(ราง)กองชาง

กรมพัฒนาที่ดินกระทรวงเกษตรและสหกรณ

คูมือและมาตรฐานการทดสอบงานดินงานพัฒนาที่ดินทางดานวิศวกรรมเพื่อเกษตรกรรม

กลุมมาตรฐานการสํารวจออกแบบการพัฒนาที่ดินดานวิศวกรรมกองชาง กรมพัฒนาที่ดิน

สิงหาคม 2547

คํานําการจัดทําคูมือและมาตรฐานการทดสอบงานดินของงานพัฒนาที่ดิน ทางดานวิศวกรรมเพื่อ

การเกษตรกรรม มีจุดประสงคเพื่อที่จะใหผูที่มีหนาที่เกี่ยวของกับงานดังกลาวไดศึกษาและเปนแนวทางในการปฏิบัติงานโดยเฉพาะอยางยิ่งผูที่มีวิชาชีพทางวิศวกรรม ซ่ึงจะตองคํานึงถึงความเหมาะสม ความปลอดภัยและความประหยัด เพื่อทําใหไดผลงานที่เกิดประโยชนสูงสุดทางการเกษตร คูมือและมาตรฐานการทดสอบงานดินนี้ ไดรวบรวมจากตําราวิชาการและนํามาเรียบเรียงเพื่อใหงายตอการศึกษาทําความเขาใจ ผูปฏิบัติงานที่ปฏิบัติงานเกี่ยวของกับงานกอสรางงานดินประเภทตางๆ ทางดานวิศวกรรม จะตองมีความรูและศึกษาถึงพฤติกรรมและคุณสมบัติของดินอยางถองแท เพื่อมิใหเกิดการวิบัติเนื่องจากการกอสราง เพราะงานกอสรางงานดินถือเปนพื้นฐานที่สําคัญ อันเปนสวนประกอบของอาคารโครงสรางทางวิศวกรรมตางๆ หากผูปฏิบัติงานละเลยที่จะศึกษาและตรวจสอบหรือขาดความรูยอมจะเกิดผลเสียหายตอสวนรวมได ดังนั้นผูจัดทําคูมือหวังวาผูปฏิบัติงานจะไดนําเอาความรูจากคูมือและมาตรฐานการทดสอบงานดินนี้ นําเอาไปใชใหเปนประโยชนตอไป

จัดทําโดยกลุมมาตรฐานการสํารวจออกแบบการพัฒนาที่ดินดานวิศวกรรมกองชาง กรมพัฒนาที่ดิน

นายวิชัย เสาวรัจ นายชวลิต ชูวงศ นายประจง ภิญโญภานุวัฒน

สารบัญ

หนาทั่วไป 1คุณสมบัติทางกายภาพและทางวิศวกรรมของดิน 21. การจําแนกประเภทของดิน 22. ความสัมพันธระหวางปริมาตรและน้ําหนักของดินชื้น 43. ขนาดและรูปรางของเม็ดดิน 54. พลาสติกซิตี้ 65. คาเสถียรภาพความลาด 76. การซึมผานและการไหลของน้ําในดิน 117. หนวยแรงใตดินและการทรุดตัวของดิน 13วิธีการทดสอบและตรวจสอบคุณสมบัติงานดินทางดานวิศวกรรม 171. การทดสอบและตรวจสอบขีด Atterberg , s Limits 172. การหาขนาดคละของวัสดุ 243. การบดอัดดิน 284. การทดสอบการบดอัดดินในภาคสนามโดยวิธี Sand Cone Method 325. การทดสอบ CBR 38ความรูที่ผูควบคุมงานจะตองศึกษาและเตรียมตัว 47หนังสืออางอิง 50

1

ทั่วไปการพัฒนาที่ดินดานวิศวกรรมเพื่อเกษตรกรรมเปนการปรับปรุงดินหรือที่ดิน หรือการ

อนุรักษดินและน้ํา ตามระเบียบของคณะกรรมการพัฒนาที่ดิน (พ.ศ.2533) วาดวยหลักเกณฑเกี่ยวกับคําขอใหปรับปรุงดินหรือที่ดิน หรือการอนุรักษดินและน้ําเปนการเฉพาะรายตามมาตรา 14 แหงพระราชบัญญัติพัฒนาที่ดิน พ.ศ.2526

“การปรับปรุงดินหรือที่ดิน” หมายความวาการกระทําใดๆตอดินหรือที่ดิน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพของดิน หรือที่ดินและหมายความรวมถึงการปรับปรุงดิน หรือที่ดินที่ขาดความอุดมสมบูรณตามธรรมชาติ หรือขาดความอุดมสมบูรณ เพราะการใชประโยชน ทั้งนี้เพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรใหสูงขึ้น

“การอนุรักษดินและน้ํา” หมายความวา การระวังรักษาและปองกันดินมิใหถูกชะลางและพัดพาไปตลอดจนการรักษาน้ําในดิน และบนผิวดิน ใหคงอยูเพื่อรักษาดุลยธรรมชาติใหเหมาะสมในการใชประโยชนที่ดินเพื่อเกษตรกรรมและอื่นๆ

การพัฒนาที่ดินทางดานวิศวกรรมเพื่อเกษตรกรรมจะประกอบดวยงานในลักษณะตางๆ ดังนี้

1. การพัฒนาแหลงน้ําขนาดเล็ก เชน เขื่อนดิน ฝายน้ําลน สระเก็บน้ํา ขุดลอกหนองคลองบึง และอื่นๆ

2. การควบคุมน้ําเพื่อปองกันและแกไขปญหาน้ําทวม3. การชลประทานเสริมในพื้นที่เกษตรอาศัยน้ําฝน เชน คลองสงน้ํา ระบบสงน้ํา ฯ4. การปรับปรุงพื้นที่เกษตรกรรม เชน LAND LEVELLING, LANDSHAPING ฯ5. การปองกันการชะลางพังทะลายของดิน เชน ระบบคันดินตางๆ6. การกอสรางถนนในไรนา ทางลําเลียง พืชผลทางการเกษตร

เนื่องจากงานพัฒนาที่ดินทางดานวิศวกรรมดังกลาวเปนงานที่บางสวนตองเกี่ยวของกับดิน ซึ่งเปนวัสดุตามธรรมชาติที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาคขนาดตางๆของหินที่ไดสลายตัวผุพังตามกระบวนการธรรมชาติ โดยมีน้ําและสารอินทรียเปนสวนประกอบของมวลดิน สภาพดินของแตละพื้นที่จะประกอบดวยดินหลายๆชั้น ทับถมกันนับต้ังแตชั้นผิวดิน ลึกลงไปจนถึงชั้นหินแข็ง ดินของชั้นตางๆเหลานี้ จะมีคุณสมบัติแตกตางกัน เนื่องจากผลของกระบวนการผุพังไมเทากัน นอกจากนั้นดินในแตละพื้นที่ก็อาจจะมีลักษณะชั้นดินไมเหมือนกัน ถึงแมวาจะเกิดจากหินกําเนิดชนิดเดียวกันก็ตาม การศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ และทางวิศวกรรมของดิน เพื่อใชประกอบในการออกแบบโครงสรางของงานวิศวกรรมหรือการพิจารณาคัดเลือกวัสดุมวลดินที่เหมาะสมมาใชกับงานกอสรางแตละประเภทของดินถม จึงมีความจําเปนที่จะตองเขาใจพฤติกรรมของดินอยางถองแท นอกจากนี้เพื่อที่จะใหงานดังกลาวสามารถใชงานไดอยางมีประสิทธิภาพสูงสุดจึงตองมีขอกําหนดและมาตรฐานในการควบคุมการกอสรางตลอดจนวิธีการทดสอบตรวจสอบงานดิน

2

คุณสมบัติทางกายภาพและทางวิศวกรรมของดินในการทํางานที่เกี่ยวของกับงานกอสรางงานดินทางดานวิศวกรรม จําเปนที่จะตองศึกษา

ถึงคุณสมบัติทางกายภาพและทางวิศวกรรมของดินเพื่อใหเขาใจและสามารถนําไปใชในการทํางาน ไดอยางเหมาะสมและถูกตอง คุณสมบัติทั่วไปซึ่งควรจะศึกษาแยกออกได ดังนี้

1. การจําแนกประเภทของดิน ( Soil Classification )ในการศึกษาคุณสมบัติทางดานกายภาพของมวลดิน สามารถแบงดินออกเปน 2

ประเภทใหญๆ ไดแก ดินจําพวกมวลหยาบและดินจาํพวกมวลละเอียด ดินจําพวกมวลหยาบชนิดดินเม็ดเดี่ยว เชน กรวดทราย ดินตะกอน ซึ่งความตานทานแรงเฉือนจะเกิดจากแรงเสียดทานภายในของผิวสัมผัสของเม็ดดินเปนสวนใหญ ดังนั้นขนาดรูปราง และการกระจายขนาดคละของเม็ดดิน จะมีความสําคัญตอคุณสมบัติทางดานวิศวกรรมของมวลดิน สวนดินจําพวกมวลละเอียด ความตานทานแรงเฉือนจะเกิดจากแรงเหนี่ยวนํา ระหวางอนุภาคเม็ดดิน ดังนั้นคุณสมบัติทางดานวิศวกรรมของมวลดินละเอียด เชน ดินเหนียว จึงขึ้นอยูกับพลาสติกซิต้ี (Plasticity) ของมวลดินเปนสวนใหญ อิทธิพลการกระจายขนาดคละของเม็ดดินเหนียวแทบจะไมมี การจําแนกดินมวลหยาบสามารถทําโดยวิธีรอนผานตะแกรงมาตรฐาน สวนมวลดินละเอียดอาจจําแนกโดยวิธีหาคาขีดแอตเตอร เบอรก

ขนาดของเม็ดดิน (มม.)

