dam design concept-suttisak part 3 - ridkmcenter.rid.go.th/kcdesign/.../10/dam-design...3.pdf ·...
TRANSCRIPT
Triaxial TestTriaxial Test
ประเภทของการทดสอบประเภทของการทดสอบ
- Unconsolidated Undrained- Unconsolidated Undrained
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
- Unconsolidated Undrained- Unconsolidated Undrained
- Consolidated Undrained- Consolidated Undrained
- Consolidated drained- Consolidated drained
Field Compaction Curve
Maximum dry density ,γγγγd maxMaximum dry density ,γγγγd max
97%
For Strength Test
For Permeability Test
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
Optimum water content , wopt.
+-2%
Compactionγd max , wopt.
Shear Strength
Field Compaction
Material Selection
Yes
No
Soil Testing for Dam/Dike
Soil Testing for Dam/Dike
andPermeabilityConsolidation
Dispersive
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
Field Density Field permeability
γd F γd LDONE
Yes
No
Soil Testing for embankment constructionSuttisak Soralump
Dam/Dike embankment construction
Dam/Dike embankment construction
วธการทดสอบและประเภทของ Strength Parameters ทสามารถทดสอบได
ก������� Undrained Strength Drained Strength ������ Vane Shear Suv - Cone Penetration φ,c φ′′,c (����������)
Piezocone φ,c φ′′,c
SPT Su (C) φ
�����ก�� ��� ������ (2551)
SPT Su (C)
LAB UC Su (C) -
DS φ,c φ′′,c
TX-UU Cuu -
TX-CU φ,c φ′′,c
TX-CD - φ′′,c
������������� Total Stress������������� Total Stress
� !�����!�"�#�$%%&'� (Su or C)� !�����!�"�#�$%%&'� (Su or C)
1. Load *%+�%��ก��%��%,��-��%. �$%��#�%��%��%,���!�%
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
1. Load *%+�%��ก��%��%,��-��%. �$%��#�%��%��%,���!�%
2. ��%. �$%��#�% River bank /01# ,+�%��ก�23%��%��%,��
ττττ = c + σσσσ tan φφφφ
������������� Effective Stress������������� Effective Stress� !�ก��"�#�$%%&'� (C’, φφφφ’)� !�ก��"�#�$%%&'� (C’, φφφφ’)
1. �$4��ก��*�� load 5�� *%��%��%,�� �5!% ��%��%,��4ก4�ก�%*� !
2. Load *%+�%��ก�,1�23%���� *ก����67�#%&'�������5!% ��%. �$%��#�%����
,ก���26,1�%"�#�$%%&'�-�� ��.�����8�� Piezometer ��9��7,�% Flow net (C’, φφφφ’) ,ก���26,1�%"�#�$%%&'�-�� ��.�����8�� Piezometer ��9��7,�% Flow net (C’, φφφφ’)
ττττ ∆∆∆∆σσσσ= c + - u - u ) φφφφtan- - ( s_
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
(C’, φφφφ’)(C’, φφφφ’)1. �$4��ก��*�� load ��:� *%+�%��ก�,1�23%��%��%,��"6��;�"�#�$%%&'�<�ก Piezometer �5!% ��%. �$%��#�%��%��%,���!�%
2. � ! , load �5!% #�%7>�- ,"�#�$%%&'�*%�������-�7,�% flow net ��9�4��4$&#���91�# 9��$�
3. ก����6"���#�,1@!�%�791�%��9��'�%���%-�� ��.�7,�% flow net ���
4. ก��70&% 6#7�#%&'���!�#�����:�-�� ��.�7,�% flow net���
KU-Piezometer
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
�����ก�� ���FG�
�������ก�� ���������ก��������ก���������������� ��
�����ก�� ��� ������ (2551)
1. ถนนบนดนออน
2. ถนนบนดนออนพรอม Piezometer
กรณการวเคราะหทเลอกใชแบบจาลองกาลงรบแรงเฉอนของดนในกรณตางๆ
