รายงานวจยฉบบสมบรณ

โครงการ การวเคราะหอทธพลของอตราความเครยดตอความแขงแรง

ของดนเหนยวออนทะเล: กรณศกษาดนเหนยวปากพนง

The influence analysis of strain rate on yield strength of soft marine clay: case study of Pakpanang Clay

หวหนาโครงการ ผศ.ดร.ธนนท ชบอปการ

ภาควชาวศวกรรมโยธา คณะวศวกรรมศาสตร

โครงการวจยนไดรบทนสนบสนนจากงบประมาณแผนดนมหาวทยาลยสงขลานครนทร

ประจ าปงบประมาณ 2556 ถง 2557 รหสโครงการ ENG 570068S

i

สารบญ

บทท 1 บทน ำ ................................................................................................................................. 1

1.1 ควำมส ำคญและทมำของกำรวจย ......................................................................................... 1

1.2 วตถประสงคของกำรวจย .................................................................................................... 2

1.3 ขอบเขตของกำรวจย ........................................................................................................... 2

1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ .................................................................................................. 3

บทท 2 แนวคดและทฤษฏทเกยวของ .............................................................................................. 4

2.1 สภำพทำงธรณวทยำ ........................................................................................................... 4

2.2 สภำพชนดนบรเวณชำยฝ ง .................................................................................................. 7

2.3 ทฤษฎก ำลงเฉอนของดน (Shear strength theory) .............................................................. 7

2.3.1 กำรตอบสนองของดนตอแรงเฉอน (Response of soils to shearing forces) ................. 8

2.3.2 สภำพอลำสตกในปฐพกลศำสตร (elasticity in soil mechanics) .................................. 10

2.3.3 กำรทดสอบแรงอดสำมแกน (Triaxial test) ................................................................. 11

2.4 คณสมบตกำรยบตว (Compressibility) .............................................................................. 16

2.4.1 ระยะเวลำเเละอตรำกำรอดตวของดน (Consolidation rate) ......................................... 18

2.4.2 กำรยบตวระยะทสอง (secondary compression) ........................................................ 21

2.4.3 คบและสมมตฐำนกำรยบตว (Creep and consolidation hypothesis) .......................... 22

2.5 พฤตกรรมควำมหนด (Viscosity behavior) ....................................................................... 22

2.6 ทฤษฎสถำนะวกฤต (Critical statetheory) ........................................................................ 24

2.6.1 แนวคดสถำนะวกฤต (Critical state concept) ............................................................ 24

2.6.2 วถควำมเคนของดนสภำพอดแนนปกต (Stress path of NC soil) ............................... 26

2.6.3 วถควำมเคนของดนสภำพอดแนนกวำปกต (Stress path of OC soil) ......................... 26

2.7 ทฤษฎกระบวนกำรอตรำ (Rate Process Theory) ............................................................. 28

2.8 ทฤษฎไฮเปอรพลำสตกซต ................................................................................................ 29

2.8.1 หลกเกณฑพนฐำนของทฤษฎไฮเปอรพลำสตกซต Houlsby and Puzzrin (2001) ........ 29

2.8.2 แบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตส ำหรบวสดทข นกบอตรำ ............................................ 30

2.8.3 แบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตส ำหรบวสดทข นกบอตรำทใชหลำยตวแปรภำยใน ....... 32

2.8.4 แบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำชนดไมเชงเสน .................................. 37

ii

2.9 งำนวจยทเกยวของ ........................................................................................................... 38

2.9.1 คณสมบตทำงวศวกรรมของดนเหนยวออนปำกพนง ................................................... 38

2.9.2 Time-dependent behavior of undisturbed clay ........................................................ 38

2.9.3 Rate effect and cyclic loading of sensitive clays .................................................... 40

2.9.4 Rate-Dependent Undrained Shear Behavior of Saturated Clay ............................. 41

2.9.5 Strain-rate-dependent stress-strain behavior of overconsolidated Hong Kong marine clays ............................................................................................................. 41

2.9.6 Evaluation time-dependent behavior of soils .......................................................... 44

2.9.7 กำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวโดยเทคนคกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยด ............................................................................................................... 45

บทท 3 วธด ำเนนกำรวจย ............................................................................................................. 47

3.1 กำรเกบตวอยำงดนและวธกำรเกบตวอยำงทดสอบ ............................................................ 48

3.2 กำรทดสอบหำสมบตทำงกำยภำพ (Index Properties) ...................................................... 50

3.3 เครองมอทใชในกำรทดสอบ .............................................................................................. 50

3.3.1 เครองมอทดสอบกำรอดตวคำยน ำ(Oedometer test) .................................................. 50

3.3.2 เครองทดสอบแรงอดสำมแกน (Conventional triaxial apparatus)............................... 51

3.4 กำรทดสอบคณสมบตทำงวศวกรรม (Engineering properties) .......................................... 53

3.4.1 กำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต ................................................................... 53

3.4.2 กำรเลอกอตรำควำมเครยด ......................................................................................... 55

3.4.3 กำรทดสอบแรงอดสำมแกน ........................................................................................ 55

3.5 กำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนดวยแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซต .............. 61

3.5.1 กำรก ำหนดคำเรมตนของตวแปรทใชในกำรค ำนวณ .................................................... 61

3.5.2 กำรสอบเทยบแบบจ ำลอง ........................................................................................... 64

3.5.3 ค ำนวณคำตวแปรตำมทใชในกำรหำคำพำรำมเตอรสมประสทธควำมหนด ................... 64

บทท 4 ผลกำรศกษำและกำรวเครำะหผลกำรศกษำ ....................................................................... 65

4.1 คณสมบตทำงกำยภำพและคณสมบตทำงเคมของดนเหนยวปำกพนง ................................ 65

4.2 คณสมบตทำงวศวกรรม .................................................................................................... 68

4.2.1 ผลกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต ............................................................... 68

iii

4.2.2 กำรเลอกอตรำควำมเครยด ......................................................................................... 74

4.2.3 ผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ ......................................................... 76

4.3 กำรวเครำะหพฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงดวยแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซต ......... 104

4.4 คำควำมคลำดเคลอนควำมเคนเบยงเบนสงสดของดนเหนยวปำกพนง .............................. 112

4.5 คำดชนบงบอกควำมหนดของดนเหนยวปำกพนง ............................................................ 112

บทท 5 สรปผลกำรศกษำและขอเสนอแนะ ................................................................................... 114

5.1 สรปผลกำรวจย ............................................................................................................... 114

5.2 ขอเสนอแนะ ................................................................................................................... 115

บรรณำนกรม ................................................................................................................................. 116

iv

สารบญตาราง

ตำรำงท 2.1 กำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบมำตรฐำน (Standard triaxial compression test) ......... 13

ตำรำงท 2.2 คำ cr cc / จ ำแนกตำมชนดของดน .................................................................................. 20 ตำรำงท 2.3 สมกำรพนฐำนส ำหรบทฤษฎไฮเปอรพลำสตกซต .......................................................... 30 ตำรำงท 2.4 เปรยบเทยบสมกำรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดขนกบอตรำและวสดไมขนกบอตรำ ......... 31 ตำรำงท 2.5 สรปสมกำรของแบบจ ำลองของวสดทข นกบอตรำ .......................................................... 33 ตำรำงท 3.1 แสดงกำรทดสอบหำคณสมบตทำงกำยภำพ .................................................................. 50 ตำรำงท 3.2 แสดงกำรอดตวคำยน ำของดนเหนยวปำกพนง .............................................................. 58 ตำรำงท 3.3 แสดงคำสมประสทธของเวลำทเกดกำรวบต ( k ) ........................................................... 60 ตำรำงท 4.1 คณสมบตทำงกำยภำพของดนเหนยวปำกพนง ............................................................. 66 ตำรำงท 4.2 ผลกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต ................................................................. 70 ตำรำงท 4.3 คำควำมเคนเบยงสงสดทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลกอนเฉอน

ตวอยำงในแตละคำ OCR ............................................................................................. 93 ตำรำงท 4.4 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1 (OCR1) ......... 105 ตำรำงท 4.5 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 2 (OCR2) ......... 105 ตำรำงท 4.6 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 4 (OCR4) ......... 106 ตำรำงท 4.7 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 8 (OCR8) ......... 106 ตำรำงท 4.8 คำหนวยแรงเบยงเบนสงสดของแบบจ ำลองและผลกำรทดสอบของดนเหนยว .............. 109 ตำรำงท 4.9 คำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวปำกพนง ...................................... 109 ตำรำงท 4.10 คำควำมคลำดเคลอนควำมเคนเบยงเบนสงสดของดนเหนยวปำกพนง ....................... 112 ตำรำงท 4.11 คำดชนควำมหนดของดนเหนยวปำกพนง ................................................................. 112 ตำรำงท 4.12 โมดลสเรมตนของดนเหนยวปำกพนง ....................................................................... 113 ตำรำงท 4.13 พำรำมเตอรดำนก ำลงของดนเหนยวปำกพนง ........................................................... 113

v

สารบญภาพ

รปท 2.1 แสดงชำยฝ งทะเลทำงภำคใตเมอ 6000 ปทแลวเทยบกบปจจบน ........................................... 5 รปท 2.2 แผนทแสดงลกษณะทำงธรณวทยำลมน ำปำกพนง ................................................................ 6 รปท 2.3 แสดงชนดนบรเวณชำยฝ งตะวนออก จงหวดนครศรธรรมรำช ............................................... 7 รปท 2.4 กฎกำรวบตของ Mohr และ Coulomb .................................................................................. 8 รปท 2.5 ภำพ Radiograph แสดงแถบเฉอนทเกดขนในดนทรำยละเอยดแนน จดสขำวแสดง

ต ำแหนงตะกวทใชในกำรตำมกำรเคลอนทภำยใน สวนเสนสขำวแสดงแถบเฉอน ................ 9 รปท 2.6 กำรตอบสนองของดนตอแรงเฉอน (Response ofsoils to shearing forces) ........................ 10 รปท 2.7 เครองมอทดสอบแรงอดสำมแกน (Triaxial apparatus) ....................................................... 11 รปท 2.8 แสดงกำรทดสอบแรงอดสำมแกนและแรงดงสำมแกน .......................................................... 12 รปท 2.9 วงกลมมอรจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกน ........................................................................ 14 รปท 2.10 วงกลมมอรจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกน 3 ตวอยำง ..................................................... 15 รปท 2.11 แสดงกำรเปรยบเทยบระหวำงวงกลมมอรกบวถควำมเคน ................................................. 16 รปท 2.12 ควำมสมพนธระหวำงคำอตรำสวนชองวำงและควำมเคนประสทธผลแนวดงส ำหรบดน

เหนยวสภำพอดแนนปกต (Normally consolidated clay) ................................................ 19 รปท 2.13 ควำมสมพนธระหวำงคำอตรำสวนชองวำงและควำมเคนประสทธผลแนวดงส ำหรบดน

เหนยวสภำพอดแนนกวำปกต (Overconsolidated clay) .................................................. 20 รปท 2.14 กำรประมำณคำควำมเคนสงสดในอดต ............................................................................. 21 รปท 2.15 กำรยบตวระยะทสอง (Secondary compression) ............................................................. 22 รปท 2.16 กำรไหลแบบนวโตเนยนและกำรไหลแบบไมนวโตเนยน .................................................... 23 รปท 2.17ควำมสมพนธระหวำงแรงเฉอนกบกำรเปลยนแปลงอณหภม ............................................... 24 รปท 2.18 เสนอดตวคำยน ำแบบเทำกนทกทศทำง (Isotropic consolidation line) บนระนำบ ............. 25 รปท 2.19 เสนสถำนะวกฤต (Critical state line) ............................................................................... 26 รปท 2.20 วถควำมเคนไมระบำยน ำของดนเหนยวประเภทตำงๆ (Typical undrained stress

path of clays) ................................................................................................................ 27 รปท 2.21 พนผวครำกของดนเหนยว (Yield surface of clays) ......................................................... 27 รปท 2.22 จ ำลองพลงงำนกระตนของโมเลกลดนเมอมแรงเฉอนมำกระท ำ .......................................... 28 รปท 2.23 แสดงรปแบบกลศำสตรของแบบจ ำลองควำมหนดเชงเสน 1 มต ........................................ 31 รปท 2.24 แสดงกลศำสตรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทข นกบอตรำดวยตวแปรภำยในตวเดยว .......... 33 รปท 2.25 แสดงกลศำสตรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทข นกบอตรำทใชหลำยตวแปรภำยใน ............. 35 รปท 2.26 แสดงควำมสมพนธของควำมเคนและควำมเครยดของกำรทดสอบแรงเฉอนแบบไม

ระบำยน ำโดยกำรปรบ เปลยนอตรำควำมเครยดในงำนวจยของ Vaid และ Campanella (1977) ...................................................................................................... 39

vi

รปท 2.27 แสดงผลกระทบของอตรำควำมเครยดตอก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำในงำนวจยของ Vaid และ Campanella (1977) ................................................................... 40

รปท 2.28 ควำมสมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำควำมเคนเบยงเบนกบควำมเครยดในแนวแกน ..... 42 รปท 2.29 สมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำแรงดนน ำสวนเกนควำมเครยดในแนวแกน .................... 43 รปท 2.30 กำรบรรทดฐำนคำวถควำมเคนของดนเหนยวชำยทะเลฮองกง .......................................... 44 รปท 2.31 พฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของดนเหนยว Saint – Jean-Vianny clayในกำร

ทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ ......................................................................... 45 รปท 2.32 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดของดนทรำย ............................................ 45 รปท 2.33 ผลกระทบของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวกรงเทพฯ ตออตรำ

ควำมเครยด .................................................................................................................... 46 รปท 2.34 ผลกระทบของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยว ....................................... 46 รปท 3.1 ขนตอนกำรด ำเนนงำนวจย ................................................................................................ 47 รปท 3.2 ภำพถำยทำงอำกำศพนทอ ำเภอปำกพนง ........................................................................... 48 รปท 3.3 แผนทแสดงต ำแหนงเกบตวอยำงดน .................................................................................. 49 รปท 3.4 แสดงกำรเกบตวอยำงดนเหนยวปำกพนง ........................................................................... 49 รปท 3.5 เครองมอกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต ............................................................. 51 รปท 3.6 เครองมอกำรทดสอบแรงอดสำมแกนอปกรณบนทกผลและอปกรณวดคำตำงๆ .................... 52 รปท 3.7 ขนตอนกำรทดสอบอดตวคำยน ำหนงมต ............................................................................ 54 รปท 3.8 ขนตอนกำรทดสอบแรงอดสำมแกน .................................................................................... 59 รปท 4.1 กำรทดสอบหำกำรกระจำยตวของอนภำคเมดดนจ ำนวน 3 ตวอยำง .................................... 66 รปท 4.2 ควำมสมพนธระหวำงแผนภมพลำสตกซตกบแรดนเหนยว .................................................. 67 รปท 4.3 ผลกำรทดสอบหำองคประกอบของแรหลกของตวอยำงดนเหนยวปำกพนง .......................... 68 รปท 4.4โครงสรำงจลภำคของดนเหนยวปำกพนงทก ำลงขยำย ......................................................... 69 รปท 4.5 ลกษณะชนดน (Boring log) อ ำเภอปำกพนง จงหวดนครศรธรรมรำช ................................. 70 รปท 4.6 เสนโคงกำรอดตวคำยน ำของตวอยำงดนเหนยวปำกพนงจ ำนวน 2 ตวอยำง ........................ 72 รปท 4.7 คำสมประสทธกำรอดตวคำยน ำทไดจำกกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

จ ำนวน 2 ตวอยำง .......................................................................................................... 73 รปท 4.8 อตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยทไดจำกกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

จ ำนวน2 ตวอยำง ............................................................................................................ 74 รปท 4.9 กำรเปรยบเทยบอตรำควำมเครยดทควำมเคนประสทธผลใดๆทไดจำกกำรทดสอบอด

ตวคำยน ำแบบหนงมต .................................................................................................... 75 รปท 4.10 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนกบอตรำควำมเครยด .......................................... 79 รปท 4.11 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำก ำลงรบแรงเฉอน

เฉลยกบคำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน ...................................................................... 81

vii

รปท 4.12 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลเฉลยกบคำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน ..................................................... 84

รปท 4.13 ควำมสมพนธของแรงดนน ำสวนเกนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลเฉลยกบคำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน ...................................................................... 87

รปท 4.14 ควำมสมพนธของแรงดนน ำสวนเกนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลเฉลยกบคำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน ...................................................................... 90

รปท 4.15 ควำมสมพนธของคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทอตรำควำมเครยดแตกตำงกน .................... 92 รปท 4.16 คำควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนสงสดทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคน

ประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงกบอตรำควำมเครยดทOCR แตกตำงกน ............................ 93 รปท 4.17 คำควำมสมพนธของคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบอตรำควำมเครยดทคำกำรอดแนน

เกนตวทแตกตำงกนของดนในบรเวณตำงๆ ..................................................................... 96 รปท 4.18 เสนทำงเดนของวถควำมเคนของดนเหนยวทคำกำรอดแนนเกนตวแตกตำงกน ................. 99 รปท 4.19 เสนทำงเดนของวถควำมเคนของดนเหนยวทคำกำรอดแนนเกนตวแตกตำงกน ............... 102 รปท 4.20 ควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำกำรอดแนนเกนตวทอตรำควำมเครยดแตกตำงกน ............ 103 รปท 4.21 แรงดนน ำสวนเกนสงสดกบคำกำรอดแนนเกนตวทอตรำควำมเครยดแตกตำงกน ............. 103 รปท 4.22 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR1 ............................ 107 รปท 4.23 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR2 ............................ 107 รปท 4.24 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR4 ............................ 108 รปท 4.25 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR8 ............................ 108 รปท 4.26 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยด

ของดนเหนยวปำกพนงท OCR1 ................................................................................... 110 รปท 4.27 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยด

ของดนเหนยวปำกพนงท OCR2 ................................................................................... 110 รปท 4.28 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยด

ของดนเหนยวปำกพนงท OCR4 ................................................................................... 111 รปท 4.29 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยด

ของดนเหนยวปำกพนงท OCR8 ................................................................................... 111

viii

กตตกรรมประกาศ

งำนวจยฉบบน ส ำเรจลลวงไปไดดวยด โดยไดรบควำมอนเครำะหจำกหลำยฝำย ขอบพระคณ ส ำนกวจยและพฒนำ มหำวทยำลยสงขลำนครนทร ส ำหรบทนสนบสนนทใชในกำรวจย ขอขอบคณ รศ.ดร.ธนต เฉลมยำนนท และผศ.ธนำกร ชมพรตน ทใหแนวทำงในกำรท ำวจย ขอขอบคณทมงำน ภำควชำวศวกรรมโยธำ คณะวศวกรรมศำสตร มหำวทยำลยสงขลำนครนทร ทชวยในกำรท ำงำนวจย ขอขอบคณเจำหนำท ภำควชำวศวกรรมโยธำ คณะวศวกรรมศำสตรทกทำนทใหควำมชวยเหลอกำรวจยครงน

ผวจยจงขอขอบคณทกทำนมำ ณ โอกำสน

ผศ.ดร.ธนนท ชบอปกำร

ix

การวเคราะหอทธพลของอตราความเครยดตอความแขงแรงของดนเหนยวออนทะเล: กรณศกษาดนเหนยวปากพนง

The influence analysis of strain rate on yield strength of soft marine clay: case study of Pakpanang Clay

ธนนท ชบอปการ

Tanan Chubuppakarn

ภำควชำวศวกรรมโยธำ คณะวศวกรรมศำสตร มหำวทยำลยสงขลำนครนทรจ.สงขลำ 90110

บทคดยอ

กำรศกษำพฤตกรรมตำงๆ ของกำรทรดตวของดนเหนยว เชนพฤตกรรมกำรทรดตวขนทสองหรอพฤตกรรมกำรคบ (Creep behavior) ซงพฤตกรรมดงกลำวเปนพฤตกรรมทแปรผนตำมเวลำ (Time dependent) หรอแปรผนตำมอตรำ (Rate dependent) โดยเมอมแรงจำกภำยนอกมำกระท ำทอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน จะท ำใหดนเหนยวเกดกำรตอบสนองทแตกตำงกน ปจจบนมงำนวจยจ ำนวนมำกทแสดงใหเหนวำดนเหนยวมพฤตกรรมแบบขนกบอตรำควำมเครยด ตวอยำงเชนกำรศกษำของ Vaid และ Campanella (1977) Jun และ Jian (2000) นอกจำกนมงำนวจยในประเทศ เชน วระ และสเชษฐ (2550) เปนตน ซงงำนวจยในครงนไดท ำกำรศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยดและคำอตรำสวนกำรอดแนนเกนตว (OCR) ตอก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ รวมทงแรงดนน ำสวนเกนทเกดขน เพออธบำยพฤตกรรมคำควำมไมเปนเชงเสน (Non - linear) ของดนเหนยวปำกพนง โดยท ำกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยทคำอตรำควำมเครยดคงท 4 อตรำคอ 0.02 0.075 1.0 และ 8.5 เปอรเซนตตอนำท ใชคำอตรำกำรอดแนนเกนตว 4 คำ คอ 1 2 4 และ 8 ตำมล ำดบ จำกผลกำรทดสอบพบวำอตรำควำมเครยดมผลตอกำรเพมขนของพฤตกรรมกำรรบแรงเฉอนของดนเหนยว โดยทอตรำควำมเครยดเทำกบ 8.5 เปอรเซนตตอนำท มคำควำมเคนเบยงเบนสงทสดและทอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.02 เปอรเซนตตอนำท มคำควำมเคนเบยงเบนต ำทสด เมอคดเปนเปอรเซนตของคำควำมแตกตำงจะไดคำประมำณ 68.48 เปอรเซนต 72.42เปอรเซนต 55.16 เปอรเซนต และ 60.20 เปอรเซนต ส ำหรบคำอตรำกำรอดแนนเกนตว เทำกบ 1 2 4 และ 8 ตำมล ำดบ จำกนนเมอน ำผลกำรทดสอบไปหำผลกระทบจำกอตรำควำมเครยดและคำอตรำกำรอดแนนเกนตวตอคำแรงดนน ำสวนเกนพบวำ มผลตอแรงดนน ำสวนเกนเชนเดยวกน โดยทอตรำควำมเครยดชำและอตรำกำรอดแนนเกนตวนอย จะมผลตอแรงดนน ำสวนเกนมำกกวำอตรำควำมเครยดเรวและอตรำกำรอดแนนเกนตวสง ทงนทคำอตรำกำรเฉอนทเรวทสด (8.5เปอรเซนต ตอนำท) แรงดนน ำสวนเกนจะไมมผลกระทบ ถงแมวำจะท ำกำรเปลยนแปลงคำอตรำกำรอดแนนเกนตว

x

จำกผลกำรทดสอบพบวำอตรำควำมเครยดมผลตอเสนทำงเดนของวถควำมเคน (Stress path) ในแตละคำของอตรำกำรอดแนนเกนตว ทคำอตรำกำรอดแนนเกนตว เทำกบ 1 และ 2 เสนทำงเดนของวถควำมเคนจะไมซอนทบกนซงสำมำรถเหนไดอยำงชดเจนและเสนทำงเดนของวถควำมเคนมแนวโนมเคลอนทจำกขวำไปซำยเขำหำเสนสถำนวกฤต (Critical state line, CSL) ทคำอตรำกำรอดแนนเกนตว เทำกบ 4 และ 8 เสนทำงเดนของวถควำมเคนมควำมคลำยคลงกนและแทบมองไมเหนควำมแตกตำงมำกนกและเสนทำงเดนของวถควำมเคนมแนวโนมเคลอนทจำกซำยไปขวำเขำหำเสนสถำนวกฤตเชนเดยวกน ทงนคำวถควำมเคนยงสำมำรถน ำไปหำควำมชนจำกเสนสถำนะวกฤต (M) โดยมคำดงตอไปน M เทำกบ 0.60 0.67 และ 0.71 และ 0.5 จำกนนน ำคำ M ทไดไปหำคำมมเสยดทำนภำยใน ซงมคำเทำกบ 15.83 17.54 18.51 และ 13.34 องศำ ส ำหรบอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนำท 0.075เปอรเซนตตอนำท 1.0 เปอรเซนตตอนำท และ 8.5เปอรเซนตตอนำท ตำมล ำดบ

คำควำมเคนเบยงเบนสงสดจะมคำสงขนเมออตรำควำมเครยดทใชในกำรทดสอบเรวขนในทกๆ คำของอตรำกำรอดแนนเกนตว โดยก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำจะแปรผนโดยตรงกบลอกกำลทมของอตรำควำมเครยดในชวงอตรำควำมเครยดรอยละ 0.02 – 8.5 เปอรเซนตตอนำท แสดงใหเหนวำดนเหนยวปำกพนงมคณสมบตของกำรตอบสนองดำนอตรำควำมเครยดแบบไมเชงเสน เชนเดยวกบดนเหนยวออนกรงเทพฯ ทงนลกษณะของอตรำควำมไมเปนเชงเสนในทกๆ คำของอตรำกำรอดแนนเกนตวมลกษณะทคลำยคลงกนอกดวย

xi

Abstract

Secondary consolidation or creep behavior on clay is recognized as time or rate dependent behavior, which external forces can be made different responds. This behavior has been studied by several researchers (e.g., Vaid and Campanella, 1977 ; Jun and Jian, 2000; Saksupan and Likitlersuang, 2007 etc.). In this research, PakPanung clay was therefore used to study the influence of strain rate and over - consolidation ratio (OCR) on undrained shear strength of clay and excess pore pressure for explaining non - linear behaviors of PakPanung clay. Triaxial tests, consolidated undrained type, were performed by varying strain rates (0.02, 0.075, 1.0, and 8.5% per minute) under different over - consolidation ratio, respectively in doubly increasing from OCR 1 to OCR 8.

