Analysis of Soil Slope Stability and Protection: A Case Studyof the Mae Puem River Bank in Mae Chai Subdistrict

Abstract

The landscape improvement and development of the Mae Puem River in Phayao Province aims to optimize the utilization of the river’s natural resources for domestic consumption and agricultural activities. Historically and presently, a significant issue facing the Mae Puem River is the continuous failure and settlement of the riverbank due to slope instability. Cracks observed along the riverbank indicate ongoing potential for rotational failure, posing direct threats to increasing numbers of structures located along the banks.This study began with a site investigation to collect data on failure characteristics within the study area. Preliminary findings revealed that most failures involved rotational sliding of soil masses, indicated by curved slip surfaces. Soil boring data showed two soil layers at Borehole 1: the first layer consisting of sandy alluvium with an internal friction angle of 30°, and the second layer of dark brown clay with an estimated bearing capacity of approximately 35 t/m². Borehole 2 presented three layers: the first being brown sandy soil with a friction angle of 31, the second layer dark brown clay with a bearing capacity of 10 t/m², and the third layer yellowish-brown clay with a bearing capacity of about 15 t/m². As erosion progresses, soil layers lose stability.Physical factors, including river discharge and flow velocity across the geomorphology of the riverbank, also contribute to instability. the result of finding the maximum water flow rate 0.160 cubic meters per second (m³/s) and flow velocity of 0.009 meters per second (m/s). with the cross-sectional area of the water flowing through the failure point Sudden decrease in water level at all levels is a factor that can cause instability of river bank slope. The data are used to analyze the safety factor. (Factor of Safety (FS) of slope stability was analyzed using two computer programs. Until now, the most widely used programs for slope stability analysis are GeoStudio 2012 slop/w by Limit equilibrium method. The analysis result found the lowest factor of safety of 0.555 after failure and Plaxis 2D by Finite element method. The lowest factor of safety was 0.386 after failure. Both programs are software that relies on Mohr-Coulomp analysis model. Although the data analysis methods are different, they can evaluate slope stability as well, increasing the reliability of the data. Before using the results to consider riverbank protection structures based on structural engineering principles, this research proposes three riverbank protection structures in the same failure point analysis. Model 1: Reinforced gabion boxes with rocks. The analysis result showed a factor of safety of 1.857. Model 2: Reinforced concrete retaining walls. The analysis result showed a factor of safety of 1.798. And Model 3: Reinforced piles (driven piles). The analysis results showed a safety factor of 1.356. All three methods are construction methods that can be selected for use in the construction of permanent river bank protection lines and as a guideline for relevant agencies in the future development.