กรณ แบบจาลองกาลงรบแรงเฉอน
การกอสรางรวดเรว ดนระบายนาไดชา จงเกด ∆u ไมมการตดตง Piezometer จงไมทราบ ∆u ทาใหตองวเคราะหเปน Total Stress Analysis โดยหาUndrained Shear Strength ไดจากการทดสอบUnconfined Compression หรอการทดสอบ Vane Shear ในสนาม
การตดตง Piezometer ทาใหทราบ ∆u จงสามารถวเคราะหโดย Effective Stress Analysis โดยตอง
�����ก�� ��� ������ (2551)
3. เขอนเกบนาระหวางใชงาน
วเคราะหโดย Effective Stress Analysis โดยตองทดสอบตวอยางโดย Triaxial Test ประเภท Cu หรอ CD เพอใหได Drained Strength Parameters
ไมมการใหนาหนกกบตวเขอน ∆u=0 วเคราะหเปนEffective Stress Analysis โดยวเคราะหหา ณ ตาแหนงตางๆ ในตวเขอน โดยการเขยน Flownet หรอถาเปนเขอนทกอสรางแลว ใหตรวจสอบจาก Piezometer Drained Strength Parameter ไดจากการทดสอบดนบดอดตวเขอนโดย TX-CU
4. เขอนหรอลาดตลง กรณนาลดลงอยางรวดเรว
ระดบนาทลดลงกอใหเกดการไหลของนาออกจากลาดดน ในกรณทดนมคาความซมนาสง ระดบนาในลาดดนจะลดลงทนระดบนาทอยในอางเกบนา ในกรณทลาดดนมคาความซมนาตา ระดบนาในลาดดนจะสงกวาระดบนาในอางเกบนา ทาใหเกดแรงดนนาในมวลดนเพมขน กรณนหากสามารถวาด Flownet แสดงการไหลออกของนาหรออานคาจาก Piezometer จะสามารถหาแรงดนนาและวเคราะหเปน Effective Stress Analysis แตถาไมสามารถวาด Flownet ไดตองวเคราะหเปน
กรณการวเคราะหทเลอกใชแบบจาลองกาลงรบแรงเฉอนของดนในกรณตางๆ
กรณ แบบจาลองกาลงรบแรงเฉอน
�����ก�� ��� ������ (2551)
5. เขอนหรอถนนหลงการกอสราง
แตถาไมสามารถวาด Flownet ไดตองวเคราะหเปน Total Stress Analysis
การบดอดดนจะกอใหเกดแรงดนนาเพมขนในดนบดอด กรณนการหา ∆u ไมสามารถวเคราะหไดโดยงาย เวนแตมการตดตง Piezometer ดงนนจงควรวเคราะหโดยวธToal Stress Analysis แตเนองจากดนบดอดเปนดนไมอมตว การทดสอบ TX-CU อาจไมเหมอนจรง ดงนนจงควรทดสอบ TX-UU โดยไมตอง Saturate ตวอยางจะทาใหไดคา c,φ สาหรบ Total Stress Analysis
6. งานขด (ชาและไมลกมาก, ไมเกดการเคลอนตว)
7. งานขด (เรวและลก, เกดการเคลอนตว) งานขดในดนออน
กรณงานขด Total Stress (σ) ลดลงในชวงแรก แรงดนนาจะเปนลบเพอพยายามรกษา Effective Stress Analysis ใหคงเดม ทาใหมความปลอดภย เมอเวลาผานไปนาใตดนหรอนาฝนจะทาใหแรงดนนาทเปนลบสลายไป ความปลอดภยจะลดลง ดงนนงานขดจะอนตรายในระยะยาว การวเคราะหสามารถวเคราะหโดย Effective Stress Analysis ไดเนองจาก +∆u ไมเกดขน
เมอขดดนเหนยวลกและเรว อาจเกดการเคลอนตวของ
กรณการวเคราะหทเลอกใชแบบจาลองกาลงรบแรงเฉอนของดนในกรณตางๆ
กรณ แบบจาลองกาลงรบแรงเฉอน
�����ก�� ��� ������ (2551)
เคลอนตว) งานขดในดนออน
8. การถมดน/ ขดดน บนชนดนหลายประเภท
เมอขดดนเหนยวลกและเรว อาจเกดการเคลอนตวของลาดดน กอใหเกดแรงดนนาสวนเกนบรเวณตนลาดชน หรอดนอาจเปลยนสภาพเปนสภาวะ Plastic ในบรเวณดงกลาว ดงนนจงควรวเคราะหโดยวธ Total Stress Analysis
ในกรณการถมดนชนดนเหนยวจะมคา ∆u สงขน ในขณะทชนดนเหนยว ∆u=0 ดงนนจงวเคราะหโดยวธ Total Stress Analysis ในชนดนเหนยวและ Effective Stress Analysis ในชนทราย สาหรบในกรณงานขดเนองจากคาอตราสวนความปลอดภยจะตาสดในระยะยาว ดงนนจงควรใชการวเคราะหโดยวธ Effective Stress Analysis
11.810.8
18
12.213.2
16.7
13.914.5
14
10.5
14.9
16.8
35.9
18.8
32.9
22.827
30.231.3
28.830.1
20.2
26.1
35.80
1
2
3
4
5
6
7
8
0 5 10 15 20 25 30 35 40
CO
HES
ION
(T/
SQ.M
.)