The results of this study revealed that the strain rate have effected to increment of undrained shear strength of PakPanung clay. The results significantly indicated that the deviator stresses have extended to the maximum value under the highest strain rate (8.5% per minute) while the minimum deviator stresses have resulted from the lowest strain rate (0 .0 2 % per minute). These experimental results revealed that changing of OCR had the effect on the deviator stresses which the difference between maximum and minimum values fell in range 68.48%, 72.42%, 55.16% and 60.20%, respectively for OCR 1 to 8.

On the other hand, the strain rate and OCR also had the effect on excess pore pressure as well. Both lower strain rate and OCR had more effect on the deviator stresses than higher strain rate and OCR. Even though the experimental results almost had same tendency, but the influence of the highest strain rate on the excess pore pressure had no effect although increasing OCR still took place.

In case of stress path behavior, the study revealed that the strain rate had the effect on stress path in each OCR. The stress path of both OCR 1 and 2 obviously separated and trended to the critical state line. Another one, the stress paths had a similar in both influence of both OCR 4 and 8 though they still trended to the critical state line as well. However, the stress paths can be determined a slope of the critical state line, and can be turned back to calculate an internal friction angle of soil. The results shown that the slopes of the critical state line which were: 0.60, 0.67, 0.71, and 0.5 corresponding with: 0.02, 0.075, 1.0, and 8.5% per minute of the strain rate, respectively. These slope of critical state line related with the internal friction angle which were: 15.8, 17.54, 18.51, and 13.34 degree, respectively.

xii

In summary, the deviator stress can be reached to the maximum value when the strain rate has increasingly changed for any OCR range. This reason can be caused to the undrained shear strength relating with the strain rate as the logarithmic relationship in range 0.02 - 8.5% per minute. The experimental results obviously indicated that PakPanung clay has responded as the rate dependent behavior, similar to Bangkok clay.

1

บทท 1 บทน า

1.1 ความส าคญและทมาของการวจย

จำกพฤตกรรมกำรเคลอนตว (Deformations) ของวสดสำมำรถแบงออกเปนกำรเคลอนตวแบบอลำสตก แบบพลำสตกและแบบหนด (Viscous deformations) ซงกำรเคลอนตวแบบหนดจะเปนกำรเคลอนตวทแปรผนตำมเวลำ กลำวคอเมอวสดไดรบหนวยแรงวสดจะไมเกดกำรเคลอนตวทงหมดโดยทนททนใดหลงจำกกระท ำหนวยแรง แตกำรเคลอนตวของวสดจะด ำเนนไปอยำงชำ ๆ เปนผลเนองจำกคณสมบตอยำงหนงของวสดเรยกวำควำมหนด เชนเดยวกบกำรเคลอนตวของดนเหนยวเมอไดรบหนวยแรง จะพบวำกำรเคลอนตวจะแปรผนไปตำมเวลำเชนกน ดงจะพบไดจำกพฤตกรรมควำมคบ (Creep) และกำรคลำยตวของควำมเครยด (Stress relaxation) [1] ซงเปนผลจำกคณสมบตดำนควำมหนดของดนเหนยว (Viscous property) ซงคณสมบตดำนควำมหนดของดนเหนยวจะพจำรณำออกมำดวยคำของสมประสทธควำมหนดของดนเหนยว ซงคณสมบตดงกลำวมควำมเกยวเนองในดำนกำรทรดตวของดนและดำนพลศำสตรของดน (Dynamic property) ซงปจจบนกำรทดสอบหำคำสมประสทธควำมหนดในดนเหนยวยงไมมมำตรฐำนอยำงชดเจน โดยทวไปกำรทดสอบหำคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวอำจใชมำตรฐำนกำรทดสอบของวสดชนดอน เชน แอสฟลสมำเปนพนฐำนในกำรทดสอบซงกระท ำไดในเฉพำะดนเหนยวออนมำก ๆ หรอจะตองท ำใหดนอยในสภำพเหลวเสยกอนจงอำจท ำใหคณสมบตบำงอยำงเปลยนแปลงไป

จำกกำรศกษำในอดตเกยวกบผลกระทบของอตรำควำมเครยด (Strain rate) ตอพฤตกรรมกำรรบแรงของดนพบวำอตรำควำมเครยดสงผลกระทบตอพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวอยำงมนยส ำคญ ดงเชน งำนวจยของ Vaid และ Campanella (1977) [2] ไดท ำกำรศกษำดนเหนยวแฮนน (Haney clay) ซงเปนดนเหนยวตกตะกอนทคอนขำงไวตวสง (High sensitive) โดยแสดงควำมสมพนธระหวำงควำมเคนกบควำมเครยดทเปลยนไปตำมระดบอตรำควำมเครยดเฉอนผลกำรวจยพบวำกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยดจะสงผลกระทบโดยตรงตอพฤตกรรมกำรรบแรง เมอท ำกำรเปรยบเทยบคำควำมเคนเบยงเบนสงสด(Peak deviator stress) ทท ำกำรบรรทดฐำน (Normalized) ดวยควำมเคนเฉอนประสทธผล จะมคำแปรผนตรงตำมระดบอตรำควำมเครยดทเพมขน สวนกำรศกษำในประเทศวระและสเชษฐ (2550) [3] ท ำกำรศกษำผลของอตรำควำมเครยดทมผลตอพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวกรงเทพฯ โดยกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ (Consolidated Undrained test) และใชแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตในกำรท ำนำยผลของควำมหนด (Viscosity) ซงผลทไดจำกแบบจ ำลองใหผลในแนวทำงเดยวกบงำนวจยอนๆ

ดนเหนยวปำกพนงเกดจำกกำรตกตะกอนและกำรทบถมของดนเหนยวทตกตะกอนในน ำทะเล(Marine deposits) ซงดนเหนยวดงกลำวเกดจำกกำรพดพำมำสะสมตวบรเวณชำยทะเล มควำมหนำโดยประมำณ 15 – 20 เมตร จำกกำรทดสอบเพอน ำไปจ ำแนกท ำใหทรำบวำดนเหนยวปำกพนงมลกษณะเปนดนเหนยวออน (Soft clay) ทมลกษณะดนเหนยวพลำสตกซตสง(High plasticity clay, CH)

2

อครเดช (2552) [4] ท ำใหดนเหนยวมกำรทรดตวสง จำกกำรศกษำพฤตกรรมพนฐำนของดนเหนยวปำกพนงเมอน ำไปเปรยบเทยบกบดนกรงเทพฯ พบวำมพฤตกรรมทคลำยคลงกน คอเปนดนเหนยวทมควำมไวตวสง (High sensitivity) โดยดนประเภทนจะมแรงระหวำงอนภำคสง สงผลใหมก ำลงตำนทำนแรงเฉอนสงแตเมอโครงสรำงดนถกท ำลำยควำมสำมำรถในกำรรบแรงของดนเหนยวจะมคำลดลง ซงจำกกำรส ำรวจพบวำสภำพสงกอสรำงบรเวณ อ.ปำกพนง มกพบปญหำกำรทรดของโครงสรำงไมวำจะเปนโครงสรำงอำคำรหรอโครงสรำงทำง สงผลใหอำจเกดควำมเสยหำยแกชวตและทรพยสนของผคนในพนทบรเวณดงกลำวได ดงนนจงท ำใหเกดงำนวจยหลำยๆงำนทท ำกำรศกษำพฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงเพอเปนขอมลในกำรปองกนควำมเสยหำยตอโครงสรำงอำคำร รวมทงสำธำรณปโภคตำงๆ ในบรเวณ อ.ปำกพนง จ.นครศรธรรมรำช

ดงนนงำนวจยนจะมงเนนในประเดนกำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวปำกพนงโดยกำรทดสอบแรงอดสำมแกน (Triaxial Compression test) ซงแปรผนคำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน (Axial strain rate) ทอตรำตำงๆ และคำอตรำกำรอดแนนเกนตว (Overconsolidation ratio, OCR) แลวท ำท ำกำรศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยดทมตอพฤตกรรมดำนก ำลงรบแรงเฉอน (Shear strength) พฤตกรรมของแรงดนน ำสวนเกน (Access pore pressure) และกำรวเครำะหประมำณคำสมประสทธควำมหนดดวยแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำทน ำเสนอโดย Puzrin, A.M. และ Houlsby, G.T. [5] ในป พ.ศ. 2544 ทไดมำจำกงำนวจยของธนกร และสเชษฐ (2551)

[6] ซงสำมำรถท ำกำรวเครำะหและประมวลผลทดสอบดวยแบบจ ำลองส ำหรบวสดทขนกบอตรำทใชห ล ำย ต ว แ ป รภ ำย ใน (Rate-dependent plasticity with multiple internal variables) เพ อ น ำ ค ำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวปำกพนงไปใชในกำรประเมนกำรกอสรำงในบรเวณ อ ำเภอปำกพนง จงหวดนครศรธรรมรำช

1.2 วตถประสงคของการวจย

1. เพอศกษำกำรเปลยนแปลงของพฤตกรรมกำรรบน ำหนกของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวตำงๆเมออตรำควำมเครยดเปลยนไป

2. เพอศกษำกำรเปลยนแปลงของของพฤตกรรมแรงดนน ำสวนเกน (Pore - water pressure) ในมวลดนของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวตำงๆเมออตรำควำมเครยดเปลยนไป

3. เพอศกษำกำรเปลยนแปลงของเสนทำงเดนของวถควำมเคน (Stress path) เมออตรำควำมเครยดเปลยนไป

4. เพอประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวปำกพนง ทไดจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกนโดยใชแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำ

1.3 ขอบเขตของการวจย

1. รวบรวมงำนวจยและศกษำงำนวจยทเกยวของกบพฤตกรรมควำมหนดของดนเหนยวออน

3

2. รวบรวมงำนวจยและศกษำงำนวจยทเกยวของกบดนเหนยวปำกพนง และก ำหนดพนทเกบตวอยำงชนดไมถกรบกวน

3. ท ำกำรทดสอบหำคณสมบตทำงกำยภำพและทำงเคมของตวอยำงดนเหนยวปำกพนง 4. ท ำกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต และหำสมประสทธกำรอดตวคำยน ำ เพอใชใน

กำรก ำหนดอตรำควำมเครยดทเหมำะสมในกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ 5. ท ำกำรทดสอบแรงอดแบบสำมแกน แบบไมระบำยน ำ โดยก ำหนดใหแรงดนในกำรอดตวคำย

น ำเทำกนทงสำมแกน (isotropic consolidation) ซงมแรงดนเซลลประมำณ 200 kPa แลวท ำกำรลดแรงดนเซลเพอใหไดคำอตรำกำรอดแนนเกนตว (over consolidation ratio, OCR) เทำกบ1 2 4 และ 8 แลวท ำกำรทดสอบแรงเฉอนดวยอตรำควำมเครยดคงท (Constant strain rate) ทระดบตำง ๆ

6. ท ำกำรเกบขอมลทไดจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ โดยเกบขอมลควำมเคนควำมเครยด และแรงดนน ำสวนเกน ตงแตเรมตนเฉอนจนถงชวงเวลำทดนเกดกำรพบต(ประมำณ 18 เปอรเซนตของอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน) เพอน ำมำวเครำะหผล

7. ท ำกำรประมวลผลของดนเหนยวปำกพนง โดยใชแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำ

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. สำมำรถอธบำยพฤตกรรมกำรรบแรงเฉอน คำอตรำกำรอดแนนเกนตว รวมทงแรงดนน ำสวนเกน ของดนเหนยวปำกพนง เมอมกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน

2. เปนกำรพฒนำควำมร ควำมเขำใจพฤตกรรมแบบขนกบอตรำควำมเครยดของดนเหนยว 3. สำมำรถประมำณคำสมประสทธควำมหนดและพฤตกรรมควำมไมเชงเสนของดนเหนยวออน

ดวยแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำ 4. คำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวโดยประมำณ ซงสำมำรถน ำไปใชในกำรอธบำย

พฤตกรรมแบบขนกบอตรำควำมเครยดและน ำไปใชในงำนดำนพลศำสตรของดนได 5. เปนขอมลทใชส ำหรบกำรออกแบบทำงวศวกรรมหรอเพอพฒนำเปนงำนวจยอนๆ ตอไป

4

บทท 2 แนวคดและทฤษฏทเกยวของ

เปนททรำบกนดวำเมอดนเหนยวเมอไดรบหนวยแรงกระท ำจะไมเกดกำรเคลอนตวทงหมดโดยทนททนใดหลงจำกกระท ำหนวยแรง แตกำรเคลอนตวของดนเหนยวจะด ำเนนตอเนองไปอยำงชำ ๆ ทเปนเชนนเพรำะคณสมบตดำนควำมหนดของดนเหนยว และในทำงกลบกนเมอควบคมกำรเคลอนตวของดนเหนยวในอตรำกำรเคลอนตวทแตกตำงกน แรงตำนทำนทเกดขนจะมควำมแตกตำงกนออกไป ขนอยกบชนดของดน ประวตกำรรบน ำหนกและระดบอตรำกำรเคลอนตวทควบคมไว ดงนนงำนวจยนจะศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยด (Rate dependent) ตอพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวปำกพนงทมคำอตรำกำรอดแนนเกนตวตำงๆกน โดยกำรศกษำในครงน ประกอบไปดวย สภำพทำงธรณวทยำ สภำพชนดนบรเวณชำยฝ ง ทฤษฎก ำลงเฉอนของดน คณสมบตกำรยบตว พฤตกรรมไมเชงเสน และงำนวจยทเกยวของ

2.1 สภาพทางธรณวทยา

ภำคใตมลกษณะแหลมยนออกไปในทะเล ดำนตะวนออกตดกบอำวไทย ดำนตะวนตกตดทะเลอนดำมน กำรเปลยนแปลงทำงธรณของชำยฝ งทำงภำคใตเรมในชวงระยะเวลำประมำณ 10,000 ปทแลวโดยคำบสมทรทำงใตไดมกำรตวยกตวเอยงไปทำงทศตะวนตกเฉยงเหนอ ท ำใหชำยฝ งทะเลดำนทศตะวนออกยกตวขน และชำยฝ งดำนตะวนตกจมลง ประกอบกบกำรลดลงของระดบน ำทะเลฝ งทะเลตะวนออกทเคยจมอยใตน ำถกยกขนสงกวำระดบน ำทะเล เกดเปนทรำบกวำงชำยฝ งทมระดบต ำกวำทรำบเดม และเกดเปนลกษณะทลำดรมฝ งทะเล (Marine terrace) ขนใหม ซงแนวชำยฝ งทะเลบรเวณนจะมลกษณะคอนขำงรำบเรยบ นอกจำกนกำรยกตวขนของแผนดนท ำใหแมน ำมกำรปรบกำรไหล และกำรกดเซำะ โดยล ำน ำจะกดเซำะบรเวณกลำงและปลำยน ำใหลกลงไป ท ำใหมลกษณะทลำดรมแมน ำ (River terrace) ใหมเกดขน สภำพภมประเทศในบรเวณนจงมกำรกดเซำะในลกษณะรปตวย (U - shape) จำกรปท 2.1 แสดงเปรยบเทยบบรเวณชำยฝ งทะเลในอดตและปจจบนในบรเวณภำคใต ท ำใหเหนต ำแหนงตวอ ำเภอเมอง จงหวดนครศรธรรมรำช อยำงชดเจนซงตงอยตำมแนวสนทรำยเกำและอยหำงจำกสนทรำยรมทะเลปจจบนประมำณ 20 กโลเมตร นอกจำกนยงมรองรอยของเกดแองน ำหลงสนทรำยเกำ (Lagoon) ท ำใหเหนเปนแนวยำวในบรเวณดำนทศตะวนตกของตวเมอง [7] สภำพธรณวทยำของพนท อ.ปำกพนง จ.นครศรธรรมรำช ประกอบดวยหมวดหนยคควอเทอรนำร (Quaternary) คอประกอบดวยชนของกรวด ทรำย ทรำยแปง และดนเหนยว ซงเกดจำกกำรพดพำมำสะสมของทำงน ำบรเวณทรำบเชงเขำและทรำบลมแมน ำ รวมทงตะกอนทเกดจำกกำรพดพำมำสะสมโดยน ำทะเล (Marine deposit) นอกจำกนบำงบรเวณยงอำจเกดจำกกำรสะสมตวของตะกอนทเกดจำกกำรผพงของหนโดยขบวนกำรทำงกำยภำพและเคม (Physical and chemical weathering) ท ำใหเกดกำรสะสมตวอยกบท โดยรปท 2.2 แสดงแผนทลกษณะทำงธรณวทยำของทรำบลมแมน ำปำกพนง

5

รปท 2.1 แสดงชำยฝ งทะเลทำงภำคใตเมอ 6000 ปทแลวเทยบกบปจจบน [7]

6

รปท 2.2 แผนทแสดงลกษณะทำงธรณวทยำลมน ำปำกพนง [8]

7

2.2 สภาพชนดนบรเวณชายฝง

บรเวณทรำบชำยฝ งดำนตะวนออกตงแตจงหวดสรำษฏรธำนลงไปถงจงหวดนรำธวำส ชนดนบรเวณชำยฝ งสวนใหญจะเปนชนดนเหนยวออน ในบรเวณทเคยเปนชำยหำดเกำกจะมชนทรำยทบถมอยขำงบนในบำงบรเวณเชนทอ ำเภอเมองสงขลำและอ ำเภอเมองนรำธวำส ชนทรำยอำจหนำถง 12 เมตร หลงสนทรำยจะมรองน ำซงเปนสนทรำยเกำขนำนกบแนวชำยฝ ง ดนผวบนในบรเวณนจะเปนดนอนทรยและในพนทจงหวดนรำธวำสไดแปรสภำพเปนดนพร (Peat) ปกคลมผวบนอยหนำ 3.0 - 4.0 เมตร ลำงลงไปเปนดนเหนยวชำยฝ ง (Marine clay)

0

510

152025

Soft clay

Stiff clayHard clay

Rock Sand and grawel

Sandy Soil

Sand

รปท 2.3 แสดงชนดนบรเวณชำยฝ งตะวนออก จงหวดนครศรธรรมรำช [7]

ชนดนในบรเวณอ ำเภอเมอง จงหวดนครศรธรรมรำช จะมชนทรำยและทรำยปนดนสลบอยเบองลำง ชนดนเหลำนเกดจำกกำรสะสมของตะกอนแมน ำกอนทชำยฝ งจะถอยรนไปกำรกอตวของชำยหำดใหม เกดจำกกำรกอตวเปนแหลมยนออกไปปดชำยฝ งเดม ซงรวมถงทะเลสำบสงขลำดวย ดงนนแนวชำยฝ งใหมจะไมมตะกอนแมน ำทบถมอยขำงลำง ชนดนลกษณะนเกดขนตลอดแนวชำยฝ งจำกอ ำเภอปำกพนงถงอ ำเภอสงหนคร ยกเวนบรเวณปำกทะเลสำบสงขลำซงมตะกอนของแมน ำเขำมำทบถมอยดวย โดยสภำพชนดนบรเวณชำยฝ งตะวนออก จงหวดนครศรธรรมรำชแสดงในรปท 2.3

2.3 ทฤษฎก าลงเฉอนของดน (Shear strength theory)

แรงกระท ำมวลดนในธรรมชำตสำมำรถแบงไดเปน 2 กลมคอ แรงดนอนเกดจำกน ำหนกของดนเองโดยรอบซงเรยกวำ Geostatic Stress และแรงกระท ำภำยนอกอนเปนสำเหตใหมวลดนรบแรเฉอนเพมขนจนเกดกำรพบต ดงนนก ำลงรบแรงเฉอนของดน (shear strength of soil) หมำยถงก ำลงตำนทำนตอกำรเฉอนสงสดทดนจะสำมำรถรบไดโดยไมวบตหรอพงทลำย (failure) โดยกำรวบตของมวลดนมกมพฤตกรรมไปตำมหรอใกลเคยงกบพฤตกรรมทคำดคะเนโดยกฎกำรวบตทเสนอโดย Mohr และ Coulomb ซงกฎของ Mohr และ Coulomb ก ำหนดไววำ มวลดนจะถงกำรวบตเมอวงกลมของมอรทให

8

แทนสภำพของหนวยแรงในมวลดนสมผสกบเสนขอบเขตกำรวบต (Failure Envelope) ของ Mohr และ Coulomb ดงรปท 2.4 ซงจะไดสมกำรวำ

ในรปของหนวยแรงรวม c tan

รปท 2.4 กฎกำรวบตของ Mohr และ Coulomb

หลกกำรของก ำลงเฉอนของดนเปนหลกส ำคญทตองศกษำ เพอใชในกำรหำควำมสำมำรถของดนตอกำรตำนทำนน ำหนกทมำกระท ำในรปแบบตำงๆ และเปนพนฐำนส ำคญในกำรออกแบบทำงดำนวศวกรรมปฐพ เชนกำรออกแบบฐำนรำก (Foundation design) กำรวเครำะหเสถยรภำพควำมลำด (Slope stability) กำรออกแบบโครงสรำงรบแรงดำนขำง (Lateral earth pressure) เปนตน

2.3.1 กำรตอบสนองของดนตอแรงเฉอน (Response of soils to shearing forces)

กำรตอบสนองของดน หมำยถง พฤตกรรมกำรตำนทำนตอแรงเฉอนภำยนอกทกระท ำตอมวลดนทงในแงแรงและกำรเปลยนแปลงรปรำงดงรปท รปท 2.4 ซงจะกลำวถงพฤตกรรมของดน 2 ประเภท คอ

ดนประเภทไมมแรงยดเหนยว (Cohesion less soil) หมำยถงดนทมแรงยดเกำะภำยในระหวำงอนภำคมควำมออนแอมำกเมอเทยบกบแรงเชงกลทกระท ำระหวำงอนภำคดนสวนมำก และดนกลมนมกจะเปนดนทมอนภำคขนำดใหญ ตวอยำงของดนประเภทนเชน ทรำย (S) กรวด (G) เปนตน

ดนประเภทมแรงยดเหนยว (Cohesive soil) หมำยถงดนทแรงยดเหนยวระหวำงอนภำคแขงแรงมำก โดยเปนผลจำกพนธะทำงเคม เชน ทรำยแปง (M) ดนเหนยว (C) เปนตน

เมอมกำรเปลยนแปลงรปภำยใตแรงเฉอนอยำงงำย (Simple shear) พบวำกำรเสยรปของดนอำจจะเกดได 2 แบบ คอ แบบยบตว (Compression) และกำรขยำยตว (Expansion) ซงเรยกรปแบบกำรเปลยนรปรำงของดนดงกลำววำกำรเปลยนแปลงแบบท I และ กำรเปลยนแปลงแบบท II โดยดนทมกำรเปลยนแปลงรปรำงเมอรบแรงกระท ำจะมลกษณะเดนบำงประกำรมดงน

9

กำรเปลยนแปลงแบบท I เปนกำรเปลยนแปลงของ พวกดนทรำยหลวม (Loose sand) หรอดนเหนยวสภำพอดแนนปกต (Normally consolidated, NC clay) ถงสภำพอดแนนกวำปกตเลกนอย (Lightly overconsolidated, LOC clay) OCR ≤ 2

ควำมเคนเฉอนจะคอยๆ เพมขนตำมควำมเครยดเฉอนทเพมขน ซงเปนทรจกกนดของพฤตกรรมกำรเพมควำมแขงดวยควำมเครยด (Strain hardening) โดยควำมเคนเฉอนเพมขนจนกระทงเกอบมคำคงท ซงอำจจะถอวำเขำสสถำนะวกฤตทเรยกวำ ควำมเคนสถำนะวกฤต (Critical state shear stress, cs )

กำรอดตวจะท ำใหดนมควำมหนำแนนเพมมำกขนจนกระทงเขำใกลสภำพทอตรำสวนชองวำงคงตวหรอทเรยกวำ เขำสอตรำสวนโพรงวกฤต (Critical void ratio, cse )

กำรเปลยนแปลงแบบท II เปนกำรเปลยนแปลงของ พวกดนทรำยแนน (Dense sand) และดนเหนยวสภำพอดแนนกวำปกต (Heavily overconsolidated, HOC clay) หรอมคำ OCR > 2

ควำมเคนเฉอนจะคอยๆ เพมอยำงรวดเรวไปจนกระทงถงจดสงสด (Peak shear stress, ) ณ ต ำแหนงทควำมเครยดเฉอนมคำต ำกวำ (เมอเปรยบเทยบกบกำรเปลยนแปลงแบบท I) และจำกนนควำมเคนเฉอนจะลดลงแบบพฤตกรรมกำรออนตวดวยควำมเครยด (Strain softening) จนเขำใกลถงควำมเคนเฉอนวกฤต cs โดยทกำรตอบสนองแบบน โดยทวไปแลวเกดจำกกำรวบตเฉพำะท (localization) หรออำจจะเรยกวำแถบเฉอน (Shear bands) ดงแสดงในรปท 2.5

เกดกำรอดตวในชวงแรกซงเปนผลจำกกกำรจดเรยงตวของอนภำคดน แตตอมำจะขยำยตวขนอยำงรวดเรวและสงผลใหดนเรมหลวมขนจนกระทงเขำสอตรำสวนโพรงวกฤต cse เชนเดยวกบกำรเปลยนแปลงแบบท I

รปท 2.5 ภำพ Radiograph แสดงแถบเฉอนทเกดขนในดนทรำยละเอยดแนน จดสขำวแสดงต ำแหนง

ตะกวทใชในกำรตำมกำรเคลอนทภำยใน สวนเสนสขำวแสดงแถบเฉอน [9]

