ผลกระทบของแผ�นดิ�นไหวต่�อเข��อนถมจาก Geotechnical Engineering of

Embankment Dams, 1992, Fell, et.al.

แปลเร�ยบเร�ยงโดิยดิร.ธน� หาญพั#ฒนพัาน�ชย&ผชช.วธ.ก'มภาพั#นธ& 2549

1

แผ�นดิ�นไหวก�อให*เก�ดิแรงกระท+าเพั��มเต่�มต่�อต่#วเข��อนนอกเหน�อไปจากแรงสถ�ต่ท��ม�อย��แล*ว แรงกระท+าจากแผ�นดิ�นไหวเป.นแรงกระท+าท��เก�ดิข/0นในระยะส#0นๆ ในล#กษณะของการกระท+าซ้ำ+0าๆ

(cyclic ) และเก�ดิข/0นท#0งในแนวราบและแนวดิ��ง ผลจากแรงแผ�นดิ�นไหวอาจก�อให*เก�ดิป5ญหาต่�อไปน�0แก�เข��อนอย�างใดิอย�างหน/�ง หร�อ พัร*อมก#น

หลาย ๆ อย�างก6ไดิ*

ผลกระทบของแผ�นดิ�นไหวต่�อเข��อนถม

2

- การทร'ดิต่#วหร�อแต่กร*าวของต่#วเข��อน โดิยเฉพัาะบร�เวณใกล*ส#นเข��อน

- การย'บต่#วของเข��อนท+าให*ระยะเผ��อพั*นน+0า (free board ) ต่+�าลง อาจท+าให*เก�ดิการไหลข*ามของน+0า

จากอ�างเก6บน+0า- ความไม�ม#�นคงของลาดิต่#วเข��อน ฐานย#น และอาคารระบายน+0า

ล*น ท+าให*เก�ดิการร#�วและเข��อนพั#ง เส�ยหายไดิ*

- การกลายเป.นทรายเหลวหร�อส�ญเส�ยก+าล#งร#บแรงของมวลดิ�นต่#วเข��อนและฐานราก เน��องมาจาก

การเพั��มส�งข/0นของแรงดิ#นน+0าภายในมวล- การเคล��อนต่#วของระนาบรอยเล��อนท��พัาดิผ�านฐานรากเข��อน

- การไหลท*นของน+0าข*ามส#นเข��อน เน��องจากคล��นน+0า (Seiches )ท��เก�ดิจากแรงส#�นสะเท�อนของ

แผ�นดิ�นไหว- การไหลท*นของน+0าข*ามส#นเข��อน เน��องจากคล��นน+0าท��เก�ดิจากดิ�น

ถล�มขนาดิใหญ�ท��ขอบอ�างเก6บน+0า- การเส�ยหายของท�อระบายน+0าลอดิต่#วเข��อน ซ้ำ/�งจะท+าให*เก�ดิน+0า

ร#�วลอดิต่#วเข��อนและก#ดิพัาเข��อน เส�ยหาย

3

โอกาสเก�ดิป5ญหาข*างต่*นข/0นอย��ก#บ 1. ขนาดิของแรงแผ�นดิ�นไหวท��เก�ดิข/0น 2 . สภาพัของฐานราก และภ�ม�ประเทศ

3 . ชน�ดิของเข��อน 4 . ขนาดิของเข��อน

การศ/กษา ส+ารวจ ออกแบบ และก�อสร*าง เพั��อรองร#บแรงแผ�นดิ�นไหว จ/งข/0นอย��ก#บองค&ประกอบข*างต่*น และเกณฑ์&ความส+าค#ญของ

เข��อน (hazard rating)

4

ความแรงของแผ�นดิ�นไหว ก+าหนดิไดิ*จากค�าต่�อไปน�0

1. ขนาดิแผ�นดิ�นไหว (Magnitude ) เช�น มาต่รา Richter

2 . ความร'นแรง (Intensity ) เช�น มาต่รา Modified Mercalli

3 . ค�าอ#ต่ราเร�ง (Acceleration ) ม#กว#ดิเป.นส#ดิส�วนเท�ยบก#บขนาดิของแรง

ดิ/งดิ�ดิโลก (ค�า g)

การเคล��อนท��ของคล��นแผ�นดิ�นไหวไปต่ามพั�0นดิ�น โดิยท#�วไปจะเก�ดิการลดิทอน (Attenuation ) ของแรงแผ�น

ดิ�นไหว การเคล��อนท��ของคล��นไปต่ามช#0นห�น ความแรงจ/งลดิลงไปเร��อย ๆ ต่ามระยะทาง แต่�ในบางกรณ� เช�น เม��อคล��นเคล��อนท��เข*าส��ต่#วกลางท��หลวม เช�น ดิ�นต่ะกอนแม�น+0า จะ

ท+าให*เก�ดิการขยายต่#ว (Amplify ) ของคล��นไดิ* ความแรงของแผ�นดิ�นไหว จ/งเพั��มความแรงไดิ* เช�นท��เก�ดิข/0นก#บแผ�นดิ�นไหว Maxico City ในป= พั.ศ .2528 คล��นแผ�นดิ�นไหวในช#0นห�นว#ดิไดิ*เพั�ยง 0 03. g เพัราะอย��ห�างจาก