TOTAL STRENGTH
EFFECTIVE STRENGTH
STRENGTH OF COMPACTED SOILS 3456ก859:;<=>ก?<@4=AB8
ก85@?9458CADกE8FG6:=6HG@9:;<=>I?>ก85@?9458CADกE8FG6:=6HG@9:;<=>I?>���ก� H�I����J
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
0 5 10 15 20 25 30 35 40
FRICTION ANGLE (Deg)
"#$%ก'$ก()*#+,-' CU-Test (Effective)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Friction Angles (Degree)
Coh
esio
n (t/
sq.m
.)CORE MATERIAL
FROM F/S S
CORE MATERIAL
FROM D/D STAGE
FINE AND COARSE
RANDOM MATERIALS
EFFECTIVE STRENGTH PARAMETERSTOTAL STRENGTH PARAMETERS
"#$%ก'$ก()*#+,-' UU-Triaxial Test (D/D)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Friction angles (Degree)
Coh
esio
n (t/
sq.m
.)
Neglecte
FINE AND COARSE
RANDOM MATERIALS
CORE
MATERIAL
MOHR - COULOMB ENVELOPE ( �I����J)DIRECT SHEAR TEST-CD TYPE
25
30
35
40
45
50M
AX.S
HEA
R S
TRES
S (t/
m2 ) AVERAGE c=3.2 t/m2
φ=27.2 degree
�����ก�� ��� ���ก�
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70NORMAL STRESS (t/m
2)
MAX
.SH
EAR
STR
ESS
(t/m
DH2-1 6.45-6.75 DH2 10.50-10.80 DH2 18.45-18.75DH1-1 10.5-10.95 DH1-1 7.5-8 Linear (DH2-1 6.45-6.75)Linear (DH2 10.50-10.80) Linear (DH1-1 7.5-8) Linear (DH1-1 10.5-10.95)Linear (DH2 18.45-18.75)
30
35
40
45
50M
AX.S
HEAR
STR
ESS
(t/m2 )
MOHR - COULOMB ENVELOPE (Test Pit)TRIAXIAL TEST-UU TYPE
9KFL<M
�����ก�� ��� ���ก�
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
NORMAL STRESS (t/m2)
MAX
.SHE
AR S
TRES
S (t/
m
TP1 2.7-4.5TP2 2.7-4.5TP3 2.7-4.5TP4 2.7-4.5Linear (TP1 2.7-4.5)Linear (TP2 2.7-4.5)Linear (TP4 2.7-4.5)
C-φ Diagram
25
30
35
40
45
(Deg
ree) Direct Shear Test (CU) - Huay Yang
Direct Shear Test (CU) - Lam Pao
CD Type; c=1.3 t/m2 φ=25 degree
CU Type; c=7.0 t/m2 φ=19 degree
�����ก�� ��� ���ก�
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25c (t/m
2)
φ φ φ φ (D
egre
e)
Direct Shear Test (CU) - Lam PaoDirect Shear Test (CD) - Huay YangDirect Shear Test (CD) - Lam PaoTriaxial Test (UU) - Huay YangTriaxial Test (UU) - Lam Pao
UU Type; c=11.0 t/m2 φ=15 degree
Limit Equilibrium MethodLimit Equilibrium Method���ก� (2542) ก6!������!��6$กก���,1 *5� *%ก���� �������
��.,��E�F7�#6����%%$&% 8��2ก4�*5���G,ก��F�<��H� � �>6��<'�ก$�7�# �6��% (Limit Equilibrium) 8��� 4�*�� �6��%�,1�%*<�ก��ก����691�%F$#"6� H 5!�#��6��,1�ก��ก����691�%F$#F��, *%7H�%$&% �6��%��;!*%�E���� �>6��
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
���������ก� ����� Limit Equilibrium ��
1. 89:;<W:=>?8@ABB Rigid-Perfectly Plastic
2. ;DEFG:HIกKL=9B>M9;<N:H<MKO Mohr-Coulomb (τ = c +σ.tanφ )
3. RXKG>MLK?X=:<SG8T>UIGDR=KO;VEFGOA: X:;W XKก>B IGDALD;?XU8WK: (F.Sc = F.Sφ)
ตวอยางความสมพนธ
ของความเคน (σσσσ) และความเครยด (εεεε)
ตวอยางความสมพนธ
ของความเคน (σσσσ) และความเครยด (εεεε)
σ σ σ
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
(ก) Typical Stress-Strain
%ε
(C) Elasto-Plastic
%ε
(#) Rigid-Perfectly Plastic
%ε
Definition of Safety FactorDefinition of Safety FactorDefinition of Safety FactorDefinition of Safety Factor
ττ
== fMobilized Shear StrengthF.S.
