เกณฑ์ความปลอดภัยเขื่อน สาหรบัเครอื่งมอืวดัการทรุดตวัwater.rid.go.th/damsafety/images/2562/5_Subsidence.pdf ·

เกณฑความปลอดภยเขอนส าหรบเครองมอวดการทรดตว

นายชโนรส ทองธรรมชาตศนยวจยและพฒนาวศวกรรมปฐพและฐานราก

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร

อบรมหวขอ “เกณฑความปลอดภยเขอน” ภายใต โครงการศกษาเกณฑความปลอดภยจากเครองมอวดพฤตกรรมเขอนแมงดสมบรณชล จงหวดเชยงใหมโครงการศกษาเกณฑความปลอดภยจากเครองมอวดพฤตกรรมเขอนปาสกชลสทธ จงหวดลพบรระหวางวนท 24 และ 25 ตลาคม 2562กรมชลประทาน ปากเกรด

การวดการเคลอนตวในเขอนดนและหน

เฉพาะแนวราบ เฉพาะแนวดง แนวอน ภายในตวเขอน ภายนอกตวเขอน

Surface Monument P P P

Vertical Settlement Points P P

Internal Settlement Gages P P

Inclinometers P P

Extensometers P P P

ชนดของเครองมอทศทางการวด ลกษณะการวด

Inclinometer

Extensometer

SurfaceMonument

SettlementPoints

SettlementGage

Surface Monuments – Settlement Plates

เขอนวชราลงกรณ จงหวดกาญจนบร

อางพกน าล าตะลอง จงหวดนครราชสมา

Foundation Settlement Plate

ELtop1 ELtop2

ELtop0

time = 0 time = 1 time = 2

h0 h1h2 = h1

d0 = EL0 – EL0

EL1 = ELtop1 – h1EL2 = ELtop2 – h2

d1 = EL1 – EL0 d2 = EL2 – EL0

Top of fill

Top of fillหาคาการทรดตวได จาก คาระดบทลดลง

USBR Cross-arm

Measuring Torpedo

อนเคราะหภาพถาย โดย รศ.วรากร ไมเรยง

Magnetic

Settlement gauge

Magnetic Settlement Probe

เขอนดนปดชองเขาต า เขอนขนดานปราการชล จงหวดนครนายก

Spider magnets

h1 h2 h3 h4

Top tube

Acce

ss tu

be

Magnet

Magnetic field lines

Top tube Top tube Top tube

การอานคา Magnetic Settlement Gauge

Magnetic Settlement Gauges

EL of top tubeEL of top tube

EL at initial

d d

Reading

depthReading

depth

Initial

Readin

g depth

Initial

time = 0time = 1 time = 2

d

d

d

d

Datum Datum

4. Vertical strain, ev = (L-L0)/L0L

0L

Top tube has

been sink with time

EL at time = 1 EL at time = 2

3. Length of the soil mass between the gauges,

L = EL of the upper gauge – EL of the lower gauge

Calculation

1. EL of the gauge = EL of top tube – Reading depth

2. d = EL of the gauge – EL of the gauge at initial

เครองมอ สงทวด

Settlement during construction

Hunter and Fell (2003) The Deformation of Embankment Dams

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

-10%-8%-6%-4%-2%0%

Esti

mate

d V

ert

ical

Str

ess (

kP

a)

Vertical Strain

7

11

15

Internal Settlement Gauges

Ev = 24 MPa

Ev = 12 MPa

-60-50-40-30-20-100102030405060708090100110120130140150160170180

-0.09

-0.08

-0.07

-0.06

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Oct-69 Mar-71 Jul-72 Dec-73 Apr-75 Aug-76

Em

ban

km

en

t E

lev

ati

on

mM

SL

Vert

ical

Str

ain

Date

7

11

15

Emb

15

11

7

Hunter and Fell (2003)

Dry placed

Clay

Sandy and gravel

7

11

15

7

11

15

7

11

15

7

11

15


Clay OMC placed

Thin core

Medium to thick core

7

11

15

7

11

15


Sandy and gravellyOMC placed

Thin core

Medium to thick core

อาศยความรดานการยบตวคายน า (Consolidation of soil) มาวเคราะหในรปแบบตาง ๆ ไดแก

• Root time plot แสดงระยะเวลาของการยบตวคายน าหลงการเกบน าเตม

• Semi-Log time plot บอกไดวาการทรดตวของสนเขอนไดมความสมพนธกบลอกการทมของเวลาเปนเสนตรง

