SOIL TEST
August 20th, 2009
| 
Author: Administrator
| 
 |
 |
 หน่วยแรงหลัก (Principal Stresses) |
|
| (Principal Stress เป็นหน่วยแรงที่ตั้งฉากกับผิวกระทำ (Normal Stress) โดยที่บนผิวนั้นไม่มีแรงเฉือน (Shearing Stress) กระทำอยู่เลย) |
||
| การทดสอบหาค่ากำลังดินในแบบสามแกน Triaxial Test |
| ในบรรดาวิธีการทดสอบหาความแข็งแรงของมวลดินในห้องทดลอง เป็นที่ยอมรับกันว่า Triaxial |
| Test เป็นการทดสอบที่มีสภาพใกล้เคียงความเป็นจริงที่เกิดขึ้นในชั้นดินธรรมชาติมากที่สุด ทั้งนี้ เพราะความดันโดยรอบตัวอย่าง (Confining Pressure) สามารถควบคุมให้เหมาะสมตามสภาพธรรมชาติได้ และในระหว่างทำการทดลอง ความดันน้ำในตัวอย่างดินหรือปริมาตรน้ำที่ไหลเข้าหรือออกจากตัวอย่างดินสามารถควบคุมได้อย่างละเอียด |
| ดังนั้นในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ หรือ งานศึกษาวิเคราะห์ที่ต้องการความละเอียดของ |
| คุณสมบัติดินในด้านความแข็งแรง จึงมักจะทดสอบโดย Triaxial Test นอกจากนี้ การทดสอบวิธีนี้ยังอาจประยุกต์ใช้ในการหาค่าการทรุดตัวของชั้นดิน และหาค่าความซึมน้ำโดยละเอียดได้อีกด้วย |
| ทฤษฎี |
| มวลดินในระดับต่าง ๆ ใต้ผิวดินย่อมจะมีแรงดันอันเกิดจากน้ำหนักของดินเองโดยรอบซึ่งเรียกว่า |
| “Geostatic Stress” และเมื่อมีแรงกระทำหรือน้ำหนักภายนอก อันจะเป็นสาเหตุให้เกิดการเคลื่อนพังของมวลดินนั้นขึ้นภายหลัง หน่วยของแรงส่วนนี้เราอาจจะเรียกว่า “Applied Stress” ซึ่งอาจเกิดจากน้ำหนักของอาคารที่ถ่ายลงบนฐานราก หรือน้ำหนักของเขื่อนดินลงบนผิวดิน เมื่อมี Applied Stress นี้มากเกินไปจนเกินกำลังที่มวลดินจะรับไหวก็จะเกิดการเคลื่อนพัง |
 |
| หลักการของ Triaxial Test แตกต่างไปจาก Direct Shear Test ในการหาค่า Soil Strenght |
| parameters ดังนี้ คือ |
| 1. Triaxial Test จะมีแรงดันตั้งฉากกับผิวของตัวอย่างดินเท่านั้น โดยที่ส่วนมากแรงดันด้านข้าง |
| จะรักษาไว้คงที่ แล้วเพิ่มแรงดันด้านบนจนกระทั่งตัวอย่างดินเกิดการเคลื่อนพังขึ้น |
| 2. ระนาบหรือแนวการเคลื่อนพังของตัวอย่างเป็นไปโดยธรรมชาติ ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า ดังเช่น |
| ที่เกิดขึ้นใน Direct Shear Test |
| 3. การควบคุมการไหลถ่ายเทน้ำภายในตัวอย่างดินทำได้สมบูรณ์ โดยอาศัย Drainage value |
| และ Volume change indicator |
 |
| วิธีการทดสอบ Triaxial Test อาจแบ่งออกได้เป็น 2 ขั้นตอน คือ |
| 1. Consolidation State หลังจากเตรียมตัวอย่างดินในสภาพที่ต้องการแล้ว ตัวอย่างดินก็จะถูก |
| อัดทุก ๆ ด้านด้วยแรงดันที่เท่า ๆ กัน เรียกว่า Confining pressure หรือ Consolidation pressure ภายใต้แรงดันนี้ก็เปรียบเสมือนเรานำตัวอย่างดินเข้าสู่สภาพความดันใต้ชั้นดิน ถ้ายิ่งลึกมาก ๆ ก็ยิ่งต้องมี Confining pressure มาก ภายหลังจากนั้นอาจจะมีการปล่อยให้น้ำภายในตัวอย่างดินไหลออกจนสู่สภาพสมดุลย์ คือไม่ไหลต่อไปแล้ว |
| 2. Shearing State ภายหลังการ Consolidation แล้ว ความดันด้านบน (บางกรณีอาจจะเป็น |
| ด้านข้างก็ได้) จะค่อย ๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งเปรียบเสมือนตัวอย่างดินถูกน้ำหนัก หรือแรงภายนอกกระทำ แรงดันนี้จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนตัวอย่างดินทานไว้ไม่ไหวก็จะเกิดการเคลื่อนพังขึ้นได้ ซึ่งจะปรากฎเป็น Failure plane ให้เห็นบนตัวอย่างดิน |
| ในแต่ละขั้นตอนจะมีรายละเอียดซึ่งจะกล่าวถึงในลำดับต่อไป ถ้าเรามาพิจารณาสภาพของความดัน |
ในขณะที่เกิดการเคลื่อนพัง จะเห็นว่า ความดันหรือแรงดันทั้งหมดเป็น “Principal Stress” หน่วยแรงดันที่มีค่ามาก (แนวดิ่ง) เรียกว่า Major Principal Stress ( 1) และที่น้อยกว่า (แนวราบ) เรียกว่า Minor Principal Stress (3) หน่วยแรง 2 ค่า นี้สามารถนำมาพล๊อตเป็น Mohr’s Diagram ได้ดังแสดงในรูปด้านล่าง
|
 |
|
และถ้าตัวอย่างดินเหมือน ๆ กัน ถูกทำการทดลองโดยเปลี่ยนค่าของ 3 ให้แตกต่างกันไป
|
| ผลที่ได้คือ Mohr’s Circle หลายวง ดังในรูปด้านล่าง ซึ่งเมื่อลากเส้นสัมผัส Mohr’s Circle เหล่านั้น เส้นตรงเส้นนี้จะเรียกว่า Mohr’s Coulomb Envelope ซึ่งแสดงคุณสมบัติทางด้านความแข็งแรงของมวลดินนั้น ๆ เช่นเดียวกับ Direct Shear Test |
| Strength Parameter 2 ค่าคือ จุดตัดเรียกว่า Cohesion‚ c และความลาดชันคือ tan Ø |
 |
| ที่มา : www.gerd.eng.ku.ac.th |