

544

545

546

547

548

549

550

551

552

553

554

555

556

557

558

559

560

561

562

563

564

565

566

567

568

569

570

571

572

573

574

575

576

577

578

579

580

581

582

583

584

585

586

587

588

589

590

591

592

593

594

595

596

597

598

599

600

601

602

603

604

605

606

607

608

609

610

611

612

613

614

615

616

617

618

619

620

621

622

623

624

625

626

627

628

629

630

631

632

633

634

635

636

637

638

639

640

641

642

643

644

645

646

647

648

649

650

651

652

653

654

655

656

657

658

659

660

661

662

663

664

665

666

667

668

669

670

671

672

673

674

675

676

677

678

679

680

681

682

683

684

685

686

687

688

689

690

691

692

693

694

695

696

697

698

699

700

701

702

703

704

705

706

707

708

709

710

711

712

713

714

715

716

717

718

719

720

721

722

723

724

725

726

727

728

729

730

731

732

733

734

735

736

737

738

739

740

741

742

743

744

745

746

747

748

749

750

751

752

753

754

755

756

757

758

759

760

761

762

763

764

765

766

767

768

769

770

771

772

773

774

775

776

777

778

779

780

781

782

783

784

785

786

787

788

789

790

791

792

793

794

795

796

797

798

799

800

801

802

803

804

805

806

807

808

809

810

811

812

813

814

815

816

817

818

819

820

821

822

823

824

825

826

827

828

829

830

831

832

833

834

835

836

837

838

839

840

841

842

843

844

845

846

847

848

849

850

851

852

853

854

855

856

857

858

859

860

861

862

863

864

865

866

867

868

869

870

871

872

873

874

875

876

877

878

879

880

881

882

883

884

885

886

887

888

889

890

891

892

893

894

895

896

897

898

899

900

901

902

903

904

905

906

907

908

909

910

911

912

913

914

915

916

917

918

919

920

921

922

923

924

925

926

927

928

929

930

931

932

933

934

935

936

937

938

939

940

941

942

943

944

945

946

947

948

949

950

951

952

953

954

955

956

957

958

959

960

961

962

963

964

965

966

967

968

969

970

971

972

973

974

975

976

977

978

979

980

981

982

983

984

985

986

987

988

989

990

991

992

993

994

995

996

997

998

999

1000

1001

1002

1003

1004

1005

1006

1007

1008

1009

1010

1011

1012

1013

1014

1015

1016

1017

1018

1019

1020

1021

1022

1023

1024

1025

1026

1027

1028

1029

1030

1031

1032

1033

1034

1035

1036

1037

1038

1039

1040

1041

1042

1043

1044

1045

1046

1047

1048

1049

1050

1051

1052

1053

1054

1055

1056

1057

1058

1059

1060

1061

1062

1063

1064

1065

1066

1067

1068

1069

1070

1071

1072

1073

1074

10751076

1077

1078

10791080

1081

1082

1083

1084

1085

1086

1087

1088

1089

1090

1091

1092

1093

1094

1095

1096

1097

1098

1099

1100

1101

1102

1103

1104

1105

1106

1107

1108

1109

1110

1111

1112

1113

1114

1115

1116

1117

11181119

1120

1121

11221123

1124

11251126

1127

1128

1129

11301131

1132

1133

1134

1135

1136

1137

1138

1139

1140

1141

1142

1143

1144

1145

1146

1147

1148

1149

1150

1151

1152

1153

1154

1155

1156

1157

1158

1159

11601161

1162

11631164

1165

1166

1167

1168116911701171117211731174

1175

1176

1177

1178

1179

1180

1181

1182

1183

1184

1185

1186

1187

1188

1189

1190

1191

1192

1193

1194

1195

1196

1197

1198

1199

1200

120112021203120412051206120712081209121012111212

1213

1214

1215

1216

1217

1218

1219

1220

Spillway Cut

แมแหลงหลวง

Distance(m.)5 15 25 35 45 55

Ele

vatio

n(m

.MS

L.)

