แบบจำลองการไหลซึมสำหรับพฤติกรรมการเกิดการขยายตัวเนื่องจากแรงดันน้ำในชั้นหินฐานราก : กรณีศึกษา เขื่อนดินช่องเขาขาด เขื่อนสิริกิติ์

Seepage modelling for hydraulic fracturing in rock foundation : a case study of Saddle Dike, Sirikit Dam

Name: ธวัชชัย เฉลิมพรชัย

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วศ.ม. (วิศวกรรมโยธา) 2564

Classification :.LCCS: TC543

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สาขาวิศวกรรมโยธา -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: เขื่อนดิน -- ฐานราก

ThaSH: ไฮดรอลิกแฟรคเจอริง

ThaSH: ฐานราก

Abstract: พฤติกรรมที่เกิดการขยายตัวเนื่องจากแรงดันน้ำในชั้นหินฐานราก (Hydraulic Fracturing, HF) ในเขื่อนดิน จะส่งผลให้ชั้นหินมีค่าความซึมน้ำสูงจนเกิดการซึมของน้ำผ่านรอยแตกได้ง่ายขึ้น นำไปสู่การกัดเซาะจนขยายตัวไปสู่การรั่วซึมที่ไม่สามารถควบคุมได้ จนเป็นสาเหตุการพิบัติของเขื่อน ซึ่งงานวิจัยนี้ได้จำลองพฤติกรรมรอยแตกของหินเนื่องจากแรงดันน้ำแทรกตัวและหาความสัมพันธ์ของการเปิดอ้าของรอยแตกกับค่าความซึมน้ำ แล้วประเมินตำแหน่งและพื้นที่การเกิด Hydraulic fracturing (HF) เพื่อสร้างเกณฑ์ดัชนีการเกิดพฤติกรรมแรงดันน้ำแทรกตัว (Hydraulic Fracturing Index, HFI) สำหรับการประเมินการไหลซึม ผลการวิจัยพบว่า แรงดันน้ำที่แทรกเข้ามาในรอยแตกของชั้นหินฐานราก จะทำให้ค่าความซึมน้ำของรอยแตกมีค่าสูงขึ้นอยู่ในช่วง 5x10-6-1.65x100 m/s สอดคล้องกับค่าความซึมน้ำในสนามที่มีค่าระหว่าง 1.27x10-6-4.96x10-4 m/s ตำแหน่งการเกิด HF อยู่ที่บริเวณแนวก้นร่องของลอนโค้ง (foliation) ของหินฐานราก และเป็นเกิด Arching effect ส่งผลให้มีหน่วยแรงกดทับน้อย โดย HF จะเริ่มเกิดตั้งแต่ระดับน้ำ 146.00-156.00 ม.รทก. สอดคล้องกับแรงดันน้ำที่วัดจาก Piezometer มีค่าการอ่านถูกกระตุ้นจากน้ำในอ่างอยู่ระหว่าง 149.00-155.00 ม.รทก. ซึ่งพื้นที่การเกิด HF จะขยายขึ้นเมื่อระดับน้ำในอ่างสูงขึ้น แรงดันน้ำสามารถแทรกตัวเข้ามาในรอยแตกได้ง่าย ส่งผลต่อปริมาณการไหลซึมและความมั่นคงเขื่อน จากการวิเคราะห์พื้นที่ HF สามารถสร้าง “ดัชนีการเกิด HF” (HFI) โดยพิจารณาอิทธิพลของรูปร่างทางกายภาพของแนวก้นร่องชั้นหินฐานราก, ความสูงของน้ำในอ่าง, ความสูงของเขื่อน และอิทธิพลของค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุฐานราก ซึ่งสามารถประเมินการไหลซึมในเขื่อนได้ 2 รูปแบบ คือพิจารณาจากผลที่ได้จากการวิเคราะห์ FEM และผลของแรงดันน้ำจากการตรวจวัดในสนาม ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการประเมินความรุนแรงของโอกาสเกิดการไหลซึมในเขื่อน และสามารถนำไปใช้พัฒนาสร้างกฎสำหรับการวินิจฉัยความเสี่ยงของเขื่อนด้วยระบบผู้เชี่ยวชาญต่อไป Hydraulic fracturing (HF) is a phenomenon of crack propagation by high water pressure enlarged an existing crack in the dam. Rock permeability increases and water can easily seeps through the rock foundations in earth dams, leading to seepage problems and dam instability. The behavior of rock cracks due to HF was studied to establish the relationship between an opening crack and permeability. The HF model was performed to identify the locations and areas of HF, leading to an assessment of the hydraulic fracturing index (HFI). The results revealed that the reservoir water pressure induced hydraulic fracturing in the foliated rock. As a result, the range in rock crack permeability was 5x10-6 -1.65x100 m/s which agreed well with the range in the field by the Lugeon test of 1.27x10-4 -4.96x10-3 m/s. The HF area mainly occurred at a syncline hinge on rock foundations and its increased as the reservoir's water level increased. The HF expansion has a significantly affects on the seepage and the stability of the dam. The HF area mainly started to trigger at 146.00-156.00 m MSL and agreed well with the piezometric monitoring data in the field recorded as 149.00-155.00 m MSL. These findings can formulate the Hydraulic Fracturing Index (HFI) based on the influencing factors of the cross valley geometry, the reservoir water level induced HF, dam height, and elastic modulus of the rock foundation. It indicates the seepage level by two categories. Computing by the FEM's simulation and by evaluating the field's piezometer measurements. The application of HFI can be used to predict the likelihood of seepage erosion by HF and can also be developed as the decision rules in a diagnosis in an expert system for earth dams.

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: วรากร ไม้เรียง

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Created: 2564

Modified: 2568-07-17

Issued: 2568-07-17

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2564/thawatchai-cha-all.pdf

CallNumber: TC543 .ธ12

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมโยธา

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	thawatchai-cha-all.pdf	17.76 MB

ใช้เวลา

0.026749 วินาที