คู มือการใช โปรแกรมวิเคราะห เสถียรภาพของลาดดิน ( Slope ...water.rid.go.th/damsafety/document/2559/Train/06

การอบรม "การใชโปรแกรมดานวิศวกรรม สําหรับงานวิเคราะหการไหลซึมและเสถียรภาพของลาดชันเขื่อน"

งานศึกษาเกณฑความปลอดภัยเขื่อนสําหรับเคร่ืองมือวัดพฤติกรรม เพ่ือการปรับปรุงเขื่อนลําปาว จังหวัดกาฬสินธุ

คูมือการใชโปรแกรมวิเคราะหเสถียรภาพของลาดดิน (Slope stability analysis)

ดวยโปรแกรม SLOPE/W 2007

สารบัญ หนา

คูมือการใชโปรแกรมวิเคราะหเสถียรภาพของลาดดิน SLOPE/W 2007

1. หลักการท่ัวไปของการวิเคราะหความม่ันคงของลาดดิน 2

2. สวนประกอบ และชื่อเรียกของปุมคําสั่ง 4

3. ข้ันตอนการวิเคราะหเสถียรภาพชั้นดิน 4

3.1 การกําหนดคาเริ่มตนของโปรแกรม 5

3.2 การปอนขอมูลชั้นดิน และคุณสมบัติของดิน 8

3.3 วิธีการวิเคราะห และวิธีการคนหาคาอัตราสวนความปลอดภัย (Factor of Safety) 14

3.4 การวิเคราะหโดยพิจารณาผลกระทบของน้ํา 18

3.5 การวิเคราะหโดยพิจารณาผลกระทบตอแรงภายนอก 19

4. การแสดงรายละเอียดตางๆ ของโปรแกรม 24

5. โจทยตัวอยางการวิเคราะหเสถียรภาพของลาดชัน 31

จัดทําโดย หนวยวจิัยความปลอดภัยเขื่อน ศูนยวิจยัและพัฒนาวิศวกรรมปฐพีและฐานราก คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร 1



คูมือการใชโปรแกรมวิเคราะหเสถียรภาพของลาดดิน (Slope stability analysis)

ดวยโปรแกรม SLOPE/W 2007

1. หลักการทั่วไปของการวิเคราะหความมั่นคงของลาดดิน

วรากร (2546) กลาวถึง สาเหตุของการทําใหเกิดการเคลื่อนพังหรือความม่ันคงในลาดดินหรือหิน อาจ

เกิดจากสิ่งตอไปนี้ เพียงอยางใดอยางหนึ่ง หรือหลายอยางประกอบกัน คือ

1. แรงดึงดูดของโลกหรือความตางระดับของมวลดินหรือหิน

2. แรงกระทําจากภายนอกมวลดิน เชน น้ําหนักบรรทุกหรือแผนดินไหว

3. การสูญเสียกําลังของดินหรือหิน เนื่องจากแรงดันน้ํา การบวมตัว การอ่ิมตัวการไหลซึมของน้ํา

4. การกัดกรอนผุพังตามธรรมชาติ หรือการกัดเซาะโดยเฉพาะท่ีสวนลางของลาดดิน

โดยปกติแลวการวิเคราะหความม่ันคงของลาดดิน จะใชวิธีสมดุลจํากัด (Limit Equilibrium Method,

LEM) เพ่ือหาคาอัตราสวนความปลอดภัยลาดดิน โดยสมมติใหมวลดินท่ีสนใจเกิดการเคลื่อนพังและ ณ ชวงเวลา

ท่ีเกิดการเคลื่อนพังพอดี ในขณะนั้นมวลดินอยูในสภาวะสมดุลย การวิเคราะหเริ่มดวยการสมมติรูปแบบลักษณะ

ของผิวการเคลื่อนพังแบบวงกลม แลวทําการคํานวณแรงตานทานท่ีเพียงพอทําใหเกิดความสมดุลยของมวลดินท่ี

พิบัติ โดยคาความแข็งแรงของมวลดินท่ีใชในการวิเคราะหจะพิจารณาจากจุดท่ีมีความแข็งแรงสูงสุดท่ีมวลดิน

สามารถรับได

จากนั้นทําการเปรียบเทียบอัตราสวนระหวางกําลังของดินตอหนวยแรงตานทานขณะสมดุลย ซ่ึง

เรียกวา อัตราสวนความปลอดภัย (Factor of Safety, F.S.) ดังสมการท่ี (1) แลวทําการทดลองสุมหาคาของ