Silt Sand GravelClay Cobbles Boulders Fine Medium Coarse Fine Medium Coarse Fine Medium Coarse 0.002 0.006 0.02 0.06 0.2 0.6 2 6 20 60 2000.001 0.01 0.1 1 10 100

1.1 ดินมวลหยาบ เปนดินที่เกิดจากการผุพังของหินทางดานกายภาพ มีขนาดอนุภาคต้ังแต 0.002 มิลลิเมตรขึ้นไป ไดแกดินจําพวกดินตะกอน (Silt) ทราย (Sand) กรวด (Gravel)หินขนาดกลาง (Cobble) และหินขนาดใหญ (Boulder) ขนาดและรูปรางของเม็ดดินหยาบจะมีลักษณะแตกตางกันไปขึ้นอยูกับตัวกลางของการพัดพา อาจมีทั้งเปนเหลี่ยมทั้งกอน จนกระทั่งถึงเกลี้ยงทั้งกอน

1.2 ดินมวลละเอียด โดยทั่วไปในงานทางดานวิศวกรรม ไดแกดินจําพวกดินเหนียว(Clay) จะมีขนาดตั้งแต 0.002 มิลลิเมตรลงมา

การจําแนกประเภทของดินในงานวิศวกรรมประเภทดินถม และงานฐานรากของอาคารทั่วไปจะนิยมใชระบบ Unified Classification เปนการจําแนกประเภทของดินโดยพิจารณาการ

3

กระจายขนาดคละของเม็ดดินและพลาสติกซิต้ีของมวลดินเปนเกณฑ ใชอักษรภาษาอังกฤษ 2 ตัว แทนชนิดของดิน เชน SM หมายถึงดินตะกอนปนทราย (Silty Sand) SC หมายถึงดินเหนียวปนทราย (Clayey Sand) เปนตน ดังนั้นจึงมีความจําเปนตองทราบความหมายของอักษรภาษาอังกฤษแตละตัวใหได ซึ่งอักษรภาษาอังกฤษแตละตัวมีความหมาย ดังนี้

อักษร G หมายถึง กรวด (Gravel)อักษร S หมายถึง ทราย (Sand)อักษร M หมายถึง ดินตะกอน (Silt)อักษร C หมายถึง ดินเหนียว (Clay)อักษร O หมายถึง ดินจําพวกสารอินทรีย (Organic)อักษร PT หมายถึง ดินเลนที่เกิดจากการเนาเปอยของวัชพืช (Peat)อักษร W หมายถึง ขนาดเม็ดดินคละดี (Well Graded)อักษร P หมายถึง ขนาดเม็ดดินคละไมดี (Poorly Graded)อักษร H หมายถึง คาขีดเหลวของดินสูง (L.L.> 50%)อักษร L หมายถึง คาขีดเหลวของดินต่ํา (L.L.< 50%)อักษร NP หมายถึง พลาสติกซิต้ีของมวลดินไมมี (Non Plastic)

การจําแนกประเภทของดินในระบบ Unified Classification จะจําแนกไดเปน1. ดินมวลหยาบในระบบ Unified Classification ดินมวลหยาบประกอบดวยดิน 2 กลุมใหญๆ ไดแก กรวด (G) และ ทราย (S) โดย

พิจารณาเม็ดดินสวนที่ลอดผานตะแกรงเบอร 4 นอยกวา 50%จัดเปนพวกกรวด แตถาเม็ดดินสวนที่ลอดผานตะแกรงเบอร 4 มากกวา 50%และคางบนตะแกรงเบอร 200 มากกวา 50%จัดเปนพวกทราย (S)

ดินกลุมกรวด (G) และทราย (S) แตละกลุมยังแบงออกเปน 4 กลุมยอยไดแกก. กรวดคละกันดี (GW) ,กรวดคละไมดี (GP)ข. ดินตะกอนปนกรวด (GM) ดินเหนียวปนกรวด (GC)ค. ทรายคละกันดี (SW) ทรายคละไมดี (SP)ง. ดินตะกอนปนทราย (SM) ดินเหนียวปนทราย (SC)

2. ดินมวลละเอียดในระบบ Unified Classificationดินมวลละเอียดประกอบดวย 4 กลุมใหญ ไดแก ดินตะกอน (M) ดินเหนียว (C)

ดินสารอินทรีย (O) และดินเลนที่เกิดจากการเนาเปอยของวัชพืช (PT) ดินมวลละเอียด 3 กลุมแรกซึ่งไดแก ดินตะกอน ดินเหนียว และดินสารอินทรีย แตละกลุมยังแบงออกเปน 2 กลุมยอย ไดแก ดินตะกอนที่มีคาขีดเหลวสูง (MH) ดินตะกอนที่มีคาขีดเหลวต่ํา (ML) ดินเหนียวที่มีคาขีดเหลวสูง

4

(CH) ดินเหนียวที่มีคาขีดเหลวต่ํา (CL) ดินสารอินทรียที่มีคาขีดเหลวสูง (OH) ดินสารอินทรียที่มีคาขีดเหลวต่ํา (OL)

การจําแนกประเภทของดินยังมีระบบการจําแนกอีกหลายระบบ ซึ่งควรจะศึกษาเพิ่มเติมจากเอกสารวิชาการเกี่ยวกับวิศวกรรมปฐพีและฐานรากประกอบกันไปดวย

2. ความสัมพันธระหวางปริมาตรและน้ําหนักของดินชื้น ดินตามธรรมชาติจะประกอบดวยสวนที่เปนเนื้อดิน สวนที่เปนน้ํา และสวนที่เปน

อากาศ ปริมาณสวนประกอบทั้ง 3 ของมวลดินจะมีอิทธิพลตอคุณสมบัติทางดานวิศวกรรม เชน กําลังและความสามารถของการอัดแนนของมวลดินจะมีความสัมพันธโดยตรงตอหนวยน้ําหนัก (Unit Weight) ปริมาณน้ําในมวลดิน (Water Content) อัตราสวนโพรง (Void Ratio) องศาความอิ่มตัว (Degree of Saturation) เปนตน มวลดินไมจําเปนตองมีสวนประกอบครบทั้ง 3 สวน อาจจะมีสวนประกอบเพียง 2 สวนก็ได ทั้งนี้ข้ึนอยูกับสถานภาพของมวลดินเปนเกณฑ

ความสัมพันธระหวางปริมาตรและน้ําหนักดินชื้น สามารถกําหนดเปนสูตรไดดังนี้ ถาให

w = น้ําหนักทั้งหมดของมวลดิน V = ปริมาตรทั้งหมดของมวลดินws = น้ําหนักของสวนที่เปนเนื้อดิน vs = ปริมาตรของสวนที่เปนเนื้อดินww = น้ําหนักของสวนที่เปนน้ํา va = ปริมาตรของสวนที่เปนอากาศwa = น้ําหนักของสวนที่เปนอากาศ vw = ปริมาตรของสวนที่เปนน้ําe = อัตราสวนโพรง (Void Ratio) vv = ปริมาตรของชองวางในมวลดินn = ความพรุน (Porosity) % s = องศาความอิ่มตัว %w = ปริมาณความชื้น (Moisture Content) %rw = หนวยน้ําหนักของน้ํา rd = หนวยน้ําหนักของมวลดินแหงgs = ความถวงจําเพาะของดิน rsat= หนวยน้ําหนักมวลดินที่อ่ิมตัว

ซึ่งความสัมพันธจะอยูในรูปของสมการws = VsGsrw 1e = vv 2

vs

n(%) =100xvv 3 v

s(%) = 100xvw 4 vv

w(%) = 100x ww 5 ws

5

rd = ws 6 v

rd = Gs x rw 7 1 + e

rsat = (Gs + e) rw 8 (1 + e)

ความสัมพันธเหลานี้จะมีความสําคัญยิ่งในการใชคํานวณการทดลอง หรือตรวจสอบถึงมาตรฐานของงานดินตอไป

3.ขนาดและรูปรางของเม็ดดิน ขนาดและรูปรางของเม็ดดินมีอิทธิพลตอคุณสมบัติทางวิศวกรรมของดิน โดยเฉพาะ

มวลดินหยาบ มวลดินหยาบที่มีขนาดใหญกวา 0.06 มม. (หรือ 0.074 มม.) ข้ึนไป เสถียรภาพของมวลดินขึ้นอยูกับความเสียดทานของผิวเม็ดดิน เราอาจเรียกดินมวลหยาบชนิดนี้วาดินเสียดทาน ซึ่งเปนดินที่ไมมีแรงเหนี่ยวนําระหวางผิวของเม็ดดิน การหาขนาดของเม็ดดินทําไดโดยการรอนผานตะแกรง (Sieving) เบอรตางๆ ซึ่งเรียงลําดับความละเอียดโดยตะแกรงละเอียดที่สุดไวขางลางและหยาบที่สุดไวขางบน สวนมวลดินที่มีเม็ดดินขนาดเล็กกวา 0.06 มม. (หรือ 0.074 มม.) เสถียรภาพของมวลดินขึ้นอยูกับแรงเหนี่ยวนําระหวางผิวของเม็ดดิน

ลักษณะรูปรางของเม็ดดินมีต้ังแตรูปทรงคอนขางกลมจนถึงยาวเรียว หรือเปนแผนบางๆ สําหรับดินมวลหยาบรูปรางของเม็ดดนิมีความสําคัญตอการรวมตัวของเม็ดดิน และเม็ดดินที่มีรูปรางแหลมคม จะเปนมวลดินที่มีเสถียรภาพสูง

ขนาดของตะแกรงมาตรฐาน มาตรฐาน U.S. มาตรฐานอังกฤษ มาตรฐานเมตริกเบอร D(มม.) D(นิ้ว) เบอร D(มม.) D(นิ้ว) เบอร D(มม.) D(นิ้ว) 4 4.76 0.1874 5 3.36 0.1323 5000 5.00 0.1969 6 3.36 0.1323 8 2.06 0.0811 3000 3.00 0.118110 2.00 0.0787 12 1.41 0.0555 2000 2.00 0.078720 0.84 0.0331 18 0.85 0.0335 1500 1.54 0.060640 0.42 0.0165 25 0.60 0.0236 1000 1.00 0.039460 0.25 0.0098 36 0.42 0.0165 500 0.50 0.0197100 0.149 0.0059 60 0.25 0.0098 300 0.30 0.0118200 0.074 0.0029 100 0.15 0.0059 150 0.15 0.0059

200 0.076 0.0030 75 0.075 0.0030

6

4.พลาสติกซิต้ี (Plasticity)พลาสติกซิต้ีเปนคุณสมบัติที่สําคัญของดินมวลละเอียด ซึ่งหมายถึงความเหลวเหนียว

