การวิเคราะห การไหลซ ึม · 2007-01-10 ·...
Post on 06-Jan-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 1
รศ. ดร. วรากร ไมเรียงภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร
การวิเคราะหการไหลซึม
การปริมาณน้ําที่ไหลซึมผานในดินหรือหินที่เกี่ยวของกับโครงสรางทางวิศวกรรม
การหาแรงดนัน้ําที่ทําใหเกิดแรงดันลอยตัว การเกิดทรายดูด
การหาความเร็วของการไหลซึมที่ทําใหเกิดการพัดพาวัสดุและการกัดเซาะ
การลดความแข็งแรงของมวลดิน
การพัดพาของเสยีทําใหเกิดมลพษิในดิน
การสูบน้ําเกนิสมดุลทําใหเกิดการทรดุตัว
วัตถุประสงคทางตรง
วัตถุประสงคทางออม
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 2
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 3
ปญหาทีเ่กีย่วของกับการไหลซมึของน้าํผานเขื่อน
การร่ัวซึมมากทําใหสูญเสียน้ําเก็บกัก (Excessive Leakage)ผานตัวเขื่อนและบริเวณขางเคียงผานขอบและกนอางเก็บน้ํา
ความดันสูงในบริเวณตางๆ มีผลตอเนื่องถึงการเคลื่อนพังลาดเขื่อนลาดดินธรรมชาติบริเวณขอบอางเก็บน้ํา
การกัดเซาะและการพัดพาวัสดุ (Seepage Erosion)- ลาดเขื่อน - ภายในตัวเขื่อน- ฐานรากเขื่อน - ฐานยัน- ขางทอลอด - ใตทางระบายน้ําลน
งานกําแพงกันดินและทางน้ําลน
1. Lateral Pressure
2. Uplift Pressure
3. Drainage Design
ปญหาที่เกี่ยวของ:
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 4
งานกําแพงกันดินและทางน้ําลน
Lateral Pressure
Uplift Pressure
Drainage and Piping
Seepage Loss
ปญหาที่เกี่ยวของ:
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 5
งานคลองสงน้ําและระบายน้ํา
Lateral Pressure
Uplift Pressure
Seepage Loss
Internal Erosion
ปญหาที่เกี่ยวของ:
DRY DOCK
Lateral Pressure
Uplift Pressure
Dewatering
ปญหาที่เกี่ยวของ:
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 6
DRY DOCK
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 7
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 8
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 9
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.)
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 10
คาความซึมน้ําSoil permeability เปนคณุสมบัติพื้นฐานที่ควบคุมการไหลซึมของน้ําผานดินและหิน แสดงถึงความสามารถที่มวลดินยอมใหน้ําไหลผานไดชาหรือเร็วเพียงใด โดยทัว่ไปอยูในหนวย cm/sec. และขึ้นอยูกับปจจัยดังตอไปนี้
ปจจัยที่มีผลตอคาความซึมน้ําของดิน1. การกระจายขนาดของเม็ดดิน
2. ลักษณะของเม็ดดิน
3. อัตราสวนชองวาง
4. ระดับความอิ่มตัว
5. ธรรมชาติของน้ํา
ดินเมด็หยาบ
ดินเมด็ละเอียด
ความแตกตางกัน 10 log-cycles
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 11
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 12
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 13
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 14
Electrical Analogy
V2
V2
V1
V1
การวิเคราะหการไหลดวยวิธี Relaxation
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 15
ความสัมพนัธของความดันที่ Node ตางๆและการกระจายผลตางตามวิธีการ Relaxation
ความสัมพนัธของความดันที่ Node ตางๆและการกระจายผลตางตามวิธีการ Relaxation
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 16
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 17
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 18
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 19
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 20
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)
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 21
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)
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 22
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 23
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 24
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 25
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 26
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
Criteria 1 Criteria 4
หวยบานพุม
Criteria 3 Criteria 6
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 27
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 28
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 29
Horizontal Drain Details
0.0 m. 15.0 m. 25.0 m. 50.0 m.
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
SlopeDrain
Chimney and Horizontal Drains0.0 m. 15.0 m. 25.0 m. 50.0 m.