แหล�งก+าเน�ดิแผ�นดิ�นไหวมากถ/ง 400 ก�โลเมต่ร แต่�ท��ผ�วของช#0นดิ�น แรงแผ�นดิ�นไหวขยายข/0นเป.น 0 17. g ดิ*วยความถ��ท��ลดิลง จ/งก�อให*เก�ดิความเส�ยหายอย�างร'นแรงต่�ออาคารบนผ�วดิ�นท��ไม�ไดิ*ออกแบบไว*ร#บแรงแผ�นดิ�นไหว ม�

คนเส�ยช�ว�ต่น#บหม��น

5

การออกแบบเพั��อรองร#บแผ�นดิ�นไหวICOLD (Bulletin 46, 1983) ไดิ*แนะน+าค�าแรงแผ�นดิ�นไหวส+าหร#บออกแบบไว* 2 ค�า

1. Design Basis Earthquake (DBE) หมายถ/ง ค�าขนาดิแผ�นดิ�นไหวท��ใช*ส+าหร#บการออกแบบ จะเป.นแผ�นดิ�นไหวท��ส�งส'ดิท��คาดิว�าจะเก�ดิข/0นอย�างน*อย 1 คร#0ง ในช�วงอาย'ของอาคาร (บางคร#0งก6เร�ยก Operating Basis Earthquake, OBE ) โดิยท#�วไปจะพั�จารณาส+าหร#บคาบอาย'ท��มากกว�า

100 ป=ข/0นไป ค�าแผ�นดิ�นไหวน�0จะหาไดิ*จากว�ธ�การว�เคราะห&แบบความน�าจะเป.น (Probabilistic analysis ) จากแผ�นดิ�นไหวท��เคยบ#นท/กไว*ไดิ*2. Maximum Credible Earthquake (MCE) หมายถ/ง ค�าขนาดิแผ�นดิ�นไหวส�งส'ดิท��คาดิว�าจะเก�ดิข/0นต่�อเข��อน โดิยพั�จารณาจากแผ�นดิ�นไหวของรอยเล��อนม�พัล#งรอบ ๆ บร�เวณท��ต่#0งเข��อน หาไดิ*ดิ*วยว�ธ�ก+าหนดิค�า (Deterministic Analysis)

6

ข*อก+าหนดิของ ICOLD ค�อ ภายใต่*แผ�นดิ�นไหว MCE การออกแบบเข��อนจะต่*องรองร#บไม�ให*เก�ดิ

1) ว#สดิ'ต่#วเข��อน และฐานรากกลายเป.นดิ�นเหลว 2 ) เก�ดิการทร'ดิต่#ว เล��อนต่#วของลาดิเข��อนและ

ฐานราก3 )เก�ดิการส�ญเส�ยระยะเผ��อพั*นน+0า

4 )เก�ดิการแต่กต่#วของเข��อนจนน+0าไหลร#�วโดิยควบค'มไม�ไดิ*

5 ) อาคารระบายน+0า และอ'ปกรณ& เส�ยหายร'นแรงจนเป.นอ#นต่รายต่�อเข��อน

ส�วนข*อก+าหนดิของ ICOLD ภายใต่* DBE เสนอไว*ว�า

เข��อนอาจเส�ยหายไดิ*แต่�ความม#�นคงของต่#วเข��อนย#งคงอย�� ส�วนประกอบอ��น ๆ ของเข��อนย#งคงใช*

งานไดิ* ICOLD (Bulletin 72, 1989) ไดิ*

ก+าหนดิเพั��มเต่�มให*ใช* Maximum Design Earthquake ม�ค�าเท�าก#บ หร�อ น*อยกว�า MCE

7

การประมาณค�า DBEโดิยท#�วไปจะหาไดิ*ดิ*วยว�ธ� ความน�าจะเป.น จากข*อม�ล

แผ�นดิ�นไหวบร�เวณรอบๆ ท��ต่#0งเข��อน โดิยแนะน+าให*ใช*ว�ธ�ของ Cornell 1968 หร�อ McGuire 197

6 ซ้ำ/�งม�ข#0นต่อน ดิ#งน�0 1. รวบรวมข*อม�ลขนาดิ จ'ดิศ�นย&กลาง ท��ต่#0งและ

ความล/กของแผ�นดิ�นไหว 2. เล�อกใช*สมการการลดิทอน (attenuation

equation) เพั��อ ประเม�นค�าอ#ต่ร เร�งส�งส'ดิ (peak ground

acceleration, PGA) ณ ท��ต่#0งเข��อนท��เก�ดิจา แผ�นดิ�นไหว สมการอาจไดิ*มาจากบ#นท/ก

อ#ต่ราเร�งท��ว#ดิไดิ*จากแผ�นดิ�นไหว หร�อใช*สมการท��ม�เผยแพัร�ท#�วไป หลาย ๆ

สมการ โดิยต่*องค#ดิเล�อกให* เหมาะสมก#บสภาพัทางธรณ�ว�ทยา และ

สภาพัแรงกระท+าในเปล�อกโลก (tectonic) ของท��ต่#0งเข��อน

3. แสดิงค�า PGA ลงในกราฟเท�ยบก#บคาบเวลาของการเก�ดิ แล*วหาค�า

คาบเวลาเก�ดิของแรงแผ�นดิ�นไหวของ DBE (ดิ�ร�ปท�� 1)