10

พฤตกรรมกำรตอบสนองของกำรเปลยนแปลงทง 2 แบบตอแรงเฉอนอำจจะสำมำรถพจำรณำรปท 2.6 แสดงกรำฟควำมสมพนธทส ำคญของดนในสภำวะทควำมเคนประสทธผลตงฉำก (Normal effective stress) มคำคงตวและมกำรเพมขนของควำมเครยดเฉอนในอตรำคงท รปท 2.6(a) แสดงควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเฉอน ( ) กบควำมเครยดเฉอน ( ZX ) รปท 2.6(b) แสดงควำมเครยดเชงปรมำตร (Volumetric strain, z ) กบควำมเครยดเฉอน และในรปท 2.6(c) แสดงอตรำสวนโพรง (Void ratio, e ) เทยบกบควำมเครยดเฉอน

รปท 2.6 กำรตอบสนองของดนตอแรงเฉอน (Response ofsoils to shearing forces) [10]

2.3.2 สภำพอลำสตกในปฐพกลศำสตร (elasticity in soil mechanics)

พฤตกรรมอลำสตกคอ พฤตกรรมคนสภำพสมบรณแบบ (recverable) ของดนภำยหลงกำรลดแรง (unload) โดยควำมชนของกรำฟควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดของดน คอสมบต อลำสตก (elastic property) หรอ อลำสตกโมดลส (elastic modulus) อยำงไรกตำมคำสตฟเนสหรอโมดลสของดนจะขนกบหลำยปจจย เชนระดบควำมเคน (stress level) อตรำสวนโพรง ( e ) ประวตควำมเคน (stress history) หรออตรำสวนกำรอดตวคำยน ำ (OCR ) เปนตน โดยมผลงำนวจยหลำยชนไดน ำเสนอผลกำรทดสอบแบบตำงๆ เพอหำคำโมดลสเฉอนสงสด (maximum shear modulus, Gmax) หรอคำโมดลสเฉอนเรมตน (initials hear modulus, G0)

11

2.3.3 กำรทดสอบแรงอดสำมแกน (Triaxial test)

กำรทดสอบแรงอดสำมแกน เปนวธทดสอบเพอหำคำก ำลงตำนทำนแรงเฉอนของดนทนยมมำกในหองปฏบตกำร เพรำะสำมำรถปรบสภำพของดนใหใกลเคยงกบดนในธรรมชำตเหมำะส ำหรบกำรทดสอบดนเหนยว โดยมวธกำรกลงดนใหเปนรปทรงกระบอก โดยใหมอตรำสวนของควำมสงตอเสนผำนศนยกลำงประมำณ 2เทำ แลวหมดวยปลอกยำงเพอกนกำรสญเสยควำมชนและกนน ำในกลอ งทรงกระบอกซมเขำไปในตวอยำงขณะท ำกำรทดสอบ ทปลำยทง 2 ขำงจะมหนพรน (Porous stone)เพอใหน ำในมวลดนมโอกำสระบำยออก และเพอใหสำมำรถวดควำมดนของน ำไดดวย จำกนนน ำไปวำงลงในกลองทรงกระบอกใส เตมน ำพรอมอดควำมดนเขำไปดวย เพอใหดนตวอยำงทจะทดสอบอยในสภำวะทใกลเคยงกบธรรมชำตดงแสดงในรปท 2.7 แสดงเครองมอทดสอบแรงอดสำมแกน ซงกำรทดสอบจะม 2 กรณ คอ ทแรงแนวแกนมำกกวำแรงโอบรด หรอ 31 ra จะเปนกำรทดสอบแรงอดสำมแกน (Triaxial compression test) แตในทำงตรงขำมถำแรงโอบรดมำกกวำแรงแนวแกน

31 ar จะเปนกำรทดสอบแรงดงสำมแกน (Triaxial extension test)

รปท 2.7 เครองมอทดสอบแรงอดสำมแกน (Triaxial apparatus)

12

กำรทดสอบแรงอดสำมแกนจะอยภำยใตเงอนไขดงน

คำควำมเคนในแนวรศมโอบรด ( 3 ) จะคงท และควำมเคนในแนวแกน ( 1 ) จะเพมขน ควำมเคนในแนวแกน (

1 ) จะคงท และคำควำมเคนในแนวรศมโอบรด ( 3 ) ลดลง ควำมเคนหลกเฉลย (Mean principal stress)จะคงทและ คำแรงในแนวแกนโอบรดลดลง

ส ำหรบกำรระบำยน ำของกำรทดสอบแรงอดสำมแกน 1 จะเทำกบคำควำมเคนหลก และ 3 จะเทำกบคำควำมเคนรอง และ 2 จะเทำกบควำมเคนกลำง ส ำหรบกำรทดสอบอยภำยใต 3 ขอทกลำวมำข ำ ง ต น ค ำ ค ว ำ ม เ ค น ห ล ก เ ฉ ล ย ม ำ จ ำ ก 3/321 เ ป น ค ำ ค ง ท แ ล ะ

31321 2 j เปนคำคงท โดยให 1 เพมขน และ 3 ลดลง

กำรทดสอบแรงดงสำมแกนจะอยภำยใตเงอนไขดงน

คำควำมเคนในแนวรศมโอบรด ( 3 ) จะคงท และควำมเคนในแนวแกน ( 1 ) จะลดลง ควำมเคนในแนวแกน (

1 ) จะคงท และคำควำมเคนในแนวรศมโอบรด ( 3 ) เพมขน ควำมเคนหลกเฉลยจะคงทและคำแรงในแนวแกนโอบรดเพมขน ส ำหรบกำรระบำยน ำของกำรทดสอบแรงดงสำมแกนแกน

1 จะเทำกบคำควำมเคนประสทธผลหลก 1 และ 3 จะเทำกบคำควำมเคนประสทธผลรอง 3 และ 2 จะเทำกบควำมเคนประสทธผลกลำงนนเอง โดยรปท 2.8 แสดงกำรทดสอบแรงอดสำมแกนและแรงดงสำมแกน

รปท 2.8 แสดงกำรทดสอบแรงอดสำมแกนและแรงดงสำมแกน [11]

ขนตอนกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบงออกเปนสวนขนตอน คอ ขนตอนกำรอดตวคำยน ำ (Consolidation stage) และขนตอนกำรเฉอน (Shearing stage) ดงนนวธกำรทดสอบแรงอดสำมแกนสำมำรถแบงตำมเงอนไขกำรทดสอบในแตละขนตอน ดงแสดงในตำรำงท 2.1

13

ตำรำงท 2.1 กำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบมำตรฐำน (Standard triaxial compression test)

ชนดการทดสอบแรงอดสามแกน (Triaxial compression test)

ขนตอนการอดตวคายน า(Consolidation stage)

ขนตอนการเฉอน(Shearing stage)

แบบไมอดตวคำยน ำและไมระบำยน ำ(Unconsolidated undrained test, UU)

ไมท ำ ไมระบำยน ำ(Undrained)

แบบอดตวคำยน ำและไมระบำยน ำ(Consolidated undrained test, CU)

แบบเทำกนทกทศทกทำง(Isotropic)

ไมระบำยน ำ(Undrained)

แบบอดตวคำยน ำและระบำยน ำ(Consolidated drained test, CD)

แบบเทำกนทกทศทกทำง(Isotropic)

ระบำยน ำ (Drained)

1. ขนตอนกำรอดตวคำยน ำ (Consolidation stage)เปนขนตอนกำรจ ำลองสถำนะควำมเคน

ประสทธผลใหเหมอนกบในสนำม โดยท ำกำรเพมแรงดนเซลล ( c ) ทละขน (Step by step) และในแตละขนตองรอใหกระบวนกำรอดตวคำยน ำเสรจสน น นคอแรงดนน ำสวนเกน (Excess pore pressure, u ) ลดลงจนเขำใกลศนย เพอใหควำมเคนประสทธผลเทำกบแรงดนเซลล c กระบวนกำรอดตวคำยน ำแบบใชแรงดนทกทศทกทำงเรยกวำ กำรอดตวคำยน ำแบบเทำกนทกทศทกทำง (Isotropicconsolidation) อำจจะมเงอนไขกำรอดตวคำยน ำแบบอนได เชนเงอนไขปรำศจำกควำมเครยดดำนขำง (No lateral strain) หรอเปนทรจกกนในชอ เงอนไข

0K (0K - Consolidation) เปนตน

ขนตอนนตองระวงใหตวอยำงอยในสภำพอมตวดวยน ำ (Saturated) โดยอำจจะตองท ำกำรเปกแรงดนหลง (Back pressure, bu ) เขำชวยในกำรไลฟองอำกำศทแทรกตวระหวำงดนออกใหหมด เทคนคกำรตรวจสอบกำรอมตวดวยน ำของดนไดแนะน ำไวโดย อลน บชอป และ เฮนเกล (Bishop and Henkel, 1962) วำท ำกำรตรวจสอบคำพำรำมเตอรแรงดนน ำสเคมตน B ( B - check) วำมคำเขำใกล 1 หรอประมำณ 0.98 นนคอ 1

1/ cuB (2.1)

2. ขนตอนกำรเฉอน (shering stage) เปนกำรใหแรงในแนวแกนจนกระทงตวอยำงวบต มทงแบบควบคมแรง (load control) โดยท ำกำรควบคมลกสบใหแรง ( loading piston) หรอควบคมกำรเคลอนท (displacement control) จำกกำรควบคมมอเตอรทใชขบกำรเคลอนทข นลงของแทนฐำน เปนตน

14

ในทศวรรษท 18 วศวกรชำวฝรงเศสชอคลอมบ (Coulomb) ไดคดควำมสมพนธระหวำงหนวยแรงเฉอนกบหนวยแรงตงฉำกกบผวสมผสทระนำบใดๆ ของมวลดนในรปสมกำรเสนตรงแสดงขอบเขตกำรพบตของมวลดน เรยกวำสมกำรมอรคลอมบซงใชหำคำแรงเฉอนของดนทจดวบต

c tan (2.2)

เมอ = หนวยแรงเฉอนรวมหรอคำก ำลงเฉอนของดน

= หนวยแรงตงฉำกรวมบนระนำบ

c = กำรยดเกำะกน

= มมเสยดทำนภำยใน

มมของระนำบแรงเฉอน (Shear plane) ทดนวบตตำมทฤษฎคำ1 และ 3 สำมำรถ

ทดสอบไดดวยวธแรงอด 3 แกน โดยก ำหนดคำและกดตวอยำงใหวบตดวยและท ำกำรทดสอบทคำตำงๆ กนเมอพจำรณำสภำพของควำมดนในขณะทเกดกำรเคลอนพงจะเหนวำควำมดนหรอแรงดนทงหมดเปนควำมเคนหลก (principal stresses) โดยคำควำมเคนทมคำมำกเรยกวำควำมเคนหลก (major principal stress, 1 ) และคำควำมเคนทนอยกวำเรยกวำ ควำมเคนรอง(minor principal stress, 3 ) เมอน ำคำทงสองมำพลอตเปน กรำฟวงกลมมอร (Mohr’s diagram) และลำกเสนสมผสวงกลมมอร จะสำมำรถหำคำแรงยดเหนยว ( c ) และคำมมเสยดทำนภำยใน( )ไดดงแสดงในรปท 2.9 สวนรปท 2.10 แสดงวงกลมมอร จำกกำรทดสอบ-แรงอดสำมแกน 3 ตวอยำง

รปท 2.9 วงกลมมอรจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกน

15

รปท 2.10 วงกลมมอรจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกน 3 ตวอยำง

จำกผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนควำมสมพนธแรงเฉอน และแรงอด ดวยกำรเขยนวงกลมมอร จะไมสำมำรถสอควำมถงประวตของดนได ดงนนแลมบและวชแมน [12] จงไดเสนอวธแสดงผลกำรทดสอบแรงอด 3 แกนในรปแบบวถควำมเคน (Stress path)

วถควำมเคน (Stress path) คอเสนทำงทแสดงกำรเปลยนแปลง ของหนวยแรงในมวลดนแสดงไดดวยเสนของลกศรทลำกผำนจดยอดของวงกลมมอร ในสภำพควำมเคนรวม (Total stress) ทท ำกำรทดสอบ 03 (คงท) 03 สำมำรถพสจนไดวำท ำมม 45 องศำเซลเซยส กบแกนนอน เพอควำมสะดวกจงตงแกนขนมำใหมโดยท

แกน y : 31 q (2.3)

แกน x : 3

2 31 p (2.4)

ในสภำพประสทธผล (Effective stress)ทมกำรวดควำมดนน ำ (Pore pressure, u ) เมอ

u และ

u 11 หรอ

31 qq (2.5)

3

2 31 pp (2.6)

จำกคณสมบตของดนเหนยวทสภำพอดแนนปกต คำแรงดนน ำสวนเกน (u ) มคำสงหรออำจเปนบวก ดนเหนยวสภำพอดแนนกวำปกตคำแรงดนน ำสวนเกนมคำต ำหรออำจเปนลบเมอเขยนกรำฟจำกผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกน เสนทำงเดนวถควำมเคนแสดงใหเหนวำพฤตกรรมของดนเหนยวสภำพ

16

อดแนนปกตและดนเหนยวสภำพอดแนนกวำปกตจะแตกตำงกนอยำงเหนไดชดเจน ดงแสดงในรปท 2.11 ซงแสดงกำรเปรยบเทยบระหวำงวงกลมมอรกบวถควำมเคน จำกกำรเฉลยจำกผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกน 2 – 4 ตวอยำงเมอน ำไปใชจงตองท ำกำรแปลงคำดงสมกำรตอไปน

tansin 1 (2.7)

cos

ac (2.8)

โดยท = คำมมลำดประสทธผล

a = คำตดแกนตงประสทธผล

รปท 2.11 แสดงกำรเปรยบเทยบระหวำงวงกลมมอรกบวถควำมเคน

2.4 คณสมบตการยบตว (Compressibility)

กำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำในทศทำงเดยวเสนอโดยเทอรซำก [13] เปนผเขยนบทควำมทฤษฎกำรอดตวคำยน ำ (Consolidation theory) ซงกลำววำหนวยแรงในมวลดนแรงมหนวยแรงเพมขนอำจเนองจำกฐำนรำกหรอจำกแรงกระท ำใด ๆ จะท ำใหดนมกำรเปลยนรปรำงเกดขน กำรเปลยนแปลงรปรำงของดนจะเกดเนองจำก 3 สำเหตคอ

1. กำรเปลยนรปของเมดดน

2. กำรทดนจดเรยงตวกนใหม

3. น ำในดนถกบบออกจำกชองวำงในดน

17

ดงนนเทอรซำกไดประดษฐเครองมอเเละวธกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำ (consolidation test หรอ oedometer test) ของดนแบบคำนงด (Lever Arm) กำรทดสอบนจะท ำกำรทดสอบกบดนคงสภำพ (Undisturbed sample) ทอมตวดวยน ำเทำนน สวนดนชนดอนๆ ทมคณสมบตไมสมบรณตำมคณสมบตน ถอวำมพฤตกรรมไมตรงตำมทฤษฎกำรอดตวคำยน ำ เเตในบำงกรณกจะพออนโลมใหใชทฤษฎกำรอดตวคำยน ำได เชนตวอยำงดนเหนยวทมทรำยผสม (sandy clay) ทไมอมตว (partially saturated) เปนตน ในปจจบนกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำยงใชเครองมอทไมเเตกตำงไปจำกเครองมอทไดพฒนำใชในสมยกอนมำกนก เเละกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำชนดเดยวกนนกยงเปนกำรทดสอบมำตรฐำนส ำหรบหำคณสมบตกำรทรดตวของดนเหนยวทจะถกกดทบดวยน ำหนกบรรทกฐำนรำก เชนดนถมบรเวณ (fill) คนดนถม (embankment) ฐำนเเผ (spread footing) ลำนเกบสนคำ (storage area) เปนตน

ในกำรทดสอบดวยเครองมอทดสอบอดตวคำยน ำแบบหนงมต จะบรรจตวอยำงดนไวในวงเเหวนบบรด (rigid confining ring) น ำหนกจะกดเฉพำะในเเนวดง ผำนเเผนหนพรนบนและลำง (top and Bottom porous stone) ซงระบำยน ำไดเเละสมมตวำตวอยำงดนไมขยำยตวดำนขำงจะทรดตวไดเฉพำะในเเนวดงเพยงเเกนเดยว (one dimensional consolidation) ซงเปนกำรสมมตฐำนใหมควำมใกลเคยงกบสภำพจรงในธรรมชำตมมตดำนขำงไมจ ำกด เเละมกำรเปลยนแปลงปรมำตรในเเนวนอนนอยมำก ในกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต โดยทดนจะมกำรทรดตว 3 ระดบ ดงตอไปน

กำรอดตวขนเเรก (initial consolidation) เกดขนในทนทในสภำวะยดหยน (elastic) มคำนอยและคำควำมชนไมเปลยนเเปลง

กำรอดตวหลก (primary consolidation) มคำมำกทสด เปนคำกำรทรดตวหลกเนองจำกน ำถกบบตวออกตำมทฤษฎกำรอดคำยน ำของเทอรซำก มปรมำณมำกเเละใชเวลำนำนมกำรเปลยนเเปลงทงควำมชนเเละปรมำตรลดลง

กำรอดตวระยะทสอง (secondary consolidation) หรอกำรคบ (creep) ของดนเกดขนหลงจำกกำรอดตวหลกเสรจสมบรณเเลวมคำนอย

ขนำดของกำรยบตวของดนขนอยกบคณสมบตของดนทเรยกวำ “ควำมสำมำรถในกำรยบตว” สวนอตรำในกำรยบอดตวของดนขนอยกบ “ควำมสำมำรถในกำรไหลซมผำนไดของน ำในดน ” (permeability) เมอรวมควำมสำมำรถในกำรยบอดตวของดนและควำมสำมำรถในกำรไหลซมผำนไดของดนเขำดวยกนกจะเปนคณสมบตของดนทเรยกวำ สมประสทธกำรอดตวนนเองโดยกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำจะไดคณสมบตกำรอดตวของดนทส ำคญ 2 ตว ดงตอไปน

ระยะเวลำเเละอตรำกำรอดตวของดน (Consolidation rate) คำคงตวสมประสทธกำรอดตว (Coefficient of consolidation, vc )

ปรมำณกำรทรดตวของดนทงหมด (total settlement) คำดชนกำรยบตว (compression index, cc )

18

2.4.1 ระยะเวลำเเละอตรำกำรอดตวของดน (Consolidation rate)

จำกกำรทดสอบกำรอดตวจะไดสมประสทธกำรอด ( vc ) ตวจำกสมกำรตอไปน

t

dHTc v

v

2

(2.9)

เมอ dH = ระยะทำงระบำยน ำยำวทสด (Longest drainage path)

t = ระยะเวลำทรดตว

vT = องคประกอบเวลำ (Time factor) (ไมมหนวย) ไดจำกกำรเเกสมกำรอดตวคำยน ำ

2

2

z

uc

t

uv

(2.10)

ซงเทอซำก(Terzaghi, 1934) เเสดงควำมสมพนธระหวำงคำ vT เเละ u ,

u = เปอรเซนตกำรคำยตวของน ำ

= 1000

u

ut %

= ควำมดนในน ำขณะนน / ควำมดนน ำเรมเเรก 100 %

= 100s

st %

= คำทรดตวในขณะนน/คำทรดตวทงหมด 100 %

คำดชนกำรยบตวเปนคำควำมชนของกรำฟระหวำงอตรำสวนชองวำง (Void ratio, e ) กบควำมเคนประสทธผลแนวดง ( vo ) ในแกนลอกฐำน (Log effective overburden pressure)ส ำหรบดนเหนยวสภำพอดแนนปกต (Normally consolidated, NC clay) แสดงไดดงรปท 2.12 คำดชนกำรยบตวสำมำรถหำไดจำกสมกำรท 2.11

vc ec log/ (2.11)

โดยท cc = คำดชนกำรยบตว(Compression index)

e = ผลตำงของคำอตรำสวนชองวำงระหวำงจดสเกลลอก

v log = ผลตำงของคำควำมเคนประสทธผลแนวดง ( v ) แกนลอกฐำน

19

รปท 2.12 ควำมสมพนธระหวำงคำอตรำสวนชองวำงและควำมเคนประสทธผลแนวดงส ำหรบดนเหนยว

สภำพอดแนนปกต (Normally consolidated clay) [11]

ดชนกำรอดตวซ ำ (Recompression index)เปนคำควำมชนของกรำฟระหวำงอตรำสวนชองวำงกบควำมเคนประสทธผลแนวดงในแกนลอกฐำน (Log effective overburden pressure) ส ำหรบดนเหนยวสภำพอดแนนกวำปกต (Overconsolidated clay, OC clay) ชวงกอนถงคำควำมเคนสงสดในอดต (Maximum past Pressure) แสดงไดดงรปท 2.13 และสำมำรถหำคำดชนกำรอดตวซ ำสำมำรถหำไดจำกสมกำรท 2.12

vor ec log/ (2.12)

โดยท rc = ดชนกำรอดตวซ ำ

e = ผลตำงของคำอตรำสวนชองวำงระหวำงจดสองจด

vo log = ผลตำงของคำควำมเคนประสทธผลแนวดง ณ ปจจบนระหวำงจดสองจดในสเกลลอกำลทม

20

รปท 2.13 ควำมสมพนธระหวำงคำอตรำสวนชองวำงและควำมเคนประสทธผลแนวดงส ำหรบดนเหนยว

สภำพอดแนนกวำปกต (Overconsolidated clay) [11]

โดยทวไปแลวคำดชนกำรอดตวซ ำ(Recompression index,rc ) จะมคำประมำณ 1/4 - 1/5 ของ

คำดชนกำรยบตว (Compression index, cc ) ซงคำ cr cc / ส ำหรบดนชนดตำงๆแสดงไดดงตำรำงท 2.2

ตำรำงท 2.2 คำ cr cc / จ ำแนกตำมชนดของดน [11]

ชนดของดน cr cc /

Boston Blue Clay 0.24-0.33

Chicago Clay 0.15-0.30

New Orleans Clay 0.15-0.28

St. Lawrence Clay 0.05-0.10

คำควำมเคนสงสดในอดต (Preconsolidation pressure or Maximum part pressure) mp หรอ

c คอหนวยแรงมำกทสดทดนนนถกกระท ำมำกอนในอดตส ำหรบดนทมกำรทบถมกนตำมปกตเรยกวำดนอดตวปกต (Normally consolidated soil) หนวยแรงสงสดจะมคำเทำกบหนวยแรงประสทธผลตำมธรรมชำต ( vo ) ถำคำควำมเคนสงสดในอดตมคำมำกกวำหนวยแรงประสทธผลตำมธรรมชำตดนนนเรยกวำดนอดตวแนนกวำปกต (Overconsolidated soil)นอกจำกนคำควำมเคนสงสดในอดตจะแสดงใหทรำบถงหนวยแรงมำกทสดทเคยกระท ำตอมวลดนในอดตนนเอง

วธกำรทดสอบหำคำหนวยแรงสงสดทเคยกดทบดนในอดตโดยวธของ Casagrande แสดงได ดงรปท 2.14 โดยมขนตอนดงน

21

เรมจำกจด P หรอจดทมควำมโคงสงสด (Maximum curvature) และลำกเสนในแนวรำบจำกจด P (Horizontal line) แลวเขยนเสนสมผสทจด P (Tangent) เปนเสนตรงมำตดกบเสนแบงครงมมทจด Q จำกนนลำกเสนตรงทจด Q ลงมำตำมแนวดงจะไดคำหนวยแรงดนสงสดในอดตคำ

mp

รปท 2.14 กำรประมำณคำควำมเคนสงสดในอดต [14]

ผลจำกกำรหำคำควำมเคนสงสดในอดตสำมำรถบอกถงประวตกำรรบแรง (stress history) ของดนซงแสดงโดยคำอตรำสวนกำรอดแนน (over consolidation ratio) ถำควำมเคนประสทธผลสงสดในอดตมคำมำกกวำหนวยแรงประสทธผลทกดทบในปจจบน แสดงวำดนอยในสภำพอดแนนเกนตว(overconsolidated) และมคำ OCR มำกกวำ 1.0 ซงคำ OCR ต ำสด มคำเทำกบ 1.0 และดนจดอยในสภำวะอดแนนปกต (normally consolidated)

2.4.2 กำรยบตวระยะทสอง (secondary compression)

พฤตกรรมดนทข นกบเวลำ (time effect on soil behavior) หรอพฤตกรรมทข นกบเวลำ (rate – dependent behavior) เปนพฤตกรรมตอบสนองของดนตอกำรกระท ำเนองจำกน ำหนกภำยนอกดวยอตรำทแตกตำงกน ตวอยำงของพฤตกรรมน เชน กำรคบ (creep) คอ กำรทดนถกน ำหนกคงทกระท ำและเมอปลอยเวลำผำนไปจะเกดกำรเคลอนตวเพมมำกขนเรอยๆ หรอกำรผอนคลำยของควำมเคน (stress relaxation) คอ กำรทดนลดระดบควำมเคนภำยในเมอเวลำผำนไปโดยไมมกำรเคลอนตวหรอควำมเครยดเกดขน ซงจะตรงขำมกบกำรคบนนเอง แตจะแตกตำงจำกกระบวนกำรอดตวคำยน ำ เพรำะกระบวนกำรอดตวคำยน ำจะมกำรเปลยนแปลงทงควำมเคนประสทธผลและควำมเครยดตำมเวลำทเปลยนแปลงไป เนองจำกน ำในโพรงดนไหลออกไปไมไดเกดจำกอนภำคของดนเอง

22

รปท 2.15 การยบตวระยะทสอง (Secondary compression) [10]

พฤตกรรมของดนทขนกบเวลำเปนทรจกกนดอนหนง คอพฤตกรรมกำรอดตวระยะทสอง (Secondary compression, s ) นนคอ ภำยหลงจำกดนเกดกระบวนกำรอดตวคำยน ำแลวเสรจ (After primary consolidation) ดนทปรำศจำกแรงดนน ำสวนเกนในมวลดนอำจจะยงคงเกดกำรยบตวเพมขนตอเนองไปอยำงชำๆ กำรยบตวนจะเพมขนตำมเวลำทเพมขน ดงแสดงในรปท 2.15