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
6.00
SlopeDrain
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 30
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 31
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 32
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 33
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 34
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 35
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 36
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 37
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 38
Drainage Design Behind Retaining Wall
Sheetpile
LoadingOverburdenLateral Earth PressureGroundwater Pressure
General Hydrostatic PressureGroundwater Drawdown
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 39
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 40
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 41
-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
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. -20.0020
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 42
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 43
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 44
Spillway Cut
แมแหลงหลวง
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
แมแหลงหลวง
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 45
Water Shaft : Caisson
Water ShaftPROBLEMBearing Capacity LossDifferential Settlement
EL -13.00
EL -30.00
EL 0.00
STATIC PORE WATER PRESSURE
EL. -23.00
SOFT CLAY
STIFF CLAY
DENSE SAND
EL -22.00EL -21.30
15.00
1.00
1.00
23.00
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 46
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
STATIC PORE WATER PRESSURE
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
STATIC PORE WATER PRESSURE
EL. -23.00
SOFT CLAY
STIFF CLAY
DENSE SAND
EL -22.00EL -21.30
23.00
Water Shaft
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 47
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
STATIC PORE WATER PRESSURE
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 48
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 49
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 50
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 51
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 52
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 53
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 54
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 55
ความดันน้ําที่เกิดจากการบดอัดดินตัวเขื่อน
Pore Pressure Parameter (Ru หรือ A ) = Δu /Δσ
ตัวอยางความดันน้ําในเขื่อนระหวาง
การกอสราง
Piezometers
Possible Failure Plan
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 56
จุดวิกฤตของการไหลซึมผานของเขื่อนและฐานราก
AREA 1
AREA 2 AREA 3
น้ําไหลซมึผานฐานรากเขื่อน
P1 P2 P3
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 57
การรั่วซึมและกัดเซาะ
1. เครื่องมือวัดแรงดันน้ําและการไหลซึม
1. พิโซมิเตอร ( Piezometers) หรือ มาตรวัดความดันน้ํา
2. บอวัดระดับน้ําใตดิน ( Observation Wells)
3. มาตรวัดปริมาณน้ําซมึผาน ( Seepage Flowmeters )
พฤติกรรมที่เกี่ยวของ• ความเร็วของการซึม
• การกัดเซาะและพัดพา
• แรงดันลอยตัว
• การทรุดตัวคายน้ํา
• การระบายน้ํา
• ความแข็งแรงของมวลดนิ
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 58
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 59
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 60
Hydraulic PiezometersBishop Piezometer
Pneumatic Piezometers
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 61
Electrical Piezometers
Vibrating Wire Piezometer
Bishop Piezometer
and hole forming tool
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 62
PIEZOMETER INSTALLATIONS
BORE HOLEPLACING
SOFT GROUNDPRESSING
TIPSENSINGHEIGHT
SEAL
SEAL
SENSINGHEIGHT
EMBANKMENT PLACING
SENSINGAREA
FOUNDATION INSTALLATION
EMBANKMENT INSTALLATION
Excavation of Tip Socket
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 63
Installation tip in position
Covering with sand filter
Installation with Earth Pressure Cell
PiezometerInstallation
PIEZOMETER INSTALLATION
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 64
FLOW IN ZONED DAM
Core ZonePiezometers in Foundation
Filter Zone
Flow in Dam
Foundation
Piezometers
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 65
Observation well
เครื่องมือวดัปริมาณน้ําที่ไหลซึมผานตัวเขื่อน
น้ําที่ไหลซมึผานเขือ่นและฐานรากแสดงถึงการรั่วซึมท่ีเกิดขึ้นจึงตองมีการตรวจสอบอยางสม่ําเสมอ ท้ังปริมาณ สี ความขุน และสารละลายที่มากับน้ํา
เครื่องมอืท่ีใชวัดปริมาณน้ําจากเขื่อนเรียกวา• Seepage Flowmeter หรือ
• V-Notch Weir
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 66
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 67
ผังของการวางทอรบัน้าํจากฐานรากเขื่อน
Flow meter
Seepage Flowmeter (V-Notch Weir)
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 68
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 -
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 69
Plan View
Profile
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 70
DAM INSTRUMENTS
AXIS OF DAM AXIS OF DAM
P1 P2 P3
P5 P6P4
P1 P2
P4P3
DAM INSTRUMENTS
การตดิตัง้ Piezometer
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 71
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
กรณีศึกษาของการไหลของน้ําในดิน 09/01/50
การออกแบบเขื่อนดินและหิน 72
จบการบรรยาย
top related