1. น้ำหนักดินเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

งานนำเสนอเรื่อง: "1. น้ำหนักดินเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1

2 1. น้ำหนักดินเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก
Gravity Force of Soil Mass Qs (2) 2. แรงกระทำภายนอก External Loads (3) U s (4) S = S - DS (5) W (1) 3. แรงดันน้ำในมวลดิน Pore Water Pressure in Soil Mass 4. การสูญเสียกำลังของดิน Loss of Soil Strength 5. การผุพังและการกัดกร่อนเนื่องจากน้ำและลม Weathering and Erosion from Water of Wind

3

4 1. การร่วงหล่น (Fall) 2. การเคลื่อนหมุน (Rotational Slides) 3. การเคลื่อนแนวระนาบ (Translational Slides) 4. การเลื่อนไหล (Flows)

5 1. ลักษณะชั้นดินหรือชั้นหินที่เกี่ยวข้อง
ในขณะที่ยุคต่อมา Varnes (1978) ได้รวบรวมการพิบัติจากงานทางและจำแนกอย่างละเอียดโดยมีภาพสเกตเป็นสามมิติประกอบ ตามปกติการจำแนกการพิบัติจะพิจารณาจากลักษณะดังนี้ 1. ลักษณะชั้นดินหรือชั้นหินที่เกี่ยวข้อง 2. ลักษณะรูปร่างการพิบัติ 3. อัตราการเคลื่อนตัวของการพิบัติ 4. ขนาดและปริมาณของมวลดินที่เกิด 5. อายุของการเกิดพิบัติ

6

7 1. Crown 8. Surface of Rapture 2. Main Scarp 9. Zone of Depletion
3. Top 4. Head 10.Zone of Accumulation 5. Main Body 6. Foot 11. Original Ground Slope 7. Toe

8 1. ลักษณะภูมิประเทศของลาดชัน (Geometry of slope surface)
2.ลักษณะของชั้นดิน / หิน (Soil and/or Rock Profiles) 3. คุณสมบัติของดิน/หิน (Soil and/or Rock Properties) ภายใต้เงื่อนไขของงานในสนาม - ดินบดอัดแน่น สำหรับงานคันทาง - ดินธรรมชาติ สำหรับงานฐานราก/ลาดดินธรรมชาติ

9 4. ระดับน้ำใต้ดิน หรือ แรงดันน้ำในมวลดิน
(Ground Water Level or Pore Pressure) - จากข้อมูลชั้นดิน (Soil Boring) - จากเครื่องมือตรวจวัด เช่น Piezometers - จากการคำนวณหรือการแปรผลข้อมูล - จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการ

10 5. แรงกระทำจากภายนอก (External Loads)
- น้ำหนักของเครื่องจักรที่ใช้ในการก่อสร้าง - บริเวณกองวัสดุจากงานขุด - สิ่งปลูกสร้างบริเวณข้างเคียง 6. ข้อมูลของแรงสั่นสะเทือน (Seismicity Data) - Seismic Response curve - Seismic Coefficient (KS)

11 ค่าพารามิเตอร์กำลังของดิน:
c , f หาได้จากการทดสอบในสนามหรือในห้องปฏิบัติการ เพื่อนำไปจำลองสภาวะที่เป็นจริงของดิน ตัวอย่างเช่น คันดินถม : ดินบดอัดตามข้อกำหนดในงานก่อสร้าง ดินฐานราก : ดินคงสภาพตามธรรมชาติโดยการปรับปรุงน้อยมาก ลาดดินธรรมชาติ : ดินหรือหินผุที่มีความแปรปรวนสูง

12 cu u f จากห้องปฏิบัติการ Unconfined compression Test Direct Shear Test
Triaxial Test Estimate (Su) cu u f

13 cu c f จากในสนาม Field Direct Field Vane SPT,CPT LLT. Shear Test
Estimate (Su) OR Rough Estimate Estimate cu c f

14 1. Total Strength (Su , c , f) กำลังรับแรงเฉือนของดินรวมความดันน้ำที่เกิดขึ้นภายใต้อัตราการบรรทุกน้ำหนัก ความแน่นและความชื้นใกล้เคียงกับที่เกิดขึ้นจริงในสนาม ซึ่งการวัดหรือประมาณค่าแรงดันน้ำในมวลดินได้อย่างถูกต้องและแม่นยำทำได้ยาก ดังนั้นค่าแรงดันน้ำจะถูกพิจารณารวมไปกับค่ากำลังของดินในขณะทดสอบ

15 2. Effective Strength (c , f , u)
กำลังรับแรงเฉือนประสิทธิผลของดินแยกจากความดันน้ำ เนื่องจากการวิเคราะห์คาดการณ์หรือควบคุมค่าแรงดันน้ำ ในมวลดินทำได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ

16

17

18 1. Unconsolidated Undrained (UU-Test)
กรณี ดินเหนียวอิ่มตัวด้วยน้ำ รับแรงกระทำอย่างรวดเร็ว กรณี ดินเหนียวบดอัดไม่อิ่มตัว รับแรงกระทำอย่างรวดเร็ว

19 1. Unconsolidated Undrained (UU-Test)
2. Consolidated Undrained (CU-Test) กรณี ดินภายใต้แรงกดโดยรอบ(confining pressure) เช่นดินตะกอนตามธรรมชาติ หรือ เขื่อนก่อสร้างเสร็จแล้ว ได้รับแรงกระทำอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแรงดันน้ำส่วนเกิน

20 1. Unconsolidated Undrained (UU-Test)
2. Consolidated Undrained (CU-Test) 3. Consolidated Drained (CD-Test) กรณี วัสดุกรวดทราย , ดินเหนียวที่ถูกกดทับ รับแรงกระทำอย่างช้าๆ ไม่มีแรงดันน้ำส่วนเกินเกิดขึ้น

21 1. วิธีวิเคราะห์ลาดอนันต์ (Infinite Slope)
2. Taylor Method 3. วิธีโมเมนต์ 4. วิธี Ordinary Method of Slices 5. วิธี Simplified Bishop 6. Wedge Method

22 เมื่อรูปร่างของผิวเคลื่อนพังเป็นมวลดินในลักษณะที่เป็นแผ่นบางๆ เลื่อนลงตามผิวลาด โดยที่ความหนาของดินที่เคลื่อนน้อยกว่า 1 ใน 10 ของความยาวของมวลดินที่เกิดเคลื่อนพัง

23 Force Polygon Free Body Diagram W h b Wt 90o T N บนลาดดินแห้ง

24 บนลาดดินที่มีน้ำไหลขนานกับผิวลาด
Force Polygon Free Body Diagram W h b Wt Equipotential Lines Flow Lines 90o T N U = u.b/cosb U บนลาดดินที่มีน้ำไหลขนานกับผิวลาด

25 บนลาดดินที่มีน้ำไหลขนานกับผิวลาด
สำหรับดินทราย เมื่อ และ บนลาดดินแห้ง บนลาดดินจมใต้น้ำ บนลาดดินที่มีน้ำไหลขนานกับผิวลาด

26 วิธีนี้ใช้ในกรณีของผิวเคลื่อนพังเป็นส่วนโค้งของวงกลม ซึ่งเสนอโดย Prof
วิธีนี้ใช้ในกรณีของผิวเคลื่อนพังเป็นส่วนโค้งของวงกลม ซึ่งเสนอโดย Prof. Taylor (1943) มีข้อจำกัดที่จะใช้ได้เฉพาะลาดดินที่มีเนื้อดินชนิดเดียวและหน้าตัดไม่ยุ่งยาก (Homogeneous simple slope)

27 Zone A = กรณีผิวของการพิบัติไม่ตัดผ่านฐานราก
Zone B Zone A Stability Chart สำหรับดินเนื้อเดียว Zone A = กรณีผิวของการพิบัติไม่ตัดผ่านฐานราก Zone B = กรณีผิวของการพิบัติเคลื่อนตัดผ่านฐานราก

28 ตัวอย่างการคำนวณ ให้หาอัตราส่วนปลอดภัยของลาดดินดังรูป
45o c = 15 ตัน/ตร.ม. f = 25o g = 1.8 ตัน/ลบ.ม. 12 m. สมมุติ อัตราส่วนปลอดภัยของความฝืด (F.S. of Friction) , F = 1.50 จาก อ่านค่าจากรูปที่ 10 จะได้ Stability Number(Ns)

29 Ns = = Cr = x 1.8 x 12 = ตัน/ตร.ม. 0.072 ดังนั้น ค่าที่สมมุติยังไม่ถูกต้อง สมมุติ F ใหม่แล้วทำตามขั้นตอนเดิม

30 กรณีที่ผิวเคลื่อนพังเป็นส่วนโค้งของวงกลมในชั้นดินเหนียวที่มีการก่อสร้างโดยรวดเร็ว (Undrained Strength Analysis ,Su)

31

32 ใช้ได้กับลักษณะผิวเคลื่อนได้หลายลักษณะ ทำได้โดยการแบ่งมวลดินในผิวเคลื่อนพัง (Sliding mass) ออกเป็นชิ้นๆ ตามแนวดิ่ง จากผิวดินจนถึงผิวเคลื่อนด้านล่าง โดยการนำเอาแรงที่กระทำต่อดินในแต่ละชั้นซึ่งอยู่ในสภาพสมดุลมาพิจารณา q i w ชั้นดินที่2 ชั้นดินที่1