หนืดของมวลดินละเอียด โดยเฉพาะดินเหนียวเมื่อผสมกับน้ํา ซึ่งพฤติกรรมของมวลดินจะขึ้นอยูกับสถานะภาพความเหลว (Consisteney) เปนสําคัญ ความเปนพลาสติกซิต้ีของมวลดินมีสาเหตุมาจากบริเวณผิวของเม็ดดินมีประจุไฟฟาลบ จะดึงดูดโมเลกุลของน้ําทีมีทั้งประจุบวกและลบ ทําใหน้ําเกาะติดผิวของเม็ดดินมีลักษณะเปนชิ้นบางๆ ตอมาเมื่อปริมาณน้ําในมวลดินเพิ่มข้ึน จะทําใหความหนาของชั้นน้ํามีความหนาเพิ่มข้ึน ชั้นน้ําที่เกาะติดแนนกับผิวเม็ดดินเรียกวา น้ําแอดซอบ (Adsorbed Water) สวนชั้นที่ถัดออกไปจากชั้นน้ําแอดซอบ เรียกวา น้ําวิสคอส (Viscous Water) น้ําทั้งสองชั้นนี้มีแรงดึงดูดภายใตสนามแมเหล็กไฟฟา แรงดึงดูดของน้ําชั้นแอดซอบจะสูงกวาน้ําในชั้นวิสคอส อนึ่ง เมื่อปริมาณน้ําในมวลดินเพิ่มข้ึนอีก ความหนาของชั้นน้ําจะหนาขึ้น ชั้นน้ําที่ตอจากชั้นน้ําวิสคอส เรียกวา น้ําอิสระ (Free Water) ซึ่งโมเลกุลของน้ําจะเคลื่อนที่โดยอิสระ การเปลี่ยนแปลงตําแหนงของเม็ดดินเนื่องจากชั้นน้ําอิสระ ทําใหรูปรางของมวลดินแปรเปลี่ยน แตชองวางระหวางเม็ดดินคงเดิม จะเห็นไดวาการเพิ่มปริมาณน้ําในมวลดินจะมีอิทธิพลตอการเปลี่ยนสถานะของมวลดินจากของแข็ง (Solid State) กึ่งของแข็ง (Semi – Solid) พลาสติก(Plastic State) และของเหลว (Liquid State) ตามลําดับ ในทางกลับกันเมื่อปริมาณน้ําในมวลดินลดลง สวนของน้ําอิสระจะถูกลดลงกอน ทําใหน้ําระหวางเม็ดดินมีความหนืดสูงขึ้น เมื่อลดปริมาณน้ําในมวลดินตอไป ความเปนพลาสติกซิต้ีของมวลดินก็จะคอยๆลดลงจนหมดไป ในขณะที่มวลดินจะคอยๆแข็งตัวขึ้น ดินในสภาพแข็งน้ําในมวลดินจะเหลือเฉพาะน้ําแอดซอบ ทําหนาที่เหนี่ยวนําเม็ดดินใหยึดติดกันแนน

ปริมาณน้ําในมวลดินที่ทําใหสถานะภาพความเหนียวตัวของมวลดินเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งจะมีจุดแบงแตละสถานะภาพเรียกวา ขีดแอดเตอรเบอรก (Atterberg’s Limits) แบงเปน ก. ขีดเหลว (Liquid Limit) หมายถึง ปริมาณน้ํานอยที่สุดของมวลดินที่มีรองมาตรฐานกวาง 2 มิลลิเมตร บรรจุในถวยทองเหลืองครึ่งทรงกลม ภายหลังจากการเคาะ 25 คร้ัง อัตราเร็วในการเคาะ 2 คร้ังตอวินาที โดยมีระยะตกกระทบ 1 เซนติเมตร ทําใหดินไหลมาชนกันยาวครึ่งนิ้ว ทดลองโดยใชเครื่องมือทดสอบ Liquid Limit

ข. ขีดพลาสติก (Plastic Limit) หมายถึง ปริมาณน้ําที่นอยที่สุดในมวลดิน เมื่อมวลดินถูกคลึงใหเปนเสนกลมขนาดเสนผาศูนยกลาง 3 มิลลิเมตร โดยจะเริ่มแตกราวที่ผิว

ค. ขีดชริงคเกจ (Shrinkage Limit) หมายถึงปริมาณน้ํามากที่สุดในมวลดิน โดยไมทําใหปริมาตรทั้งหมดของมวลดินเปลี่ยนแปลง ปริมาตรของมวลดินที่ไมเปลี่ยนแปลงในที่นี้ก็คือ ปริมาตรของดินแหงซึ่งเม็ดดินจะอยูชิดกันแมจะลดปริมาณน้ําจากขีดชริงคเกจ ก็ไมทําใหปริมาตรมวลดินเปลี่ยนแปลงไป

7

นอกจากนี้ควรจะศึกษาถึงคาตางๆทางดานพลาสติกซิต้ีของมวลดิน เชนคา PI หรือคาดัชนีพลาสติกซิต้ี (Plasticity Index)คา LI หรือคาลิขวิดดิต้ี (Liquidity Index)

ซึ่งคา PI = LL – PLดินที่มีคาของดัชนีพลาสติกซิต้ีสูง จะเปนดินที่มีการยุบตัวและพองตัวไดสูงตามสภาพ

การณแปรเปลี่ยนของปริมาณน้ําในมวลดินและคา LI = W – PL

PIเมื่อ W = ปริมาณน้ําในมวลดินตามธรรมชาติดัชนีลิขวิดดิต้ี สามารถใชเปนดัชนีบงบอกสถานภาพของมวลดินตามธรรมชาติคือ LI > I แสดงวา W > LL ดินจะอยูในสถานะของเหลว LI = 1 แสดงวา W = LL ดินจะอยูที่ขีดเหลว O < LI < 1 แสดงวา W มีคาระหวาง PL กับ LL ดินอยูในสภาพพลาสติก LI = O แสดงวา W = PL ดินอยูที่ขีดพลาสติก LI < O แสดงวา W < PL ดินอยูในสภาพกึ่งของแข็ง (Semi – Solid)

5. คาเสถียรภาพความลาด (Stability of Slopes)เสถียรภาพความลาด (Stability of Slopes) ของดินนับวาเปนคุณสมบัติทางดาน

วิศวกรรมที่สําคัญมากที่จําเปนจะตองศึกษา หลักการของแรงโนมถวงของโลกและผลของระดับน้ําใตดินที่ไหลผานเม็ดดินจะมีผลตอเสถียรภาพความลาด ในงานกอสรางที่เกี่ยวกับการขุดดิน การถมดิน ตลอดจนเขื่อนดิน จะตองมีการออกแบบความลาดของงานดิน ซึ่งตองอาศัยพื้นฐานความเขาใจพฤติกรรมและคุณสมบัติทางดานวิศวกรรมของดินแตละชนิดที่จะนํามาใช เพื่อใหโครงสรางมีเสถียรภาพพอ

สาเหตุที่ทําใหโครงสรางสูญเสียเสถียรภาพและเกิดการพิบัติ จะสืบเนื่องมาจากน้ําหนักของดินตัวมันเอง มีคามากกวาแรงตานทานที่เกิดจากกําลังของดินนั้นๆ โดยที่เกิดในสภาพที่มีการเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติและสิ่งแวดลอม จะเปนปจจัยสําคัญที่ทําใหเกิดผลกระทบตอเสถียรภาพของโครงสราง สาเหตุตางๆดังกลาว เชน

ก. แรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนข. ระดับน้ําใตดินสูงทําใหมวลดินเคลื่อนตัวค. การผุพังของชั้นดินบริเวณฐานรากง. การขุดดินออกจากดานทายของความลาดจ. เนื่องจากความอิ่มตัวดวยน้ํา ทําใหกําลังดินลดลง

11

6. การซึมผานและการไหลของน้ําในดินคุณสมบัติของดินนั้น น้ําสามารถที่จะซึมผานได ดังนั้นในงานกอสรางที่เกี่ยวของ

กับงานดิน เชน เขื่อนดิน สระเก็บน้ํา คลองสงน้ํา คลองระบายน้ํา ถนนและอื่น ๆ วิศวกรและผูควบคุมงานควรจะศึกษาเรียนรูถึงคุณสมบัติของการซึมผานและการไหลของน้ําในดิน เพื่อที่จะไดนําไปใชใหถูกตองกับลักษณะของงานซึ่งจะนําไปสูความมั่นคงแข็งแรงและใชประโยชนไดสูงสุด

โดยทั่วไปลักษณะการไหลของน้ําจะแบงออกเปน 2 ชนิด คือการไหลแบบราบเรียบ ( Laminar Flow ) ซึ่งอนุภาคของน้ําเคลื่อนที่ในลักษณะตามกันไปเปนแผนหรือชั้นเรียบ ๆ สวนการไหลแบบปนปวน ( Turbulent Flow ) อนุภาคของน้ําจะเคลื่อนที่ในทิศทางที่ไมแนนอน มีการเปลี่ยนโมเมนตัม จากสวนหนึ่งไปยังสวนอื่นๆ ซึ่งจากการทดลองหาคาความเร็ววิกฤติ ( Critical Flow ) ของการไหล ซึ่งเปนความเร็วของการไหลที่เร่ิมเปลี่ยนจากการไหลแบบราบเรียบไปเปนการไหลแบบปนปวน พบวาคาความเร็ววิกฤติจะเปนสัดสวนผกผันกับความกวางของชองทางการไหล คือการไหลในชองกวาง จะใหคาความเร็ววิกฤติตํ่าจะเปนการไหลแบบปนปวน สวนการไหลในชองทางที่แคบ การไหลจะมีคาความเร็ววิกฤติสูงการไหลก็จะเปนแบบราบเรียบ

ดังนั้นการไหลของน้ําผานมวลดินที่มีการบดอัด ซึ่งจะมีชองทางการไหลที่เล็กมาก จึงถือวาเปนการไหลแบบราบเรียบเกือบทั้งหมด และสามารถจะหาคาการซึมผานได ซึ่งอยูในรูปความสัมพันธตาม Darcy’s Law ดังนี้

Q = KIA โดยที่ Q คือปริมาณของน้ําหรือของไหลตอหนึ่งหนวยเวลา

I คือคาลาดระดับน้ํา A คือพื้นที่หนาตัดของการไหลที่น้ําหรือของไหลไหลผาน K คือคาสัมประสิทธิ์การซึมผาน

ซึ่งคาสัมประสิทธิ์การซึมผานของน้ํา จะเปนตัวกําหนดที่จะนําวัสดุดินไปใชในงานกอสรางในแตละลักษณะงานตอไป คาคุณสมบัติการซึมผานของน้ําสามารถจําแนกไดดังนี้