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42



Spillway Cut


16

18

20

22

24

26

28 30

32

34

36

Distance(m.)5 15 25 35 45 55

Ele

vatio

n(m

.MS

L.)

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

กรณีที่ออกแบบใหมีช้ันระบาย

Spillway Cut


16

18

20

22

24

26

28 30

32

3 4

3 6

Distance(m.)5 15 25 35 45 55

Ele

vatio

n(m

.MS

L.)

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

42

กรณีที่ไมมีช้ันระบาย



Water Shaft : Caisson

Water ShaftPROBLEMBearing Capacity LossDifferential Settlement

EL -13.00

EL -30.00

EL 0.00


EL. -23.00

SOFT CLAY

STIFF CLAY

DENSE SAND

EL -22.00EL -21.30

15.00

1.00

1.00

23.00



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26272829

30

31

3233

3435

36

37

38

39

40

41

42

43

44

4546 47

48

4950

51

52

53

54

55

56

57

58

5960

61

62

63

64

65

66

67

68

6970

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

8788

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216217

218

219

220

221

222

223

224

225226

227

228229

230

231

232

233234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

319

320

321

322

323

324

325

326

327

328

329

330

331

332

333

334

335

336

337

338

339

340

341

342

343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

357

358

359

360

361

362

363

364

365

366

367

368

369

370

371

372

373

374

375

376

377

378

379

380

381

382

383

384

385

386

387388

389

390

391

392

393

394

395

396

397

398

399

400

401

402

403

404

405

406

407

408

409

410

411

412

413

414

415

416

417

418

419

420

421

422

423

424

425

426

427428

429

430

431

432

433

434

435

436

1

2

3

4

5

1

2 3 4

5

67

8 9

10

11

12

1314

15 16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1617

18

19

20

21

22

2324

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

4142

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

Water Shaft

EL -13.00

EL -30.00

EL 0.00


EL. -23.00

SOFT CLAY

STIFF CLAY

DENSE SAND

EL -22.00EL -21.30

15.00

1.00

1.00

23.00

MODELAxisymatric Model

0

0

1

2

2

3

4

4 5

6

6 7

8

8 9

10

10 11

12

12 13

14

14 15

16 17

18 19

20 21

22 23

24 25 26

27

2.6825e-006 -21 -20 -19 -18

-17

-16

-15

-14

-13 -1

2 -11

-10 -9

-8 -7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

2.6825e-006

EL -13.00

EL -30.00

EL 0.00


EL. -23.00

SOFT CLAY

STIFF CLAY

DENSE SAND

EL -22.00EL -21.30

23.00

Water Shaft



0

0

1

2

2

3

4

4 5

6

6 7

8

8 9

10

10 11

12

12 13

14

14 15

16 17

18 19

20 21

22 23

24 25 26

27

2.6825e-006

EL -13.00

EL -30.00

EL 0.00


EL. -23.00

SOFT CLAY

STIFF CLAY

DENSE SAND

EL -22.00EL -21.30

23.00

Water Shaft

0123456789

101112

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Pre

ssu

re

Basic

Relief Wells and Underdrain

RELIEF WELL



Relief Wells

•Boiling•Piping

Relief Wells

1 2 3 4 5

1

2 3

45

6 7

8 9

10 11

12

100

250

32 8 4056114

U/S

Toe C

L

D/S

ToePLAN PIEW

PERVIOUS LAZER

Riverside

Relief Wells

Landside



0

0.1

0.2

0

.3

0.4

0

.5

0.6

0

.7

0.8

0

.9

1

Relief Wells

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0

.6

0.7

0

.8

0.9

1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0

.7

0.8

0

.9

1

Spacing 40 mSpacing 10 m Spacing 20 m

Total Head along Relief wells

0102030405060708090

100

1 10 100

Relief Well Spacing (m)