• Hyperbolic plot แสดงคาสดสวนของคาการทรดตวกบความสงเขอน

• Asaoka’s plot ของคาการทรดตวของสนเขอน

พฤตกรรมการทรดตวของตวเขอนดนถมในระยะยาว

การทรดตวตลอดแนวสนเขอนดนถม

169.052 169.027

169.177

169.336 169.372

169.115169.044

169.0

169.2 169.2

170.0

170.3

170.0

169.0

168.80

169.00

169.20

169.40

169.60

169.80

170.00

170.20

170.40

0+000 0+100 0+200 0+300 0+400 0+500 0+600 0+700 0+800 0+900 1+000

EL

EV

AT

ION

(m

MS

L)

STA.

Current Crest Elevation

Design Crest Elevation with Camber

Normal Water Level +162 mMSL

CL1 CL2 CL3 CL4 CL5 CL6 CL7

ไมเกดการลนขามสนเขอน (Overtopping) ในกรณเกบกกปกต

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

No

v-8

4

No

v-8

5

No

v-8

6

No

v-8

7

No

v-8

8

No

v-8

9

No

v-9

0

No

v-9

1

No

v-9

2

No

v-9

3

No

v-9

4

No

v-9

5

No

v-9

6

No

v-9

7

No

v-9

8

No

v-9

9

No

v-0

0

No

v-0

1

No

v-0

2

No

v-0

3

No

v-0

4

No

v-0

5

No

v-0

6

No

v-0

7

No

v-0

8

No

v-0

9

No

v-1

0

No

v-1

1

DATE

SE

TT

LE

ME

NT

(m)

100

110

120

130

140

150

160

170

180

RE

S.W

AT

ER

LE

VE

L(m

MS

L)

CL1. CL2. CL3. CL4. CL5. CL6. CL7. RES.WL

คาการทรดตวจากหมดส ารวจบนสนเขอนในแนวแกนเขอนทง 7 จด ซงพบวา ณ ต าแหนงหนาตดลกทสด (CL5) ในบรเวณรองน าเดมมคาการทรดตวมากทสด


คาการทรดตวของกลางสนเขอนเทยบกบเวลา

Consolidation in Embankment Dam

คาการทรดตวของสนเขอน สดสวนคาการทรดตวของสนเขอนกบความสงเขอน

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

SQUAER ROOT OF ELAPSED TIME (days1/2

)

SE

TT

LE

ME

NT

(m)

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

RE

S.W

AT

ER

LE

VE

L(m

MS

L)


0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

SQUARE ROOT OF ELAPSED TIME (days1/2

)

%S

ET

TL

EM

EN

T/D

AM

HE

IGH

T

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

RE

S.W

AT

ER

LE

VE

L(m

MS

L)


คาการทรดตวของกลางสนเขอนเทยบกบ Root ของเวลา

Root time plot แสดงระยะเวลาของการยบตวคายน าหลงการเกบน าเตม ในปพ.ศ. 2538 หนาตดบรเวณฐานยนเขาทงสองฝงจะใชระยะเวลาประมาณ 800 วนจงสนสดการยบตวคายน าขนแรก สวนหนาตดกลางล าน าไมแสดงพฤตกรรมการยบตวคายน าทชดเจน

~ 800 days

90% Consolidation

Maximum reservoir loading

Primary consolidation

Secondary consolidation

คาการทรดตวของสนเขอน สดสวนคาการทรดตวของสนเขอนกบความสงเขอน

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

1 10 100 1000 10000

ELAPSED TIME (days)

SE

TT

LE

ME

NT

(m

)

130

150

170

190

210

230

250

270

290

RE

S.W

AT

ER

LE

VE

L(m

MS

L)


0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

1 10 100 1000 10000

ELAPSED TIME (days)

%S

ET

TL

EM

EN

T/D

AM

HE

IGH

T

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

RE

S.W

AT

ER

LE

VE

L(m

MS

L)