อัตราสวนความปลอดภัย โดยการเปลี่ยนลักษณะหรือตําแหนงของผิวการเคลื่อนพังท่ีนาจะหรือมีโอกาสเกิดข้ึนไป

เรื่อยๆ จนพบคาอัตราสวนความปลอดภัยท่ีนอยท่ีสุด โดยอาจทราบลักษณะการพังไดแนนอนโดยการทําการ

สํารวจในสนามเพ่ือหาตําแหนงท่ีแทจริงได

F.S. = fShear Strength=

Shear Stress

ττ

(1)

เม่ือ f

τ = กําลังรับแรงเฉือนสูงสุดของมวลดินหรือหินบนผิวเคลื่อนซ่ึงตามทฤษฎีของ Mohr -

Coulomb แลวจะมีคาเทากับ c+ tanσ φ

τ = หนวยแรงเฉือนท่ีเกิดข้ึนจริงซ่ึงเพียงพอทําใหมวลนั้นสมดุลย




สําหรับการพิบัติในลักษณะจําเพาะตางๆ เชน ผิวเคลื่อนเปนสวนโคงของวงกลม อัตราสวนปลอดภัย

อาจหมายถึง อัตราสวนของโมเมนตรอบจุดศูนยกลางก็ไดเชน

F.S. = R

D

M

M (2)

เม่ือ R

M = โมเมนตท่ีเกิดจากกําลังรับแรงเฉือนของดินตานการพิบัติ

DM = โมเมนตท่ีเกิดจากน้ําหนักมวลดินท่ีจะทําใหพิบัติ

เกณฑการวิเคราะหเสถียรภาพของลาดเข่ือน

กรณีท่ี กรณีการวิเคราะห อัตราสวนปลอดภัยท่ียอมรับ (Allowable F.S.)

1 กรณีระหวางการกอสราง 1.30

2 กรณีระหวางการใชงาน 1.50

3 กรณีน้ําลดระดับอยางรวดเร็ว 1.30

4 กรณีมีรับแรงแผนดินไหว 1.10




2. สวนประกอบ และชื่อเรียกของปุมคําสั่ง

โปรแกรม Slope/W ทํางานบนพ้ืนท่ี 3 สวน ไดแก

สวนท่ี 1 Define ใชสําหรับการนําเขาขอมูล เชน วาดรูป ปอนขอมูลคุณสมบัติชั้นดิน ขอบเขต

เง่ือนไขตางๆ วิธีการวิเคราะห เปนตน

สวนท่ี 2 Solve Analysis หนาจอสําหรับการวิเคราะหคํานวณคาอัตราสวนความปลอดภัย

สวนท่ี 3 Contour หนาจอสําหรับการแสดงผลของการวิเคราะห

3. ขั้นตอนการวิเคราะหเสถียรภาพชั้นดิน

การวิเคราะหเสถียรภาพของลาดดินโดยโปรแกรม SLOPE/W 2007 สามารถแบงการใชงานออกเปน

สวนยอย 5 สวนดังนี้

1. กําหนดคาเริ่มตนของการใชโปรแกรม (KeyIn Analyses)

2. การปอนขอมูลคุณสมบัติดิน ลักษณะชั้นดิน

3. วิธีการวิเคราะห และวิธีการคนหาคาอัตราสวนความปลอดภัย (Factor of Safety)

4. การวิเคราะหโดยพิจารณาผลกระทบของน้ํา

5. การวิเคราะหโดยพิจารณาผลกระทบจากแรงภายนอก

สวนที่ 1 สวนที่ 2 สวนที่ 3




3.1 การกําหนดคาเริ่มตนของการใชโปรแกรม

1. เม่ือเปดโปรแกรมคลิก เพ่ือเริ่มงานใหม (New Project)

2. คลิกเลือกโปรแกรม SLOPE/W เพ่ือเริ่มโปรแกรม

3. ตั้งคาท่ี เมนู KeyIn เลือก Analyses โดยสามารถตั้งคา ทฤษฎีท่ีใชวิเคราะห, Pore Water

Pressure Conditions

โดยสามารถตั้งคา ทฤษฎีท่ีใชวิเคราะห เชน Bishop, Ordinary and Janbu เปนตน และกําหนด

เง่ือนไขเก่ียวกับแรงดันน้ําท่ี PWP Conditions from เชน เลือก Piezometric Line เปนตน




4. ตั้งคาพ้ืนท่ีทํางานและหนวยท่ีใชสําหรับการวิเคราะหท่ีเมนู Set เลือก Page และ Unit and Scale