ทึบน้ํา ( Impervious ) K < 10-6 ซม. / วินาทีกึ่งทึบน้ํา ( Semi – impervious ) 10-6 < K < 10-4 ซม. / วินาทีกึ่งซึมน้ํา ( Semi – pervious ) 10-4 < K < 5x10-3 ซม. / วินาที

ซึมน้ํา ( Pervious ) 5x10-3 < K < 5x10-2 ซม. / วินาที ซึมน้ํามาก ( Very pervious ) K < 5x10-2 ซม. / วินาที

ในงานกอสรางเขื่อนดิน การพิจารณาถึงวัสดุดินที่จะนํามาใชในการกอสราง ตองคํานึงถึงคุณสมบัติการซึมผานของน้ําเปนสําคัญ การบดอัดจะทําใหคุณสมบัติความทึบน้ําของดินเปลี่ยนไป ดินซึ่งน้ําซึมผานไดงายในสภาพธรรมชาติ สามารถนํามาใชเปนวัสดุทึบน้ําไดดวยการ

12

บดอัดที่เหมาะสม หากวัสดุดังกลาวมีขนาดคละที่ดี ( Well Graded ) และมีปริมาณสวนละเอียดที่เหมาะสม ดังนั้นการออกแบบเขื่อนหรืออาคารทางชลศาสตร ซึ่งมีวัตถุประสงคหลักในการปดกั้นน้ําเอาไวใชประโยชน จึงมีการยกระดับน้ําใหเกิดความแตกตางกันระหวางดานเหนือน้ําและทายน้ํา ถึงแมการปดกั้นจะมีการบดอัดที่ดี ตามธรรมชาติของน้ํายอมจะหาทางไหลผานชองทางที่ไหลออกไดงายกวา การออกแบบจึงจําเปนตองยอมใหมีการไหลซึมผานได โดยทั่วไปอัตราการซึมผานไมควรเกิน 0.01 – 0.05 % ของปริมาณน้ําเต็มอางตอวัน และขณะที่ไหลซึมจะตองเตรียมที่ไหลออก โดยมีชั้นกรองที่มีขนาดเหมาะสมไมใหเกิดการกัดเซาะ และไมเกิดความดันของน้ําที่สูงเกินไป

การคํานวณหาจํานวนน้ําที่ไหลซึมนั้น ปริมาณการไหลซึมจะขึ้นอยูกับคาสัมประสิทธิ์การซึมผาน (K) ของวัสดุดินชนิดตางๆ ซึ่งคา K อาจจะพิจารณาจากตารางคา “K” เฉลี่ยของดินชนิดตางๆดังนี้

คา K เฉลี่ยของดินสัญลักษณของดิน K

เมตรตอปGWGPGMGCSWSPSM

SM – SCSCML

ML – CLCLOLMHCHOH

8,200 ± 4,000 19,500 ± 10,400 >0.09 >0.09

ไมมีขอมูล>4.57

2.29 ± 1.460.24 ± 0.180.09 ± 0.060.18 ± 0.070.04 ± 0.020.02 ± 0.01ไมมีขอมูล

0.05 ± 0.030.02 ± 0.02ไมมีขอมูล

13

ิน

รูป ก.

7. หนวยแรงใตดินและการทรุดตัวของดินหนวยแรงใตพื้นดินของมวลดิน ณ. จุดใดๆที่เกิดขึ้น มีผลมาจากน้ําหนักดินที่ทับ

ถมที่จุดนั้นของชั้นดินที่อยูเหนือข้ึนไป เชน น้ําหนักโครงสรางบนพื้นดิน ระดับน้ําใตดิน และอื่นๆ ดังนั้นการออกแบบในสวนฐานรากของอาคารโครงสรางทางวิศวกรรม จะตองคํานึงถึงกําลังรับน้ําหนักของดินที่ปลอดภัยและการทรุดตัวที่เกิดขึ้น

มวลดินภายใตการกระทําของหนวยแรง จะทําใหเม็ดดินจัดเรียงตัวอัดกันแนน (Compressibility) ปริมาณน้ําและอากาศที่ไดสอดแทรกระหวางชองวางของเม็ดดิน จะถูกขับออกจากมวลดิน มวลดินจะเกิดการทรุดตัว ( Settlement ) ดินแตละชนิดจะมีการยุบตัวที่ไมเทากัน ดินจําพวกทราย การยุบตัวเกิดขึ้นรวดเร็วและแลวเสร็จในเวลาอันสั้น จึงมักไมมีผลตอโครงสรางในภายหลัง สวนดินจําพวกดินเหนียว การยุบตัวของมวลดินใชระยะเวลานานกวาจะคงที่ ซึ่งจะกอใหเกิดปญหาตางๆขึ้นได เชน การทรุดตัวมากเกินกวาที่ไดกําหนด หรือการทรุดตัวไมเทากันฯลฯ ดังนั้นการศึกษาสภาพความยุบตัวของมวลดิน ภายใตการกระทําของหนวยแรงของดินแตละชนิดเพื่อใชพิจารณาในการออกแบบและควบคุมการกอสรางจะชวยทําใหเกิดความมั่นคงตอเสถียรภาพของโครงสราง

หนวยแรงที่สําคัญซึ่งจะตองนํามาพิจารณาไดแก1. หนวยแรงที่กระทําตอมวลดินในแนวดิ่ง (Vertical Stress)2. หนวยแรงที่กระทําตอมวลดินในแนวราบหรือดานขาง (Horizontal or Lateral

Stress)หนวยแรงในแนวดิ่ง ( Vertical Stress )

หนวยแรงที่กระทําตอมวลดิน ณ.จุดที่ลึกลงไปจากพื้นผิวดิน เนื่องจากน้ําหนักของชั้นดินที่กดทับเหนือจุดนั้น คาหนวยแรงในแนวดิ่งของดินชนิดเดียวกัน และมีเนื้อเดียวกันตลอดระยะความลึก จะมีคาเทากับผลคูณของหนวยน้ําหนักมวลดินกับระยะความลึกจากผิวดินถึงจุดที่ตองการทราบ ถากรณีที่ระยะความลึกของมวลดิน ประกอบดวยดินตางชนิดกันและทับถมเปนชั้นๆ คาหนวยแรงในแนวดิ่งจะมีคาเทากับผลรวมของผลคูณ ระหวางหนวยน้ําหนักกับความหนาของชั้นดินแตละชั้น

γt σvo

A

ผิวด

Zb

cσvo

รูป ข.

Z Z γb

γc

ผิวดิน

ดินชั้น A

ดินชั้น B

ดินชั้น C

γa

Za

Z

14

หนวยแรงในแนวดิ่งที่ระยะความลึก Z ของชั้นดินที่มีเนื้อเดียวกันโดยตลอด (รูป ก.)

σvo = γt Zหนวยแรงในแนวดิ่งที่ระยะความลึก Z ของช้ันดินชนิดตางกัน (รูป ข.)

σvo = γaZa + γb Zb + γcZc

โดยที่σvo เปนหนวยแรงที่กระทําตอมวลดิน ณ. ตําแหนงจุดที่ตองการในแนวดิ่งγt เปนหนวยน้ําหนักของดินของชั้นดินที่มีเนื้อเดียวกันγa เปนหนวยน้ําหนักของดินในชั้น A มีความลึก Za

γb เปนหนวยน้ําหนักของดินในชั้น B มีความลึก Zb

γc เปนหนวยน้ําหนักของดินในชั้น C มีความลึก Zc

ในกรณีที่มีระดับน้ําผิวดิน หรือระดับน้ําใตดินเขามาเกี่ยวของสามารถจะคํานวณหาหนวยแรงในแนวดิ่งที่กระทําตอมวลดินไดดังนี้

ระดับน้ําเหนือผิวดิน

ระดับผิวดิน ระดับผิวดิน

Za ดินชั้น A γta

γsub Z ดินชั้น B γtb ระดับน้ําใตดิน Zb γw Zw

รูป ก. รูป ข .

ในกรณีระดับน้ําผิวดิน รูป ก.σvo = γsub Z

หรือ σvo = γt Z - γw Z

ในกรณีระดับน้ําใตดิน รูป ข.σvo = γta Za + γtb Zb - γwZw

15

โดยที่ σvo เปนหนวยแรงที่กระทําตอมวลดินในแนวดิ่งγsub เปนหนวยน้ําหนักของดินในสภาพต่ํากวาระดับน้ําγt เปนหนวยน้ําหนักของดินในสภาพอิ่มตัวγta เปนหนวยน้ําหนักของดินในสภาพอิ่มตัวของชั้นดิน Aγtb เปนหนวยน้ําหนักของดินในสภาพอิ่มตัวของชั้นดิน BZ, Za, Zb เปนความลึกของชั้นดินแตละชั้นγw เปนหนวยน้ําหนักของน้ําZw เปนความลึกของระดับน้ําใตดินถึงจุดที่ตองการ

หนวยแรงในแนวราบหรือหนวยแรงดานขาง ( Horizontal or Lateral Stresses )หนวยแรงในแนวราบ ณ. จุดใดๆ ที่ตํ่ากวาระดับพื้นผิวดิน สามารถหาไดจากผลคูณของ

สัมประสิทธิ์ความดันของดินในแนวราบ ( Coefficient of Horizontal Earth Pressure ) กับหนวยแรงของมวลดินที่กระทําในแนวดิ่ง (Vertical Stress )

σh = K x σvoโดยที่ K เปนสัมประสิทธิ์ความดันของดินในแนวราบ

σh เปนหนวยแรงของมวลดินที่กระทําในแนวราบ σvo เปนหนวยแรงของมวลดินที่กระทําในแนวดิ่งตารางคาสัมประสิทธิ์ความดันของดินในแนวราบสําหรับสภาวะสมดุลย

ชนิดของดิน Kดินเม็ดหยาบ สภาพหลวมดินเม็ดหยาบ สภาพแนนดินเหนียว สภาพออนดินเหนียว สภาพแข็ง

0.5 ถึง 0.60.3 ถึง 0.50.9 ถึง 1.10.8 ถึง 0.9

หนวยแรงที่เกิดในแนวดิ่งซึ่งเกิดจากน้ําหนักของดินเอง และน้ําหนักจากหนวยแรงบนพื้นดินจะมีผลตอการทรุดตัวของดิน จึงควรนําไปพิจารณาในงานที่เกี่ยวของกับฐานราก สําหรับหนวยแรงในแนวราบหรือหนวยแรงดานขาง จะใชพิจารณาในงานโครงสรางประเภทกําแพงกันดิน คํ้ายันในการขุดดิน เปนตน