คาการทรดตวของกลางสนเขอนเทยบกบ log ของเวลา

Semi-Log time plot บอกไดวาการทรดตวของสนเขอนไดมความสมพนธกบลอกการทมของเวลาเปนเสนตรง แมวาอาจไมบอกวาการทรดตวมอตราเพมขนไดชดเจน แตเปนกราฟทบงชวาดนบดอดมการยบตวคายน าถงระดบทสอง

Crest settlement is proportional to log time

First reservoir filling peroid

Heavy rain fall in 1995

Deepest section

ตวชวดท บงบอก ถง ความปลอดภยเขอน

หมดส ารวจการทรดตว (Settlement point, Surface Monument)คาวดได คาการทรดตว (Settlement) มหนวยเปนเมตร หรอมลลเมตร และนยมทจะค านวณเปนคาทมาตรฐาน โดยน าไปหารดวยความสงของเขอนในจดทพจารณา เรยกวา %Settlement (Settlement/ Height of dam * 100)คาทใชเปนเกณฑในระดบทอนตรายตอน าลนขามสนเขอน ทจ าเปนตองเสรมสนเขอน สามารถใชจะระบเปนคาการทรดตว หรอระยะเผอน าลนทเหลออย กไดแตโดยทวไป จะพจารณาอตราการทรดตวในระยะยาว (Long-term settlement rate) มหนวยเปน %ตอ log cycle ของเวลา ซงหาไดจากคาการทรดตวกอนหนา

Long term settlement

• Time-dependent settlement due to consolidation process in compacted soil, creep in compacted rockfill.

• For earthfill embankment, coefficient of secondary settlement due to consolidation should be less than 2% of dam height /log cycle time Charles and Tedd (1991)

• Hunter and Fell (2003) summarized coefficient of Earthfill and Rockfill Embankment in following tables

Embankment crest region, typical range of post construction settlement and

long-term settlement rate

Core Properties Crest Settlement (%)*1, *2 Long-term Settlement Rate *1, *3

Classification Core

Width

Moisture

content

3 yrs 10 yrs 20 to 25 yrs Steady/Slow

Reservoir

Fluctuating

Reservoir

CL/CH Thin to

medium

dry 0.05 to

0.55

0.10 to

0.65

0.20 to 0.95 0.04 to 0.50

(most < 0.26)

0.09 to 0.57

wet 0.04 to

0.75

0.08 to

0.95

0.20 to 1.10

Thick all (most

dry)

0.02 to

0.75

0.10 to

1.0

0.5 to 1.0

SC/GC Thin to

medium

dry 0.10 to

0.25

0.10 to

0.40

< 0.5 0 to 0.26 0.06 to 0.37

wet 0.15 to

0.80

0.20 to

1.10

< 1.1

Thick all (most

dry)

0.05 to

0.20

0.10 to

0.35

0.10 to 0.45

SM/GM Thin to

thick

all 0.06 to

0.30

0.10 to

0.65

< 0.5 to 0.7 < 0.10 0.03 to 0.21

Very Broad Earthfill Cores - most CL and

dry placed

0.0 to

0.60

0.0 to

0.80

0.05 to 0.76 0.08 & 0.44 0.07 to 0.70 (most

< 0.35)

Note: *1 excludes possible outliers.

*2 crest settlement as a percentage of the embankment height*3 long-term settlement rate in units of % settlement per log cycle of time (settlement as a percentage of dam height).

SRK 0.16%

Thin earthfill core Core width increasing at less than or equal to 0.5 times the

vertical distance below the crest; i.e. slopes less than or equal to 0.25H to 1V for

central cores.

Medium thickness earth core Core width increase in the range 0.5 to 1.0 times the

vertical distance below the crest. For central cores it includes cores with slopes

greater than 0.25H to 1V and less than or equal to 0.5 H to 1V.

Thick earthfill core Core width increase in the range 1.0 to 2.5 times the vertical

distance below the crest. For central cores it includes cores with slopes greater than

0.5H to 1V and less than 1.25 H to 1V.

Very broad earthfill core This classification includes all homogeneous earthfill

embankments and earthfill embankments with filters as well as zoned earthfill and

zoned earth and rockfill embankments where the main earthfill water barrier zone

has an average width equal to or greater than the width at the crest plus 2.5 times

the depth below the crest.