2.4.3 คบและสมมตฐำนกำรยบตว (Creep and consolidation hypothesis)

กำรคบ คอพฤตกรรมกำรทรดตวของดนขณะทไมมกำรเปลยนแปลงควำมเคนภำยในมวลดน ในทำงทฤษฎกำรคบจะเกดขนไดทงในขณะทน ำยงไมระบำยออกจำกมวลดนหรอเงอนไขแบบไมระบำยน ำ (Undrained creep) และหลงกระบวนกำรอดตวคำยน ำเสรจสนหรอเงอนไขระบำยน ำ (Drained creep) แตในทำงปฏบตเรำไมสำมำรถแยกกำรคบแบบไมระบำยน ำออกจำกกำรทรดตวจำกกระบวนกำรอกตวคำยน ำได

นอกจำกน ชำลล แลดด และคณะ (1977) [15] ไดตงสมมตฐำนสองประกำรเกยวกบกำรยบตวระยะทสองไววำ สมมตฐำน A กำรยบตวระยะทสองจะเกดขนหลงเสรจสนกระบวนกำรอดตวคำยน ำและจะด ำเนนตอไปเรอย ๆ สวนสมมตฐำน B กำรยบตวระยะทสองจะเรมเกดขนไปพรอมๆ กบกระบวนกำรอดตวคำยน ำ และยงด ำเนนตอไปหลงสนสดกำรอดตวคำยน ำแลวและยงด ำเนนตอไปเรอยๆ ซงถำยบตวระยะทสองเปนกระบวนกำรทขนกบอตรำ (Rate - dependence) สมมตฐำน B นำจะสมเหตสมผลมำกกวำนนเอง

2.5 พฤตกรรมความหนด(Viscosity behavior)

ควำมหนด (Viscosity) คอควำมสำมำรถในกำรตำนทำงกำรไหลของวสดทข นกบอตรำเมอมแรงมำกระท ำ ถำของเหลวใดทมควำมหนดมำกจะมควำมสำมำรถในกำรตำนกำรไหลสงในทำงกลบกนของเหลวใดทมควำมหนดนอยจะมควำมสำมำรถในกำรตำนทำนกำรไหลต ำ จำกหลกกำรของนวตนได

(ข) กำรยบตวของมวลดนกบลอกของเวลำ (Soil compression vs. log time)

(ก) แรงดนน ำสวนเกนกบกำรทรดตวตำมเวลำ (Excess pore pressure and soil settlements with time)

23

กลำวไววำ แรงเฉอนมคำแปรผนตำมอตรำกำรเคลอนตว และคำสมประสทธกำรแปรผน ลกษณะของกำรไหลของวสดสำมำรถแบงไดเปน 2 ชนด [16] คอ

กำรไหลนวโตเนยน (Newtonian flow) หรอ กำรไหลแบบเชงเสน (Linear flow) คำเปนลกษณะกำรไหลของของไหลทเปนไปตำมกำรสนนษฐำนของนวตน คอทอณหภมหนงๆของไหลจะมคำควำมหนดเปนคำคงทไมเปลยนแปลงหรอจะแปรผนตำมควำมเครยดตลอดเวลำ ( ) ควำมสมพนธระหวำงแรงเฉอนและอตรำควำมเครยดจะแสดงควำมสมพนธแบบเชงเสน โดยทควำมชนจะมคำเทำกบสมประสทธควำมหนด ตวอยำงเชนน ำน ำมนน ำเชอม เปนตน

กำรไหลไมนวโตเนยน (Non - newtonian flow) หรอกำรไหลแบบไมเชงเสน (Non - linear flow) เปนลกษณะกำรไหลของของไหลทไมเปนไปตำมกำรสนนษฐำนของนวตนคอทอณหภมหนงๆของไหลมคำควำมหนดเปนคำไมคงท แรงเฉอนจะมคำแปรเปลยนตำมฟงกชนของอตรำควำมเครยด ( f ( )) เปนเพรำะภำยในของไหลมขนำดของอนภำคทมขนำดและรปรำงตำงๆซงท ำใหในระหวำงชวงกำรไหลเกดลกษณะไมรำบรน ตวอยำงกำรไหล เชน ซอสมะเขอเทศ ส และดนเหนยว เปนตนซงกำรไหลแบบนยงสำมำรถจ ำแนกออกไดเปน 2 ประเภทใหญคอ พวกทไมขนกบเวลำ (Time independent non - newtonian fluids) และ พวกทขนกบเวลำ (Time dependent non - newtonian fluids) ซงกำรไหลนวโตเนยน และ กำรไหลไมนวโตเนยน แสดงในรปท 2.16

รปท 2.16 กำรไหลแบบนวโตเนยนและกำรไหลแบบไมนวโตเนยน [6]

นอกจำกพฤตกรรมแรงเฉอนของวสดหนดจะขนอยกบกำรแปรเปลยนของอตรำแลว พฤตกรรมแรงเฉอนของวสดหนดยงขนกบฟงกชนของกำรเปลยนแปลงอณหภมดวย( f (Temp ))กลำวคอ ควำมหนดเปนสมบตทข นอยกบอณหภมโดยเมออณหภมสงขนควำมหนดจะลดลงอยำงรวดเรว ดงแสดงในรปท 2.17

24

รปท 2.17ความสมพนธระหวางแรงเฉอนกบการเปลยนแปลงอณหภม [6]

2.6 ทฤษฎสถานะวกฤต (Critical statetheory)

ผลจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ สำมำรถน ำไปหำคำแรงยดเหนยว (Cohesion) คำมมเสยดทำนภำยใน (Friction angle)และคำพำรำมเตอรของวถควำมเคน (Parameter

qp ) ซงกำรทดสอบตวอยำงดนวธนสำมำรถหำคำตวแปรไดอกอยำงคอ ตวแปรในรปแบบของสถำนะวกฤต (Critical state)

2.6.1 แนวคดสถำนะวกฤต (Critical state concept)

ทฤษฎสถำนะวกฤตเปนทฤษฎทอำศยกำรสงเกตพฤตกรรมของดนเหนยวจำกผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนของดนเหนยวสรำงใหม ถกพฒนำขนครงแรกทมหำวทยำลยบรดจ โดยศำสตรำจำรยเคนเนตส รอสโคล และคณะ [17] มสำระส ำคญ คอชวงจดสงสด (Ultimate) และชวงสถำนะวกฤต (Critical state) ของดน ตอมำไดมกำรพฒนำใหอยในรปแบบทเขำใจงำยขน โดยแอดคนสน และบรำนบย (Atkinson and Bransby, 1978) และลำสดมกำรน ำเสนอหลกกำรดงกลำวไดอยำงครบถวนขน โดย เดวด เมย วดส (Wood, 1991) ท ำใหทฤษฎสถำนะวกฤตเปนทนยมเพมขนเรอยๆ เพอใชอธบำยพฤตกรรมอลำสโตพลำสตกของดนสภำพอดแนนปกต

1. เสนอดตวคำยน ำ (Consolidation lines) เสนอดตวคำยน ำ คอ เสนแสดงควำมสมพนธระหวำงกำรเปลยนแปลงปรมำตร (อตรำสวนชองวำง) กบควำมเคนประสทธผล โดยมำกจะอำงถงเสนกำรอดตวคำยน ำใน 2 เงอนไข คอเงอนไขควำมเคนเทำกนทกทศทำง (Isotopic stress condition, ICL) และเงอนไขปรำศจำกกำรเคลอนตวดำนขำง (

0K - condition) โดยทเสนอดตวคำยน ำแบบเทำกนทกทศทำงบนระนำบ (ICL) แสดงไวในรปท 2.18 และสำมำรถเขยนสมกำรไดในสมกำรท 2.13

25

2. เสนสถำนะวกฤต (Critical state line) เสนสถำนะวกฤต คอ เสนทอำงถงสถำนะวกฤตของดน (ควำมเครยดทมำกกวำ 10 เปอรเซนต) ซงอำจจะเปนสถำนะวบต (Failure) และกำรไหลอยำงรวดเรวของ ในมวลดน ภำพฉำยของเสนสถำนะวกฤต (CSL) บนระนำบรำบจะมควำมสมพนธเปนแบบเชงเสนบนระนำบกงลอก ( pln , v ) ดงแสดงในรปท 2.19(ก) และสมกำรท 2.14 สวนภำพฉำยของเสนสถำนะวกฤต (CSL) บนระนำบดง ( qp , ) คอวถควำมเคนทสถำนะวกฤตมคำควำมชนเทำกบ M สำมำรถเขยนสมกำรไดในสมกำรท 2.15

v = pN ln (2.13)

fv = fp ln (2.14)

fq = fpM (2.15)

โดยท fq = พำรำมเตอร q ของสถำนะวกฤตทจดพบต

fp = พำรำมเตอร p ของสถำนะวกฤตทจดพบต

M = ควำมชนของเสนสถำนะวกฤตบนระนำบ qp ,

v = ปรมำตรจ ำเพำะ

fv = ปรมำตรจ ำเพำะทจดพบต

N = ระยะตดแกนปรมำตรจ ำเพำะท p = 0.1 kPa.

= ระยะตดแกนปรมำตรจ ำเพำะท p = 0.1 ton/m2

= ควำมชนของเสนอดตวคำยน ำ

รปท 2.18 เสนอดตวคำยน ำแบบเทำกนทกทศทำง (Isotropic consolidation line) บนระนำบ [18]

26

รปท 2.19 เสนสถำนะวกฤต (Critical state line) [18]

2.6.2 วถควำมเคนของดนสภำพอดแนนปกต (Stress path of NC soil)

เสนอดตวคำยน ำแบบเทำกนทกทศทำง ( ICL)และเสนสถำนะวกฤต (CSL) เปนตวก ำหนดขอบเขตของดนสภำพอดแนนปกต หรออำจเรยกขอบเขตของสถำนะดงกลำววำ พนผวรอสโคล (Roscoe surface) ซงตงชอตำมผคดคนชอ ศำสตรำจำรยเคนเนตส รอสโคล (1958) โดยสำมำรถพจำรณำจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำและกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบระบำยน ำ

2.6.3 วถควำมเคนของดนสภำพอดแนนกวำปกต (Stress path of OC soil)

ดนสภำพอดแนนปกตอำจนยำมดวยคำอตรำสวนอดตวคำยน ำ (Overconsolidation ratio) ซงจะใชคำควำมเคนประสทธผลเฉลย ดงสมกำรดงตอไปน

0

0p

pR c

(2.16)

โดยท 0R = คำควำมเคนประสทธผลเฉลย

cp = คำควำมเคนประสทธผลสงสดในอดต

0p = คำควำมเคนประสทธผลเฉลย ณ ปจจบน

เรำสำมำรถพจำรณำดนสภำพอดแนนปกตออกเปน 2 กลมคอ ดนสภำพอดแนนปกตและอดแนนกวำปกตเลกนอย (Normally consolidated, NC and lightly overconsolidated soil, LOC)และดนสภำพอดแนนกวำปกตมำก (Heavily overcosolidated soil, HOC) โดยใชอตรำกำรอดตวคำยน ำเปนเกณฑ คอ ดนชนด NC หรอ LOC หรอเรยกวำดนทอยมนดำนเปยก (Wet side) มคำ 20 R และดน HOC หรอดนทอยในดำนแหง (Dry side) จะมคำ 20 R ส ำหรบวถควำมเคนแบบไมระบำยน ำของดนทง 2 กลมดงแสดงในรปท 2.20

(ก ) ภ ำพ ฉ ำย บ น ร ะน ำบ ()

(ข) ภำพฉำยบนระนำบ ( qp , )

27

รปท 2.20 วถควำมเคนไมระบำยน ำของดนเหนยวประเภทตำงๆ (Typical undrained stress path of

clays) [18]

รปท 2.21 พนผวครำกของดนเหนยว (Yield surface of clays) [18]

3. พนผวฮอฟสลฟ (Hvorslev Surface) วถควำมเคนแบบไมระบำยน ำของดนชนด HOC จะมแนวโนมอยเหนอเสนสถำนะวกฤต (CSL)กอนทจะโคงลเขำสจดตดระหวำงพนผวรอสโคลกบเสนสถำนะวกฤต เมอลำกเสนเชอมตอขอบเขตของวถควำมเคนพบวำอำจจะประมำณไดเปนเสนตรง โดยเสนตรงดงกลำวคอ ภำพฉำยของพนผวฮอฟสลฟ ระนำบดง ( qp , ) ดงแสดงในรปท 2.21ซงถกคนพบโดยนกวจยชำวออสเตรย ฮอฟสลฟ (1937)

4. ชวงตดออกแรงดง (Tension Cut-off) เนองจำกในทำงปฏบตแลวดนไมสำมำรถรบแรงดงไดเพรำะวำสถำนะดงกลำวจะท ำใหควำมเคนตดลบ ดงนนขอบเขตสถำนะควำมเคนของดนจงไมสำมำรถอยเหนอเสนอตรำสวน 3/ pq ทลำกจำกจดก ำเนดได โดยเรยกเสน 3/ pq ทลำกจำกจดก ำเนดไปตดกบพนผวฮอฟสลฟวำ ชวงตดออกแรงดงนนเอง

28

2.7 ทฤษฎกระบวนการอตรา (Rate Process Theory)

พนฐำนของทฤษฎกระบวนกำรอตรำเปนทฤษฎทใชในกำรอธบำยพฤตกรรมทำงดำนก ำลงและกำรจดเรยงอนภำคของวสด อำทเชน ดน โดยกำรจดเรยงตวของอนภำคจะอธบำยในรปของพลงงำนกระตน (Activated energy, aE ) และควำมถ (Frequency, f ) ทท ำใหอนภำคเกดกำรเคลอนตวดงแสดงในรปท 2.22

รปท 2.22 จ ำลองพลงงำนกระตนของโมเลกลดนเมอมแรงเฉอนมำกระท ำ

Mitchell และ Soga (2005) [19] ไดสรปไววำอตรำกำรเคลอนทของโมเลกลดนจะแปรผนกบควำมถของพลงงำนกระตน ( f ) ดงนนสมกำรอตรำควำมเครยดสำมำรถเขยนไดดงตอไปน

kR

Ea

h

kXh

2sinhexp2 (2.17)

เมอ X คอ คำคงทแปรผน k คอคำคงทของโบลทซแมน (Boltzman’s constant, 1.38x10-23 J/K) hคอ คำคงทของพลงค (Planck’s constant,6.624x10-34 J/s) aE คอ พลงงำนกระตน R คอ คำคงทของกำซ (Universal gas constant, 8.3114 J/(K.mol)) และ คอ อณหภมสมบรณ (Absolute

temperature) ส ำหรบในกรณของแขงทอณหภมคงท คำของ 12

k ดงนนอตรำควำมเครยดจะเขยน

ไดวำ

k2sinh หรอ

rr

sinh เมอ r คอคำคงทมหนวยเดยวกบอตรำควำมเครยด

29

2.8 ทฤษฎไฮเปอรพลาสตกซต

แบบจ ำลองทำงดำนพลำสตกจ ำนวนมำกหลำยทฤษฎทน ำมำใชกบงำนดำนปฐพกลศำสตร ซงสวนใหญจะไมเปนไปตำมกฎอณหพลศำสตร (Thermodynamics Laws) เมอเปรยบเทยบกบแบบจ ำลองพลำสตกทพฒนำบนพนฐำนทำงอณหพลศำสตร เชน แบบจ ำลองพลำสตกทใชกำรเปลยนแปลงภำยใน( Internal variable) ซ ง ได ร บ ก ำรพฒ น ำอย ำ งต อ เ น อ ง โด ย Coleman แล ะ Gurtin(1967) [20], Lubliner(1972) [21] และ Ziegler (1977 & 1983) [22] ซง Ziegler ไดแสดงใหเหนถงกำรไดมำของ Constitutive ในวสดประเภทของแขงจำกกำรใชปรมำณทำงอณหพลศำสตร 2 ปรมำณคอ Energy function กบ Dissipation function ซงงำนวจยเหลำนเปนกำรบงชใหเหนวำสำมำรถพฒนำ Constitutive ใหอยบนพนฐำนของอณหพลศำสตรเพอใชจ ำลองควำมสมพนธของควำมเคน-ควำมเครยดได และในเวลำตอมำ Collins and Houlsby (1997) [23] ไดพฒนำแบบจ ำลองตำมแนวควำมคดของ Ziegler และเรยกวำ ทฤษฏไฮเปอรพลำสตกซต (Hyper plasticity theory)

2.8.1 หลกเกณฑพนฐำนของทฤษฎไฮเปอรพลำสตกซต Houlsby and Puzzrin (2001) [5]

ไดอธบำยถงทมำของแบบจ ำลองพลำสตกบนพนฐำนของอณหพลศำสตรโดยแนวทำงกำรไดมำของ Constitutive จะถกก ำหนดขนจำกปรมำณทำงอณหพลศำสตร 2 ปรมำณคอ ฟงกชนพลงงำน(Energy function) กบฟงกชนกำรสญเสยพลงงำน (Dissipation function) หรอฟงกชนครำก (Yield function) ซงฟงกชนพลงงำนจะนยำมถงปรมำณพลงงำนทสะสมในวสด ซงมรปแบบฟงกชนอยำงใดอยำงหนงในสรปแบบของปรมำณพลงงำนคอ พลงงำนภำยใน (Internal energy or u), Helmholtz free energy or f, Gibbs free energy or g และเอนทลป (Enthalpy or h) ซงปรมำณพลงงำนเหลำนจะมควำมสมพนธเกยวเนองกนโดยกำรแปลงรปแบบดวยควำมสมพนธ เลอจองดทรำนสฟอรม (Legendre transformation) ในขณะทฟงกชนกำรสญเสยพลงงำนจะนยำมถงสถำนะและอตรำกำรเปลยนแปลงของสถำนะทำงอณหพลศำสตรตำมกฎขอทสอง ซงสำมำรถนยำมไดใน 4 รปแบบเชนเดยวกบฟงกชนพลงงำนขนอยกบผใชจะนยำมพลงงำนในรปแบบใดใหเหมำะสมกบวสด ซงในควำมเปนจรงสำมำรถทจะพจำรณำฟงกชนกำรสญเสยใหขนอยกบอตรำกำรเปลยนแปลงของตวแปรภำยใน (Intenal variable,) เพยงอยำงเดยวเทำนนได ดงตำรำงท 2.3 ทไดแสดงผลสรปของฟงกชนทนยำม Constitutive ในรปแบบของ Gibbs free energy และ Helmholtz free energy โดยในแบบจ ำลองนจะไมพจำรณำถงผลกระทบทเกดขนจำกกำรเปลยนแปลงอณหภม ซงฟงกชนกำรสญเสยพลงงำนกบฟงกชนครำกจะสมพนธเกยวเนองกนดวย Legendre transformation เชนกน

30

ตำรำงท 2.3 สมกำรพนฐำนส ำหรบทฤษฎไฮเปอรพลำสตกซต [5]

พลงงำนอสระ Gibbs พลงงำนอสระ Helmholtz

ฟงกชนพลงงำน ijijgg , ijij ,ff

ฟงกชนกำรสญเสยพลงงำน 0,,dd ijijij

g 0,,dd ijijij

f

ควำมเคนทวไป ij

ij

g

ij

ij

f

ควำมเคนและควำมเครยด ij

ij

g

ij

ij

f

ควำมเคนสญเสยทวไป ij

g

ij

d

ij

f

ij

d

ฟงกชนครำก 0,,yy ijijij

g 0,,yy ijijij

f

กฎกำรไหล ij

g

ij

y

ij

f

ij

y

2.8.2 แบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตส ำหรบวสดทข นกบอตรำ

Houlsby and Puzzrin (2001) [5] ไดอธบำยทมำของแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทข นอยกบอตรำจำก 2 ปรมำณทำงอณหพลศำสตรเชนเดยวกบแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทไมขนกบอตรำ (Rate-independente model) โดยนยำมฟงกชนพลงงำนใหมรปแบบฟงกชนและควำมหมำยไมแตกตำงไปจำกแบบจ ำลองส ำหรบวสดทไมขนกบอตรำ แตสงทแตกตำงออกไปคอฟงกชนกำรสญเสยพลงงำนจะนยำมมำจำกผลรวมของปรมำณทำงอณหพลศำสตร 2 ปรมำณคอ force potential, z และ flow potential, w โดยฟงกชนเหลำนสำมำรถเปลยนรปแบบไดโดยควำมสมพนธ เลอจองดทรำนสฟอรม (Legendre transformation) ดงตำรำงท 2.4 ทแสดงกำรเปรยบเทยบฟงกชนส ำหรบแบบจ ำลองของวสดทไมขนกบอตรำและวสดทข นกบอตรำ

31

ตำรำงท 2.4 เปรยบเทยบสมกำรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดขนกบอตรำและวสดไมขนกบอตรำ

รปท 2.23 แสดงรปแบบกลศำสตรของแบบจ ำลองควำมหนดเชงเสน 1 มต [5]

เพอยกตวอยำงใหเหนถงรปแบบฟงกชนกำรสญเสยพลงงำนของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทข นกบอตรำอยำงงำยดวยพฤตกรรมอลำสโตพลำสตกแบบหนดจะใชแบบจ ำลองควำมหนดเชงเสนแบบ 1 มต ดงรปท 2.23 ซงเปนกำรรวมของแบบจ ำลองอลำสตก-พลำสตกสมบรณ (elastic-perfectly plastic model) ตอขนำนกบแบบจ ำลองอลำสตกแบบหนด (visco elastic model) ซงเมอน ำฟงกชนกำรสญเสยพลงงำนของแบบจ ำลองอลำสตกแบบหนดทนยำมไดวำ

2d รวมเขำกบของฟงกชนกำรสญเสย

พลงงำนของแบบจ ำลองอลำสโตพลำสตกสมบรณทนยำมวำ cd จะท ำใหไดฟงกชนกำรสญเสย

แบบจ ำลองแบบไมขนกบอตรำ แบบจ ำลองแบบขนกบอตรำ

ฟงกชนพลงงำน ใชเหมอนกนทงสองแบบจ ำลอง

ฟงกชนทนยำมแตกตำง Dissipation function (d)

Yield function (y)

Force potential (z)

Flow potential (w)

ควำมเคนสญเสยทวไป ij

ij

d

ij

ij

z

ควำมเคนสญเสยทวไป ij

ij

d

ij

ij

z

กำรแปลงรปแบบดวย

เลอจองดทรำนสฟอรม 0 dy ijij zdzw ijij

กฎกำรไหล ij

ij

y

ij

ij

w

32

พลงงำนทรวมพฤตกรรมแบบหนดและแบบพลำสตกสมบรณเขำดวยกน(Viscoplastic model) ในรปแบบอยำงงำย ซงฟงกชนกำรสญเสยพลงงำนจะออกมำในรปของสมกำร

2cd (2.18)

ฟงกชนตำง ๆ ของแบบจ ำลองควำมหนดเชงเสนแบบ 1 มต สำมำรถนยำมขนไดตำมกำรนยำม

ฟงกชนส ำหรบวสดทข นกบอตรำดงแสดงในตำรำงท 2.4 ซงผลสรปฟงกชนไดแสดงดงตำรำงท 2.5 ซงโดยรวมแลวแบบจ ำลองควำมหนดเชงเสนมศกยภำพเพยงพอส ำหรบกำรจ ำลองผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนเมออตรำกำรเปลยนแปลงควำมเครยดไมมำกจนเกนไป แตเมอน ำมำใชในกำรแกปญหำทำงธรณเทคนคทมควำมซบซอน กำรใชแบบจ ำลองทสลบซบซอนมำกขน เชน ใชควบคกบทฤษฎ Rate process theory อำจจะมควำมเหมำะสมมำกยงขน โดย Houlsby and Puzzrin (2001) [5] ไดอธบำยแบบจ ำลองของวสดทขนกบอตรำบนพนฐำนของ Rate process theory (Mitchell, 1976) ดวยฟงกชนกำรสญเสยพลงงำน

rrcd

1sinh (2.19)

ตำมกำรนยำมฟงกชนส ำหรบวสดแบบขนกบอตรำดงแสดงในตำรำงท 2.4 เมอน ำมำใชในแบบจ ำลองทอยบนพนฐำน Rate process จะไดฟงกชนดงแสดงในตำรำงท 2.5 ซงเมอพจำรณำทอตรำกำรเปลยนแปลงควำมเครยด (small strain rate, เขำใกลศนย) นอยมำก ๆ จะพบวำฟงกชน flow potential ในแบบจ ำลองทอำงถง Rate process จะใหคำใกลเคยงกบทไดจำกแบบจ ำลองแบบเชงเสน

หรอ

2

2

cw

ซงเปนผลเนองมำจำก

21cosh

2xx

2.8.3 แบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตส ำหรบวสดทข นกบอตรำทใชหลำยตวแปรภำยใน

แบบจ ำลองพลำสตกชนดนเปนรปแบบหนงของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทข นกบอตรำบนพนฐำนทฤษฎไฮเปอรพลำสตก ซงตอขยำยมำจำกแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทขนกบอตรำดวยตวแปรภำยในตวเดยว (Rate-dependent plasticity with single internal variable) และเพอท ำควำมเขำใจแบบจ ำลองจะแสดงตวอยำงกำรนยำมฟงกชนตำง ๆ ใหเหนถงทมำของสมกำรในกำรน ำไปใชงำนในแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทขนกบอตรำดวยตวแปรภำยในตวเดยว ซงรวมพฤตกรรมกำรแขงตว (Hardening behavior) ของวสดมำรวมพจำรณำในแบบจ ำลองดวย โดยมรปแบบกลศำสตรของวสดดงรปท 2.24

33

ตำรำงท 2.5 สรปสมกำรของแบบจ ำลองของวสดทข นกบอตรำ [5]

แบบจ ำลองควำมหนดเชงเสน

แบบจ ำลองควำมหนด บนพนฐำน rate process

ฟงกชนกำรสญเสยพลงงำน

2 cd

rsinhrcd 1

Force potential 2

cz2

221sinh

rr

rrcz

Flow potential

2

2c

w

1cosh2

r

crw

กฎกำรไหล

sgn

c

sgnsinh

r

cr

รปท 2.24 แสดงกลศำสตรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทข นกบอตรำดวยตวแปรภำยในตวเดยว [5]

จำกรปท 2.24 สำมำรถนยำมสมกำรพลงงำน (Energy function) ในรปแบบของ Gibbs free energy ไดดวยสมกำรท (2.20)

22

22

H

Eg (2.20)

สวนสมกำรกำรสญเสยพลงงำน (Dissipation function) สำมำรถนยำมไดดวยสมกำรท (2.21) 2 kd (2.21)

ดวยหลกกำรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทขนกบอตรำตำมแสดงไวในตำรำงท 2.4 ซงสำมำรถนยำมฟงกชน force potential, z ไดดวยสมกำรท (2.22)

2

2

kz (2.22)

34

ตำมกำรนยำมฟงกชนตำง ๆ ทไดจำกหลกกำรของทฤษฎไฮเปอรพลำสตกขำงตน เมอท ำกำร Differential ฟงกชนพลงงำนและกำรสญเสยพลงงำนจะไดควำมเครยด ( ) ควำมเคนทวไป ( ) และควำมเคนกำรสญเสยทวไป ( ) ดงสมกำรท (2.23), (2.24) และ (2.25) ตำมล ำดบ

E

g (2.23)

Hg

(2.24)

)(sgk

z (2.25)

เมอ )(xsg คอ signumfundtion ซงเปนรปแบบฟงกชนทำงคณตศำสตรทจะใหคำ 1)( xsg เมอ 0x , 1)( xsg เมอ 0x เทำนน ซงในควำมเปนจรงแลว 0)( xsg เมอ 0x ซง ณ ทนจะละ

เวนไวและไมนยำมคำ )(xsg ใหมคำภำยในชวง -1 ถง 1 เพอมใหปญหำกำรเกด convex มขน จง

จ ำเปนตองปรบปรงสมกำรขนใหม เพอใหสำมำรถนยำมควำมหมำยไดเมอ 0.