การพัฒนาปรับปรุงภูมิทัศน์ลำน้ำแม่ปืมในเขตพื้นที่จังหวัดพะเยา เป็นการพัฒนาเพื่อใช้ทรัพยากรธรรมชาติของลำน้ำให้เกิดประโยชน์สูงสุดในการอุปโภคบริโภครวมไปถึงการประกอบอาชีพในภาคเกษตรกรรม ในอดีตจนถึงปัจจุบันปัญหาที่พบของลำน้ำแม่ปืม คือ เกิดการวิบัติทรุดตัวของตลิ่งลำน้ำที่ขาดเสถียรภาพของลาดดินแล้วยังพบว่า มีรอยร้าวพร้อมที่จะเกิดการวิบัติทรุดตัวของตลิ่งลำน้ำอย่างต่อเนื่อง ทำให้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อสิ่งปลูกสร้างบริเวณตลิ่งลำน้ำแม่ปืมที่มีจำนวนเพิ่มมากขึ้น ในงานวิจัยนี้จึงได้เริ่มดำเนินการสำรวจเก็บข้อมูลลักษณะการวิบัติในพื้นที่ศึกษา ผลการสำรวจเบื้องต้นการวิบัติส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นเป็นการพังทลายของลาดดินแบบการเคลื่อนถล่มตัวของมวลดินที่แสดงรอยเฉือนเป็นแนวโค้ง (Rotational Slip Surface) ประกอบกับข้อมูลเจาะสำรวจดิน พบว่า หลุมเจาะที่ 1 ที่มีข้อมูลดินอยู่ 2 ชั้นดิน โดยชั้นดินที่ 1 ลักษณะเป็นตะกอนดินทราย ค่ามุมเสียดทานภายใน 30 ส่วนชั้นดินที่ 2 ลักษณะดินเหนียวสีน้ำตาลเข้ม ค่าการรับน้ำหนักของดิน (Bearing Capacity) ประมาณ 35 ตันต่อตารางเมตร หลุมเจาะที่ 2 มีข้อมูลดินอยู่ 3 ชั้นดิน โดยชั้นดินที่ 1 ลักษณะเป็นดินทรายสีน้ำตาล ค่ามุมเสียดทานภายใน 31 ส่วนชั้นดินที่ 2 ลักษณะดินเหนียวสีน้ำตาลเข้ม ค่าการรับน้ำหนักของดิน ประมาณ 10 ตันต่อตารางเมตร ส่วนชั้นดินที่ 3 ลักษณะดินเหนียวสีเหลืองแกมน้ำตาล ค่าการรับน้ำหนักของดิน ประมาณ 15 ตันต่อตารางเมตร ยิ่งชั้นดินถูกกัดเซาะก็จะสูญเสียเสถียรภาพของมวลดิน อีกทั้งปัจจัยทางกายภาพ อัตราการไหลของน้ำในลำน้ำที่ไหลผ่านลาดดินตลิ่งตามธรณีสัณฐาน โดยที่พิจารณาการเคลื่อนตัวของน้ำหลาก (Flood Routing) ในลำน้ำที่ศึกษา ผลการหาอัตราการไหลของน้ำสูงสุด 0.160 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที ความเร็วของน้ำที่กระทำ 0.009 เมตรต่อวินาที กับพื้นที่หน้าตัดของน้ำไหลผ่านในจุดวิบัติ การลดระดับของน้ำแบบฉับพลันที่ระดับต่าง ๆ ทั้งหมดเป็นปัจจัยที่ส่งผลให้ลาดดินตลิ่งลำน้ำขาดเสถียรภาพได้ ข้อมูลต่าง ๆ นำมาใช้วิเคราะห์หาค่าอัตราส่วนความปลอดภัย (Factor of Safety, FS) ของเสถียรภาพลาดดินโดยการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ 2 โปรแกรม ในอดีตจนถึงปัจจุบันโปรแกรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์เสถียรภาพลาดดิน คือ GeoStudio 2012 slop/w โดยวิธี Limit equilibrium ผลการวิเคราะห์หาค่าค่าอัตราส่วนความปลอดภัยต่ำสุด 0.555 ภายหลังการวิบัติและ Plaxis 2D โดยวิธี Finite element ค่าอัตราส่วนความปลอดภัยต่ำสุด 0.386 ภายหลังการวิบัติ ซึ่งทั้ง 2 โปรแกรมเป็นซอฟต์แวร์ที่อาศัยการโมเดลวิเคราะห์ด้วยวิธี Mohr Coulomp ถึงแม้จะมีวิธีการในการวิเคราะห์ข้อมูลแตกต่างกันแต่สามารถประเมินเสถียรภาพลาดดินได้เช่นกันเพิ่มความน่าเชื่อถือของข้อมูล ก่อนจะนำผลลัพธ์ที่ได้มาประกอบการพิจารณาโครงสร้างป้องกันตลิ่งลำน้ำโดยอาศัยหลักวิศวกรรมโครงสร้าง งานวิจัยนี้ได้เสนอโครงสร้างป้องกันตลิ่งลำน้ำทั้งหมด 3 รูปแบบ ในการวิเคราะห์จุดวิบัติเดียวกัน รูปแบบที่ 1 การเสริมกล่องเกเบี้ยนเรียงหิน ผลการวิเคราะห์ได้ค่าอัตราส่วนความปลอดภัย 1.857 รูปแบบที่ 2 การเสริมกำแพงกันดินคอนกรีต เสริมเหล็ก ผลการวิเคราะห์ได้ค่าอัตราส่วนความปลอดภัย 1.798 และรูปแบบที่ 3 การเสริมเสาเข็มกันดิน (เสาเข็มตอก) ผลการวิเคราะห์ได้ค่าอัตราส่วนความปลอดภัย 1.356 ทั้ง 3 รูปแบบ เป็นวิธีที่ใช้ในงานก่อสร้างสำหรับนำไปเลือกใช้ให้เกิดประโยชน์ในการก่อสร้างแนวป้องกันตลิ่งลำน้ำอย่างมั่นคงถาวร และเป็นแนวทางให้กับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องต่อไปในอนาคต