Material

Type

Compaction

Rating

Downstream Shoulder *1 Upstream Shoulder *1

Settlement (%) *2 Settlement

Rate *3

Settlement (%) *2 Settlement

Rate *33 yrs 10 yrs 3 yrs 10 yrs

Well 0.05 to 0.35 0.05 to

0.55

0.0 to 0.33 0.10 to 0.60 0.10 to

0.70

0.05 to 0.70

(most <

0.50)

reasonably

to well

< 0.30 < 0.50 0.04 to 0.31

(most >

0.15)

0 to 0.55 0.10 to

0.60

0.10 to 0.56

(most <

0.50)

reasonable 0.20 to 1.0 0.10 to

1.0

0.10 to 1.0 < 0.70 - *5 < 0.55

poor 0.10 to ? *5 0.15 to ?

*5

0.10 to 0.25 0.10 to 1.05 0.15 to

1.20

0.10 to 0.82

(most <

0.60)Rockfill poor – dry *4 0.15 to 1.60 0.30 to

2.00

0.20 to 0.75 0.15 to 1.35 0.20 to

1.6

Gravels - < 0.15 < 0.25 0.02 to

0.065

< 0.15 < 0.25 < 0.21

Earthfills - 0.0 to 0.40 0.0 to

0.70

0.0 to 0.40 0.05 to 0.60 0.10 to

0.70

0.10 to 0.60

Embankment shoulder regions, typical range of post construction settlement and long-term settlement rate

Note: *1 Excludes possible outliers.

*2 Settlements quoted are a percentage of the height from the SMP to foundation level.

*3 The long-term settlement rates are in units of % settlement per log cycle of time (settlement as a percentage of the

height from the SMP to foundation level).

*4 For the dry placed and poorly compacted rockfills, a large range in settlements is observed. For rockfills placed in

dry climatic regions settlements are likely to be toward the upper end of the range.

*5 insufficient data.

0

5

10

15

20

25

30

35

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Dep

th (

m)

%Settlement of the soil between the gauges

0

5

10

15

20

25

30

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Dep

th (

m)

%Settlment of the soil between the gauges

7-Jul-09

16-Jul-09

27-Jul-09

18-Aug-09

11-Nov-09

3-Dec-09

18-Dec-09

5-Jan-10

28-Jan-10

9-Feb-10

4-Mar-10

16-Mar-10

6-Apr-10

26-Apr-10

4-May-10

1-Jun-10

29-Jun-10

13-Jul-10

29-Jul-10

3-Aug-10

19-Aug-10

26-Aug-10

31-Aug-10

10-Sep-10

15-Sep-10

28-Sep-10

%Settlement ตามเวลา

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

27-May-09 22-May-10 17-May-11

%S

ett

lem

en

t o

f so

il b

etw

een

th

e g

au

ges

Date

ISG5-1-2

ISG5-2-3

ISG5-3-4

ISG5-4-5

ISG5-5-6

ISG5-6-7

ISG5-7-8

ISG5-8-9

ISG5-9-10

ISG5-10-11

ISG5-11-12

เครองมอวด คาทไดจากการอาน

ปกต เฝาระวง แจงเตอน

Internal Settlement Gauge (MagneticRing )

คาการทรดตว ->%Settlement ของดนระหวาง gauge-> Rate of %Sett

Rate of %Sett < 0.2%/year

Rate of %Sett > 0.2%/year

Rate of %Settlement > 0.5%/ตอป

Surface monument –S

Settlement ->Rate of Settlement

Rate of settlement < ชวงคาทเกดขนตอนน

Rate of settlement > ชวงคาทเกดขนตอนน

Rate of Settlement > 10 mm/year

Inspection - - - สนเขอนทรดตวเปนคลนรอยแตกบนสนเขอน

เกณฑส าหรบการทรดตว

Crack due to Differential Settlement

Compressible Soil

Relatively Incompressible Soil

CrackCrack

Transverse crack

อทธพลของรปรางชองเขาและล าดบการกอสราง

Crack

Stage 2

Long Section

Stage 1

Crack

Stage 2

Long Section

Stage 1

Crack

Long Section

Crack

Long Section


กรณศกษา การพจารณาการทรดตวของเขอนแมงดสมบรณชล

น าไหลซมผานรอยแตกบนสนเขอนรอยแตกบนสนเขอนทเกดขนจากการทรดตวทแตกตางกนระหวางตวเขอนสวนทลกและตน (ตะพกฝงขวา) หรอการทรดตวทแตกตางกนจากการบดอดดนในระหวางกอสราง สวนทถมกอนแลวทงระยะเวลาไวนาน จะสงผลใหเปนตะพกไดเชนกน