หนา Set Page สามารถเลือกหนวยในการวิเคราะห และตั้งคาขนาดหนากระดาษได โดยท่ัวไปนิยม

เลือก Unit : mm




หนา Set Units and Scale สามารถปรับ Scale ขนาดของรูปท่ีใชวิเคราะห และคาสูงสุดต่ําสุดของ

แกน x และ y ได

5. การ Zoom In, Zoom out สามารถใช Scroll Mouse เพ่ือขยายเขาออกได หรือสามารถใชปุม

ดังนี้

ปุมคําสั่ง Zoom In สําหรับขยายรูป

ปุมคําสั่ง Zoom Out สําหรับยอรูป

ปุมคําสั่ง Zoom Page สําหรับการขยายแบบเต็มหนา

ปุมคําสั่ง Zoom Object สําหรับขยายตามกรอบท่ีตองการ




3.2 การปอนขอมูลคุณสมบัติดิน ลักษณะช้ันดิน

1. คลิกปุม KeyIn -> Materials

2. ปอนขอมูลชั้นดิน

- คลิก Add เพ่ือเพ่ิมขอมูลชั้นดิน หรือวัสดุตางๆ




- เลือก Material Model เปน Mohr-Coulomb เพ่ือปอนคา Cohesion , Friction Angle,

Unit Weight ของชั้นดิน และวัสดุตางๆ เม่ือ Add ขอมูลดินครบคลิก Close

- กรณีเลือก Material Model เปน Bedrock (Impenetrable) วัสดุนั้นจะเสมือนเปนวัสดุท่ี

แข็งแรงมาก วงการพิบัติไมสามารถผานได




3. คลิก เพ่ือวาดพิกัดจุดของชั้นดิน หรือทําการปอนพิกัดจุดโดยคลิก KeyIn -> Points คลิก

Add ใสพิกัดจุด X,Y เม่ือใสครบทุกจุดคลิก Close




4. คลิก เพ่ือวาดRegion ของชั้นดินเพ่ือบอกขอบเขตของดินแตละชนิด







5. คลิก เพ่ือใสชนิดดินและวัสดุตางๆลงในขอบเขตท่ีวาด จนครบทุกชนิดดินและวัสดุ




3.3 วิธีการวิเคราะห และวิธีการคนหาคาอัตราสวนความปลอดภัย (Factor of Safety)

1. คลิก เพ่ือวาด Slip Surface Radius โดยจะวาดใหครอบคลุมชั้นดินท้ังหมด และปรับ # of

Radius Increment ใหมากข้ึนเพ่ือความละเอียดในการวิเคราะห

2. คลิก เพ่ือวาด Slip Surface Grid โดยเริ่มวาดจากมุมบนซาย ไปมุมลางซาย และ มุมลาง

ขวา




3. คลิก (Slip Surface Limits) เพ่ือกําหนดขอบเขตท่ีตองการวิเคราะห

4. การเคลื่อนยายและแกไขวัตถุ คลิก เลือกวัตถุท่ีตองการขยับ แลวเลื่อนไดตามปกติ หรือ ใส

พิกัดจุดท่ีตองการเคลื่อนยายไปหา




5. คลิก เพ่ือตรวจสอบขอผิดพลาดของขอมูล จากนั้นคลิก เพ่ือวิเคราะหเสถียรภาพ ->

คลิก Start เพ่ือเริ่มวิเคราะห เม่ือวิเคราะหเสร็จ คลิก Close




6. คลิก เพ่ือดูคาอัตราสวนความปลอดภัย (Factor of Safety)




3.4 การวิเคราะหโดยพิจารณาผลกระทบของน้ํา

1. คลิก เพ่ือใสเสนระดับน้ําและความดันน้ํา คลิก Add เลือกคลุมชั้นดินใหครบ คลิก Draw

วาดเสนระดับน้ํา




2. วิเคราะหเสถียรภาพ

3.5 การวิเคราะหโดยพิจารณาผลกระทบจากแรงภายนอก

1. Point Loads

- คลิก เพ่ือใส Point Loads โดยสามารถใส ตําแหนง, ขนาด และทิศทางของ Load ได




2. Surcharge Loads

- คลิก เพ่ือใส Surcharge Loads โดยสามารถใสขนาด และทิศทางของ Loadsได โดย

ลาก Loads จากซายไปขวา โดยน้ําหนักจะคํานวณจากความสูง x หนวยน้ําหนักท่ีปอนในชอง Unit Weight