และ 0.

ในกรณนจะเรมจำกพจำรณำในกรณ 0 ซงหมำยควำมวำมกำรเคลอนตวแบบพลำสตกเกดขน ซงเปนผลท ำใหควำมเคนทวไป ( ) มคำเทำกบควำมเคนสญเสยทวไป ( ) และเพอกำรอธบำยกรณ 0 ไดกระชบยงขนจะแปลงสมกำร (2.25) ไดดวยสมกำร

)()( sgkH (2.26)

เมอพจำรณำใหละเอยดขนพบวำเมอเกดกำรเคลอนตวแบบพลำสตก ซงหมำยควำมวำkH หำกพจำรณำสมกำรท (2.23 ) จะพบวำเครองหมำยของพจน H ตองม

เครองหมำยเชนเดยวกบ ในขณะทหำกพจำรณำในกรณ kH นนคอ 0 เปนผลท ำ

ให E

หรอจะเกดเฉพำะกำรเคลอนตวแบบอลำสตก ซงขอบเขตของกำรเคลอนตวแบบอลำสตกจะ

ก ำหนดดวย “kinematic hardening yield surface” 0 kH จะเหนวำถำพจำรณำอตรำกำรเปลยนแปลงแบบพลำสตกดวยระดบของควำมเคนในพจน kH จะสำมำรถนยำมไดทงกรณท 0 และ 0 ซงท ำใหกำรกำรตอบสนองของควำมเคนและควำมเครยดสมบรณมำกขน และสำมำรถจดรปแบบสมกำรท (2.26) ขนใหมไดวำ

)(

Hsg

kH

(2.27)

เมอ x คอ Macaulay brackets ซงเปนรปแบบฟงกชนทำงคณตศำสตรทใหคำ 0x เมอ

0x และใหคำ xx เมอ 0x ซงผลทไดจำกสมกำรท (2.27) จะท ำใหรปแบบสมกำรเปนไป

ตำมควำมหมำยของฟงกชนทำงคณตศำสตรและท ำใหแบบจ ำลองมควำมรดกมมำกยงขน ซงเมอพจำรณำสมกำรท (2.27) จะพบวำคอฟงกชนกฎกำรไหลในตำรำงท 2.5

35

จำกสมกำรท (2.27) จะเปนผลท ำใหสำมำรถนยำมสมกำรอตรำกำรเปลยนแปลงของควำมเครยดไดวำ

)(

Hsg

kH

E

(2.28)

สมกำรทก ำหนดขนขำงตนเปนกำรก ำหนดขนจำกฟงกชน force potential, z ซงสำมำรถก ำหนดสมกำรตำง ๆ จำก flow potential, w ไดเชนกน ซงสมกำร flow potential หำไดจำกควำมสมพนธ

2

2 zdw เมอแทนคำ ทไดจำกสมกำรท (2.27) และแทนคำ H ดวย จะได

สมกำร flow potential ในรปของ วำ

2

2

kw (2.29)

ซงในควำมเปนจรงแลวกำรหำ เรมจำก flow potential ในสมกำรท (2.29) จะมกระชบกวำ

เรมจำก force potential ในสมกำรท (2.22) ซงเมอท ำกำร Differentiation สมกำรท (2.29) จะได

)(

sg

kw

จะใหรปแบบสมกำรเหมอนกบสมกำรท (2.27) เมอแทนคำ ดวย H

จำกกำรนยำมฟงกชนตำง ๆ ตงแตสมกำรท (2.20) ถงสมกำรท (2.29) จะสำมำรถน ำมำสรำงแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทขนกบอตรำดวยตวแปรภำยในตวเดยวได ซงเปนแบบจ ำลองทมผวกำรวบตเพยงขอบเขตเดยว และเมอตองกำรใหกำรตอบสนองของพฤตกรรมแบบอลำสตกไปเปนพฤตกรรมแบบอลำสโตพลำสตกมควำมรำบเรยบมำกขน สำมำรถท ำไดดวยกำรเพมจ ำนวนผวกำรวบตใหมำกขน ซงเปนทมำของแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทข นกบอตรำทใชหลำยตวแปรภำยใน (Rate-dependent plasticity with multiple internal variables) ซงกลศำสตรของแบบจ ำลองไดแสดงดงรปท 2.25

รปท 2.25 แสดงกลศำสตรของแบบจ ำลองส ำหรบวสดทข นกบอตรำทใชหลำยตวแปรภำยใน [5]

36

จำกกลศำสตรของแบบจ ำลองทแสดงดวยรปท 2.25 จะพบวำไดเพมผวกำรวบตเปน N ขอบเขต โดยแตละสวนจะตอเชอมแบบอนกรมตอกน ซงจะท ำใหผลรวมของปรมำณพลำสตกทงหมดเทำกบผลรวมของปรมำณพลำสตกในแตละสวน ซงสำมำรถนยำมฟงกชนพลงงำน, พลงงำนกำรสญ เสย, force potentials และ flow potentials ดงทกลำวมำขำงตนไดดงสมกำร (2.30) ถง (2.33)

N

n

nn

N

n

n HE

g1

2

1 2

1

2

(2.30)

N

n

nn

N

n

nnkd1

2

1

(2.31)

N

n

nn

N

n

nnkz1

2.

1 2

1 (2.32)

N

n n

nn kw

1

2

2

(2.33)

จำกสมกำรท (2.30) ถง (2.33) เมอใชหลกกำรของทฤษฏไฮเปอรพลำสตกส ำหรบวสดทข นกบอตรำ จะสำมำรถนยำมสมกำรตอบสนองของควำมเคนและควำมเครยดไดดงสมกำรท (2.34) ถง (2.36)

dtsgk

dE

d n

N

n n

nn)(

1

1

(2.34)

nn

n

nn Hg

(2.35)

dtsgk

dtw

d n

n

nn

n

n )(

(2.36)

จำกสมกำรตอบสนองทไดจะสำมำรถน ำไปสรำงแบบจ ำลองพลำสตกส ำหรบวสดทข นกบอตรำทใชหลำยตวแปรภำยในได ซงสมมตใหแบบจ ำลองมกำรเคลอนตวแบบหนดเชงเสน กำรตอบสนองของแบบจ ำลองจะขนอยกบตวแปรคำสมประสทธควำมหนดในกำรแสดงพฤตกรรมแบบหนด ซงเปนผลกระทบโดยตรงจำกกำรควบคมอตรำควำมเครยดในกำรทดสอบ เปนผลท ำใหก ำลงรบหนวยแรงเฉอนเปนสดสวนกนอตรำควำมเครยด ในขณะทคำแมนย ำทเกดขนจำกกำรค ำนวณจะเปนผลจำกกำรก ำหนดคำ dt ในแตละขนของกำรเพมควำมเครยดใหค ำนวณละเอยดเพยงไร ซงในงำนวจยนไดน ำ

แบบจ ำลองนไปใชในกำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดโดยเทคนคกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยด

37

2.8.4 แบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำชนดไมเชงเสน

Puzrin and Houlsby (2001) [5] พฒนำและใชแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำชนดไมเชงเสน อธบำยพฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของพฤตกรรมทำงดำนก ำลงรบแรงเฉอนกบวสดประเภทขนกบอตรำ เชน ดนเหนยว แบบจ ำลองนอำศยหลกกำรอณหพลศำสตรในกำรอธบำยพฤตกรรมอลำสโตพลำสตก (Elasto-plastic behaviour) โดยกำรใชสมกำรพลงงำน 2 ชนด คอ สมกำรพลงงำนของกบบ (Gibb free energy) และสมกำรพลงงำนกำรไหล (Flow potential) นอกจำกนนแบบจ ำลองนยงไดใชหลกกำรของผวครำกตอเนอง (Continuous yield surface) เพอใชในกำรอธบำยกำรเปลยนแปลงในชวงอลำสตกและพลำสตก ส ำหรบกำรท ำนำยพฤตกรรมวสดประเภทดนเหนยวภำยใตอตรำควำมเครยดจะใชทฤษฎกระบวนกำรอตรำดวย ดงนนสมกำรพลงงำนของกบบสำมำรถเขยนไดดงตอไปน

1

0

21

00 2

ˆˆˆ

2

d

Hd

Eg (2.37)

เมอ คอ ควำมเคน 0E คอ โมดลสเรมตน ( 00 3GE ส ำหรบเงอนไขแบบไมระบำยน ำ) )(ˆˆ คอ ควำมเครยดพลำสตก และ )(ˆˆ HH คอ kernel function ซงใชส ำหรบอธบำยรปรำง

ของควำมเคนและควำมเครยด

30 )1()1(2

)(ˆ

a

EH (2.38)

เมอ a คอ คำคงทส ำหรบกำรเปลยนแปลงรปรำงควำมแขงตว

สมกำรพลงงำนกำรไหล

1

0

002 1

)/exp(ˆˆ

cosh

d

r

kHrw (2.39)

dtdHSr

ka

E

rE

dd

ˆˆ

)/exp()1(2

ˆ)1(

sinh

00

3

0

1

00

(2.40)

โดยท )(xS คอ ฟงกชนเครองหมำย (Signum) ซงมคำเทำกบ

0,1)(;0,1)(1;0,1)( xxSxxSxxS

ส ำหรบกำรท ำนำยพฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของดนเหนยวทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ตองอำศยพำรำมเตอรในกำรท ำนำยทงหมด 6 พำรำมเตอรคอ 000 ,,,,, arkE [6]

38

2.9 งานวจยทเกยวของ

กำรวเครำะหอทธพลของอตรำควำมเครยดทมผลตอควำมสมพนธของควำมเคนควำมเครยดของดนเหนยว ไดมผใหควำมสนใจและศกษำดำนนกนอยำงแพรหลำย โดยมงำนวจยทเกยวของดงน

2.9.1 คณสมบตทำงวศวกรรมของดนเหนยวออนปำกพนง [4]

อครเดช (2552) [4] ไดท ำกำรศกษำคณสมบตดชนและคณสมบตทำงวศวกรรมของดนเหนยวออนปำกพนง จำกทวพนทในอ ำเภอปำกพนง จ.นครศรธรรมรำช โดยกำรเจำะส ำรวจดนและกำรทดสอบในหองปฏบตกำร ผลกำรศกษำพบวำชนดนเหนยวออนปำกพนง มควำมลกประมำณ 15.00 – 18.00 เมตรจำกผวดน และจดอยในลกษณะของดนเหนยวออนทมควำมเปนพลำสตกสง (High plasticity clay, CH) คำก ำลงรบแรงเฉอนทไดจำกกำรทดสอบควำมตำนทำนแรงเฉอนในสนำม (Field vane shear test, FV - test)มคำเฉลยเทำกบ 3.81 ตนตอตำรำงเมตร เมอน ำไปทดสอบในหองปฏบตกำรไดแก กำรทดสอบแรงอดแกนเดยว (Unconfined compression test) ไดคำเฉลยเทำกบ 1.67 และเมอท ำกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต (Ordometer teat) พบวำท ำใหทรำบวำดนเหนยวปำกพนงมคำอตรำสวนกำรอดตวคำยน ำ (Over consolidationratio ,OCR) มคำเฉลยประมำณ 0.932 แสดงใหเหนวำดนเหนยวปำกพนงเปนดนทมลกษณะกำรอดตวแนนปกต (Normally consolidation clay) นอกจำกนเมอหำคำแรงยดเหนยวของมวลดนและมมเสยดทำนภำยในแบบแรงดนรวมและแรงดนประสทธผลพบวำมคำเฉลยประมำณ 2.80 ตนตอตำรำงเมตร กบ 4.70 ตนตอตำรำงเมตรและ 17.61 องศำ กบ 25.47 องศำ ตำมล ำดบ

2.9.2 Time-dependent behavior of undisturbed clay [2]

Vaid และ Campanella (1977) [2] ไดศกษำเกยวกบอทธพลของอตรำกำรเคลอนตวและผลกระทบดำนเวลำ (Time effect) ทมผลตอควำมสมพนธของควำมเคน (Stress) – ควำมเครยด(Strain) และพฤตกรรมดำนก ำลงของดนเหนยวคงสภำพในทองถน ทเรยกวำดนเหนยวแฮนน (Haney clay)ซงเปนดนเหนยวตกตะกอนทคอนขำงไวตวสง (High sensitive)โดยกำรทดสอบดวยเครองทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ ผลของกำรวจยพบวำกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยด (Strain rate) จะสงผลกระทบโดยตรงตอพฤตกรรมกำรรบหนวยแรง ซงเมอเปรยบเทยบคำหนวยแรงเบยงเบนสงสด (Peak deviator stress) ทท ำกำรบรรทดฐำน (Normalized)ดวยหนวยแรงประสทธผลของกำรอดตวคำยน ำ ดงแสดงรปท 2.26 จะมคำมำกทสดทอตรำควำมเครยดเรวทสด ซงใหคำสงกวำคำหนวยแรงเบยงเบนสงสดทอตรำควำมเครยดชำสดถงรอยละ 30 ในขณะทระดบของอตรำควำมเครยดไมมอทธพลตอระดบควำมเครยดทเกดหนวยแรงเบยงเบนสงสด ซงทกกำรทดสอบจะใหคำหนวยแรงเบยงเบนสงสดทระดบควำมเครยดประมำณ รอยละ 2.5 ถง 3.0 ซงตรงกบขอมลกำรทดสอบในดนเหนยวคงสภำพแมกซโก (Mexico city clay) โดยกำรวจยของแอลเบอโร และแซนตำยำ (1973) [24]

นอกจำกนยงพบวำ ก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำจะแปรผนโดยตรงกบลอกกำรทมของอตรำควำมเครยด ซงมควำมสมพนธจะเปนแบบเสนตรงในชวงระดบอตรำควำมเครยดชวงหนงและเมอระดบอตรำควำมเครยดลดต ำลง พบวำจะเกดขอบ เขตลำงของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ ทจะ

39

ไมท ำใหก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำลดลงไปไดอก ดงแสดงในรปท 2.27 ซงงำนวจยทศกษำเกยวกบอทธพลของอตรำควำมเครยดตอก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ โดยสวนใหญ พบวำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำจะมคำเพมขนประมำณ รอยละ 5 – 10 ในชวงลอกกำรทมของอตรำควำมเครยด (10 - fold) ซงดนเหนยวแฮนน (Haney clay) จะมก ำลงรบแรงเฉอนเพมขนประมำณรอยละ 10 ตอ 1 ชวงลอกกำรทมของอตรำควำมเครยด ซงใหคำใกลเคยงกบดนคงสภำพนอรวเจยน (Norwegian clay) ทวจยโดยเบอร และบเจอรม (1973) [25]

รปท 2.26 แสดงควำมสมพนธของควำมเคนและควำมเครยดของกำรทดสอบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ

โดยกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยดในงำนวจยของ Vaid และ Campanella (1977) [2]

40

รปท 2.27 แสดงผลกระทบของอตรำควำมเครยดตอก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำในงำนวจยของ Vaid และ Campanella (1977) [2]

2.9.3 Rate effect and cyclic loading of sensitive clays [26]

Guy และ Denis (1987) ไดท ำกำรทดสอบแรงอดสำมแกน โดยใชเครองทดสอบแรงอดสำมแกน 2 แบบคอ เครองมอแบบดงเดมและแบบวฎจกร (Monotonic and cyclic triaxial tests) เพอศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยดและแรงดนน ำสวนเกน ซงจะท ำกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ โดยตวอยำงดนทมน ำมำทดสอบมควำมไวตวสง ตวอยำงทน ำมำใชทดสอบน ำมำจำก 3 พนท (Grande - baleine clay , B - 6 clay และ Olgaclay) ซงตงอยทำงทศตะวนออกของประเทศแคนนำดำ โดยท ำกำรทดสอบดนเหนยวทมคำกำรอดแนนปกต (Normally consolidated) และดนเหนยวทมคำกำรอดแนนเกนตวมำกกวำปกต (Naturally overconsolidated) ผลกำรทดสอบพบวำดนเหนยวทมคำ OCR ปกต อตรำควำมเครยดมผลตอกำรเพมขนของก ำลงรบแรงเฉอนของตวอยำง รวมทงแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนมคำมำกกวำดนทม OCR มำกกวำปกต ซงเปนผลจำกโครงสรำงดนทเกดกำรคบ (Creep) ในขณะท ำกำรเฉอนตวอยำง สวนในดนเหนยวทมคำ OCR สง อตรำควำมเครยดมผลตอกำรเพมขนของก ำลงรบแรงเฉอนของตวอยำงเชนเดยวกน แตคำแรงดนน ำสวนเกนจะมคำไมมำก นอกจำกนดนทม OCR สง ดนประเภทนจะมขอบเขตกำรพบตสงสด (Peak strength envelope) ใหเหน ทงนคำขอบเขตของกำรพบตจะลดลงเมออตรำควำมเครยดลดลงอกดวย

41

2.9.4 Rate-Dependent Undrained Shear Behavior of Saturated Clay [27]

Sheahan Ladd และ Germaine (1996) ไดศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยดตอดนเหนยวบอสตน (Boston blue clay, BBC) โดยท ำกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ และอดตวคำยน ำแบบปรำศจำกกำรเคลอนตวดำนขำง ( 0K - consolidated) ทคำ OCR 4 คำ คอ 1 2 4 และ 8 และเฉอนดวยอตรำควำมเครยดคงท 4 อตรำ คอ 0.05 0.5 5 และ 50 เปอรเซนตตอชวโมง ตำมล ำดบผลกำรทดสอบท ำใหทรำบวำอตรำกำรเฉอนเรว (50 เปอรเซนตตอชวโมง) ไมมผลกบคำ OCR โดยทคำอตรำกำรเฉอนเรวคำควำมเคนเฉอนแบบไมระบำยน ำมคำใกลเคยงกนในทกๆ คำของ OCR ตรงขำมกบทอตรำกำรเฉอนชำ เมอคำ OCR เพมขนจะมผลกบคำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวบอสตน ทงนทอตรำกำรเฉอนชำคำแรงดนน ำสวนเกนมคำมำกกวำอตรำกำรเฉอนเรวกวำอกดวย

2.9.5 Strain-rate-dependent stress-strain behavior of overconsolidated Hong Kong marine clays [28]

Jun - Geo Zhu และ Jian – Hua Yin (2000) ไดศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยด (Strain rate dependent) ตอพฤตกรรมของควำมเคน (Stress) – ควำมเครยด (Strain)– ก ำลงรบแรง (Strength) รวมทงแรงดนน ำสวนเกนของดนเหนยวออนชำยทะเลฮองกง (Hong Kong Marine clay, HKMC) ซงดนเหนยวดงกลำวเกดจำกกำรตกตะกอนและกำรทบถมของดนเหนยวชำยทะเล (Marine deposits) มลกษณะดนเหนยวออนถงออนมำก โดยท ำกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำและท ำกำรอดตวคำยน ำ (Consolidated) ท ำกำรเปลยนแปลงคำอตรำกำรแนนเกนตว (Overconsolidation ratios, OCR) จ ำนวน 4 คำ คอ 1 2 4 และ 8 และเฉอนดวยอตรำควำมเครยดคงทจ ำนวน 3 อตรำ คอ ± 0.15 ± 1.5 และ ± 15 เปอรเซนตตอชวโมง โดยท ำกำรเฉอนภำยใต 2 สภำวะ คอ กำรทดสอบแรงอดและ กำรทดสอบแรงดง (Compression and extension shear state) เพอตรวจสอบอทธพลของคำอตรำกำรอดแนนเกนตวทมผลกระทบตออตรำควำมเครยด จำกรปท 2.28 แสดงผลกำรทดสอบแรงอดและแรงดงสำมแกน ในกรณกำรทดสอบแรงอดพบวำคำควำมเคนจะมำกทสดทอตรำควำมเครยดเรวทสด สวนในกรณกำรทดสอบแรงดงนนใหผลเชนเดยวกน ในทกๆ คำของอตรำกำรอดแนนเกนตว

42

รปท 2.28 ควำมสมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำควำมเคนเบยงเบนกบควำมเครยดในแนวแกน [28]

จำกรปท 2.29 แสดงควำมสมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำแรงดนน ำสวนเกน(Pore - water pressure) กบอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน (Axial strain) ในกรณกำรทดสอบแรงอดสำมแกน พบวำทคำ OCR เทำกบ 1 และ 2 คำของควำมดนน ำสวนเกนมคำสงขนเมออตรำควำมเครยดมคำนอย สวนทคำ OCR เทำกบ 4 และ 8 คำควำมดนน ำสวนเกนจะเรมตนเพมขนกอนแลวจะคอยๆ ลดลงเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขน สวนในกรณกำรทดสอบแรงดงสำมแกนพบวำทคำ OCR เทำกบ 1 นนคำแรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ เพมขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขน ทคำ OCR เทำกบ 2 คำของควำมดนน ำสวนเกนจะคอยๆ ลดลงอยำงตอเนองเมอควำมเครยดตำแนวแกนประมำณ 10 เปอรเซนต แรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ เพมขนเลกนอย สวนทคำ OCR เทำกบ 4 และ 8 คำแรงดนน ำสวนจะมควำมคลำยคลงกนกลำวคอ คำจะลดลงอยำงตอเนองในชวงแรกแลวจงคงท

(ก) (ข)

(ค) (ง)

(ก) OCR1 (ข)OCR2 (ค)OCR 4 และ (ง)OCR 8

43

รปท 2.29 สมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำแรงดนน ำสวนเกนควำมเครยดในแนวแกน [28]

(ก) OCR1 (ข)OCR2 (ค)OCR 4 (ง)OCR 8

จำกรปท 2.30 แสดงควำมสมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำวถควำมเคนประสทธผล (Effective stress path) กบควำมเคนประสทธผลเฉลย (Mean effective stress) พบวำทคำ OCR เทำกบ 1 เสนทำงเดนของวถควำมเคนจะเบนไปทำงดำนซำยเขำหำเสนสถำนะวกฤต (Critical state line, CSL) ทงในกรณกำรทดสอบแรงอดและแรงดงสำมแกน แตในกำรทดสอบแรงดงสำมแกนทอตรำควำมเครยดเฉอน -15 เปอรเซนตตอชวโมง นนคำเรมตนของวถควำมเคนไมไดเรมตนทจด (1.0 , 0) สวนทคำ OCR เทำกบ 2 เสนทำงเดนของวถควำมเคนเกอบจะตงฉำกกบเสนCSL ส ำหรบกำรทดสอบแรงอดโดยเสนทำงเดนของวถควำมเคนจะเบนกลบไปทำงขวำเลกนอยสวนกำรทดสอบแรงดง ทคำ OCR เทำกบ 4 และ 8 วถควำมเคนจะเบนไปทำงขวำเขำหำเสน CSL ทงในกรณกำรทดสอบแรงอดและกำรทดสอบแรงดงสำมแกน แตทคำ OCR เทำกบ 8 ของกำรทดสอบแรงอดนนเสนทำงเดนของวถควำมเคน จะเดนทำงออกไปจำกเสนสถำนะวกฤตเคลอนออกไปกอนเลกนอยแลวเบนกลบมำหำเสนสถำนะวกฤต

(ค) (ง)

(ข) (ก)

44

รปท 2.30 กำรบรรทดฐำนคำวถควำมเคนของดนเหนยวชำยทะเลฮองกง [28]