11 เดอน ในป2527

2521 – 25265 ป

ทมา: วกรม วกรมประสทธ (2530)

การทรดตวของสนเขอน

การทรดตวตามเวลา

1 year

11 mm

1 year

5 mm

1 year

10 mm

No transversal crack below the normal high water level

เกณฑส ำหรบกำรทรดตว

หากอตราการทรดตวทสนเขอนมคาสงกวาอตราการทรดตวในอดต

หากอตราการทรดตวทสนเขอนมคาเกณฑก าหนดของ Hunter and Fell (2002)

Core Properties Crest Settlement (%)*1, *2 Long-term Settlement Rate *1, *3

Classification Core

Width

Moisture

content

3 yrs 10 yrs 20 to 25 yrs Steady/Slow

Reservoir

Fluctuating

Reservoir

CL/CH Thin to

medium

dry 0.05 to

0.55

0.10 to

0.65

0.20 to 0.95 0.04 to 0.50

(most < 0.26)

0.09 to 0.57

wet 0.04 to

0.75

0.08 to

0.95

0.20 to 1.10

Thick all (most

dry)

0.02 to

0.75

0.10 to

1.0

0.5 to 1.0

SC/GC Thin to

medium

dry 0.10 to

0.25

0.10 to

0.40

< 0.5 0 to 0.26 0.06 to 0.37

wet 0.15 to

0.80

0.20 to

1.10

< 1.1

Thick all (most

dry)

0.05 to

0.20

0.10 to

0.35

0.10 to 0.45

SM/GM Thin to

thick

all 0.06 to

0.30

0.10 to

0.65

< 0.5 to 0.7 < 0.10 0.03 to 0.21

Very Broad Earthfill Cores - most CL and

dry placed

0.0 to

0.60

0.0 to

0.80

0.05 to 0.76 0.08 & 0.44 0.07 to 0.70 (most

< 0.35)

2556

Plasticity of Core and Random Materials

ทมา: วกรม วกรมประสทธ (2530)

Grout Hole

1

2

3

4

Core Zone

Random Zone

Pervious Material

Rockfill

+396

วสดถมเขอน

Settlement of Khao Laem Dam

HS4 HS5 HS6 EL 106

Rock foundation

HS8 HS9 EL 125HS7

50 50

25 25

Section 2

EL 73

HS1 HS2 HS3 EL 103

Rock foundation

50 50

Section 1

EL 70

HS10 HS11 HS12 EL 109

Rock foundation

50 50

Section 3

EL 74

3B

3A

Settlement of Khao Laem Dam

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

26 S

ep 8

0

26 S

ep 8

1

26 S

ep 8

2

26 S

ep 8

3

25 S

ep 8

4

25 S

ep 8

5

25 S

ep 8

6

25 S

ep 8

7

24 S

ep 8

8

24 S

ep 8

9

24 S

ep 9

0

24 S

ep 9

1

23 S

ep 9

2

23 S

ep 9

3

23 S

ep 9

4

23 S

ep 9

5

22 S

ep 9

6

22 S

ep 9

7

22 S

ep 9

8

22 S

ep 9

9

21 S

ep 0

0

21 S

ep 0

1

21 S

ep 0

2

21 S

ep 0

3

20 S

ep 0

4

20 S

ep 0

5

20 S

ep 0

6

20 S

ep 0

7

19 S

ep 0

8

DATE

SE

TT

LE

ME

NT

(m

)

FS19 FS20 FS21

HS-4 HS-5 HS-6

HS-7 HS-8 HS-9

SS10 CS-9 SS40

SS39 SS38 SS37

DP-9

Pouring faced slab First filling First full storage

Time-dependent Strain

(Evangelista and Aversa, 1994)