%Pr

essu

re

Relief Wells

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

0 10 20 30 40

Distance (m)

Pres

sure

alo

ng a

line

(m) 10

20

40

100 (None)

Reducing Pressure to Spacing

Remaining Pressure

Pressure Reduction



Underdrain for Concrete Gravity Dam

ReservoirNWL +110.00 mMSL

RCC Dam

Foundation

Dam Crest +112.00 mMSL

Drainage CurtainsGrouting Curtain

1 1

0.4 0.8

+20.00 mMSL

+55.00 mMSL

Dam bodyUpstream MembraneDrain Holes

FoundationGrouting CurtainConsolidation GroutingDrainage System

แบบจําลองแนวระนาบ

Drainage Holes @ 5.00 m

Axis of Dam

A-A

43.7

0m

30.0

0m

12.3

0m

86.0

0m

+25.50 mMSL

Grouting Curtain

+25.50 mMSL

+25.00 mMSLDownstream Face

Upstream Face+110.00 mMSL

40.00 m

B-B

25

30355070

75 110

Axis of Dam

Downstream Facing

2nd

Dra

in H

oles

1stD

rain

Hol

es

A A

B B

Water Level +25.00 mMSL

Upstream FacingWater Level +110.00 mMSL90



แบบจําลองแนวระนาบ

25

30

35

0 5 10 15Distance (m)

TOTA

L H

EAD

(mM

SL)

A-A

Drainage Holes @ 5.00 m

Axis of Dam

A-A

43.7

0m

30.0

0m

12.3

0m

86.0

0m

+25.50 mMSL

Grouting Curtain

Drain Holes

0 5 10 15Distance (m)

B-B

Variable Total HeadWeighted Total Head

Variable Total Head

Weighted Total Head

25

30

35

TOTA

L H

EAD

(mM

SL)

+25.50 mMSL

+25.00 mMSLDownstream Face

Upstream Face+110.00 mMSL

40.00 m

B-B

แบบจําลองแนวหนาตดั 2 มิติSCALE

0 10 20 30 40 50m

NO FLOW BOUNDARY

U/S FIXED HEADBOUNDARY

D/S FIXED HEADBOUNDARYNO FLOW

BOUNDARY

DRAINAGE FIXED HEADBOUNDARY

NO OF NODE ≈ 14000NO OF ELEMENT ≈ 14000

INFI

NIT

EEL

EMEN

TS

INFI

NIT

EEL

EMEN

TS



Equipotential Line และ Flow Pathในกรณีปกติ

3035404550556065707580859095

100

105

2.19

0.64

0.12

1.55

0.51

1st Drainage

Source Quantity(liter/min/m)

2nd DrainageDownstream

Total

1.550.510.12

2.19

ศักยความดัน



Uplift Pressure

AA

A

BB

B

CC

C

DD

D

EE

E

Upstream Zone

Middle Zone

Downstream

Zone

กลไกการควบคุมการไหลซึม

Offset Distance (m)

Tota

l Hea

d (m

MSL

)

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 7020

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Perfect Control

Only Drainage

Only Grouting

1 x 10-6

2 x 10-6

3 x 10-6

4 x 10-6

Offset Distance (m)

V xy(m

/sec

)

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70-30 800

Perfect Control

Only Drainage

Only Grouting



First and Second Drainage Curtain Seepage Quantity and Uplift

1.55

0.51

0.12

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Normal1st & 2nd

Drainage

Efficiency90%

Efficiency80%

Efficiency0%

Case Study

Seep

age

Qua

ntity

(lite

r/min

/m)

2D

rain

age

Cu

rtai

n

1 D

rain

age

Cu

rtai

n

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70

Offset Distance (m)To

tal H

ead

(mM

SL)

Normal 1st & 2nd

DrainageEfficiency 90%

Efficiency 80%

Efficiency 0%

U/S Zone

D/S ZoneMiddle Zone

Designed Uplift PressureD/S2nd Drainage1st Drainage

0.961.25

0.750.64

0.260.19

1.17

• The 1st drainage quantity decreases, while the 2nd drainage does not decreases.