2.9.6 Evaluation time-dependent behavior of soils [29]

Mortem Andersและ Lade (2004) [29] ไดศกษำพฤตกรรมทข นกบอตรำ (ขนกบเวลำ) ของดนทรำยและดนเหนยวโดยกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ ทมผลกระทบตอกำรพฤตกรรมกำรคบ (Creep behavior) พฤตกรรมกำรผอนคลำยของควำมเคน (Stress relaxation behavior) รวมทงผลกระทบของควำมเครยดสะสม (Accumulated effect) เนองจำกเวลำทเปลยนแปลงไป หรอเรยกอกอยำงหนงวำพฤตกรรม Isotach ซงจำกกำรศกษำพบวำผลกระทบจำกอตรำควำมเครยดจะแสดงพฤตกรรมเฉพำะดนเมดละเอยดหรอดนเหนยวเทำนน ไมมผลกบดนเมดหยำบ เชน ทรำย จำกรปท 2.31 แสดงใหเหนวำดนเหนยวมขอบเขตกำรแสดงพฤตกรรม Isotach และรปท 2.32 แสดงใหเหนวำดนทรำยแสดงพฤตกรรมทไม Isotach น ำไปสขอสรปทวำ พฤตกรรมทข นกบอตรำนนจะไมสงผลกบดนทรำย แตจะสงผลกระทบโดยตรงกบดนเหนยวนนเอง

(ง) (ค)

(ข) (ก)

(ก) OCR1 (ข)OCR2 (ค)OCR 4 และ (ง)OCR 8

45

รปท 2.31 พฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของดนเหนยว Saint – Jean-Vianny clayในกำร

ทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ [29]

รปท 2.32 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดของดนทรำย [29]

2.9.7 กำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวโดยเทคนคกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยด [3]

วระ และ สเชษฐ (2550) [3] ไดท ำกำรศกษำควำมสมพนธของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำโดยกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดของดนเหนยวกรงเทพฯ และสรปวำดนเหนยวกรงเทพฯ มพฤตกรรมแบบควำมหนดแบบไมเชงเสนเชนเดยวกนกบดนเหนยวแฮนน (Haney clay) ควำมสมพนธก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวกรงเทพฯจะแปรผนตรงกบลอกำรทมของอตรำควำมเครยดแบบไมเชงเสน นอกจำกนท ำกำรจ ำลองพฤตกรรมกำรรบหนวยแรงเฉอนของดนเหนยวในแบบจ ำลอง เปรยบเทยบกบผลกำรทดสอบหนวยแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวกรงเทพฯ ในหองปฏบตกำร ทก ำหนดอตรำควำมเครยดคงท 0.01 เปอรเซนตถง 10.0 เปอรเซนตของควำมเครยดตอ

46

นำท โดยกำรปรบเปลยนคำตวแปรสมประสทธควำมหนดในแบบจ ำลอง จนกระทงผลทไดจำกแบบจ ำลอง สมพนธกบผลทไดจำกกำรทดสอบจรง ซงผลสรปทไดชใหเหนวำแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตส ำหรบวสดทข นกบอตรำ สำมำรถจ ำลองพฤตกรรมแบบหนดของดนเหนยวกรงเทพฯ และคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยว กรงเทพฯ จะมคำในชวงประมำณ 3.24x103 – 3.60 x103 kPa.sโดยผลกำรทดสอบแสดงไวในรปท 2.33และรปท 2.34

รปท 2.33 ผลกระทบของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวกรงเทพฯ ตออตรำ

ควำมเครยด [3]

รปท 2.34 ผลกระทบของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยว

กรงเทพฯตออตรำควำมเครยด [3]

47

บทท 3 วธด าเนนการวจย

งำนวจยนมวตถประสงคเพอศกษำพฤตกรรมควำมหนด (Viscosity) ของดนเหนยวปำกพนง โดยขนตอนกำรด ำเนนงำน สำมำรถแบงไดเปน 4 สวนดงน กำรเกบตวอยำงดน กำรทดสอบหำคณสมบตทำงเคม กำรทดสอบหำคณสมบตทำงกำยภำพ กำรทดสอบคณสมบตวศวกรรมของดนในหองปฏบตกำร วเครำะหพฤตกรรมควำมหนดดวยทฤษฎกระบวนกำรอตรำรวมกบแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำ เพออธบำยคำควำมควำมหนดของดนเหนยวปำกพนง และกำรสรปผลกำรทดสอบ โดยขนตอนกำรด ำเนนงำนวจยในภำพรวมไดแสดงไวในรปท 3.1

รปท 3.1 ขนตอนกำรด ำเนนงำนวจย

ทดสอบคณสมบตทำงวศวกรรม (engineering properties)

เกบตวอยำงดนแบบคงสภำพ (undisturbed soil)

ทดสอบคณสมบตทำงเคม (chemical properties)

- โครงสรำงโมเลกล

- โครงสรำงกำรเรยงตวของอนภำค

ทดสอบคณสมบตทำงกำยภำพ (physical properties)

- ปรมำณควำมชนในมวลดน

- ควำมหนำแนนของมวลดน

- ขดจ ำกดแอตเตอรเบอรก

- ควำมถวงจ ำเพำะ

ทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

เลอกอตรำกำรเฉอนจำกผลกำรทดสอบอดตวคำยน ำแบบหนง

มต

ทดสอบแรงอดสำมแกน (CUIC-Test) ทอตรำสวนอดแนนเกนตวและอตรำกำรเฉอนแตกตำงกน

สอบเทยบแบบจ ำลอง

ก ำหนดคำเรมตนของตวแปรทใชในกำรค ำนวณ

ค ำนวณคำตวแปรตำมทใชในกำรหำคำพำรำมเตอรสมประสทธควำมหนด

วเครำะหผลกำรทดสอบ เขยนรำยงำนและสรปผล

48

3.1 การเกบตวอยางดนและวธการเกบตวอยางทดสอบ

ตวอยำงดนเหนยวออนทใชในงำนวจยนเกบมำจำกโรงเรยนบำนปำกคลอง ต ำบลคลองนอย อ ำเภอปำกพนง จงหวดนครศรธรรมรำช โดยท ำกำรเจำะเกบตวอยำงดนทชวงระดบควำมลก 3.5 – 10เมตรเปนจ ำนวน3หลม โดยรำยละเอยดของสถำนทเจำะเกบตวอยำงไดแสดงไวในรปท 3.2และ รปท 3.3ในกำรเจำะส ำรวจเพอเกบตวอยำงดน ท ำกำรเกบตวอยำงดนโดยวธ เจำะลำง(Wash boring)และท ำกำรเกบตวอยำงดนแบบคงสภำพ (Undisturbed sample) โดยใชกระบอกผนงบำง (Shelby tube) ซงจะท ำกำรเกบตวอยำงดนเหนยวออนทกระยะ 1.50 เมตร จนถงชนดนเหนยวแขงดงแสดงในรปท 3.4(ก) และ (ข)

ในขนตอนของกำรขนสงตวอยำงดนเหนยวนนเปนอกสวนหนงทส ำคญมำกจะตองขนสงอยำงระมดระวง เพอไมใหดนถกรบกวน (Disturb) เนองจำกเมอดนถกรบกวนจะท ำใหควำมสำมำรถในกำรรบแรงของดนเหนยวเปลยนแปลงไป โดยมำกมกจะท ำใหก ำลงลดลง ผลทไดจำกกำรทดสอบในหองปฏบตกำรกจะผดไปจำกควำมเปนจรงไดสวนกำรเกบรกษำกอนตวอยำงทตดแตงเปนกอนเพอรอท ำกำรทดสอบนนจะตองตดฉลำกระบควำมลก หมำยเลยหลมเจำะ และวนทเกบดงแสดงในรปท 3.4(ค) จำกนนน ำไปเกบไวในหองควบคมควำมชน เพอรอน ำไปใชในกำรทดสอบตอไป

รปท 3.2 ภำพถำยทำงอำกำศพนทอ ำเภอปำกพนง

49

รปท 3.3 แผนทแสดงต ำแหนงเกบตวอยำงดน

รปท 3.4 แสดงกำรเกบตวอยำงดนเหนยวปำกพนง

(ก) แสดงกำรเกบตวอยำงดนเหนยวปำกพนง (ข) แสดงกำรบรรจดนในกระบอกผนงบำง

(ก) (ข)

08๐48 16.44 N

100๐ 06 59.75 E

50

3.2 การทดสอบหาสมบตทางกายภาพ (Index Properties)

กำรทดสอบคณสมบตทำงกำยภำพของตวอยำงดนเหนยวออนจำกหลมเจำะบรเวณอ ำเภอปำกพนงในกำรทดสอบคณสมบตทำงกำยภำพจะท ำใหทรำบถงคณสมบตของดนทสำมำรถสงเกตหรอประเมนเบองตนไดจำกภำยนอกเชน รปรำง ขนำด ส ตลอดจนพฤตกรรมของดนทแสดงออกมำภำยนอก กำรทดสอบคณสมบตทำงกำยภำพของดนเหนยวปำกพนงจะกระท ำไปพรอมกบกำรทดสอบคณสมบตทำงวศวกรรมโดยกำรทดสอบจะใชวธกำรทดสอบดงแสดงในตำรำงท 3.1

ตำรำงท 3.1 แสดงกำรทดสอบหำคณสมบตทำงกำยภำพ

คณสมบต วธการทดสอบ มาตรฐานอางอง

1.หนวยน ำหนกของตวอยำงคงสภำพ

กำรทดสอบหำน ำหนกรวมตอหนวย-ปรมำตร

ASTM D 3282

2.ขดจ ำกดอตเตอรเบอรก กำรทดสอบพกดอตเตอรเบอรก ASTM D 4318 3.ควำมชนในธรรมชำตของดน กำรทดสอบหำปรมำณควำมชนในมวลดน ASTM D 2216 4.ควำมถวงจ ำเพำะของดน กำรทดสอบหำควำมถวงจ ำเพำะของเมดดน ASTM D 854

5.ตรวจหำองคประกอบของแร กำรทดสอบ X-Ray Diffraction(XRD) -

6.ตรวจหำกำรเปลยนแปลงโครงสรำงทำงจลภำค

กำรทดสอบ Scanning Electron Microscope (SEM)

-

3.3 เครองมอทใชในการทดสอบ

3.3.1 เครองมอทดสอบกำรอดตวคำยน ำ(Oedometer test)

เครองมอทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตในงำนวจยนผลตโดยบรษท Wykeham Farrance Pte Ltd.เปนอปกรณใหแรงในแนวดง ลกษณะเครองมอจะมคำนถำยแรง (Loading Beam) โดยใชจดแขวนน ำหนกเทำกบ 10:1 สวน กำรเพมแรงจะเปนแบบเทำทว (Double) หรออตรำกำรเพมแรงเทำกบ 1 (Load increment ratio, LIR = 1) เชน 1 24 8 16 32 และ 64 ปอนดเปนตน ซงสดสวนกำรกดน ำหนกของเครองมอลงบนวงแหวนบบรด(Rigid confining ring) ดนตอน ำหนกทใหระยะจำกจดหมนถงขอแขวนน ำหนก รวมทงมตวค ำยน (Screw Jack)ดงแสดงในรปท 3.5ท ำหนำทเปนตวรบหรอพยงน ำหนกจำกคำนถำยแรง เพอวำในขณะทมกำรเพมน ำหนกโดยทยงไมพรอมจบเวลำจะไดมตวประคองรบน ำหนกเอำไวกอนนนเองคำนถำยแรงจะถกกดต ำลงมำ ตอเมอพรอมทจะจบเวลำเรมกำรทดสอบใหน ำหนก กใหคลำยเกลยวค ำยนลงมำ เมอท ำดงนจงเปนกำรเรมตนใหคำน ำหนกบรรทก ตอวงแหวนบบรดดนนนเอง

51

ดงนนเมอน ำน ำหนกบรรทกออกและยงไมพรอมส ำหรบจบเวลำในกำรทดสอบ จ ำเปนตองมน ำหนกมำกดทบทดำนบนสดของจดแขวนเสมอ โดยน ำหนกทน ำมำกดตองมคำมำกกวำน ำหนกเดมกอนเปลยนน ำหนกทดสอบ กำรทรดตวของตวอยำงดนจะถกวดจำกมำตรหนำปดทมควำมละเอยดสงไมนอยกวำ 0.002 มลลเมตรถกยดตดไวกบขำยดดงรปประกอบชวงระยะกำรวดของมำตรหนำปดนจะมระยะไมมำกนกเนองจำกมควำมละเอยดสง ดงนนเมอเรมท ำกำรตดตงตวอยำงในครงแรกสดจะตองใหขำวดของมำตรปดนถกกดเขำไปกอน เมอดนถกกดทรดตวลงมำขำวดของมำตรปดนกจะคอยๆ ยดขนตำมระยะกำรทรดตวนนเอง

รปท 3.5 เครองมอกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

3.3.2 เครองทดสอบแรงอดสำมแกน (Conventional triaxial apparatus)

เครองทดสอบแรงอดสำมแกนในงำนวจยนผลตโดยบรษท Wykeham Farrance Pte Ltd.เปนเครองทดสอบทควบคมอตรำควำมเครยด(Strain controlled)เพยงอยำงเดยว โดยเครองมอดงกลำวไดรบกำรพฒนำจำกเครองมอดงเดมคอรปแบบของเครองมอทดสอบสำมำรถปรบเพมลดคำแรงดนของแรงดนเซลล (Cell pressure) และแรงดนภำยใน (Back pressure) ใหมควำมดนคงท อปกรณควบคมแรงดนน ำ (Bladder) จะเปลยนแรงดนอำกำศเปนแรงดนน ำกอนสงผำนแรงดนน ำคงทเขำสภำยในเซลล

52

ทดสอบ (Traixial chamber) และภำยในตวอยำงทดสอบ แรงดนภำยในตวอยำงทดสอบจะถกวดคำแรงดนดวยอปกรณวดคำแรงดน (Pressure transducer) แลวสงขอมลไปยงอปกรณบนทกขอมลเชงตวเลขแบบอตโนมต (Autonomous data acquisition unit, ADU) พรอมสงขอมลแรงดนภำยในไปสคอมพวเตอรเพอแสดงคำควำมดนส ำหรบท ำกำรปรบเปลยนคำแรงดนตอไปในกระบวนกำรอดตวคำยน ำ จะหำอตรำกำรเปลยนแปลงปรมำตรของตวอยำงดน โดยท ำกำรวดปรมำณน ำทไหลออกจำกตวอยำง ผำนสำยแรงดนภำยในมำยงตวอปกรณควบคมแรงดนแลวอำนคำจำกอตรำกำรไหลออก ท ำกำรบนทกคำ แลวน ำไปแปรผลกำรเปลยนแปลงปรมำตรตอไป

สวนดำนบนของเซลลทดสอบจะมชองส ำหรบใสแทงเหลกใหแรง (Piston) ซงจะตดตงสมผสกบแปนบน(Top cap)ซงยดตดกบดำนบนของกอนตวอยำงทดสอบ โดยทงแปนบนและแทงเหลกใหแรงจะใชส ำหรบกระจำยและสงผำนแรงจำกกอนตวอยำงทดสอบไปยงอปกรณวดแรงในแนวแกน ทเรยกวำแหวนโลหะ(Proving ring)ซงจะตดตงมำพรอมกบอปกรณวดกำรเคลอนตว (Linear variable differential transformer, LVDT) ส ำหรบวดกำรเสยรปของแหวนโลหะ เพอน ำไปแปรผลเปนแรงทใชในกำรกดกอนตวอยำงตำมแนวแกน นอกจำกนทแทงเหลกใหแรงยงมอปกรณวดกำรเคลอนตวอกชน ใชวดกำรเคลอนตวของกอนตวอยำงทดสอบ และสำมำรถน ำไปค ำนวณหำคำควำมเครยดตำมแนวแกน (Axial strain) ของกอนตวอยำงได โดยทอปกรณวดกำรเคลอนททงสองชนจะสงขอมลไปยงอปกรณบนทกขอมลเชงตวเลขแบบอตโนมตเพอเกบขอมลตอไปโดยอปกรณกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแสดงในรปท 3.6

รปท 3.6 เครองมอกำรทดสอบแรงอดสำมแกนอปกรณบนทกผลและอปกรณวดคำตำงๆ

53

3.4 การทดสอบคณสมบตทางวศวกรรม (Engineering properties)

กำรทดสอบคณสมบตทำงวศวกรรมของตวอยำงดนเหนยว เปนคณสมบตทน ำไปใชในกำรออกแบบโครงสรำงทำงดำนวศวกรรมปฐพ โดยกำรทดสอบคณสมบตวศวกรรมของดนเหนยวปำกพนงใชวธกำรทดสอบและมำตรฐำนดงตอไปน

3.4.1 กำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

กำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต อำงองจำกมำตรฐำนASTM D 2435Standard Test Method for One-Dimensional Consolidation Properties of Soilsเพอหำคำควำมเคนทกดทบสงสดในอดต (Maximum past pressure, mp ) ซ งเปนคำทแสดงใหเหนถงคำอตรำสวนอดแนนเกนตว (Overconsolidation ratio, OCR) ทงนคำหนวยแรงกดสงสดในอดตจะน ำมำใชเปนคำอำงองในกำรอดตวคำยน ำในจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกนตอไป

น ำวงแหวนบบรด กดลงบนตวอยำงดนคงสภำพแลวใชเลอยตดแตงผวของตวอยำงดนทงดำนบนและดำนลำงใหมผวเรยบ ซงวงแหวนบบรดทใชทดสอบในงำนวจยนจะมขนำดเสนผำนศนยกลำง 65 มลลเมตรสง 20 มลลเมตรดงแสดงไวในรปท 3.7 (ก) และ (ข) นอกจำกนวงแหวนบบรดยงท ำหนำทบงคบไมใหมกำรเคลอนตวดำนขำง ซงท ำใหสถำนะควำมเคนของดนอยในเงอนไข 0K ทงนจะตองมผวเรยบและมแรงเสยดทำนนอยทสด น ำกระดำษกรองและหนพรนวำงไวทงดำนบนและดำนลำงของตวอยำงดนในวงแหวนบบรด ในขนตอนของกำรใสน ำหนกกด (Loading) จะใสน ำหนกจ ำนวน 6คำ โดยเรมตนทน ำหนก 14 กโลปำสคำลและเพมขนครงละ 2 เทำจนกระทงถง 451 กโลปำสคำล และผอนคลำยน ำหนกกด (Unloading) โดยจะลดน ำหนกลง 2 คำ ครงละ 4 เทำ จนกระทงถง 28 กโลปำสคำล หลงจำกนนจะท ำกำรใสน ำหนกกดทบอกครง (Reloading) เปนจ ำนวน 4 คำ เรมตนทน ำหนก 113 กโลปำสคำลและเพมขนครงละ 2 เทำจนกระทงถง903กโลปำสคำล ทงนแตละน ำหนกกดจะใชเวลำในกำรเปลยนน ำหนกกดประมำณ 24 ชวโมง จดบนทกคำกำรทรดของตวอยำงดนตำมเวลำทก ำหนด สวนตวอยำงดนทเหลอตองน ำไปหำคำควำมชนในธรรมชำต (Natural water content) ตอไป

54

รปท 3.7 ขนตอนกำรทดสอบอดตวคำยน ำหนงมต

(ก) ตวอยำงกำรตดแตงตวอยำงดนเหนยวออน (ข) ตวอยำงดนเหนยวดนออนในวงแหวนบบรด (ค) กำรตดตงตวอยำงดนเหนยวเขำเครองทดสอบ (ง) กำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบแบบหนงมต

(ก) (ข)

(ค) (ง)

55

กำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตจะเปนกำรทดสอบหำคำควำมสำมำรถในกำรระบำยน ำไดของดนเหนยว และคำอตรำควำมเครยดอำงอง โดยออกมำในรปควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลย (Average axial strain rate, ave ) ซงคำดงกลำวจะใชเปนคำอำงองส ำหรบอตรำควำมเครยดนอยสด ในกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ โดยคำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยสำมำรถหำไดจำกกำรเฉลยคำควำมเครยดตำมแนวแกนทเกดขน ดวยเวลำตงแตเรมตนจนกระทงสนสดขบวนกำรอดตวคำยน ำขนตน (Primary consolidation) ซงกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตไดแสดงไวดงรปท 3.7(ค)และ (ง)และในกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยดในชวงกำรทดสอบแรงเฉอนสำมแกนนน จะสงผลกระทบตอกำรเกดแรงดนน ำสวนเกน (Excess pore - pressure) ในกำรทดสอบแบบไมระบำยน ำอกดวย

3.4.2 กำรเลอกอตรำควำมเครยด

อตรำควำมเครยดในกำรทดสอบแรงเฉอนจะมผลตอกำรเกดแรงดนน ำสวนเกน ซงในงำนศกษำมสองแนวทำงในกำรก ำหนดอตรำควำมเครยดขนต ำ คอ พจำรณำจำกอตรำควำมเครยดทก ำหนดในมำตรำฐำนกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำหรอพจำรณำจำกอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยจำกกำรทดสอบอดตวคำยน ำแบบ 1 มต ซงคำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนขนต ำจะน ำมำใชทดสอบแรงอดสำมแกนและผลทดสอบทไดจะน ำไปใชเปนขอมลอำงองในแบบจ ำลองตอไป

3.4.3 กำรทดสอบแรงอดสำมแกน

ท ำ ก ำ รท ด ส อบ ต ำม ม ำต รฐ ำน D4767 - 02Standard Test Method for Consolidated Undrained Triaxial Compression Test for Cohesive Soilsเพอหำคำคงตวของก ำลงของดนทงแบบควำมเคนรวมและควำมเคนประสทธผล (Total stress and effective stress) ซงกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยดในชวงกำรทดสอบแรงเฉอน จะสงผลกระทบตอกำรเกดแรงดนน ำสวนเกน (Excess pore - pressure) ในกำรทดสอบแบบไมระบำยน ำกำรทดสอบแรงอดสำมแกนในงำนวจยนใชวธกำรทดสอบแบบอดตวอยำงดวยควำมดนและกระท ำแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ (Consolidated undrained triaxial test, CU - Test) โดยมขนตอนในกำรทดสอบดงน

1. กำรจดเตรยมเครองมอกอนทดสอบ กอนท ำกำรทดสอบ จะตองตรวจสอบเครองทดสอบแรงอดสำมแกนใหอยใน

สภำพพรอมใชงำน ตวฐำนรองตองไมอดตนเนองจำกอำจจะมเศษวสดตำงๆ ไปตดอยได ดงนนตองตรวจสอบทกครงกอนใชงำน ท ำกำรตอสำยแรงดนเซลล สำยแรงดนภำยใน และสำยแรงดนดำนบนเขำกบตวเซลลและระบบควบคมควำมดน ทงนสำยแรงดนทกสำยตองถกไลฟองอำกำศทคำงอยออกใหหมดดวยน ำทไมมฟองอำกำศ (De-aired water) จำกนนตงคำอปกรณวดคำแรงดน ใหเทำกบศนยเมอเปดใหสมผสกบอำกำศ และตมแผนหนพรน (Porous stone) ในน ำเดอดประมำณ 30 นำทเพอไลฟองอำกำศทกครงกอนกำรทดสอบ

56

2. กำรเตรยมตวอยำงกำรทดสอบ น ำตวอยำงดนคงสภำพมำตดแตง (Trim) ใหไดรปทรงกระบอกและเรยบดง

แสดงในรปท 3.8(a) จำกนนแตงปลำยทงสองใหไดขนำดตำมมำตรฐำนคอมควำมสงเปน 2 เทำของเสนผำนศนยกลำงหรอมขนำดเสนผำนศนยกลำงประมำณ 35 เซนตเมตร และควำมยำวประมำณ 70 เซนตเมตรน ำตวอยำงดนไปชงน ำหนก ใชแปรงสฟนปำดทผวดนทงดำนบนและดำนลำงของตวอยำงดนเพอลดผลของผลกระทบจำกรอยเปอน (Smear effect) วดขนำดเสนผำนศนยกลำงและควำมสงบนทกคำเกบไวดงแสดงในรปท 3.8(b) หลงจำกนนน ำกระดำษกรองพนรอบตวอยำงดน รวมทงบนหนำตดดำนบนและดำนลำงของตวอยำงดนดวย ดงแสดงในรปท 3.8(c) สดทำยน ำดนสวนทเหลอไปหำคำปรมำณควำมชนเรมตน (Water content, nw ) และน ำคำทไดจำกกำรวดไปหำหนวยน ำหนก (Total unit weight, t ) ตอไป

3. กำรจดตวอยำงดนบนฐำนเซลล ประกบหนพรนทตมไลอำกำศแลวลงบนหนำตดบนและลำง (Top porous

stone) ของตวอยำงดน จำกนนวำงตวอยำงดนลงบนฐำนเซลลสำมแกน (Triaxial cell)วำงหมวกกด (Top cap) ลงบนหนพรนดำนบนของตวอยำงดน ใสปลอกยำง (Rubber membrane) ครอบตวอยำงดนโดยใชกระบอกขยำยปลอกยำงหมแลวใชวงแหวนยำง(Rubber o–ring) รดปลอกยำงทฐำนและทหมวกกดใหตดแนนดงแสดงรปท 3.8(d) เพอไมใหของเหลวภำยนอกซมผำนเขำในตวอยำงดนท ำกำรยดสำยระบำยน ำทตดกบหมวกกดโดยขนนอตยดใหแนน ดงแสดงในรปท 3.8(e) หลงจำกตดตงตวอยำงเสรจเรยบรอยแลวสวมฝำครอบเซลลใหปลำยดำนลำงสมผสกบฝำครอบดำนบนพอด แลวขนแปนเกลยวยดกบฐำนใหแนนถำยน ำเขำเซลลทำงสำยควำมดนเซลลจนกระทงน ำเขำเตมเซลลและลนออกมำทำงชองอำกำศ (Vent) จำกนนปดชองอำกำศแลวท ำกำรตดตงตวแปลงสญญำณวดคำเปลยนรป (Linear Variable Differential Transformer, LVDT)พรอมทงตรวจสอบทรำนสดวเซอรตำงๆ ใหเรยบรอยและตงคำใหเปนศนย

4. กำรท ำใหดนอมตวดวยน ำ ใหแรงดนเซลลและแรงดนภำยในผำนสำยแรงดน โดยเรมตนจะใหแรงดนเซลล