1. Elastic strain เกดความเครยดนข นทนททมน าหนกบรรทกกระท ากบตวอยางหน

2. Primary or transient creep เกดขนหลงจากจะมอตราการเพมความเครยดลดลงตามเวลา ซงแสดงถงสภาวะทตวอยางแขงขนจากการรบน าหนก (Strain-hardening)

3. Secondary or steady-state creep เปนสถานะของตวอยางทมพฤตกรรมอย ระหวาง strain hardening และ strain softening ดงนนในการทดสอบ Oedometric compression หรอ 1D compression จะไมเกดสถานะน เนองจากไมมการเคลอนตวของเมดดน

4. Tertiary or accelerated creep เปนสถานะทตวอยางเกดการพบต เมดหนมการแตกอยางตอเนอง (Progressive breakage) มการเลอนไถลทจดสมผสระหวางเมดดนและความเสยดทานถกท าลาย ในสถานะนเรยกวา strain softening

Clastic mechanics

(Feda, 2004)(Bolton, 1999)

Results from Field Monitoring

e – log s curve

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5

%Vertical strain

To

tal

vert

ical

str

ess (

kP

a)

HS2

HS5

HS8

HS11

0

1

2

3

4

10 100 1000 10000

Total vertical stress (kPa)

%V

ert

ical

str

ain

HS2

HS5

HS8

HS11

The initial tangential modulus is

higher than of the higher stress level.

s – e curveTime-dependent deformation

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 500 1000 1500

Total vertical stress (kPa)

Mo

du

lus d

uri

ng

co

nstr

ucti

on

, E

rc (

MP

a)

HS2

HS5

HS8

HS11

The Modulus at the higher stress level is about 64 MPa.

The clastic yield stress of the rockfill is about 300 to 400 kPa.

Estimation of Moduli of Rockfill

Upper Layer

Lower Layer

Date

Se

ttle

me

nt

Date of ReadingDate of installation

Difference of Elapsed Time

)/( 2 nwrf dhE d

)/( 1 src dHE d

Erc = rockfill modulus during construction in MPa

= unit weight of the rockfill in kN/m3

H = Height of fill above that layer in m

d1 = a thickness of layer of the dam in m

ds = settlement of layer in mm

Erf = rockfill modulus on first filling in MPa

w = unit weight of water in kN/m3

h = depth from reservoir surface in m

d2 = depth normal to the face slab in m

dn = face slab deflection at depth h from the reservoir surface in mm

Lower Layer after installing HSC

Settlement of Layer, ds

Yield stress

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0.001 0.01 0.1 1 10 100

Se

ttlm

en

en

t (m

m)

Vertical Stress (ksc)

Creep or Time-dependent

0 - 0.55 ksc

0.55 - 1.3 ksc

1.3 - 2.8 ksc

2.8 - 5.6 ksc

Saturation

5.6 - 9.8 ksc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100

Se

ttlm

en

t (m

m)

Elaspe Time (hr)

B = 0.002

B = 0.005

B = 0.068

B = 0.099

B = 0.099

B = 0.097

การทรดตวของสนเขอน

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

1 10 100 1000 10000

Time (days)

Sett

lem

en

t (m

)

CS1CS2CS3CS4CS5CS6CS7CS8CS9CS10CS11CS12CS13CS14CS15CS16CS17CS18CS19CS20

การทรดตวสดทายกอนมพฤตกรรมทข นกบเวลา

ชวงการเกบน าในปแรก (ทเวลา 400 วน)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

1 10 100 1000 10000

Time (days)

Vert

ical

Str

ain

(%

)

CS1CS2CS3CS4CS5CS6CS7CS8CS9CS10CS11CS12CS13CS14CS15CS16CS17CS18CS19CS20

a

D(log t)=1

แนวก าแพงกนคลน

Log time กบการทรดตวของสนเขอน Log time กบ Strain การทรดตวของสนเขอน

CS

-1

CS

-2

CS

-3

CS

-4

CS

-5

CS

-6

CS

-7

CS

-8

CS

-9

CS

-10

CS

-11

CS

-12

CS

-13

CS

-14

CS

-15

CS

-17

CS

-18

CS

-19

CS

-20

CS

-16

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0+

00

0

0+

10

0

0+

20

0

0+

30

0

0+

40

0

0+

50

0

0+

60

0

0+

70

0

0+

80

0

0+

90

0

1+

00

0

1+

10

0

1+

20

0

CHAINAGE

EL

EV

AT

ION

(m

AS

L)