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
τ== f
Shear StressMobilized Shear Strength
F.S.
1. @?OL@?9458CADF8I=>G>HD (Infinite Slope)
2. Taylor Method
3. @?OL3B9B>HD
4. @?OL Ordinary Method of Slices
5. @?OL Simplified Bishop
6. Wedge Method
Force equilibrium-X
Force equilibrium-Y
Moment equilibrium
=9YX=9;RLKZ[\
กKL]9^KL_K?O8@SU\
ALD8K:IKDIGDO=S89:?O8@SU\ALD ?O8@SU\aO;O:M\A:=LKB A:=89FD
Ordinary method - � � HOb]9^KL_KALDLZ[=bKD (E, X) O=S89:
Simplified Bishop method - � � HOb]9^KL_KALD;fEG: (X) LZ[=bKDO=S89:
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
Simplified Janbu method � � - HOb]9^KL_KALD;fEG: (X) LZ[=bKDO=S89:
Spencer method � � �ALD;fEG:LZ[=bKDO=S89: RDWXFMSG8R=KO
UK=SK889:
Morgenstern-Price method � � � กhK[:8Li<ABBALD;fEG:LZ[=bKDO=S89:H8`
Generalized Limit Equilibrium method � � � กhK[:8Li<ABBALD;fEG:LZ[=bKDO=S89:H8`
Force Polygon
h
bFree Body Diagram
Tβ W
h
Wt90o
F
T
Y>F8II?>ZA[6
NN β
���ก� H�I����J
D
R
M
M
Moment Driving
Moment ResistingF.S. ==
.RSu.MR l=
W.eM =
W.e
.RSu.F.S.
l=
)R 2(360
πθ
=l
W.eMD =
���ก� H�I����J
Ui
Force Polygon Free Body Diagram
θθθθiWi
∆∆∆∆li
TiNi
Ui
Wi
θθθθi
Ti
Ni
Ui
���ก� H�I����J
bi
E E
Xi
θθθθiTi
Force Polygon Free Body Diagram
θθθθihi Wi
∆∆∆∆li
Ti
NiUi
E i+1 E i+1
XiWiNi
Ui
Ei-Ei+1
X i-X i+1
φφφφm
φφφφm= tan-1(tanφ/φ/φ/φ/F) ���ก� H�I����J
Failure SurfaceFailure Surface
core
Failure Surface
9:;<=>Zก>I?>9A>LM@9=LM6���ก� H�I����J
Generalized Limit EquilibriumGeneralized Limit Equilibrium
fCenter
ωωωωDQ=q.b
x
e
aR
d
Fredlund and Krahn (1977)Fredlund and Krahn (1977)
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
EL
XL
ER
XR
BW
SmSm
N
ββββ
αααααααα θθθθθθθθ
kh.W
kv.WAL
AR
UFRE
b
e
R
aL
df
Generalized Limit Equilibrium (ตอ)Generalized Limit Equilibrium (ตอ)
∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑
∑∑∑∑----+++
′′′′-+′′′′=
+)(cos.sin.sin..
cos.)tan)..(.(..
1 iiRELRh
f
EEFAANDWk
luNlcSF
θθθθααααωωωωααααφφφφ
∑∑∑∑ ′′′′-′′′′+′′′′=
RluNlcSF
.)tan..tan..(..
φφφφφφφφ
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑ ∑∑∑∑∑∑∑∑
---+++++
′′′′-′′′′+′′′′=
LLfRERRvh
maAdFfNxQaAdDxWkeWkxW
RluNlcSF
...........
.)tan..tan..(..
φφφφφφφφ
)..
sin'.tan(cos
)sin.tan..sin..()(sin..cos.1
SF
lulcXXFWkDQWN
iiREv
ααααφφφφαααα
ααααφφφφααααθθθθωωωω+
′′′′-′′′′--+++++= +
)(. xf
E
X λλλλ=
Generalized Limit Equilibrium (ตอ)Generalized Limit Equilibrium (ตอ)
- Ordinary
- Simplified Bishop
- Simplified Janbu
- Janbu’s GPS
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
�������������������� ������� �������
- Spencer
- General Limit Equilibrium
UPSTREAM SLOPE
SLOPE STABILITY ANALYSISE
lava
tion
(m.M
SL)
UPSTREAM SLOPE 1
F.S.=1.635
Soralump and Tansupo (2009)
��.��.�����ก�� ������ ������������������ก���������������ก ����������ก !����!��
Ela
vatio
n (m
.MS
L)
F.S.=1.635