• The efficiency of drainage system does not decrease equal to be assigned.

พฤติกรรมของเขื่อนที่เก่ียวของ

1. ชวงระหวางการกอสราง

2. ชวงระหวางการเก็บน้ําและใชงาน

INSTRUMENTS FOR SEEPAGE MEASUREMENT



ความดันน้ําที่เกิดจากการบดอัดดินตัวเขื่อน

Pore Pressure Parameter (Ru หรือ A ) = Δu /Δσ

ตัวอยางความดันน้ําในเขื่อนระหวาง

การกอสราง

Piezometers

Possible Failure Plan



จุดวิกฤตของการไหลซึมผานของเขื่อนและฐานราก

AREA 1

AREA 2 AREA 3

น้ําไหลซมึผานฐานรากเขื่อน

P1 P2 P3



การรั่วซึมและกัดเซาะ

1. เครื่องมือวัดแรงดันน้ําและการไหลซึม

1. พิโซมิเตอร ( Piezometers) หรือ มาตรวัดความดันน้ํา

2. บอวัดระดับน้ําใตดิน ( Observation Wells)

3. มาตรวัดปริมาณน้ําซมึผาน ( Seepage Flowmeters )

พฤติกรรมที่เกี่ยวของ• ความเร็วของการซึม

• การกัดเซาะและพัดพา

• แรงดันลอยตัว

• การทรุดตัวคายน้ํา

• การระบายน้ํา

• ความแข็งแรงของมวลดนิ



Piezometer

Δ P (@ T=0)

Δ P

(@ T=0)P = 0

P = (@ T= )

ความไวของพิโซมเิตอร

เม่ือเกิดความดันเปลี่ยนแปลงขึ้นที่หัวพิโซมิเตอร ( ΔP ) ในทันที ระบบการอานของพิโซมิเตอรยังไมสามารถตอบสนองไดเทากับความดันที่เกิดขึ้นไดรวดเร็ว เนื่องจากตองการเวลาใหน้ําไหลเขาในระบบไดเพียงพอที่จะอานคาได เรียกวา “ Time Lag (T)”หากพิโซมิเตอรมีความไวสูงก็จะอานคาไดรวดเร็ว

ความไวขึ้นอยูกับ 2 ปจจัย คือ 1) Volume Factor (V) คือปริมาณน้ําที่ตองการใหไหลเขาไปในระบบการวัดของพิโซมิเตอรเพื่อใหอานคาไดเพิ่มขึ้น 1 หนวยความดัน2) Shape Factor (F) คือพื้นผิวในการรับน้ําที่ไหลเขา

T α VF



Piezometer Response CurvesActual Pressure Change

ชนิดของพิโซมิเตอร• Hydraulic Piezometers ใชน้ําเปนสื่อในการวัดคาโดยการวัดจากระดับน้ํา

หรือความดันน้ํา– Open system– Closed system

• Pneumatic Piezometers ใชแรงดันอากาศหรือกาซเปนสื่อในการวัดโดยการเพิ่มแรงดันอากาศใหเทากับแรงดันน้ํา

• Electrical Piezometers ใชแรงดันไฟฟาหรือความสั่นสะเทือนของเสนลวดขึงตึงเปนสื่อในการวัดคาความดันน้ํา– Strain gage system– Vibrating wire system