LA RA

การทรดตวของก าแพงกนคลนเกดข นในทนททเกบน าคร งแรกและหยดลงเมอเกบน าถงระดบสงสด หลงน นเข อนยงคงทรดตวตอไป โดยมความสมพนธกบเวลา (time dependent) อยางเปนเสนตรงในกราฟ semi-log เกดการทรดตวสงสด ณ หนาตดลกสด CH 0+700 %การทรดตวเทยบกบความสงเขอนนอยกวา 1 % และอตราการทรดตวมคาไมตางกน

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

0.180

0+000 0+100 0+200 0+300 0+400 0+500 0+600 0+700 0+800 0+900 1+000 1+100 1+200

CHAINAGE

SE

TT

LE

ME

NT

(m

)

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

EL

EV

AT

ION

(m

MS

L)

09-Nov-1984 142.12 19-May-1985 141.84 15-Nov-1985 153.90 15-May-1986 148.54 19-Nov-1986 147.91

19-May-1987 143.01 16-Nov-1987 147.23 20-May-1988 141.98 17-Nov-1988 149.81 18-May-1989 146.06

10-Nov-1989 148.38 17-May-1990 138.61 22-Nov-1990 143.64 24-Nov-1991 149.95 20-Nov-1992 143.41






10-Nov-2005 153.27 15-May-2006 144.43 11-Nov-2006 152.62 14-May-2007 143.15

Crest Settlement points (CS)

Estimation of differential settlement

Settlementpoint

Dam

Height (m)

%Settlement

before time dependent

Alpha

% log cycle

Settlement (m)

2008

(Now)

2013

(5 yrs)

2018

(10 yrs)

2028

(20 yrs)

2038

(30 yrs)

CS10 95.90 0.10 0.05 0.159 0.163 0.167 0.172 0.177

CS14 75.57 0.08 0.06 0.120 0.124 0.128 0.132 0.137

Difference 0.039 0.039 0.039 0.040 0.040

การประมาณการทรดตวพฤตกรรมการทรดตวเร มเกดขนเมอเกบน าสงสดคร งแรก เวลาประมาณ t1= 400 วนณประมาณวนท 15 พ.ย. 2528 ปจจบนเปนวนท 22 ก.ค. 2551 หรอเวลาประมาณ t2 = 8285 วน (จากวนท 15 พ.ย. 2528)ตวอยาง CS-10%Settlement = %Settlement before time dependent + alpha (log t2 – log t1)

%Settlement = 0.10+ 0.05*(log 8285 – log 400) = 0.166%Settlement = %Settlement x dam height /100 = 0.166 x 95.90 /100 = 0.159 m

Crest Settlement in literatures

Post construction total crest settlement and long-term creep rate for CFRDs

(Hunter et al, 2003)

Rockfill Classification

Total Post Construction

Settlement

(% of dam height)

Long-term Creep Rate, a**

(% /log cycle)

10 years 30 years

Dumped Rockfill 0.6 to 1.0 1.0 to 1.5 0.3 to 1.5

Well Compacted

Rockfills:

- Medium to high

strength*

0.15 to 0.4 - 0.05 to 0.25

- Very high strength,

quarried*

0.06 to 0.2 - 0.02 to 0.10

- Gravel Rockfills 0.2 to <0.05 - <0.10

Note:

* Rock substance unconfined compressive strength medium 6 to 20 MPa, high 20 to 70 MPa, very high

70 to 240 MPa.

** %strain = a (log T2 – log T1)

จบการน าเสนอ

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

Time (days)

Sett

lem

en

t (m

)

S-1 S-2

S-3 S-4

S-5 S-6

S-7 S-8

S'

Prediction of Settlement

Asymptote

Asymptote

At Crest of Dam

How much?