ในงานกอสรางที่ตองมีการถมดินและบดอัดแนน รวมทั้งการกอสรางโครงสรางบนดินถมดังกลาว จะทําใหหนวยแรงที่เกิดขึ้นในชั้นดินธรรมชาติเพิ่มข้ึน มวลดินในชั้นดินธรรมชาติจะยุบตัวเพิ่มข้ึน จะมีผลทําใหการทรุดตัวของโครงสรางมีคาสูง ซึ่งเกิดจากการทรุดตัวของชั้นดิน

16

ธรรมชาติรวมกับการทรุดตัวของดินถม ดังนั้นในการกอสรางในสภาวะเชนนี้ควรจะไดพิจารณาอยางรอบคอบ การแกปญหาเพื่อใหโครงสรางทรุดตัวนอยลงอาจจะทําได โดยใชวิธีการปลอยใหพื้นที่ดินถมโดยยังไมตองกอสรางโครงสราง โดยทิ้งสภาพไวในชวงระยะเวลาหนึ่ง เพื่อใหเกิดการทรุดตัวของดินถม และดินในชั้นธรรมชาติเสียกอน

ในกรณีที่ดินตามธรรมชาติที่ทับถมกันเปนชั้น ๆ ใตระดับน้ํา ชองวางระหวางเม็ดดินจะถูกน้ําเขาไปสอดแทรกแทนที่ ซึ่งมวลดินจะอยูในสภาพอิ่มตัวดวยน้ํา ดังนั้นเมื่อมีหนวยแรงที่เกิดจากน้ําหนักภายนอกมากระทําเพิ่มข้ึน ปริมาตรของมวลดินจะลดลงเนื่องจากการลดชองวางของเม็ดดิน อนุภาคของเม็ดดินจะจัดเรียงตัวใหมใหมีกําลังความตานทานของมวลดินมีเสถียรภาพรองรับหนวยแรงที่เพิ่มข้ึน น้ําที่อยูในชองวางของเม็ดดินจะถูกขับออก กอใหเกิดพฤติกรรมการไหลของน้ําในมวลดินขึ้น สําหรับมวลดินจําพวกดินเหนียว การไหลซึมของน้ําผานมวลดินจะเปนไปอยางชาๆ ซึ่งเรียกวา ขบวนการคอนโซลิเดชั่น ( Consolidation Process )

17

วิธีการทดสอบและตรวจสอบคุณสมบัติงานดินทางดานวิศวกรรมในการกอสรางงานดินทางดานวิศวกรรมที่เกี่ยวของกับงานพัฒนาโครงสรางพื้นฐานเพื่อ

การพัฒนาที่ดินดานวิศวกรรม การทดสอบและตรวจสอบคุณสมบัติวัสดุดินมีความจําเปนอยางยิ่ง ซึ่งมีวัตถุประสงคเพื่อจะตรวจหาคุณสมบัติของตัวอยางดินที่เก็บมาจากสนามวามีคุณสมบัติดีพอที่จะนํามาใชในการกอสรางไดหรือไม เพื่อใหแนใจวาวัสดุดินนั้นไมมีขอบกพรองรายแรงในดานใดดานหนึ่ง ซึ่งอาจกอใหเกิดความเสียหายได หากนํามาใชในการกอสรางโครงสรางตางๆ

การทดสอบและตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุดิน ที่มีความจําเปนจะตองดําเนินการมีดังนี้1. การทดสอบและตรวจสอบหาขีด Atterberg’s Limits2. การหาขนาดคละของวัสดุ ( Gradation )3. การบดอัดดิน ( Compaction Test )4. การตรวจสอบความหนาแนนของการบดอัดดินในสนามโดยวิธี Sand Cone Method5. การหาคา CBR ( California Bearing Ratio ) ของดินบดอัดแนน

1. การทดสอบและตรวจสอบขีด Atterberg’s Limitsขีดแอตเตอรเบอรก ( Atterberg’s Limits ) หมายถึงปริมาณน้ําในมวลดินที่ทําให

สถานภาพความเหนียวตัวของมวลดินเปลี่ยนแปลงไป สถานภาพของมวลดินแบงออกได4 สถานภาพ โดยจุดแบงแตละสถานภาพเรียกวา พิกัด (Limit)

18

การทดสอบหาคาขีด Atterberg’s Limits ของดินเพื่อจะนําไปเปนขอกําหนดในการคัดเลือกวัสดุดินที่เหมาะสม สามารถนําเอาไปใชในงานกอสรางในแตละงานได การทดสอบจะใชทดสอบกับวัสดุดินประเภทมวลดินละเอียด หรือดินเหนียว ซึ่งจะแบงไดเปน 3 สถานภาพดังนี้ ก. ขีดเหลว ( Liquid Limit ) หรือคา LL หมายถึงปริมาณน้ํานอยที่สุดของมวลดินที่มีรองมาตรฐานกวาง 2 มิลลิเมตร บรรจุในเครื่องมือทดลองหาคาขีดเหลวภายหลังจากการเคาะ25 คร้ัง อัตราเร็วในการเคาะ 2 คร้ังตอวินาที โดยมีระยะตกกระทบ 1 เซนติเมตร ทําใหดินไหลมาชนกันยาวครึ่งนิ้ว

ข้ันตอนในการทดสอบ1. นําดินเหนียว หรือมวลดินละเอียดตัวอยางมาผสมกับน้ําคลุกเคลาใหเขากัน2. บรรจุดินตัวอยางที่ไดผสมน้ําลงในภาชนะของเครื่องมือทดลองหาคาขีดเหลว3. ใชเครื่องมือทํารองมาตราฐานขนาด 2 มิลลิเมตร บริเวณเเนวกึ่งกลางของดินตัวอยาง4. ทําการเคาะเครื่องมือดวยอัตราเร็วในการเคาะ 2 คร้ังตอวินาที โดยมีระยะตกกระทบ

1 เซนติเมตร จนดินบริเวณรองมาตรฐานไหลมาชนกันยาวครึ่งนิ้ว5. เก็บตัวอยางของดินที่ไดทดสอบบรรจุในกระปองตัวอยางที่ไดชั่งน้ําหนักของกระปอง

เปลาแลว และนําไปชั่งเพื่อหาคาน้ําหนักของกระปองกับดินตัวอยาง6. นํากระปองตัวอยางที่บรรจุดินไปอบในตูอบจนแหง แลวนํามาชั่งหาน้ําหนักของ

กระปอง และดินแหง7. ทําการทดสอบตัวอยางดินอีกประมาณ 2 – 3 ตัวอยางตามขั้นตอนเดิม โดยใช

ปริมาณน้ําที่ผสมแตกตางกันไป8. นําผลที่ไดจากการทดสอบมาคํานวณหาคาปริมาณน้ําในมวลดิน( w = ww/ws x 100)9. นําคาความสัมพันธระหวางน้ําในมวลดิน และจํานวนครั้งของการเคาะไปพลอตกราฟ10. หาคาปริมาณน้ําในมวลดินของการเคาะ 25 คร้ังจากกราฟจะไดคา LL

21

ข้ันตอนในการทดสอบ1. นําตัวอยางดินมาเติมน้ําใหมีปริมาณน้ําในมวลดินสูงกวาคาขีดเหลว2. บรรจุลงในภาชนะสําหรับการหาคา Shrinkage Limit ซึ่งทราบคาน้ําหนักและ

ปริมาตรของภาชนะแลว3. นําภาชนะที่บรรจุดินไปชั่งเพื่อหาคาน้ําหนักของดินเปยก4. นําไปอบใหแหงที่อุณหภูมิประมาณ 105 0c เปนเวลา 24 ชั่วโมง5. นําไปชั่งเพื่อหาคาน้ําหนักของดินแหง และคํานวณหาปริมาตรของดินแหง6. ทําการทดสอดกับดินตัวอยางตามขั้นตอนประมาณ 2 – 3 ตัวอยาง7. คํานวณหาคาขีดชริงคเกจ และนํามาหาคาเฉลี่ยจะไดคา SLสูตรสําหรับคํานวณหาคาขีดชริงคเกจ

SL (%) = ( w – ws ) 100 rw ( v – vd ) 100ws ws

โดยที่ w เปนน้ําหนักของดินเปยก v เปนปริมาตรของดินเปยก ws เปนน้ําหนักของดินแหง vd เปนปริมาตรของดินแหง γw เปนหนวยน้ําหนักของน้ํา

การพิจารณาในการคัดเลือกวัสดุมวลดินเหนียวเพื่อนํามาใชงานสามารถพิจารณาไดจากคาองศาของการชริงคเกจ ( Degree of Shrinkage )

DS (%) = ( V – VSL) 100 V

โดยที่ DS เปนองศาของชริงคเกจ V เปนปริมาตรของดินเปยก VSL เปนปริมาตรของดินที่จุดชริงคเกจซึ่งจะนําไปพิจารณาดังนี้ DS < 5% ดี 5% < DS < 10% ดีพอใช

10% < DS < 15% ไมดี DS > 15% ใชไมได

หมายเหตุ : การหาปริมาตรของภาชนะ และปริมาตรของดินแหงอาจใชวิธีแทนดวยปรอท

22-23

24

2. การหาขนาดคละของวัสดุ ( Gradation )วัสดุที่จะนํามาใชในการกอสรางงานทางดานวิศวกรรม คุณสมบัติที่สําคัญอยางหนึ่งของ

วัสดุดินก็คือ การมีขนาดคละของเม็ดดินที่คละกันอยางสม่ําเสมอ ซึ่งจะมีผลตอการบดอัดใหมีความหนาแนนไดสูง ดังนั้นในการคัดเลือกวัสดุจําเปนตองมีการทดสอบขนาดคละของเม็ดดิน เพื่อที่จะไดวัสดุดินที่เหมาะสมสําหรับงานกอสรางในแตละประเภท การทดสอบหาขนาดคละของวัสดุ ( Gradation ) ทําไดโดยวิธี Sieves Analysis หรือ Sieving ซึ่งจะใชทดสอบกับวัสดุดินที่มีขนาดโตกวาตะแกรงเบอร 200 หรือพวกวัสดุดินมวลหยาบ