ดังนั้นหากตองการใส Surcharge Loads = 10 kN/m2 โดยมีคา Unit Weight = 10 kN/m3 จะตองปอนความ

สูง 1 เมตร เปนตน

- ทําการปอน หรือแกไขพิกัดจุดของ Load โดยคลิก KeyIn -> Surcharge Loads คลิก Add

ใสพิกัดจุด X,Y เม่ือใสครบทุกจุดคลิก Close




3. Tension Crack Line

- เปดการใชงาน Tension Crack Loads โดยคลิก

- คลิก เพ่ือใส Tension Crack Line ท่ีระดับท่ีตองการ




- ทําการปอน หรือแกไขพิกัดจุดโดยคลิก KeyIn -> Tension Crack Line คลิก Add ใสพิกัดจุด

X,Y เม่ือใสครบทุกจุดคลิก Close

4. Reinforcement Loads

- คลิก เพ่ือใส Reinforcement Loads พรอมทําการลากเสนลงบนหนาจอ โดยสามารถ

เลือกชนิดของ Reinforcement Loads ได และทําการใสขอมูลตามท่ีตองการ




- ทําการปอน หรือแกไขพิกัดจุดโดยคลิก KeyIn -> Reinforcement Loads

5. Seismic Load

- คลิก Key In > Seismic Load ใสคา สัมประสิทธิ์การสั่นสะเทือนเนื่องจากแผนดินไหวใน

แนวราบ (kh ) และ แนวดิ่ง (kv ) ซ่ึงปกติจะปอนคา kh ซ่ึงจะทําใหผลคาอัตราสวนความปลอดภัยลดลง คลิก OK




4. การแสดงรายละเอียดตางๆ ของโปรแกรม

- Contour F.S.

หลังจากวิเคราะห F.S. เสร็จ คลิก ใสคาเริ่มตน ความตาง Contour และจํานวน

Contour กด Apply > OK

- View Object Information เพ่ือดูขอมูลตางๆ ของวัสดุ

คลิก โดยคลิกท่ีวัตถุท่ีตองการทราบ




- View Slice Information เพ่ือดูขอมูลในแตละ Slice

คลิก แลวเลือก Slice ท่ีตองการเพ่ือดูขอมูลเก่ียวกับแรงกระทําภายในชิ้นสวนยอยๆ ของ

มวลดิน

- การเลือกวงพิบัติ (Draw Slip Surface)

คลิก เพ่ือเลือกวงพิบัติอ่ืนๆท่ีอาจเปนไปได




- การแสดงความสัมพันธในรูปแบบกราฟ

คลิก > Add ใสชื่อกราฟ เลือกคาท่ีตองการ Plot กราฟ

- การเพ่ิม Axes (Sketch Axes)

คลิก แลวเลือกตําแหนงแกนกราฟและ ตําแหนงการวาง




- การเพ่ิมขอมูลแบบตัวอักษรในผลการวิเคราะห

คลิก > Insert Field > เลือกขอมูลท่ีตองการแสดง >




- คําส่ังอ่ืนๆ

ปรับการแสดง/ไมแสดงสวนประกอบตางๆ และปรับขนาดตัวอักษร

แสดงชื่อชั้นดิน แสดงลําดับจุดพิกัด

แสดงสีชั้นดินแตละชั้น แสดง Slip Surface

แสดง Slice Slip Surface แสดง Contour

แสดงเสน Pore Water Pressure แสดงการเสริมแรงตางๆ

แสดง Point Load แสดง Surcharge Load

แสดงเสนและแรเงาของ Tension Crack แสดงแกนพิกัด




- การ Print ,Print Selected

คลิก เพ่ือเลือก Print เฉพาะสวนเลือก




- การ Clone

คลิก KeyIn > Analyses > Add > Clone

- เปนการคัดลอกไฟลตนฉบับมาท้ังหมด ไมวาจะเปนรูปรางหนาตัดสําหรับการวิเคราะห

คุณสมบัติของวัสดุ และวิธีการวิเคราะห การใชคําสั่ง Clone ชวยลดระยะเวลาในการปอนขอมูลท่ีเหมือนเดิมแต

ตองการเปลี่ยนแปลงการวิเคราะหบางอยางเชน วิเคราะหการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ําท่ีแตกตางกัน เปนตน




5. โจทยตัวอยางการวิเคราะหเสถียรภาพของลาดชัน


Documents

คู มือการใช โปรแกรมวิเคราะห เสถียรภาพของลาดดิน ( Slope ...water.rid.go.th/damsafety/document/2559/Train/06