USBR, 1987. “Design of Small Dams”

“ขนำดกำรทรดตวของสนเขอนเปน 1% ของควำมสงเขอน” จรงไหม

“ขนาดการทรดตวของสนเขอนเปน 1% ของความสงเขอน” ตอบ ไมจ าเปน

แต Camber ทเผอไว มไวส าหรบการปองกนน าลนขามสนเขอน ไมเกยวของกบ การทรดตวทแตกตางกนจนอาจท าใหเกดรอยแตกในตวเขอนได

Empirical Equation

Rate of Settlement (a)

e = a (log t2- log t1)

a = 0.2 – 1.0%

e = Crest Settlement in % of Fill Height

Empirical Settlement

S = 0.001H3/2 (Lawton and Lestor, 1964)

S = Crest Settlement in m

H = Height of Dam in m

or e = 0.1H1/2

S = K H2.1 (Kjaernsli, 1962)

K = Constant (0.5x10-4 to 1.1x10-4)

S = 0.001(145)3/2

= 1.75 m

S = 0.5x10-4 (145)2.1

= 1.73 m

e = 0.2/100 * (log 10080 – log 1440)

= 0.004225

S = e * H = 4.225 * 10-3 * 145

= 0.61 m

Method of Prediction of Settlement

• Rectangular Hyperbola Method (RHM)

– Root Time plot (Taylor, 1948)

– Semi-logarithm

• Asaoka’s plot (1978)

• Hyperbolic plot (Tan, 1971)

• First-Order Rate Equation (FORE)

Surface Monuments

0

1.0

0.5

1.5

Scale

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1 10 100 1000 10000 100000

log time (log days)

Sett

lem

en

t (m

)

100

110

120

130

140

150

160

170

180

Wate

r L

evel

(mM

SL

)

S-1

S-2

S-3

S-4

S-5

S-6

S-7

S-8

S'

Water

Level

Rectangular Hyperbola Method

Settlement - Log Time plot

d100 = 1.166

End of First FillingEnd of Construction

d50 = 0.583

t50 = 400

Asaoka’s Plot

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30

dt-1 (m)

dt (m

)

S'

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

Time (day)

Tim

e/S

ett

lem

en

t (d

ay/m

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

Wate

r L

evel

(mM

SL

)

S-9

S-10

S-11

S-12

S-13

S-14

WATER LEVEL

Hyperbolic Plot

Hyperbolic plot (Tan, 1971)

1Sult

S-9 = 1.310

S-10 = 1.310

S-11 = 1.114

S-12 = 0.372

S-13 = 0.321S-14 = 0.203

First-Order Rate Equation

kdtD

dD

kDdt

dD

CktD ln

1010log CtkD

Assumption

The rate of approach to an end

condition is proportional to the departure from the condition

(Handy R.L., 2002)

When D = d -du

1010u Ctk)δlog(δ

)tt(kuu

010e)( δδδδ

0

FORE : Primary Consolidation

S = 1.10m

R2 = 0.9903

S = 1.11m

R2 = 0.9927

S = 1.12m

R2 = 0.9917

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

0 500 1000 1500 2000 2500

Time [days]lo

g(S

-Su

)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Wate

r L

evel

[mM

SL

]

Trial1 S=1.10m

Trial2 S=1.11m

Trial3 S=1.12m

Water Level

FORE : Secondary Consolidation

S = 1.23m

R2 = 0.99472

S = 1.24m

R2 = 0.9978

S = 1.25m

R2 = 0.9973

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Time [days]lo

g(S

-Su

)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Wate

r L

evel

[mM

SL

]

Trial1 S=1.23m

Trial2 S=1.24m

Trial3 S=1.25m

Water Level

FORE : Final Settlement in Rockfill

S = 1.25m

R2 = 0.99432

S = 1.26m

R2 = 0.99521

S = 1.27m

R2 = 0.99472

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Time [days]lo

g(S

-Su

)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Wate

r L

evel

[mM

SL

]

Trial1 S=1.25m

Trial2 S=1.26m

Trial3 S=1.27m

Water Level

Predicted Final Settlement

0

1.0

0.5

1.5

Scale

Parabolic Plot

FORE

Asaoks’s Plot

Legend

Documents

เกณฑ์ความปลอดภัยเขื่อน สาหรบัเครอื่งมอืวดัการทรุดตวัwater.rid.go.th/damsafety/images/2562/5_Subsidence.pdf ·