ข้ันตอนในการทดสอบ1. นําดินตัวอยางประมาณจํานวน 500 กรัมที่ไมจับตัวเปนกอน หากจับตัวเปนกอนควรทําใหแตกเสียกอน ใสบนตะแกรงเบอร 200 แลวลางดินเหลานั้นเพื่อขจัดมวลดินเหนียวหรือมวลดินที่มีขนาดเล็กกวาตะแกรงเบอร 200 ออก2. นําดินตัวอยางที่เหลือบนตะแกรงไปเขาตูอบเพื่อทําใหแหงประมาณ 24 ชั่วโมง3. ชั่งดินที่เหลือเมื่อแหงแลว นํากลับลงไปในตะแกรงที่เรียงเปนชุดเอาไวและทําการรอน โดยทั่วไปการเรียงตะแกรงรอนจะเรียงตามขนาดของตะแกรงดังนี้ ฝาปด ตะแกรงเบอร 4, 10, 20, 40, 60, 140, 200 และถาดรองรับ (มาตรฐาน U.S.)4. ทําการรอนตะแกรงดวยเครื่องรอนตะแกรงหรือดวยมือแลวแตกรณีใชเวลาประมาณ 5 - 10 นาที5. เอาตะแกรงทั้งชุดออกจากเครื่องแลวหาน้ําหนักของดินที่คางในแตละตะแกรง รวมน้ําหนักที่ไดนี้จากทุกตะแกรง แลวเปรียบเทียบกับน้ําหนักที่ชั่งไดในขอที่ 3 ถาน้ําหนักมีการสูญหายเกิน 2 เปอรเซ็นต ถือวาการทดลองไมสมบูรณควรที่จะทําการทดลองใหม6. คํานวณเปอรเซ็นตของดินที่คางบนแตละตะแกรง และเปอรเซ็นตของดินที่ผานตะแกรง7. นําคาเปอรเซ็นตของดินที่ผานตะแกรงมา Plot บนกราฟแบบ Semi Log8. จากกราฟสามารถจะหาคาสัมประสิทธิ์ตางๆ ไดเชน

คาสัมประสิทธิ์ความสม่ําเสมอ ( Coefficient of Uniformity )D60

คาสัม

เมื่อ คาสัมประสิท

Cu =

=

CU D10

ประสิทธิ์ของเสนโคง ( Coefficient of Curvature )( D30 )2

Cc =

D60 x D10

D10, D30, D60 คือขนาดเม็ดดินใหญสุดที่ลอดผานตะแกรงปริมาณรอยละ 10, 30, 60 ธิ์ความสม่ําเสมอ จะบงบอกถึงขนาดคละของเม็ดดินเชน 1 แสดงวามวลดินมีขนาดเม็ดดินเทา ๆกัน

25

Cu > 1 แสดงวามวลดินมีขนาดไมเทากัน สวนสัมประสิทธิ์ของเสนความโคง จะบงบอกถึงรูปรางลักษณะของเสนแสดงการกระจายขนาดคละของเม็ดดิน

1 < Cc < 3 แสดงวามวลดินมีขนาดคละกันอยางสม่ําเสมอ

28

3. การบดอัดดิน ( Compaction Test )การบดอัดดินเปนวิธีปรับปรุงดินธรรมชาติดวยเครื่องมือกล เพื่อใหมีคุณสมบัติสามารถที่

จะนําไปใชักับงานวิศวกรรมแตละประเภทไดอยางเหมาะสมในงานกอสรางประเภทดินถม จะตองทําการบดอัดดินใหมีความหนาแนนตามมาตรฐานที่กําหนด การกําหนดมาตรฐานของดินบดอัดแนนในสนาม สามารถกระทําไดบนพื้นฐานของการทดลองบดอัดดินตัวอยางนั้นๆ ในหองทดลอง เพื่อที่จะไดทราบถึงความสัมพันธระหวางความหนาแนนของดินและปริมาณความชื้นของมวลดิน เพื่อใชเปนตัวกําหนดมาตรฐานการออกแบบในแตละงานกอสรางตอไป

หลักการในการทดสอบจะประกอบดวย การทําการบดอัดดินตัวอยางเปนชั้นๆ ในแบบมาตรฐานรูปทรงกระบอกดวยน้ําหนักลูกตุมมาตรฐานและจํานวนครั้งที่ลูกตุมตกกระทบ ซึ่งจากผลการทดสอบจะไดคาความหนาแนนของดินที่ผานการจําแนกตัวอยางดวยปริมาณน้ําในมวลดินที่ใชบดอัดไมเทากัน แลวนําคาความหนาแนนแหง ( Dry Density ) และปริมาณความชื้นของดินตัวอยางมาพลอตกราฟหาความสัมพันธระหวางปริมาณความชื้นกับความหนาแนนของดินแหงที่เรียกวา Compaction Curve เราก็จะสามารถทราบคาความหนาแนนสูงสุดของดินและปริมาณความชื้นของมวลดินที่ทําใหดินมีคาความหนาแนนสูงสุด ซึ่งเรียกวา Optimum Moisture Content

การบดอัดดินในหองทดลอง กระทําไดตามขอกําหนด 2 แบบคือ1. การบดอัดดินแบบมาตรฐาน ( Standard Proctor )2. การบดอัดดินแบบสูงกวามาตรฐาน ( Modified Proctor )ในที่นี้จะกลาวถึงเพียงวิธีการทดสอบการบดอัดดินแบบมาตรฐาน ( Standard Proctor ) ที่เปนที่นิยมทดสอบทั่วๆไป ซึ่งจะมีอุปกรณการทดสอบประกอบดวย1. Mold ทดสอบมาตรฐานรูปทรงกระบอกมีปริมาตร 1/30 ลบ.ฟ หรือประมาณ 0.001 ลบ.ม.2. ฆอนบดอัดดินหนัก 5.5 ปอนด หรือ 2.497 กิโลกรัม3. ตาชั่งสนาม และตาชั่งที่อานคาไดถึง 0.1 กรัม4. ถาดผสมดิน5. กระบอกตวง6. เครื่องมือสําหรับปาดดินใหเรียบ7. กระปองอบดินเพื่อหาคา Water Content8. ตูอบ

29

ข้ันตอนในการทสอบ1. นําดินตัวอยางที่ตองการทดสอบที่ผ่ึงใหแหง มารอนผานตะแกรง NO 4. ประมาณ

3 กิโลกรัม2. นําดินดังกลาวมาคลุกเคลากับน้ําตามเปอรเซ็นตที่สมมุติข้ึน (เร่ิมตนควรใหความชื้นมีคาต่ํา

กวาคา Optimum Moisture Content )3. ชั่งน้ําหนักของ Mold เปลาๆ แลวบันทึกน้ําหนัก และคํานวณปริมาตรของ Mold4. ประกอบ Mold เขากับอุปกรณ ควรจะวางบนพื้นที่เปนคอนกรีต เนื่องจากถาพื้นไมมีความ

แนนเพียงพอ จะมีการสูญเสียพลังงานในการบดอัดได5. ทําการบดอัดดินโดยใชฆอนบดอัดดินมาตรฐาน โดยแบงดินออกเปน 3 ชั้นเทาๆ กันและบด

อัดชั้นละ 25 คร้ัง6. นํา Mold ออกจากอุปกรณแลวปาดดินสวนที่เกินจากขอบดานบนของ Mold ออกแลวนํา

Mold ที่บรรจุดินที่บดอัดไปชั่งและบันทึกน้ําหนัก พรอมคํานวณหาคาความหนาแนนเปยก( γ wet ) จากสูตร

γ wet = น้ําหนักดิน ปริมาตร

7. เอาดินออกจาก Mold โดยใช Sample Ejector ชวยแลวเอาดินตรงสวนบนและสวนลางใสกระปองอบดินที่ไดชั่งน้ําหนักของกระปองเปลาแลว นําไปชั่งแลวบันทึกไว

8. นํากระปองอบดินพรอมทั้งดิน นําเขาตูอบใหแหงประมาณ 24 ชั่งโมงแลวนําไปชั่งหาน้ําหนักแลวบันทึกไว

9. ทําการทดสอบตามขั้นตอน 2 – 8 อีกประมาณ 5 – 6 คร้ัง โดยการเพิ่มปริมาณน้ําครั้งละ 2% ตามลําดับ

10. นําขอมูลที่ไดทั้งหมดมาทําการคํานวณหา Water Content และคาความหนาแนนดินแหงw (%) = ww x 100

ws

γdry = γwet

1 + w11. นําคา Water Content และคา γdry มา Plot กราฟจะได Compaction Curve ซึ่งจะทราบ

คา Optimum Moisture Content (OMC) และคา Maximum Dry Censity เพื่อสามารถนําไปใชในการตรวจสอบงานบดอัดดินตางๆได

32

3. การทดสอบการบดอัดดินในภาคสนามโดยวิธี Sand Cone Methodการทดสอบการบดอัดดินในสนามจุดประสงคเพื่อทําการตรวจสอบคุณสมบัติของดินที่ได

บดอัดไปแลวนั้น วาไดความหนาแนนใกลเคียงหรือเทากับคามาตรฐานที่ไดออกแบบหรือไม โดยเขาทําการทดสอบในสถานที่กอสรางนั้นๆ เลย วิธีการทดสอบความหนาแนนของดินในสนามทําไดหลายวิธี เชน วิธีแทนที่ดวยทราย ( Sand Cone Method ) วิธีแทนที่ดวยอากาศหรือน้ํา วิธีนิวเคลียร และอื่นๆ

ในที่นี้จะกลาวถึงรายละเอียดวิธีการทดสอบโดยแทนที่ดวยทราย ( Sand Cone Method )ซึ่งเปนที่นิยมใชในการตรวจสอบทั่วไป

อุปกรณที่ใชตรวจสอบจะประกอบดวย1. ขวดบรรจุทรายพรอมกรวย และอุปกรณประกอบ2. เครื่องมือที่ใชในการขุดดิน3. กระปองใสดินที่มีฝาปดความจุประมาณ 1 แกลลอน4. ถุงหรือภาชนะสําหรับใสทราย5. ตาชั่งสนามและตาชั่งที่อานคาไดละเอียด 0.1 กรัม6. กระปองอบดินเพื่อหาคาปริมาณน้ําในดิน

วิธีการทดสอบข้ันตอนในการทดสอบจะแบงการทดสอบออกเปน 2 ข้ันตอน

1. การหาคาเปรียบเทียบหรือคามาตรฐานของทรายที่จะนํามาทดสอบ (โดยปกติจะใช Ottawa Sand หรือทรายที่ผานตะแกรง No. 30 และคางบนตะแกรง No. 40 ซึ่งมีลักษณะเปน Uniform Sand )1.1 หาคาความหนาแนนของทราย ( γsand)