เทำกบ 50 กโลปำสคำลและแรงดนภำยใน 40 กโลปำสคำล เปดวำลวทำงชองแรงดนภำยในเพอใหน ำไหลผำนตวอยำงดน กำรท ำเชนนจะท ำใหอำกำศทอยในตวอยำงดนถกดนมำกบน ำดวย เปนกำรเพมประสทธภำพของกำรท ำใหตวอยำงอมตวดวยน ำ โดยใชเวลำประมำณ 3- 4 ชวโมงจงจบกระบวนกำร หลงจำกนนจะคอยๆ เพมแรงดนเซลลและแรงดนภำยในอยำงชำๆ และสลบกนอยำงตอเนองครงละประมำณ 50 กโลปำสคำลเพอใหตวอยำงดนถกรบกวนนอยทสด โดยระหวำงกำรเพมแรงดนควรใหแรงดนเซลลมคำมำกกวำแรงดนภำยในประมำณ 10 กโลปำสคำลเพอปองกนมใหตวอยำงบวม (Swilling) ท ำกำรเพมแรงดนไปจนกระทงแรงดนเซลลเทำกบ 210 กโลปำสคำล และ

57

แรงดนภำยใน 200 กโลปำสคำล จะท ำใหอำกำศสลำยตวไป กำรเพมแรงดนดงกลำวท ำใหน ำเขำไปเตมชองวำงระหวำงและท ำใหตวอยำงดนอมตวดวยน ำ หลงจำกนนทงไว 24 ชวโมง โดยกอนกำรทดสอบในขนตอนตอไป ตองตรวจสอบควำมอมตวดวยน ำ (B – Check)ของตวอยำงดนเสยกอน โดยกำรปดวำลวระบำยน ำทงหมดแลวเพมคำแรงดนเซลลขนจำกเดม 10 กโลปำสคำล วดคำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนพรอมจบเวลำ ถำสดสวนคำแรงดนน ำสวนเกนตอคำแรงดนเซลลทเพมขน (B Parameter) มำกกวำ 98เปอรเซนตในเวลำ 1 นำท จะถอวำตวอยำงดนอมตวดวยน ำ แลวลดแรงดนเซลลลงเทำเดม

5. กำรอดตวคำยน ำตวอยำงดน เมอตวอยำงอมตวดวยน ำแลว จะท ำใหโพรงของตวอยำงดนเตมไปดวยน ำ ซง

ผลตำงของแรงดนในเซลลกบแรงดนโพรงจะมคำเทำกบหนวยแรงประสทธผล โดยทวไปในกำรทดสอบแรงอดสำมแกน จะใชแรงดนประสทธผลโดยกำรจ ำลองหนวยแรงใหใกลเคยงในธรรมชำตหรอใชหนวยแรงประสทธผลทอำงองจำกหนวยแรงสงสดในอดต (Maximum past pressure, mp ) ในงำนวจยนจะใชหนวยแรงประสทธผลไมเทำกน โดยจะเพมอตรำสวนกำรอดตวคำยน ำ (Overconsolidation ratio, OCR) ใหเทำกบ 4 คำ คอ 1 2 4 และ 8 ซงในขบวนกำรนจะท ำกำรเพมแรงดนเซลลเพยงอยำงเดยวเพอเรมท ำกำรอดตวคำยน ำตวอยำงดนโดยกำรเพมแรงดนในสำยแรงดนเซลลใหมแรงดนเทำกบ 450 กโลปำสคำล และคงแรงดนภำยในไวท 200 กโลปำสคำล ทงนยงคงปดวำลวเชอมตอจำกภำยในตวอยำงทดสอบ จำกนนจงเปดวำลวดงกลำวพรอมเรมจบเวลำแลวท ำกำรบนทกคำปรมำตรน ำทเปลยนแปลงไปแลวท ำกำรวำดควำมสมพนธของคำปรมำตรท เปลยนแปลงเทยบกบคำรำกทสองของเวลำ (Square root time) เชนเดยวกบกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต จนเสรจสนกระบวนกำรอดตวคำยน ำขนตน แลวคงกำรอดตวคำยน ำทงไวอก 24 ชวโมง เมอตองกำรเพมคำกำรอดแนนเกนตวจะท ำกำรปรบคำแรงดนเซลลใหลดลง จำกนนจงเปดวำลวดงกลำวพรอมเรมจบเวลำแลวท ำกำรบนทกคำปรมำตรน ำทเปลยนแปลงไป โดยแรงดนเซลลทปรบลดลงแสดงในตำรำงท3.2 แสดงคำกำรอดแนนเกนตวของดนเหนยวปำกพนง จำกนนน ำคำอตรำกำรเปลยนแปลงของปรมำตรทไดมำหำเวลำทรอยละ 50 ของกำรอดตวคำยน ำขนตน (Time for 50% primary consolidation, 50t )ตอไป รปท3.8(f)แสดงกำรอดตวคำยน ำในกำรทดสอบแรงอดสำมแกน

58

ตำรำงท 3.2 แสดงกำรอดตวคำยน ำของดนเหนยวปำกพนง

OCR c

(kPa)

0

(kPa)

bu

(kPa.)

1 250 250 200

2 250 125 200

4 250 63 200

8 250 31 200

หมำยเหต : c คอ คำควำมเคนประสทธผลภำยในเซลล 0 คอ ควำมเคนประสทธผลเฉลยกอนเฉอนตวอยำงและ bu คอ แรงดนภำยใน

6. กำรเฉอนตวอยำงดนเหนยว กำรทดสอบแรงเฉอนดวยแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำโดยกำรเพมหนวย

แรงตำมแนวแกนเพยงอยำงเดยว กอนกำรทดสอบควรท ำกำรตรวจสอบวำลวสำยแรงดนน ำทงหมด ซงตลอดกำรทดสอบจะปดวำลวระบำยน ำจำกตวอยำงทดสอบตลอดเวลำ แตยงคงเปดวำลวสำยแรงดนเซลลใหแรงดนเซลลคงท แลวท ำกำรตงคำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนทจะใชในกำรทดสอบแรงเฉอนบนหนำจอควบคมของโครงกดทดสอบ ซงตำมมำตรฐำน ASTM 4767-02 ไดเสนอสมกำรในกำรค ำนวณอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนไวดงน

5010/ tf (3.1)

เมอ 50t หำไดจำกกระบวนกำรอดตวคำยน ำกอนหนำน และ f เปนคำควำมเครยดทคำด

วำจะเกดกำรวบตของตวอยำงทดสอบ

ในขณะท K.H. Head(1980) ไดเสนอสมกำรอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน ทมควำมคลำยคลงกบสมกำรของมำตรฐำน ASTM 4767 - 02 โดยรปสมกำรเปนดงน

100/ tkf (3.2)

เมอ 100t เปนเวลำตงแตเรมตนจนสนสดขบวนกำรบดอดคำยน ำขนตนและ k เปนสมประสทธของเวลำทเกดกำรวบต ซงมคำดงตำรำงท 3.3

59

รปท 3.8 ขนตอนกำรทดสอบแรงอดสำมแกน

(ก) กำรตดแตงดนเหนยวออน (ข) กำรวดตวอยำงขนำดดนเหนยวออน (ค) กำรตดตงกระดำษกรอง (ง) รดวงแหวนยำงหวและทำย (จ) ตดตงระบบระบำยน ำภำยในตวอยำง (ฉ) กำรอดตวคำยน ำของ

ตวอยำง (ช) กำรเฉอนตวอยำงดนเหนยว (ซ) ตวอยำงดนเหนยวหลงจำกเฉอนเสรจ

(ข) (ก)

(ค) (ง) (จ)

(ฉ) (ช) (ซ)

60

ตำรำงท 3.3 แสดงคำสมประสทธของเวลำทเกดกำรวบต ( k )

ประเภทของการทดสอบ ไมมการระบายน าดานขาง

มการระบายน าดานขาง

กำรทดสอบแบบไมระบำยน ำ 0.51 1.8

กำรทดสอบแบบระบำยน ำ 8.5 14

อตรำควำมเครยดทงสองสมกำรจะอำงองกระบวนกำรอดตวคำยน ำกอนหนำน เชนกน โดยสมกำรของ K.H. Head(1980) จะพจำรณำผลของกำรระบำยน ำดำนขำงเนองจำกกระดำษกรองฉลทพนรอบตวอยำงทดสอบดวย ซงแตกตำงออกไปจำกสมกำรของมำตรฐำน ASTM 4767 – 02 ทไมไดเจำะจงในสวนน แตพจำรณำใหเปนกำรทดสอบทมกำรระบำยน ำดำนขำงอยแลวโดยภำพกำรเฉอนตวอยำงแสดงในรปท3.8(g)และรปท3.8(h)แสดงตวอยำงดนเหนยวหลงท ำกำรเฉอนเสรจ

อตรำควำมเครยดส ำหรบงำนวจยน จะปรบเปลยนควำมเครยดตำมแนวแกนของกำรทดสอบแบบไมระบำยน ำ ซงไมควรนอยกวำคำคงทค ำนวณไดจำกสมกำรขำงตนและอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยทไดจำกกำรทดสอบอดตวคำยแบบหนงมต ซงควรใหคำใกลเคยงกน แลวน ำมำใชเปนคำก ำหนดอตรำควำมเครยดขนต ำ ในกำรทดสอบในแตละตวอยำงทดสอบ

หลงจำกตงคำอตรำควำมเครยดทจะใหในกำรทดสอบเรยบรอยแลว กดปมเรมท ำงำนพรอมบนทกคำควำมดนเซลล ควำมดนภำยใน ควำมดนภำยในสวนเกน แรงตำมแนวแกนกำรเปลยนแปลงของปรมำตรและกำรเคลอนทของตวอยำงดนทกรอยละ 0.1ของควำมเครยดในชวงรอยละ 0.1 – 1 ของควำมเครยด แลวเพมขนเปนบนทกขอมลทกรอยละ 1 ของควำมเครยดจนกระทงกำรเคลอนทของตวอยำงดนไดประมำณรอยละ 18ของควำมเครยด หรออำจหยดกำรทดสอบกอน เมอหนวยแรงเบยงเบน (Deviator stress) ทเกดขนลดลงเกน รอยละ 20 ของหนวยแรงเบยงเบนสงสด

61

3.5 การประมาณคาสมประสทธความหนดของดนดวยแบบจ าลองไฮเปอรพลาสตกซต

3.5.1 แบบจ ำลองแสดงคณลกษณะของวสด (constitutive model)

ในกำรศกษำวจยคณลกษณะของวสดจ ำพวกดน มควำมยงยำก ซบซอน และยำกทจะท ำกำรวดคำแรงดนตำงๆ ในมวลดน ณ จดทสนใจ ดงนนกำรใชแบบจ ำลองทำงคณตศำสตรเพอศกษำพฤตกรรมทำงวศวกรรมของดนจงมควำมจ ำเปนอยำงมำก อยำงไรกตำมเพอใหแบบจ ำลองมควำมนำเชอถอและแสดงผลใกลเคยงกบพฤตกรรมทแทจรงของดน จงจะตองมกำรสอบเทยบแบบจ ำลอง ซงมควำมสมพนธทสอดคลองตำมทฤษฎ ทงนควำมสมพนธของแบบจ ำลองทำงคณตศำสตร ทฤษฎและกำรทดลองไดแสดงดงรปท 3.9

รปท 3.9 ควำมสมพนธระหวำงแบบจ ำลองทำงคณตศำสตร ทฤษฎ และกำรทดลอง

แบบจ ำลองคณลกษณะของวสดจ ำพวกดนเพอท ำนำยพฤตกรรมกำรรบแรงเฉอนในมวลดนภำยใตอตรำควำมเครยดส ำหรบงำนวจยน เปนแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซต (hyperplasticity model) ทพฒนำโดย สเชษฐ และธนำกร (2551) โดยแบบตวแปรทส ำคญของแบบจ ำลองนคอ ตวแปรทอธบำยผลกระทบเนองจำกอตรำควำมเครยดทเปลยนแปลงตอก ำลงตำนทำนแรงเฉอนของมวลดน ซงคณสมบตควำมหนดของวสดเปนคณสมบตทข นกบอตรำควำมเครยดของวสดดงนนสมกำรท 3.3

t

(3.3)

เมอ คอ ควำมเคน (stress)

คอ ควำมเครยด (strain)

t คอ เวลำ (time)

ดงนนควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมหนดในสมกำรแบบจ ำลองจะเกยวของกบอตรำกำรเฉอนซงแสดงดงสมกำรท 3.4

แบบจ ำลองทำงคณตศำสตร

กำรทดลองในหองปฏบตกำร

ทฤษฎทเกยวของ

62

sinh viscrr

(3.4)

เมอ คอ สมประสทธควำมหนด (viscosity coefficient)

r คอ คำคงทมหนวยเปนอตรำควำมเครยด (constant)

คอ อตรำควำมเครยดพลำสตก (plastic strain rate)

นอกจำกนทฤษฎพฤตกรรมทข นกบอตรำมสมกำรดงสมกำรท 3.5

C

BA viscsinhexp (3.5)

เมอ , ,CA B คอ คำคงท (constant) โดย Cr , BAr exp

และ ABAC exp

ทฤษฎพฤตกรรมทข นกบอตรำไมมรปแบบควำมสมพนธกบ 0E และ 0k แต มควำมสมพนธกบ ก ำลงตำนทำนควำมหนด และ 0k มควำมสมพนธกบก ำลงตำนทำนแรงเฉอน ดงนน 0E เทำกบ

1 exp EE และ 0k เทำกบ 1 exp kk

พฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของพฤตกรรมทำงดำนก ำลงรบแรง เฉอนกบวสดประเภทขนกบอตรำ เชน ดนเหนยว แบบจ ำลองนอำศยหลกกำรอณหพลศำสตรในกำรอธบำยพฤตกรรมอลำสโตพลำสตก (Elasto-plastic behaviour) โดยกำรใชสมกำรพลงงำน 2 ชนด คอ สมกำรพลงงำนของกบบ (Gibb free energy) และ สมกำรพลงงำนกำรไหล (Flow potential) นอกจำกนน แบบจ ำลองนยงไดใชหลกกำรของผวครำกตอเนอง (Continuous yield surface) เพอใชในกำรอธบำยกำรเปลยนแปลงในชวงอลำสตกและพลำสตก ส ำหรบกำรท ำนำยพฤตกรรมวสดประเภทดนเหนยวภำยใต อตรำควำมเครยดจะใชทฤษฎกระบวนกำรอตรำดวย ดงนนสมกำรพลงงำนของกบบสำมำรถแสดงดงสมกำรท 3.6

dH

dE

g

1

0

21

002

ˆˆˆ

2 (3.6)

เมอ คอ ควำมเคน

E0 คอ โมดลสเรมตน (E0 = 3G0 ส ำหรบเงอนไขแบบไมระบำยน ำซงสอดคลองกบกำรทดลอง)

ˆˆ คอ ควำมเครยดพลำสตก

HH ˆˆ คอ kernel function ซ ง ใชส ำห รบ อธบ ำยรป รำงของควำม เคนและควำมเครยด ดงสมกำรท 3.7

63

30 112

ˆ

a

EH (3.7)

เมอ a คอ คำคงทส ำหรบกำรเปลยนรปรำงควำมแขงตว

สมกำรพลงงำนกำรไหลดงสมกำรท 3.9

d

r

kHrw

1

0

002 1

expˆˆ

cosh (3.8)

เมอ คอ พำรำมเตอรควำมหนด

k0 คอ พำรำมเตอรดำนก ำลง

คอ ควำมเครยดพลำสตก

0 คอ ควำมเครยดอำงอง

โดยทสญลกษณ หมำยถง Macaulay brackets ซงมคำเทำกบ 0,;0,0 xxxxx จำกสมกำรท 3.6 และ 3.8 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดแสดงไดดงสมกำร 3.9

3

0

0 01

0 0

ˆ1exp

2 1ˆ ˆsinh

Ek

add r S H d dt

E r

(3.9)

โดยท xS คอ ฟงกชนเครองหมำย (Signum) ซงมคำเทำกบ ;0,1S xx ;0,1S1 xx

0,1S xx

ส ำหรบกำรท ำนำยพฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของของดนเหนยวทอตรำควำมเครยดตำงๆ ตองอำศยพำรำมเตอรในกำรท ำนำยทงหมด 6 พำรำมเตอร (E0, k0, , r, a,

0 )

64

3.5.2 กำรก ำหนดคำเรมตนของตวแปรทใชในกำรค ำนวณ

กำรก ำหนดคำเรมตนของดนเหนยวปำกพนงโดยกำรน ำคำควำมสมพนธระหวำง Axial strain และ Deviator stress ทไดจำกกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ ซงไดก ำหนดคำอตรำควำมเครยดคงท 4 อตรำคอ 0.020 0.075 1.000 และ 8.500 เปอรเซนตตอนำท และคำอตรำกำรอดแนนเกนตว 4 คำคอ 1 2 4 และ 8 ตำมล ำดบ เพอไปเปรยบเทยบกบแบบจ ำลอง โดยใชแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำ เพออธบำยพฤตกรรมแบบทขนอยกบอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนของดนเหนยว ซงน ำเสนอโดย G.T.Houlsby and A.M.Puzrin. ในป ค.ศ. 2001 โดยเปนแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซต (Hyperplasticity model) ซงเหมำะสมทจะน ำมำใชในกำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดในดนเหนยวทสำมำรถเกบตวอยำงดนในสภำวะคงสภำพได โดยไมตองแปลงสภำพดนใหอยในสภำวะดนเหลวเสยกอน (วระ และสเชษฐ, 2549)

3.5.3 กำรสอบเทยบแบบจ ำลอง

ท ำกำรก ำหนดคำคงทจำกคำควำมสมพนธระหวำง Axial strain และ Deviator stress โดยกำรสมคำคงทจำกขอมลของคำ Axial strain จำกคำต ำสดและคำสงสด ส ำหรบดนเหนยวปำกพนงจะประมำณคำออกเปน 9 ชวงคอ 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.10, 0.12, 0.14, 0.16 และ 0.18 ตำมล ำดบ จำกนนท ำกำรก ำหนดคำสภำวะกำรทดสอบโดยท ำกำรเปรยบเทยบระหวำงคำแบบจ ำลองและคำกำรทดสอบเพอหำผลตำงทได แลวน ำไปประมวลผล

3.5.4 ค ำนวณคำตวแปรตำมทใชในกำรหำคำพำรำมเตอรสมประสทธควำมหนด

ค ำนวณตวแปรตำมตำงๆ ทใชในกำรค ำนวณหำคำพำรำมเตอร โดยท ำกำรเลอกพำรำมเตอร แตละตวทจะท ำกำรประมวลผล เพอท ำกำรเปรยบเทยบใหแบบจ ำลองสำมำรถจ ำลองพฤตกรรมของตวอยำงดนเหนยวเมอไดรบหนวยแรงใหได ซงดไดจำกกรำฟควำมสมพนธของหนวยแรงเบยงเบน และควำมเครยดตำมแนวแกนทไดจ ำลองเทยบกบควำมสมพนธของหนวยแรงเบยงเบนกบควำมเครยดทไดจำกผลกำรทดสอบใหซอนทบกนพอด ซงในกำรวเครำะหจะตองท ำกำรลองผดลองถกในกำรก ำหนดตวแปรคงทตำง ๆ และสมประสทธควำมหนด โดยกำรใชวธก ำลงสองต ำสด (Least square method) จนกรำฟซอนทบกนหรอเขำใกลกนมำกทสด ซงวธกำรประมำณคำฟงกชนโดยวธก ำลงสองต ำสดจะไดฟงกชนทเปนตวแทนทดทสดของขอมล เพรำะไดจำกกำรเกลยคำควำมคลำดเคลอนของขอมลใหเหลอนอยทสด ดงนนเมอเขยนกรำฟของฟงกชนเสนกรำฟจะผำนไปในบรเวณจดตำง ๆ ของขอมล โดยจะตดผำนจดของขอมลบำงจด เสนกรำฟจะมลกษณะรำบเรยบใกลเคยงควำมเปนจรงมำกกวำ จนไดกรำฟทเกดกำรซอนทบกนหรอใกลเคยงกนมำกทสด

65

บทท 4 ผลการศกษาและการวเคราะหผลการศกษา

4.1 คณสมบตทางกายภาพและคณสมบตทางเคมของดนเหนยวปากพนง

ดนเหนยวปำกพนงเกดจำกกำรตกตะกอนและทบถมบรเวณชำยฝ งทะเล (Marine deposits) โดยมตนก ำเนดมำจำกเทอกเขำหลวง ลกษณะดนมสเทำเนอคอนขำงละเอยดอนภำคเมดดนมลกษณะแบนและเลก ผลจำกกำรศกษำพบวำชนดนเหนยวออนปำกพนงบรเวณชนบนตงแตระดบผวดนลงไปถงระดบควำมลกประมำณ 3เมตรมลกษณะแขงซงเกดจำกกำรเปลยนแปลงของระดบน ำในมวลดนจำกระดบควำมลก3 เมตรลงไปจะมลกษณะเปนดนเหนยวออนมควำมลกโดยประมำณ 20เมตรจำกผลกำรทดสอบตวอยำงดนดำนคณสมบตข นพนฐำนของดนเหนยวในธรรมชำตพบวำตวอยำงดนมคำควำมชนในมวลดน (Water content, nw ) ประมำณรอยละ 80.67±3.36 [4] ท ำกำรทดสอบพกดอตเตอรเบอรกไดคำขดพกดเหลว (Liquid Limit, LL ) ประมำณรอยละ 64.90±1.64 คำขดพกดพลำสตก (Plastic limit,PL ) ประมำณรอยละ 29.90±2.40จำกนนซงเมอน ำไปหำคำดชนพลำสตก (Plastic index, PI ) ไดคำประมำณรอยละ 34.90±2.57 และคำดชนเหลว (Liquidity index, LI ) เทำกบ 1.45 ซงจำกผลกำรทดสอบจะเหนไดวำดนเหนยวปำกพนงมคำควำมชนในธรรมชำตสงกวำคำพกดเหลว และมคำดชนเหลวสงกวำ 1 ท ำใหทรำบวำลกษณะดงกลำวบอกถงคำควำมไวตวของดนเหนยววำมคำควำมไวตวสง ลกษณะเชนนเมอตวอยำงดนถกกระทบกระเทอนจะท ำใหดนเหนยวรบก ำลงไดนอยมกำรทรดตวสงส ำหรบควำมถวงจ ำเพำะของเมดดน (Specific gravity of soil solid,

sG ) มคำประมำณ 2.71±0.022 หนวยน ำหนกรวม (Total unit weight, t ) มคำประมำณ 1.52±0.019ตนตอลกบำศกเมตรนอกจำกนท ำกำรทดสอบหำกำรกระจำยตวของอนภำคส ำหรบดนเมดละเอยด (Particle size distribution test for fine grained soil) โดยวธกำรทดสอบไฮโดรมเตอร (Hydrometer test) จ ำนวน 3 ตวอยำง ซงในกำรทดสอบจะตงชอตวอยำงในกำรทดสอบดงตอไปน ตวอยำงท 1 เรยก H1 เปนตน ผลกำรทดสอบสำมำรถจ ำแนกโดยกำรหำคำเฉลยออกเปนดนตะกอน (Silt) ประมำณ 48.70เปอรเซนต ดนเหนยว (Clay) ประมำณ 46.77เปอรเซนตและทรำย (Sand) ประมำณ 1.31 เปอรเซนตซงผลจำกกำรทดสอบไดแสดงไวในรปท 4.1และตำรำงท 4.1ตำมล ำดบ

66

รปท 4.1 กำรทดสอบหำกำรกระจำยตวของอนภำคเมดดนจ ำนวน 3 ตวอยำง

ตำรำงท 4.1 คณสมบตทำงกำยภำพของดนเหนยวปำกพนง

คณสมบต คา คาเบยงเบน หนวย

คำควำมชนในธรรมชำต ( nw ) 80.67 3.36 % คำพกดเหลว ( LL ) 64.90 1.64 % คำพกดพลำสตก( PL ) 29.90 2.40 % คำดชนพลำสตก( PI ) 34.90 2.57 % คำดชนเหลว ( LI ) 1.45 - - คำแอกตวต ( A ) 0.75 - - คำหนวยน ำหนก( t ) 1.52 0.019 ton/m3 คำควำมถวงจ ำเพำะ(

sG ) 2.71 0.022 - ทรำย (Sand) ขนำด 0.06 – 2 mm. 1.31 - % ดนตะกอน (Silt) ขนำด 0.002 – 0.06 mm. 48.70 - % ดนเหนยว (Clay) ขนำด <0.002 mm. 46.77 - % อตรำสวนชองวำงเรมตน (Initial void ratio, 0e ) 2.23 0.08 -

67

จำกนนเมอน ำคำพกดเหลวและคำดชนพลำสตกมำเปรยบเทยบในแผนภมพลำสตกซตกบแรดนเหนยว ดงแสดงในรปท 4.2พบวำดนเหนยวปำกพนงมพกดอยใตโซนเคโอลไนต และเมอน ำตวอยำงดนเหนยวปำกพนงไปหำองคประกอบของแรหลก (Major Minerals)โดยวธ X-Ray Diffraction (XRD) ตำมมำตรฐำนกำรปฏบตกำรวเครำะหแรในดน ณ ศนยเครองมอวทยำศำสตร มหำวทยำลยสงขลำนครนทรดงแสดงผลในรปท 4.3ซงไดน ำตวอยำงดนเหนยวปำกพนงจ ำนวน 3 ตวอยำง ทระดบควำมลก 4 เมตร8 เมตรและ 12 – 12.5 เมตรไปหำองคประกอบของแรหลก จะเหนไดวำดนเหนยวปำกพนงประกอบไปดวย แรควอตซ (Quartz)แรเคโอลไนต (Kaolinite) และอลไลต (Illite) เปนแรประกอบหลก เมอสงเกตลกษณะของกรำฟทง 3 ตวอยำงพบวำมควำมคลำยคลงกนท ำใหมควำมสอดคลองกบกำรศกษำโครงสรำงจลภำคดวยวธ Scanning ElectronMicroscope (SEM) ของดนเหนยวปำกพนงจะเหนไดวำมลกษณะทแตกตำงกน 3 ลกษณะ คอโครงสรำงของดนมลกษณะเปนรปทรงหกเหลยมซงเปนผลกของแรควอตซและมผลกลกษณะรปรำงเปนแผนแบนคลำยกบผลกแรเคโอลไนตสดทำยมลกษณะเปนแผนแบนทมรปรำงทไมชดเจนนกและจะมขนำดเลกกวำผลกของแรเคโอลไนต ซงอำจจะเปนลกษณะของแรอลไลต โดยจะสำมำรถสงเกตไดถำเพมก ำลงขยำยไปถงขนำด 5 ไมครอนในรปท 4.4(ค) และ(ง)

