dam design concept-suttisak part 3 - ridkmcenter.rid.go.th/kcdesign/.../10/dam-design...3.pdf ·...

Post on 02-Jun-2020

4 Views

Category:

Documents

0 Downloads

Preview:

Click to see full reader

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

(C) Elasto-Plastic

(#) Rigid-Perfectly Plastic

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

top related