Hydraulic PiezometersBishop Piezometer

Pneumatic Piezometers



Electrical Piezometers

Vibrating Wire Piezometer

Bishop Piezometer

and hole forming tool



PIEZOMETER INSTALLATIONS

BORE HOLEPLACING

SOFT GROUNDPRESSING

TIPSENSINGHEIGHT

SEAL

SEAL

SENSINGHEIGHT

EMBANKMENT PLACING

SENSINGAREA

FOUNDATION INSTALLATION

EMBANKMENT INSTALLATION

Excavation of Tip Socket



Installation tip in position

Covering with sand filter

Installation with Earth Pressure Cell

PiezometerInstallation

PIEZOMETER INSTALLATION



FLOW IN ZONED DAM

Core ZonePiezometers in Foundation

Filter Zone

Flow in Dam

Foundation

Piezometers



Observation well

เครื่องมือวดัปริมาณน้ําที่ไหลซึมผานตัวเขื่อน

น้ําที่ไหลซมึผานเขือ่นและฐานรากแสดงถึงการรั่วซึมท่ีเกิดขึ้นจึงตองมีการตรวจสอบอยางสม่ําเสมอ ท้ังปริมาณ สี ความขุน และสารละลายที่มากับน้ํา

เครื่องมอืท่ีใชวัดปริมาณน้ําจากเขื่อนเรียกวา• Seepage Flowmeter หรือ

• V-Notch Weir



การตรวจวัดปริมาณที่ไหลซึมผานตัวเขือ่นและฐานราก

e

fNN.h.kQ =

เม่ือ k = Permeability ของดนิตัวเขือ่นh = ความตางศกัยระหวางเหนอืนํ้าและทายน้าํ

fN = จาํนวน Flow Channel eN = จาํนวน Equipotential Space

กรณีมี Drain Pipe ท่ี Foundation Drain

ระยะทางจากศูนยกลางเขื่อน (เมตร)

โครงการเขือ่นกิ่วคอหมา จ.ลําปางการวิเคราะหการไหลซึมผานเขื่อนและฐานราก

ระดับ (เมตร รทก.)

310

315

320 325

330

335

340

345

350

350

2. 1635e-005 3.54 63

e-0 06 2.0929e-006

2.2702e-005

3.6335e-007

-200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200200210220230240250260270280290300310320330340350360370380390400

EQUIPOTENTIAL LINES กรณมีีการอัดฉีดน้ําปูนและทอระบาย

Drain Pipe



ผังของการวางทอรบัน้าํจากฐานรากเขื่อน

Flow meter

Seepage Flowmeter (V-Notch Weir)



ตัวอยางการตดิตัง้เครื่องมือวัดพฤตกิรรมของเขื่อนคลองทาดาน

เครื่องมือวัด จํานวนการติดตั้งRCC Dam Saddle Dam

กลุมเครื่องมือวดัความดันน้าํPiezometer 106 18Observation Well 13 6

กลุมเครื่องมือวดัการเคลื่อนตัว Pendulum (Inverted and Direct) 12 -Jointmeter 100 -Level Survey Station (Level and Position) 200 -Permanent Benchmark 7 8Inclinometer - 2Surface Monument - 19

กลุมเครื่องมือวดัอุณหภูมิThermocouple 139 -



Plan View

Profile



DAM INSTRUMENTS

AXIS OF DAM AXIS OF DAM

P1 P2 P3

P5 P6P4

P1 P2

P4P3

DAM INSTRUMENTS

การตดิตัง้ Piezometer



DAM INSTRUMENTS

การตรวจสอบความผิดปกติของ Piezometerตําแหนง MBR2 , MBR4 และ MBR5

PO RE PRESSURE READING VS. TIMEINSTRUMENT SECTIO N MBR2 at KM. 0+243

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

5/3/02 3/7/02 31/10/02 28/2/03 28/6/03 26/10/03 23/2/04 22/6/04 20/10/04

READING DATE

POR

E PR

ESSU

RE(

m.)

MBR2-P2MBR2-P5MBR2-P3MBR2-P6MBR2-P1MBR2-P4

ตําแหนง MBR2 หมายเลข P2

Hp = -17 m.

Reading Chamber



จบการบรรยาย

การวิเคราะห การไหลซ ึม · 2007-01-10 ·...

Documents