33 Force Polygon Free Body Diagram
qi Wi Ui Ni Wi qi Ti Dli Ti Ni Ui

34 Normal Force Sliding Force Resisting Force

35 ตัวอย่างการคำนวณ 1.เขียน Flownet ของน้ำที่ซึมผ่านตัวเขื่อน 2.เลือกจุดศูนย์กลางและรัศมีของวงกลม 3.แบ่งมวลดินเหนือผิวเคลื่อนพังเป็นชิ้นๆ

36 ตัวอย่างการคำนวณ 4.วัดความกว้าง ความสูงเฉลี่ยของแท่งดิน 5.คำนวณน้ำหนักของแท่งดิน 6. คำนวณแรงต้านที่เกิดจาก cohesion

37 10.คำนวณอัตราส่วนปลอดภัย
ตัวอย่างการคำนวณ 7. คำนวณแรงดันดิน และแรงดันน้ำตั้งฉากผิวเคลื่อน 8. คำนวณแรงต้านที่เกิดจาก friction 9. คำนวณแรงฉุดลงตามแนวขนานผิวเคลื่อน 10.คำนวณอัตราส่วนปลอดภัย

38 Ordinary Method of slices
8.63 8.32 5.66 2.64 6.51 Calculation Steps (W cosq - U) tanf = (8.63x5.66-0)xtan 25 = 2.64 W.Sin q = 8.63xsin 49 = 6.51 W = gbh = 1.75x2.2x2.24 = 8.63 U = gwxDlxhw= 1x5.55x0 = 0 Cos q = Cos 49 = 5.66 cDl = 1.5x5.55 = 8.32

39 Ordinary Method of slices
49.9 172.54 145.63 F.S.= sum of col.(10+13)/sum of col. 14 = ( )/ = 1.528 Calculation Steps Sum of col.(13) = Sum of col.(14) = Sum of col.(10) = 49.9

40 มีการแบ่งมวลดินออกเป็นชิ้น หรือแท่งเช่นเดียวกับ Slices Method แต่ได้พิจารณาแรงและสมดุลของแรงละเอียดขึ้น คือ คิดสมดุลของ Moment ของแท่งดินแต่ละแท่งด้วยแทนที่จะคิดเฉพาะแรงของมวลดินทั้งหมดแต่เพียงอย่างเดียว แล้วยังนำเอาแรงที่กระทำด้านข้างของแท่งดินมาพิจารณาด้วย

41 Force Polygon Free Body Diagram bi hi C F Xi E i+1 X i-X i+1 Ei-Ei+1
qi bi hi Ti qi Nitanfm C F Wi Xi fm fm= tan-1(tanf/F) E i+1 Wi Ni Dli Ti Ui X i-X i+1 Ui Ei-Ei+1 Ni

42 จากองค์ประกอบของแรง จะได้สมการสุดท้ายดังนี้
เมื่อ Mq=cos q+(sinq . tanf)/F

43 Simplified Bishop Calculation
0.466 5.10 11.56 10.49 Calculation Steps gw. hw. b = 1x0x3.4 gs.h.b = 1.8x2x3.4 tan q= tan 25 c.b = 1.5x3.4 5.10+( )0.466

44 Simplified Bishop Calculation
0.903 11.62 8.79 Calculation Steps 1.4 Mq=cos q+(sinq . tanf)/F Wsinq = sin 49.5 (15)/Mq = 8.79/0.903 Assume F = 1.4

45 Simplified Bishop Calculation
Calculation Steps 1.541 F.S. = 239/154.94 = 1.541 -0.141

46 Simplified Bishop Calculation

47 ในบางกรณีผิวการเคลื่อนพังอาจเกิดในลักษณะของเส้นตรงเส้นเดียวหรือหลายเส้นประกอบกัน โดยมีมวลดินที่เคลื่อนตัว มีลักษณะคล้ายรูปลิ่มประกอบกัน มากกว่าหนึ่งชิ้นขึ้นไป

48 เขื่อนแกนดินเหนียวเอียง
core Failure Surface เขื่อนแกนดินเหนียวเอียง

49 ลาดดินหรือลาดหินธรรมชาติที่มีแนวดินอ่อนบังคับแนวพิกัด
Weak Zone Failure Surface ลาดดินหรือลาดหินธรรมชาติที่มีแนวดินอ่อนบังคับแนวพิกัด

50 ลาดดินที่มีชั้นดินหรือหินแข็งบังคับด้านล่าง
Hard Layer Tension Crack ลาดดินที่มีชั้นดินหรือหินแข็งบังคับด้านล่าง

