ทดสอบดินหยั่งแบบเบา Kunzelstab Penetration Test

สืบเนื่องจากการที่ต้องมีพื้นฐานความรู้ประสบการณ์ ฐานข้อมูลงานวิจัยในระยะเวลากว่า 80 ปี ทำให้ได้มาซึ่งข้อมูลที่มีสหสัมพันธ์ระหว่างค่าทดสอบ (N N₆₀ หรือ (N₁)₆₀) กับ พารามิเตอร์ หรือ คุณสมบัติทางวิศวกรรมของดิน ที่ได้จากการทดสอบ Standard Penetration Test (SPT) ที่ได้จากทดสอบจำนวนมาก เช่น Allowable bearing capacity, Shear strength, Relative Density, Settlement, และ Compressibility

แต่เมื่อนำมาพิจารณาเปรียบเทียบกับ การทดสอบ Kunzelstab Penetration Test (KPT) ในด้านของข้อมูลงานวิจัยสหสัมพันธ์ระหว่างผลทดสอบกับพารามิเตอร์คุณสมบัติทางวิศวกรรม ค่าที่ได้จะมีทั้งข้อจำกัดและบริบทโดยอ้อม จึงเป็นเหตุให้ต้องนำมาประยุกต์ใช้งานออกแบบฐานราก ปัจจุบันประเทศไทยมีเพียง Chart ความสัมพันธ์กับค่า Allowable bearing capacity ที่ใช้ออกแบบฐานรากแผ่ขนาด 2×2 ตารางเมตร อยู่เหนือระดับน้ำใต้ดิน จำกัดค่าการทรุดตัวไม่เกิน 25 มิลลิเมตร ที่ EGAT จัดทำขึ้นเพื่อใช้งานออกแบบฐานรากของเสาไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น ถ้าต้องการประเมินหาค่าพารามิเตอร์กำลังของดิน (c’ และ Φ) จะต้องแปลงเป็นค่าผลทดสอบ SPT (N₆₀) แล้วจึงแปลงเป็นค่ากำลังของดินอีกครั้งหนึ่ง

การเจาะสำรวจดิน ด้วยการเจาะดิน และเก็บตัวอย่างดิน พร้อมทั้งทำการทดสอบความแข็งแรงหรือความแน่นของดินในสนามด้วยการตอกทดสอบมาตรฐาน (Standard Penetration Test, SPT) ซึ่งสามารถทำการเก็บตัวอย่างดินเพื่อไปทดสอบดินในห้องปฏิบัติการได้ แต่เนื่องด้วย วิธีการเจาะสำรวจดิน และทดสอบความแข็งแรงของดินในสนามด้วยการตอกมาตราฐาน มีคุณสมบัติบางประการที่มากเกินความจำเป็น ทั้งในส่วนของปัจจัยด้านงบประมาณที่มากกว่า ใช้เวลาการทดสอบนานกว่า อุปกรณ์และเครื่องมือเจาะสำรวจดินมีขนาดใหญ่ และมีน้ำหนักมาก (ASTM D 1586) จึงไม่เหมาะกับพื้นที่ที่ยากต่อการนำรถยนต์เข้าถึงพื้นที่ทดสอบ หรือ มีอุปสรรค และไม่สะดวกต่อการขนย้ายอุปกรณ์เจาะสำรวจดินเข้าพื้นที่ทดสอบได้ เช่น พื้นที่ที่มีชั้นดินอ่อนมาก พื้นที่ทุรกันดาร พื้นที่ทำงานจำกัด หรือบริเวณลาดดิน เป็นต้น หากสภาพหน้างานจริงไม่เอื้อต่องานเจาะสำรวจดินด้วยการตอกทดสอบมาตรฐาน (Standard Penetration Test, SPT) หรือมีข้อกำหนดบางประการทำให้ต้องเลือกวิธีการเจาะสำรวจดินด้วยเครื่องตอกหยั่งชั้นดินขนาดเบา (Kunzelstab Penetration Test, KPT)