1.1.1 นํา Modified Compation Mold ( ปริมาตร 1/13.33 ลบ.ฟ ) พรอมดวยBase Plate ไปชั่งและบันทึกน้ําหนักไววัดขนาดของ Mold และคํานวณหาปริมาตร

1.1.2 นําขวดทรายพรอมกรวยครอบลงบน Mold แลวปลอยใหทรายไหลจนเต็มแลวปด Value ของขวด ปาดทรายที่ลนจาก Mold ออกแลวนํา Mold และ Base Plate ไปชั่งบันทึกน้ําหนักไว แลวนําเอาคาน้ําหนักจากขอ1.1.1 มาลบออกจะไดคาน้ําหนักทรายที่อยูใน Mold (ควรระวังการเคลื่อนยายอาจจะทําใหทรายแนนขึ้น)

1.1.3 ทําการทดสอบตามขั้นตอน 1.1.2 อีกประมาณ 2 คร้ัง เพื่อจะหาคาเฉลี่ยของน้ําหนักทรายใน Mold

1.1.4 หาคาความหนาแนนของทรายγsand = น้ําหนักทราย

ปริมาตรทราย

33

1.2 หาคาน้ําหนักทรายที่อยูในกรวย1.2.1 ชั่งน้ําหนักขวด + กรวย + ทราย แลวบันทึกไว1.2.2 คว่ําขวดพรอมกรวยที่บรรจุทรายลงบน Base Template ที่วางบนพื้นที่มีผิวเรียบ1.2.3 เปด Value ใหทรายไหลออกมา ถาทรายหยุดไหลแสดงวาทรายเต็มกรวยแลว

ใหปด Value และนําขวด + กรวย + ทราย ที่เหลือไปช่ังน้ําหนักที่หายไปจะเปนน้ําหนักของทรายที่อยูในกรวย

1.2.4 ทําการทดสอบตามขั้นตนอีก 2 – 3 คร้ังเพื่อจะหาคาเฉลี่ยของน้ําหนักทรายในกรวย ( Wo )

จากคาที่หาไดทั้งสองคาคือ γsand และ Wo จะนําไปใชในการคํานวณหาคาความหนาแนนของดินในสนามตอไป2. การทดสอบงานในสนาม

2.1 ชั่งน้ําหนัก ขวด + กรวย + ทราย ที่จะนําไปใชตรวจสอบและบันทึกน้ําหนักไว ( W1 )2.2 ชั่งน้ําหนักกระปองเปลาที่มีฝาปด ( ที่ใชสําหรับบรรจุดินที่ขุด ) และบันทึกไว

2.3 คัดเลือกสถานที่ที่จะตรวจสอบแลวตรึง Field Density Plates ลงกับพื้นใหแนนใชส่ิวเจาะดินใหไดขนาดตามขอบรัศมีในวงกลมของ Plate ใหมีความลึกประมาณ 4 นิ้วแลวนําเศษดินที่ขุดข้ึนมาใสกระปองเก็บดินใหหมด แลวนําไปชั่งเพื่อหาน้ําหนักของดิน น้ําหนักของดิน ( w ) = น้ําหนักขอ 2.3 – น้ําหนักขอ 2.2

2.4 คว่ําขวดบรรจุทราย ( ที่ชั่งแลวในขอ 2.1 ) ลงใหแนบกับ Plate แลวเปด Value ปลอยใหทรายไหลลงเมื่อทรายหยุดไหลแลวใหเปด Value แลวนํา ขวด + กรวย + ทราย ที่เหลือนําไปชั่งและบันทึกน้ําหนักไว ( W2 )

2.5 คํานวณหาปริมาตรของหลุมจากน้ําหนักทรายในหลุม ( Wsand ) = W1 – W2 – W0

ปริมาตรของทรายในหลุม ( Vh ) = Wsand

γsand

2.6 คํานวณหาคาความหนาแนนของดินγwet = W

Vh

2.7 นําตัวอยางดินจากกระปองในขอ 2.2 ประมาณ 2 ตัวอยางนําไปใสกระปองอบ (ที่ทราบน้ําหนักกระปองแลว) นําไปชั่งบันทึกไวแลวนําไปอบประมาณ 24 ชั่วโมง เพื่อหาคา Water Content

34

2.8 คํานวณหาคา Dry Density ( ความหนาแนนของดินแหง )

γd = γwet

1 + w2.9 สามารถคัดเลือกตรวจสอบในตําแหนงตางๆไดตามขั้นตอนที่ไดทดสอบมา

38

5. การทดสอบ CBR ( California Bearing Ratio )ในงานกอสรางทาง (ถนน) คาความสัมพันธของคุณภาพวัสดุของแตละชั้นทาง ซึ่งไดแก

ชั้นคันทาง ( Sub Grade ) ชั้นรองพื้นทาง ( Sub base ) ชั้นพื้นทาง ( Base ) จะกําหนดออกมาในรูปของคา CBR (California Bearing Ratio ) ซึ่งเปนวิธีการหากําลังรับน้ําหนักของดินบดอัดแนน ดวยการใชทอนเหล็กกดมาตรฐาน (Penetration Piston) ที่มีขนาดพื้นที่หนาตัด 3 ตารางนิ้ว กดลงบนตัวอยางดินดวยความเร็ว 0.05 นิ้วตอนาที แลวนําคาที่ไดมาเปรียบเทียบกับคามาตรฐานที่ไดจากการกดลงบนวัสดุหินคลุกบดอัดแนนบนพื้นฐานปฏิบัติการที่เหมือนกัน แลวนํามาคํานวณหาคา CBR

CBR = หนวยน้ําหนักทดสอบ x 100% หนวยน้ําหนักมาตรฐาน

ตารางแสดงน้ําหนักมาตรฐานจากการกดทอนเหล็กขนาดพื้นที่หนาตัด 3 ตารางนิ้วลงบนหินคลุก

ความลึกของทอนกด หนวยน้ําหนักมาตรฐาน มม. นิ้ว กก./ ซม2 ปอนด / นิ้ว2

2.54 0.1 70.30 1,000 5.08 0.2 105.46 1,500 7.62 0.3 133.59 1,900 10.16 0.4 161.71 2,300 12.70 0.5 182.81 2,600

คา CBR โดยทั่วไปจะใชคาของทอนเหล็กมาตรฐานกดจมลึก 2.54 มม. หรือ 0.1 นิ้ว แตถาหากวาคา CBR ที่ความลึก 5.08 มม. หรือ 0.2 นิ้วมากกวาคาที่ความลึก 2.54 มม. หรือ 0.1 นิ้ว ก็ควรทําการทดลองใหม และถาทดลองครั้งที่สองนี้คา CBR ที่ความลึก 5.08 มม. ( 0.2 นิ้ว ) ยังมากกวาคาความลึกที่ 2.54 มิลลิเมตร (0.1 นิ้ว) อีกก็ใหใชคา CBR ที่ความลึก 5.08 มลิลิเมตร (0.2 นิ้ว)

การทดสอบหาคา CBR ของดินบดอัดแนน สามารถปฏิบัติการไดทั้งในหองทดลองและในสนามดวยวิธีการบดอัดแบบมาตรฐานหรือสูงกวามาตรฐาน การเตรียมตัวอยางดินบดอัดวิธีใดก็ตามจะตองเตรียม 2 ตัวอยางคือแบบ Unsoak Sample (ไมแชน้ํา) และ Soak Sample (แชน้ํา) ซึ่งแบบ Unsoak Sample เมื่อไดตัวอยางแลวจะนําไปหาคา CBR ไดทันที สําหรับ Soak Sampleนั้นจะนําไปแชน้ํา 96 ชั่วโมงเพื่อใหดินมีสภาพอิ่มตัว เพื่อศึกษาการบวมตัวของดิน อนึ่งในระหวางดินถูกแชน้ําและทําการทดสอบจะตองกดทับตัวอยางดินดวยน้ําหนักไมนอยกวา4.5 กิโลกรัม หรือเทากับน้ําหนักของพื้นทางและผิวจราจร เพื่อใหการทดสอบตัวอยางดินคลายกับสภาพความเปนจริงในเวลาเกิดน้ําทวมหรือฝนตก ดินภายใตการรับน้ําหนักบรรทุกจะมีสภาพ

39

อ่ิมตัว การบวมตัวและกําลังรับน้ําหนักของดินสภาพอิ่มตัวจะเปนคาที่บงบอกคุณสมบัติความเหมาะสมที่จะนํามาใชกับงาน การทดสอบ CBR ของมวลดินมักจะทดสอบที่ความหนาแนนที่ปริมาณความชื้น Optimum

คา CBR ที่ไดจากการทดสอบเปนคาที่ใชวัดลําดับความเหมาะสมของดินที่นํามาใชงาน ดังตารางที่แสดง

ตารางแสดงคุณสมบัติของดินที่เหมาะสมในการใชงานตามคาของ CBRคา CBR% ความเหมาะสม การใชงาน การจําแนกชนิดของดิน0 – 3 ใชไมได วัสดุชั้นคันทาง (Subgrade) OH, CH, MH, OL3 – 7 ไมดีถึงพอใช วัสดุชั้นคันทาง OH, CH, MH, OL7 – 20 พอใช วัสดุชั้นรองพื้นทาง (Subbase) OL, CL, ML, SC, SM, SP20 – 50 ดี วัสดุชั้นพื้นทาง (Base) GM, GC, SW, SM

วัสดุชั้นรองพื้นทาง SP, GP, SW, SM> 50 ดีมากถึงดีที่สุด วัสดุชั้นพื้นทาง (Base) GW, GMข้ันตอนในการทดสอบอุปกรณที่ใชทดสอบจะประกอบดวย1. Mold ที่มีขนาดเสนผาศูนยกลาง 15.2 เซนติเมตร สูง 17.8 เซนติเมตร2. Spacer Disk ขนาดเสนผาศูนยกลาง 15.1 เซนติเมตร สูง 6.14 เซนติเมตร3. Compaction Hammer หนัก 10 ปอนดหรือ 4.54 กิโลกรัม4. Surcharge Weight หนัก 4.5 กิโลกรัม5. เครื่องทดสอบหาคา CBR ที่ประกอบดวยทอนกดมาตรฐานขนาดพื้นที่หนาตัด 19.4 ตารางเซนติเมตร ( 3 ตารางนิ้ว ) และเครื่องวัดอัตราการจมของทอนกด ( Dial Gauge ) อัตราการกด 1.27 มิลลิเมตร/นาที ( 0.05 นิ้ว/นาที )