8 ร�ปท�� 1

9

การประมาณค�า MCE

โดิยท#�วไปควรใช*ว�ธ�ก+าหนดิค�า (Deterministic Analysis )มากกว�าว�ธ�ความน�าจะเป.น ม�ข#0นต่อนดิ#งน�0

1. ค*นหารอยเล��อนส+าค#ญ ๆ ในพั�0นท��รอบ ๆ เข��อน (อาจครอบคล'มร#ศม�หลายร*อยก�โลเมต่ร

โดิยท#�วไปใช*ประมาณ - 200300 ก�โลเมต่ร) 2. ประเม�นความม�พัล#งของรอยเล��อนแต่�ละแนว โดิยเฉพัาะการ

ม�บ#นท/กการเก�ดิแผ�นดิ�นไหวท�� แนวรอยเล��อน น#0น ๆ อาจต่*องใช*ข*อม�ลทาง

ธรณ�ว�ทยาส#ณฐาน ข*อม�ลทางประว#ต่�ศาสต่ร& การข'ดิร�องส+ารวจหาอาย'การเคล��อนต่#วของช#0นดิ�นบน

รอยเล��อน เพั��อหาช�วงอาย'ของการ เคล��อนต่#วคร#0งต่�าง ๆ

3. ประเม�นขนาดิแผ�นดิ�นไหวส�งส'ดิของแต่�ละรอยเล��อน โดิยต่*องพั�จารณาจากขนาดิความยาว

ของรอยเล��อนรวมถ/งต่*องพั�จารณารวมเอาแผ�นดิ�นไหวท��เก�ดิกระจายท#�วไปในพั�0นท��ดิ*วย

(Back ground earthquake) ท+าการแสดิงค�าระหว�างค'ณสมบ#ต่�ต่�าง ๆ ท��ส+าค#ญของรอยเล��อน

เช�น ความยาว , ความล/ก เท�ยบก#บขนาดิแผ�นดิ�นไหว (ร�ปท��

2)

10

ร�ปท�� 2

11

การประมาณค�า MCE (ต่�อ) 4 . ประเม�นค�าอ#ต่ราเร�งส�งส'ดิท��จ'ดิต่#0งเข��อนท��เก�ดิจากค�า MCE

ของแต่�ละรอยเล��อน ดิ*วยสมการ ลดิทอนท��เหมาะสม แล*วจ/งว�เคราะห&หาค�าแผ�นดิ�นไหว

ส�งส'ดิ ดิ*วยเหต่'ท��ช�วงเวลาของการ ส#�นสะเท�อน , คาบเวลาของการส#�นสะเท�อนข/0นอย��ก#บ

ขนาดิของแผ�นดิ�นไหว และม�ผลกระทบ ต่�อเข��อนไดิ* เช�นเดิ�ยวก#บขนาดิของแผ�นดิ�นไหว จ/ง

ควรท+าการว�เคราะห&หาค�า MCE จาก แผ�นดิ�นไหวหลาย ๆ แนว

5 . ในกรณ�ท��ไม�สามารถประมาณค�า MCE ไดิ*ดิ*วยว�ธ�ก+าหนดิค�า อาจต่*องใช*ว�ธ�ความน�าจะเป.นก6

ไดิ* โดิยต่*องใช*โอกาสเก�ดิแผ�นดิ�นไหวมากกว�า 1 ใน 10 000, (คาบเวลาเก�ดิซ้ำ+0า 10 000, ป=)

ค�า DBE และ MCE ท��ไดิ*จะน+าไปใช*ในการค+านวณหาค�าอ#ต่ราเร�งส�งส'ดิและสร*างคล��นแผ�นดิ�นไหว เพั��อใช*ในการ

ค+านวณความม#�นคงเข��อนแบบ Dynamic

12

การเก�ดิแผ�นไหวท��กระต่'*นดิ*วยการเก6บก#กน+0า (Reservoir Trigger Seismic)

ICOLD (1989) สร'ปไว*ว�า- อ�างเก6บน+0าสามารถกระต่'*นให*เก�ดิแผ�นดิ�นไหว ขนาดิส�งส'ดิไดิ* ระหว�าง 5 ถ/ง 65.- ส�วนใหญ�เก�ดิในเข��อนท��ม�ความจ'ใหญ�มาก และเข��อนม�ความส�งมาก ขนาดิความจ'ท��เป.นไปไดิ* ค�อ มากกว�า 100 ล*านล�กบาศก&เมต่ร และ ม�ระดิ#บเก6บก#กส�งมากกว�า 100 เมต่ร- โอกาสเก�ดิแผ�นดิ�นไหวล#กษณะข*างต่*น ต่*องน+าไปรวมพั�จารณาหา ค�าแรงกระท+าแผ�นดิ�นไหวดิ*วย