51 Phreatic line Rock F 3 1 2 4 5 6 8 7 B A D C E 1.45 1.43 1.52 1.55
1.48 1.43 1.51 1.64 1.68 1.66 1.62 1.50 1.47 1.71 1.49 1.45 1.43

52 งานขุดในชั้นดินเหนียว
Original ground Water level Initial pore water pressure Original ground Water level U,Pore pressure at P Time F,Factor of safety f=0 application here Rapid Excavation End of excavation pore water pressure P งานขุดในชั้นดินเหนียว Final pore water pressure Pore pressure equilibrium Pore pressure redistribution Final ground water level Factor of safety

53 งานเขื่อนหรือ คันดินขนาดใหญ่ Time F,Factor of safety
Average pore pressure on a given surface through P Average shear stress on Upstream Downstream Upstream Impounding Downstream Rapid drawdown u3 P Reservoir Empty Reservoir full u2 Construction Assuming zero dissipation u1 งานเขื่อนหรือ คันดินขนาดใหญ่ Pore pressure redistribution

54 คันดินบนฐานรากดินอ่อน
Time F,Factor of safety Ground water level P Pore pressure at P f=0 application here Rapid Excavation Factor of safety against foundation failure Average shear stress on a given surface through P Height of fill Pore pressure redistribution คันดินบนฐานรากดินอ่อน Due to ground water level Pore pressure equilibrium

55 1. ความมั่นใจในข้อมูลที่ได้มาเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ออกแบบ
2. ช่วงเวลาการใช้งานหรือช่วงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นในกรณีวิกฤตต่างๆ 3. ผลเสียหายที่อาจเกิดขึ้นภายหลังถ้ามีการพิบัติ 4. ฝีมือหรือคุณภาพการทำงานและการควบคุมในระหว่างการก่อสร้าง

56

57 1. วิธีการการตัดเปลี่ยนลาด (Geometrical Methods)
ลดความสูง ลดลาดชัน

58 1. วิธีการการตัดเปลี่ยนลาด (Geometrical Methods)
การตัดส่วนบนแล้วถมส่วนล่าง

59 2. วิธีการระบายน้ำ (Hydrological Methods)
Horizontal Drain

60 2. วิธีการระบายน้ำ (Hydrological Methods)
Pump Pump Drain

61 2. วิธีการระบายน้ำ (Hydrological Methods)
Surface Drain

62 3. วิธีเพิ่มความแข็งแรง (Strength Improvement Method)
กำแพงกันดิน เข็มเสริมแรง

63 3. วิธีเพิ่มความแข็งแรง (Strength Improvement Method)
Cement Jet Grouting Rock Boiling

64 3. วิธีเพิ่มความแข็งแรง (Strength Improvement Method)
Rock Berm

65 3. วิธีเพิ่มความแข็งแรง (Strength Improvement Method)
Shotcrete

66 3. วิธีเพิ่มความแข็งแรง (Strength Improvement Method)
Gabion

67 การวิเคราะห์ความมั่นคงของลาดดินมีความจำเป็นในการศึกษา ออกแบบ และควบคุมงานทางวิศวกรรมโยธา ทรัพยากรน้ำ ชลประทาน และสิ่งแวดล้อม ในหลายลักษณะงาน การวิเคราะห์ความมั่นคงของลาดดินมีความจำเป็นในการศึกษา ออกแบบ และควบคุมงานทางวิศวกรรม

68 การวิเคราะห์ทำได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับรูปลักษณะการพิบัติ และปัจจัยที่เกี่ยวข้อง โดยสมมติให้เกิดการพิบัติขึ้นก่อน แล้วจึงหาอัตราส่วนปลอดภัย(F.S.)ที่เกิดขึ้น การวิเคราะห์ด้วยการคำนวณจากตารางของวิธี Fellenius และ Modified Bishop จะเป็นพื้นฐานของความเข้าใจในการโปรแกรมคอมพิวเตอร์ต่อไป

69 ปัจจัยที่สำคัญต่อความถูกต้องของการวิเคราะห์ความมั่นคงคือ การเลือกใช้รูปแบบการพิบัติ ความแข็งแรงของวัสดุ ความดันน้ำที่เกี่ยวข้อง และกรณีวิกฤติที่ครอบคลุมให้ครบถ้วน KU Slope เป็นโปรแกรมที่พัฒนาโดยวิศวกรไทย จากหลักการของวิธี Modified Bishop จึงมีศักยภาพที่จะพัฒนาต่อเนื่องให้สอดคล้องกับปัญหาของประเทศไทย

70 จบการนำเสนอ