วิธีการทดสอบก. Unsoak Sample1. เตรียมดินตัวอยางประมาณ 4.5 กิโลกรัมที่รอนผานตะแกรง No.4 นํามาผสมน้ําซึ่งมี

ปริมาณเทากับ OMC ในกรณีที่จะบมดินกอนทดสอบใหนําดินใสถุงพลาสติกหรือภาชนะที่กันการระเหยได และบมไว 12 – 24 ชั่วโมงจึงจะนํามาบดอัด

2. กอนการบดอัด นําดินที่เตรียมไวแบงใสกระปองอบดินเพื่อหาคา Water Content อยางนอยประมาณ 100 กรัม 3. ชั่งน้ําหนัก Mold ที่จะใชทดสอบแลวบันทึกน้ําหนักไว (ไมรวม Base Plate และอื่นๆ) 4. ยึด Mold ติดกับ Base Plate และใส Spacer Disk ลงไปใน Mold พรอมกับวางกระดาษกรอง ( Filter Paper ) ลงบน Spacer Disk

40

5. บดอัดดินใหแนน โดยทั่วไปจะบดอัดเปน 5 ชั้น ชั้นละ 54 – 56 คร้ังดวยฆอนบดอัดมาตรฐานหนัก 4.54 กิโลกรัม ( 10 ปอนด ) 6. ดินสวนที่เหลือจากการบดอัด ใหนําไปอบเพื่อตรวจสอบหาคา Water Content อีกครั้งหนึ่ง 7. นําเอา Mold ที่บรรจุดินที่บดอัดแลวปาดดินใหเรียบแลวนํามาชั่งและบันทึกน้ําหนักไว 8. คํานวณหาคา Wet Density

γwet = น้ําหนักดิน (ปริมาตรดินคํานวณจาก Mold) ปริมาตรดิน

9. นํากระดาษกรองรองบน Base Plate แลวพลิก Mold กลับดานบนลงลางวางลงบน Base Plate แลวตรึงใหแนน 10. นํา Surcharge Weight หนัก 4.5 กิโลกรัม หรือ 10 ปอนดวางลงบนตัวอยางดิน 11. นําตัวอยางไปเขาเครื่องทดสอบคา CBR โดยปรับ Dial Gauge ที่ศูนยแลวอานคาที่ไดใหครบตามขอกําหนด 12. เมื่อทดสอบเสร็จนําดินตัวอยางประมาณ 2 – 3 ตัวอยางไปอบ เพื่อนําไปหาคา Water Content ( ตามวิธีการทดสอบ หา Water Content )

ข. Soak Sample1. ดําเนินการตามขั้นตอนที่ 1 – 9 ตามวิธีการของ Unsoak Sample2. วางแผนกระดาษกรองแลววางทับดวย Surcharge Weight ดวยน้ําหนักที่ไมนอยกวา 4.5

กิโลกรัม หรือ 10 ปอนด3. นํา Mold ที่ไดเตรียมไวนําไปแชน้ําใหระดับน้ําอยูสูงกวา Surcharge Weight เพื่อใหน้ํา

สามารถซึมผานเขาไปในดินได4. ติดตั้งอุปกรณพรอมทั้ง Dial Gauge เมื่อเร่ิมทําการทดสอบใหอานคา Dial Gauge ตาม

ที่ไดกําหนดไว (เร่ิมบันทึกชั่วโมงเริ่มตน (0) , 1, 2, 3..จนถึง 96 ชั่วโมง )5. เมื่อครบกําหนดเวลาทดสอบแลว นํา Mold ออกมาทิ้งไวประมาณ 10 – 15 นาทีเพื่อให

น้ําไหลออก และซับน้ําตรงผิวหนาของดินตัวอยางออกไปดวย6. นํา Mold ไปชั่งแลวบันทึกน้ําหนักไว แลวคํานวณหาคา γwet7. นําดินตัวอยางไปเขาเครื่องทดสอบคา CBR แลวอานคาใหครบตามขอกําหนด8. หลังจากทดสอบเสร็จ นําดินตัวอยางประมาณ 2 – 3 ตัวอยางไปอบเพื่อนําไปหาคา Water

Contentผลที่ไดจากการทดสอบดวยเครื่องกด CBR ทั้ง 2 กรณีนําไป Plot กราฟความสัมพันธระหวาง

ระยะจมและหนวยแรงกดสามารถจะหาคาแรงกดที่ระยะจมของทอนกดที่ 2.5 มิลลิเมตร (0.1 นิ้ว) และ 5.0 มิลลิเมตร ( 0.2 นิ้ว ) ได แลวนํามาคํานวณหาคา CBR โดยเปรียบเทียบกับคามาตรฐาน

41

สําหรับผลของการทดสอบที่ไดบันทึกขอมูลตามขอ 4 ของ Soak Sample สามารถคํานวณหาคาเปอรเซ็นตของการขยายตัวโดยเทียบกับความสูงของดินใน Mold ได

47

ความรูที่ผูควบคุมงานจะตองศึกษาและเตรียมตัว ในการควบคุมงานกอสรางเกี่ยวกับงานดิน ผลงานที่ไดจะเปนไปตามมาตรฐานที่กําหนดหรือที่ออกแบบเอาไวหรือไมนั้น จะขึ้นอยูกับความรูและความสามารถของชางผูควบคุมงาน ดังนั้นชางผูควบคุมงานจะตองมีความรูตางๆ เหลานี้เปนองคประกอบเชน

1. ความรูทางดานอุทกวิทยา ในงานกอสรางเขื่อนดิน ฝาย อ่ืนๆ ตองศึกษาเกี่ยวกับปริมาณน้ําที่ไหลผานหัวงาน เพื่อพิจารณาเกี่ยวกับการผันน้ําในระหวางทําการกอสราง

2. ความรูทางดานอุตุนิยมวิทยา ในบริเวณพื้นที่กอสรางควรทราบวามีปริมาณน้ําฝนเฉลี่ยแตละเดือนมีจํานวนเทาใด มีการระเหยเทาใด เพื่อประโยชนในการวางแผนของงานดินถม และงานดินขุด

3. ความรูทางดานวิศวกรรมธรณี ตองศึกษาเกี่ยวกับลักษณะของชั้นฐานรากวามีคุณสมบัติที่สามารถจะรับน้ําหนักโครงสรางไดหรือไม และศึกษาถึงชั้นดินและหินที่เปลี่ยนแปลง เพื่อเปนขอมูลในการปรับปรุงฐานราก

4. ความรูทางดานการสํารวจภาคพื้นดิน เพื่อทราบถึงลักษณะภูมิประเทศ ตําแหนงที่ต้ังและระดับตางๆบริเวณพื้นที่กอสราง

5. ความรูทางดานแบบแปลนวิศวกรรม ตองศึกษาแบบแปลนใหเขาใจอยางละเอียดสามารถคิดคํานวณปริมาณงานได

6. ความรูทางดาน Soil Mechanic ตองมีความรูเกี่ยวกับคุณสมบัติของดินเพื่อจะนํามาใชกอสรางไดอยางเหมาะสม

7. ความรูทางดานบริหารและกฎหมาย เพื่อใหถูกตองเปนไปตามขั้นตอนและตามระเบียบของทางราชการ ตลอดจนกฎและขอกําหนดตางๆ

8. ความรูทางดานขนบธรรมเนียมประเพณีตางๆ เพื่อมิใหเกิดปญหาทางดานมวลชนนอกจากนี้ชางผูควบคุมงานและวิศวกรควรจะทราบขอมูลบางอยางที่เกี่ยวของกับ

คุณสมบัติของดิน เพื่อประกอบการทํางานเปนพื้นฐาน และเพื่อเปนแนวทางใชประกอบการพิจารณาเมื่อยังมิไดมีการทดสอบคุณสมบัติของดินประเภทนั้นๆ

48

น้ําหนักบรรทุกของดินประเภทตางๆประเภทของดิน ความสามารถในการรับน้ําหนัก ( ตัน/ม2 )ดินออนหรือดินถม 2ดินปานกลางหรือทรายรวน 10ดินแนนหรือทรายหยาบ 20กรวดหรือดินดาน 40หินปูนหรือหินทราย 80หินอัคนี 150

ปริมาตรดินหลังขุดชนิด ปริมาตรกอนขุด ปริมาตรหลังขุดดินเหนียว 1 1.25ทรายหรือกรวด 1 1.50หินยอย 1 1.50หินใหญ 1 1.75

ลักษณะมุมลาดของงานดิน ( องศา )วัสดุ แหง ชื้น เปยกทราย 20 – 25 30 – 45 20 – 40ดิน 20 – 45 25 – 45 25 – 30กรวด 30 – 50 - -กรวดปนดิน 20 – 35 - -

49

น้ําหนักวัสดุงานดิน ( ความหนาแนน ) วัสดุ น้ําหนัก ( กก. / ม3 )หินรวนอัดแนน 1,500ดินรวนเกลี่ยทั่ว 1,200ดินรวนชื้น 1,280ดินเหนียวแหง 1,200 – 1,300ดินเหนียวเปยก 1,500 – 1,750ดินเลน 900 – 1,100ดินเหนียวปนกรวด 1,600 – 1,700ดินโคลน 1,500 – 1,700หินยอย 1,500หินปูน 2,550หินอัคนี 2,650หินทราย 2,400กรวด 1,600ทรายแหง 1,500ทรายเปยก 1,680 – 1,850ทรายปนกรวด (อัดแนน) 1,700น้ําฝนหรือน้ําบริสุทธิ์ 1,000

50

หนังสืออางอิง

1. วิศวกรรมปฐพีและฐานราก ผศ.มานะ อภิพัฒนะมนตรี วศ.ม.(โยธา)2. ปฐพีกลศาสตร ภาคการทดลอง เลมที่ 1 สําราญ ยอดอุปถัมภ วศ.ม.(โยธา)3. Soil Mechanics R.F. Craig4. การออกแบบและการกอสรางเขื่อนดิน คณะวิศวกรรมศาสตรมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร5. คูมืองานเขื่อนดินขนาดเล็กและฝาย ปราโมทย ไมกลัด6. คูมือชางกอสราง กอง บ.ก. ทําเนียบชาง7. รายงานผลทดสอบงานกอสราง งานพัฒนาที่ดินทุงกุลารองไห(สวนที่ 2)