การทดสอบดิน Kunzelstab Penetration Test (KPT) เป็นการทดสอบหาคุณสมบัติทางด้านการรับน้ำหนักของดินตามธรรมชาติ โดยพื้นฐานของความสามารถของเครื่องมือเจาะหยั่งแบบเบา Kunzelstab Penetration Test (KPT) ที่ตอบโจทย์ได้กับทุกสภาวะชั้นดินที่ทำการทดสอบ ไม่ว่าจะเป็น กลุ่มประเภทชั้นดินเม็ดละเอียด Fine Grained Soil ได้แก่ ชั้นดินเหนียว ชั้นดินตะกอน ถึง กลุ่มประเภทชั้นดินเม็ดหยาบ Coarse Grained Soil ได้แก่ ชั้นทราย ชั้นกรวด ต่อเนื่องตามขนาดของเม็ดดิน (ดินเม็ดละเอียดมีขนาดเล็กกว่าดินเม็ดหยาบประมาณ 0.075 มม.) การทดสอบดิน Kunzelstab Penetration Test (KPT) เป็นการทดสอบดินที่ใช้พลังงานต่ำ ซึ่งจะเห็นได้จากระดับความลึกที่สามารถทดสอบดินได้ โดยประมาณ 5 เมตร (ลูกตุ้มตอกหนัก 10 กิโลกรัม) เป็นลักษณะการใช้ลูกตุ้มกระแทกส่งหัวเจาะรูปกรวยผ่านชั้นดินลงไป ซึ่งแรงต้านการเคลื่อนที่ของหัวเจาะรูปกรวยจะมีความสัมพันธ์กับคุณสมบัติชั้นดิน รูปแบบการวางตัวของชั้นดิน ผลของการทดสอบสามารถใช้ประมาณค่ากำลัง ความหนาของชั้นดิน (ชั้นดินอ่อน หรือ ชั้นดินแข็ง) อีกทั้งยังทำให้เราสัมผัสได้ถึงคุณสมบัติทางกายภาพของชั้นดินเบื้องต้นได้

Kunzelstab Penetration Test (KPT) เป็นการทดสอบกำลังต้านทานชั้นดินด้วยการหยั่งตอก แรงกระแทกจากตุ้มตอกถ่ายไปสู่ปลายของหัวเจาะรูปกรวย (Cone head) มุม 60 องศา โดยไม่เกิดแรงเสียดทานที่ก้านเจาะ เนื่องจากหัวเจาะมีขนาดใหญ่กว่าก้านเจาะ ด้วยเครื่องมือทดสอบดิน KPT มาตรฐาน DIN 4049 ของประเทศเยอรมัน ประกอบด้วย หัวเจาะรูปกรวยเหล็ก ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 25 มิลลิเมตร หัวกรวยทำมุม 60 องศา ต่อเข้ากับก้านเจาะ (Rod) มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 20 มิลลิเมตร โดยหัวเจาะจะถูกตอกลงในดินด้วยตุ้มตอก (Hammer) น้ำหนัก 10 กิโลกรัม ยกสูงตามแกนเหล็กนำ (Guide Rod) ในแนวดิ่ง ด้วยการทำเครื่องหมายไว้ เพื่อกำหนดระยะตุ้มตอก 50 เซ็นติเมตร แล้วปล่อยให้ตกลงอย่างอิสระมากระแทกกับแป้นเหล็กรองรับ ซึ่งปลายอีกด้านหนึ่งต่อเข้ากับก้านตอกในแนวดิ่ง โดยความเร็วในการตอกจะอยู่ในช่วง 15-30 ครั้ง/นาที ทำการตอกทดสอบแล้วบันทึกผล นับจำนวนครั้งของการตอกทุกความลึก 200 มิลลิเมตร เป็นค่า N_KPT มีหน่วยเป็นครั้งต่อระยะจม 20 เซนติเมตร (blows/200 mm) เก็บข้อมูลตลอดความลึกของการหยั่งสำรวจ จนกระทั่งถึงระดับความลึกที่กำหนด และนำผลทดสอบมาคำนวณหาค่ากำลังรับน้ำหนักของดิน เพื่อนำไปใช้ในการออกแบบฐานรากระดับค่าน้ำหนักบรรทุกต่ำถึงสูงปานกลาง

ที่มา :

https://www.lib.ku.ac.th/kuconf/KC4111060.pdf

http://www.lib.buu.ac.th/st/ST0002771.pdf

https://engfanatic.tumcivil.com/tumcivil_1/media/Somsak-LAB/SoilSheetFull.pdf

http://dspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/6603/1/2.%20คมวุธ%20วิศวไพศาล.pdf