รปท 4.2 ควำมสมพนธระหวำงแผนภมพลำสตกซตกบแรดนเหนยว

จำกรปท 4.5 แสดงรปตดชนดนของดนเหนยวปำกพนง พบวำดนชนบนเปนดนถม 2.3 เมตร ตำมดวยชนดนเหนยวแขงสน ำตำล ไปจนถงควำมลก 4.0 เมตร จำกนนกเปลยนเปนชนดนเหนยวออนสเทำถงน ำตำลแก ไปจนถงควำมลก 14.0 เมตร กเปลยนเปนชนดนเหนยวแขงสเทำแกมน ำตำล ไปจนกระทงควำมลก 24.0 เมตร ซงสดระยะทท ำกำรเจำะเกบตวอยำงดน ซงจะสงเกตไดวำในชวง 4.0 – 14.0เมตร ดนเหนยวมลกษณะคอนขำงออนมำก จำกผลกำรทดสอบกำรตอกทะลวงแบบมำตรฐำน (Standard penetration test, SPT) โดยไดคำ N อยระหวำง 1 – 2 ครงตอฟตเทำนน

68

รปท 4.3 ผลกำรทดสอบหำองคประกอบของแรหลกของตวอยำงดนเหนยวปำกพนง

(ก) ควำมลก 4 เมตร (ข) ควำมลก 8 เมตร (ค) ควำมลก 12 – 12.5 เมตร

4.2 คณสมบตทางวศวกรรม

4.2.1 ผลกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

เมอท ำกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตซงไดท ำกำรทดสอบตวอยำงดนเหนยวปำกพนงจ ำนวน2ตวอยำง ทระดบควำมลกแตกตำงกนคอ4 – 4.5 เมตร และ 7 – 7.5เมตร โดยระดบควำมลกนไดน ำไปใชในกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำดวย ซงจำกผลกำรทดสอบทงหมดประกอบไปดวยเสนโคงกำรอดตว (Compression curve) ซงไดจำกกำรเพมแรงในครงแรก เสนโคงกำรบวมตว (Swelling curve) ซงเปนการลดแรง (Unload) และเสนโคงการอดตวซ า (Recompression curve) ซงเปนการ

(ข)

(ก)

(ค)

69

เพมแรงซ า (Reloading) โดยลกษณะของกรำฟแสดงในรปท 4.6 (ก) และ (ข) จะเหนไดวำกำรเปลยนควำมเครยด (Strain) ของมวลดนจำกกำรเพมแรงในครงแรกจะมคำมำกกวำกำรเปลยนแปลงควำมเครยดบนเสนโคงกำรบวมตวและเสนโคงการอดตวซ า โดยผลจากการทดสอบทง 2 ตวอยางแสดงใหเหนวาเสนโคงกำรอดตวมควำมคลำยคลงกนและมควำมโคงไมมำกนก หลงจำกนนเมอลำกเสนตดกรำฟเพอน ำไปพจำรณำหำคำควำมเคนประสทธผลสงสดในอดต (Preconsolidation pressure, mp ) เทยบกบควำมเคนประสทธผลแนวดง ณ ปจจบน (Effective overburden pressure,

vo ) พบวำไดคำอตรำกำรอดแนนเกนตว (Over consolidation ratio, OCR) โดยทระดบน ำใตดนอยทควำมลก 1.20 เมตร จำกผวดนดงนนทระดบควำมลก 4 – 4.5 เมตร มคำOCR เทำกบ 0.940และทระดบควำมลก 7 – 7.5เมตรมคำ OCR เทำกบ 0.931ตำมล ำดบ ท ำใหสำมำรถสรปไดวำดนเหนยวปำกพนงเปนดนเหนยวอดตวแนนปกต (Normally consolidated clay, NC) และเมอพจำรณำคำ OCRพบวำมคำลดลงเลกนอยเมอระดบควำมลกของชนดนเพมมำกขน ผลจำกกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตไดแสดงไวในตำรำงท 4.2

รปท 4.4 โครงสรำงจลภำคของดนเหนยวปำกพนงทก ำลงขยำย (ก) 50 ไมครอน (ข) 10 ไมครอน (ค) 5

ไมครอน (ง) 5 ไมครอน

(ข) (ก)

(ค) (ง)

70

รปท 4.5 ลกษณะชนดน (Boring log) อ ำเภอปำกพนง จงหวดนครศรธรรมรำช

ตำรำงท 4.2 ผลกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต

ความลก (m)

อตรา สวน

ชองวางเรมตน

หนวยน าหนกเรมตน(ton/m3)

หนวยน าหนกสดทาย(ton/m3)

อตราสวนชองวางสดทาย

คาการทรดตวสงสด(mm)

คาแรงดนสงสดในอดต(kPa)

อตราการอดแนนเกนตว(OCR)

4.0 – 4.5 2.408 1.510 1.886 1.100 7.647 31.00 0.940

7.0 – 7.5 3.395 1.556 2.054 1.504 8.476 47.00 0.931

71

ผลจำกกำรหำคำสมประสทธกำรอดตวคำยน ำ (Coefficient of consolidation,vc ) ของตวอยำง

ดนเหนยวปำกพนงพบวำ ในชวงเรมตนคำสมประสทธกำรอดตวคำยน ำมคำสง เนองจำกในชวงเรมตนเปนชวงทตวอยำงดนยงมควำมเปน OC อยสง หลงจำกทเพมหนวยแรงสงขน คำสมประสทธกำรอดตวคำยน ำคำคอยๆ ลดลงและคงท เนองจำกตวอยำงดนมควำมเปน NC มำกขน ทงนผลกำรทดสอบทงสองระดบควำมลก มลกษณะของกรำฟทคลำยคลงกน ดงแสดงในรปท 4.7(ก) และ (ข)

คำดชนกำรอดตว (Compression index, cc ) ทระดบควำมลกของตวอยำง 4 – 4.5 เมตร ไดคำ 0.970และท ระดบควำมลกของตวอยำง 7 – 7.5 เมตร ไดค ำ 1.21 สวนคำดช นกำรอดตวซ ำ

(Compression index, rc )ไดคำ0.174 และไดคำ 0.299 เมอน ำไปเปรยบเทยบกบ อครเดช (2552)ไดคำดชนกำรอดตวอยระหวำง 0.311 – 0.947 และคำดชนกำรอดตวซ ำอยระหวำง 0.078 – 0.205 ซงใหคำ

ใกลเคยงกนทงคำ cc และ rc เมอน ำคำทงสองมำหำอตรำสวนระหวำงคำ cr cc / ไดคำเทำกบ 0.179 และ 0.247 ส ำหรบดนทระดบควำมลก 4 – 4.5 เมตร และ 7 – 7.5 เมตร ตำมล ำดบ สวนอครเดช (2552) ไดคำ cr cc / อยในชวง 0.216 – 0.251 ซงกใหคำใกลเคยงกนเชนเดยวกน

เมอน ำผลกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตของดนเหนยวปำกพนง เพอน ำไปหำคำควำมสมพนธของอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลย ซงไดจำกกำรเฉลยคำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนทเกดขนดวยเวลำตงแตเรมตนจนกระทงสนสดกำรทรดตวหลก (Primary consolidation) ในแตละชวงของกำรกดทบดวยน ำหนกกด ใชเวลำในกำรทดสอบในกำรทดสอบ 24 ชวโมง โดยใชวธกำรหำคำอตรำควำมเครยด2 วธ คอวธรำกของเวลำ (Root time method) และวธลอกของเวลำ (Log time method) ดงแสดงในภำคผนวก ก.ผลกำรทดสอบจำกทงสองวธใหคำใกลเคยงกน แตวธลอกของเวลำจะใหคำทนอยกวำเลกนอย นอกจำกนยงพบวำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยยงขนอยกบขนำดของหนวยแรงกดทบอกดวยผลกำรทดสอบแสดงไวในรปท 4.8 โดยอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยทไดในแตละควำมลกของดนจะมคำอตรำกำรเฉอนทต ำสดและสงสดแตกตำงกนดงตอไปน ทระดบควำมลก 4 – 4.5 เมตร มอตรำควำมเครยดต ำสด 0.000169 ตอนำท อตรำควำมเครยดสงสด 0.00135 ตอนำทและทระดบควำมลก 7 – 7.5 เมตรมอตรำควำมเครยดต ำสด 0.000147 ตอนำทอตรำควำมเครยดสงสด 0.00175 ตอนำทโดยเมอน ำคำดงกลำวมำรวมกนจะสำมำรถน ำไปใชเปนขอมลอำงองในกำรเลอกอตรำควำมเครยดในกำรทดสอบแรงอดสำมแกนตอไป

72

รปท 4.6 เสนโคงกำรอดตวคำยน ำของตวอยำงดนเหนยวปำกพนงจ ำนวน 2 ตวอยำง

(ก) ควำมลก 4 – 4.5 เมตรและ (ข) ควำมลก 7 – 7.5เมตร

(ข)

(ก)

73

รปท 4.7 คำสมประสทธกำรอดตวคำยน ำทไดจำกกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต จ ำนวน 2

ตวอยำง (ก) ควำมลก 4 – 4.5 เมตร และ (ข) ควำมลก 7 – 7.5 เมตร

(ก)

(ข)

74

รปท 4.8 อตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเฉลยทไดจำกกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมตจ ำนวน

2 ตวอยำง (ก) ควำมลก 4 – 4.5 เมตร (ข) ควำมลก 7 – 7.5เมตร

4.2.2 กำรเลอกอตรำควำมเครยด

กำรก ำหนดคำอตรำควำมเครยดทน ำมำใชในกำรทดสอบแรงอดสำมแกนสำมำรถท ำได2 แนวทำง คอ พจำรณำจำกอตรำควำมเครยดทก ำหนดในมำตรฐำน ASTM 4767 และ K.H. Head (1980) ไดน ำมำจำกผลของกำรอดตวคำยน ำโดยวธกำรทดสอบกำรอดตวคำยน ำแบบหนงมต (Oedometer test) และผลของกำรอดตวคำยน ำโดยวธกำรทดสอบแรงอดสำมแกนซงผลทไดทงสองแนวทำงแสดงในรปท 4.9 กรำฟสำมำรถสงเกตไดวำคำทไดจะอยในบรเวณชวงระหวำง 0.00035 – 0.0014ตอนำทแสดงให

(ข)

(ก)

75

เหนวำคำ 0.00035 ตอนำทคอคำขอบเขตลำง (Lower bound) สวนคำ 0.0014 ตอนำทคอคำขอบเขตบน (Upper bound) ซงในบรเวณดงกลำวจะแสดงใหเหนถงระยะเวลำของกำรสนสดกำรทรดตวหลกของตวอยำงดนเหนยวปำกพนง นอกจำกนยงขนอยกบขนำดของคำควำมเคนประสทธผลภำยในเซลล ซงในงำนวจยนตองกำรคำควำมเคนประสทธผลภำยในเซลลเพอใชส ำหรบขนตอนกำรอดตวคำยน ำเทำกบ 250กโลปำสคำล สวนคำควำมเคนประสทธผลเฉลยกอนเฉอนตวอยำงดนมคำเทำกบ 250 125 63และ 31 กโลปำสคำล ส ำหรบคำ OCR เทำกบ 1 2 4 และ 8 ตำมล ำดบ

รปท 4.9 การเปรยบเทยบอตราความเครยดทความเคนประสทธผลใดๆทไดจำกกำรทดสอบอดตวคำยน ำ

แบบหนงมต

งำนวจยนตองกำรศกษำผลกระทบกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดทมตอดนเหนยวปำกพนง ดงนนจงก ำหนดใหคำอตรำควำมเครยดทเลอกใชมลกษณะทครอบคลมภำยใตเงอนไขกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ โดยใชคำแนะน ำจำกคำมำตรฐำน ASTMและK.H. Head [30] โดยจะใชสมกำรดงตอไปน สมกำร 5010/ tf จำกคำแนะน ำโดย ASTM 4767 - 02 และ สมกำร f /(

100tk ) จำกคำแนะน ำโดยK.H. Head (1980) [30] โดยทคำแนะน ำทง 2 จะมคำอยในชวงระหวำง 0.0005 – 0.00075 ตอนำทดงนนผวจยจงท ำกำรเลอกคำอตรำควำมเครยดดงตอไปน 0.0002 0.0075 (เปนมำตรฐำน ASTM และ K.H. Head) 0.01 และ 0.85 ตอนำททงนอตรำควำมเครยดทเลอกใชนนเพอหำคำควำมแตกตำงในแตอตรำควำมเครยดทสำมำรถเหนควำมแตกตำงของกำรผลกระทบจำกอตรำกำรเฉอนไดอยำงชดเจน โดยมคำมำตรฐำนของ ASTM และ K.H. Head [30] เปนตวตง แลวเปรยบเทยบคำควำมสมพนธของอตรำควำมเครยดทต ำกวำและสงกวำกบคำมำตรฐำนทแนะน ำโดย ASTMและ K.H. Head [30] นนเอง

76

4.2.3 ผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ

4.2.3.1 กรณเปลยนแปลงอตราความเครยดและคาอตราการอดแนนเกนตวตอคาความเคนเบยงเบน

จำกผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ เมอท ำกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวปำกพนงทคำ OCR เทำกบ 1 2 4 และ 8 สำมำรถสรำงกรำฟเปน 2 กรณ คอ กรณ (a) คำควำมเคนเบยงเบนกบอตรำควำมเครยด และกรณ (b) คำควำมเคนเบยงเบนทท ำกำรบรรทดฐำน (Normalized) ดวยก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ (Undrained shear strength) กบอตรำควำมเครยด ดงแสดงในรปท 4.10 และรปท 4.11 ทงนท ำกำรบรรทดฐำนเพอใหสำมำรถเหนควำมชดเจนของกรำฟมำกยงขนโดยสำมำรถสรปไดดงตอน

ผลของอตรำควำมเครยดของดนทมคำ OCR เทำกบ 1 พบวำอตรำควำมเครยดมผลกบกำรเพมขนของพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวปำกพนง โดยทอตรำควำมเครยดเทำกบ 8.5 เปอรเซนตตอนำทมคำควำมเคนเบยงเบนสงทสด และทอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.02 เปอรเซนตตอนำทมคำควำมเคนเบยงเบนต ำทสดโดยเมอคดเปนเปอรเซนตของคำควำมแตกตำงไดคำโดยประมำณ 68.48 เปอรเซนตดงแสดงในรปท 4.10 (1a) และ (1b) จำกกรำฟควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนและอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน (Axial strain) จะสงเกตไดวำคำควำมเคนเบยงเบนจะเพมขนอยำงรวดเรวในชวง 4 เปอรเซนตของอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนจนกระทงดนเกดกำรพบต (Failure) จำกนนคำจะเพมขนแตไมมำกนกลกษณะกรำฟจะคอนขำงคงทถงแมวำอตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนนอกจำกกำรนจะเหนไดวำก ำลงตำนทำนแรงเฉอนของดนมคำแปรผนตำมควำมเคนประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงดวย ทเปนเชนนเนองจำกเปนพฤตกรรมของดนเหนยวอดแนนปกต (Normally Consolidationclay) โดยดนประเภทนจะไมมกำรแตกสลำยของกลมเมดดน ขณะท ำกำรเฉอนตวอยำง ท ำใหอตรำสวนชองวำงเปนผลกระทบทส ำคญของลกษณะดนเหนยวประเภทนนนเอง

ผลของอตรำควำมเครยดของดนทมคำ OCR เทำกบ 2 พบวำอตรำควำมเครยดมผลกบกำรเพมขนของพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวปำกพนงเชนเดยวกบคำของ OCR เทำกบ 1โดยอตรำควำมเครยดเรวทสดใหคำควำมเคนเบยงเบนสงขน 72.42 เปอรเซนต ของคำควำมเคนเบยงเบนต ำสดของอตรำควำมเครยดทชำทสดดงแสดงในรปท 4.10 (2a) และ (2b) จำกกรำฟควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนและอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน สำมำรถสงเกตไดวำคำควำมเคนเบยงเบนเพมสงขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนแตควำมชนในชวงเรมตนมคำนอยกวำทคำ OCR เทำกบ 1 โดยทอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.02 เปอรเซนตตอนำทและ 0.075 เปอรเซนตตอนำทคำก ำลงรบแรงเฉอนไมแตกตำงกนมำกนกและทอตรำควำมเครยด เทำกบ 8.5 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนคอยๆ ลดต ำลงเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนไปจนกระทงถงประมำณ 13 เปอรเซนตทเปนเชนนเนองจำกคำควำมแขงของตวอยำงทเพมมำกขนนนเอง

ผลของอตรำควำมเครยดของดนทมคำ OCR เทำกบ 4 พบวำอตรำควำมเครยดมผลกบกำรเพมขนของพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวปำกพนงเชนเดยวกบคำOCRเทำกบ 1 และ 2 โดยอตรำควำมเครยดเรวทสดใหคำควำมเคนเบยงเบนสงขน 55.16 เปอรเซนตของคำควำมเคนเบยงเบนต ำสด

77

ของอตรำควำมเครยดทชำทสดดงแสดงในรปท 4.10 (3a) และ (3b) ในชวงเรมตนของกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวทคำอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนทเกดขนเกอบจะซอนทบกบอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.075 เปอรเซนตตอนำท เชนเดยวกบทอตรำควำมเครยด 1.0 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนทเกดขนอตรำควำมเครยดเกอบจะซอนทบกบอตรำควำมเครยดเทำกบ 8.5 เปอรเซนตตอนำทเมอสงเกตกรำฟจะเหนวำทคำอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.02 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนจะเพมขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนจนกระทงดนพบต หลงจำกนนคำควำมเคนเบยงเบนคอยๆ ลดต ำลงอยำงไมชดเจนนก ทอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.075 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนจะเพมขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนจนกระทงดนพบต สวนทอตรำควำมเครยด 1.0 เปอรเซนตตอนำทและ 8.5 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนจะเพมขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนจนกระทงดนพบต หลงจำกนนคำควำมเคนเบยงเบนจะคอยๆ ลดลง ซงจะสำมำรถเหนไดชดเจนทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนำททเปนเชนนเนองจำกคำควำมแขงในมวลดนทเพมสงขน ดนเหนยวแสดงพฤตกรรมกำรคงรปทมำกขน และกำรแตกสลำยของกลมเมดเรมเขำมำมบทบำทตอกำรเพมขนของก ำลงตำนทำนแรงเฉอนของตวอยำงดนอกดวย

ผลของอตรำควำมเครยดตอคำ OCR เทำกบ 8 พบวำอตรำควำมเครยดมผลกบกำรเพมขนของพฤตกรรมกำรรบแรงของดนเหนยวปำกพนงเชนเดยวกบ OCR ทง 3 คำทนอยกวำ โดยอตรำควำมเครยดเรวทสดใหคำควำมเคนเบยงเบนสงขน 60.20 เปอรเซนตของคำควำมเคนเบยงเบนต ำสดของอตรำควำมเครยดทชำทสดดงแสดงในรปท 4.10 (4a) และ (4b) ทงนคำควำมเคนเบยงเบนจะเพมขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขนจนกระทงดนพบตหลงจากนนคำควำมเคนเบยงเบนคอยๆ ลดต ำลง ซงจะเหนไดอยำงชดเจนทอตรำควำมเครยดเทำกบ 0.075 เปอรเซนตตอนำททเปนเชนนเนองมำจำกพฤตกรรมของดนเหนยวอดตวแนนมำกกวำปกต (Over Consolidation clay) ซงกำรแตกสลำยของกลมเมดดนเขำมำมบทบำทส ำคญตอกำรเพมขนของก ำลงตำนทำนแรงเฉอนเชนเดยวกบดนเหนยวทมคำเทำกบ OCR เทำกบ 4 ทงนทอตรำควำมเครยดเทำกบ 8.5 เปอรเซนตตอนำทคำควำมเคนเบยงเบนทคอยๆ ลดต ำลงเชนเดยวกนแตไมชดเจนนก อำจเนองมำจำกขณะเฉอนตวอยำงดนเหนยวยงมแรงดนคำงอยท ำใหอนภำคดนไมไดรบแรงเฉอนโดยตรงนนเอง

78

(ก)

(ข)

79

รปท 4.10 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนกบอตรำควำมเครยด

(ก) OCR1 (ข) OCR2 (ค) OCR4 และ (ง) OCR8

(ค)

(ง)

80

(ก)

(ข)

81

รปท 4.11 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำก ำลงรบแรงเฉอนสงสด

กบคำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน (ก) OCR1 (ข) OCR2 (ค) OCR4 และ (ง) OCR8

(ค)

(ง)

82

จำกนนไดน ำคำของอตรำควำมเครยดเดยวกนมำเปรยบเทยบกนในแตละคำ OCR ผลทไดสำมำรถน ำมำวเครำะหผลกระทบของ OCR ทมตอดนเหนยวปำกพนง โดยคำควำมสมพนธระหวำงคำอตรำควำมเครยดทมผลตอคำ OCR ตำงๆ ไดแสดงในรปท 4.12 ทอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนำท คา OCR เทากบ 8 มคาความเคนเบยงเบนสงขน 26.08 เปอรเซนต ของคา OCR เทากบ 1 แสดงใหเหนวำเมอคำ OCR เพมสงขนคำควำมเคนเบยงเบนจะมคำเพมขนเชนเดยวกน ทอตรำควำมเครยด 0.075 เปอรเซนตตอนำท คา OCR เทากบ 8 ใหคาความเคนเบยงเบนสงขน 27.27 เปอรเซนตของคาOCRเทากบ 1แสดงใหเหนวำคำควำมเคนเบยงเบนแปรผนกบคำ OCR เชนเดยวกบทอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนำท ทอตรำควำมเครยด 1.0 เปอรเซนตตอนำท คา OCR เทากบ 8 ใหคาความเคนเบยงเบนสงขน 23.62 เปอรเซนตของคา OCR เทากบ 1 ซงคาความเคนเบยงเบนในแตละคา OCR เรมเหนความแตกตางไดอยางชดเจนมากกวาทอตราการเฉอนชา และทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนำทคา OCR เทากบ 8 ใหคาความเคนเบยงเบนสงขน 22.80 เปอรเซนต ของคา OCR เทากบ 1 โดยจะเหนไดวาคาความเคนเบยงเบนจะมเปอรเซนตทเพมขนนอยกวา 3 อตราการเฉอนทชากวา เนองจากเมอเฉอนตวอยางทอตราการเฉอนทเรวมากนน อนภาคของเมดดนมการจดเรยงตวจนขนานกบทศทางของแถบเฉอน รวมทงการทแรงดนน าในมวลดนเปนตวรบแรงเฉอนในชวงเรมตนเฉอนตวอยางผลการทดสอบทไดอาจจะไมใชก าลงรบแรงเฉอนทแทจรงของตวอยางดนนนเอง

4.2.3.1 กรณเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดและคำอตรำกำรอดแนนเกนตวตอคำแรงดนน ำสวนเกน

จำกผลกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำ เพอหำควำมสมพนธระหวำงแรงดนน ำสวนเกน (Excess pore - pressure) เมอท ำกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวปำกพนงทคำ OCR เทำกบ 1 2 4 และ 8 โดยคำแรงดนน ำสวนเกนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยควำมเคนประสทธผลเฉลยกอนเฉอนตวอยำงดน ดงแสดงในรปท 4.13 สำมำรถสรปไดดงตอน

ผลของอตรำควำมเครยดตอแรงดนน ำสวนเกนของคำ OCR เทำกบ1 พบวำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนมลกษณะทแตกตำงกนอยำงเหนไดชดเจน ดงแสดงในรปท 4.13 (ก) ทอตรำควำมเครยด 0.02เปอรเซนตตอนำทจะมคำแรงดนน ำสวนเกนเพมขนมำกทสดซงคำของแรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ เพมสงขนเรอยๆ เมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมขน ทอตรำควำมเครยด 0.075 เปอรเซนตตอนำทแรงดนน ำสวนเกนเปนลบในชวง 1.8 เปอรเซนตของอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน จำกนนแรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ เพมขนจนมคำบวก ทเปนเชนนอำจเปนผลกระทบจำกกำรทกอนท ำกำรเฉอนตวอยำงดน ในตวอยำงยงมแรงดนคำงอย ท ำใหแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนในชวงเรมตนของกำรเฉอนแสดงคำเปนลบนนเอง ทอตรำควำมเครยด 1.0 เปอรเซนตตอนำทแรงดนน ำสวนเกนเพมขนอยำงคงทเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนทเพมมำกขนและทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนำทแรงดนน ำสวนเกนเพมขนนอยมำกเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมมำกขน ทเปนเชนนเนองจำกในขณะทอตรำกำรเฉอนเรวจะมผลกระทบจำกควำมไมสมบรณของแรงดนน ำสวนเกน คำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนจะเกดในบรเวณดำนบนและดำนลำงของตวอยำงดนเทำนน แตในขณะทอตรำกำรเฉอนชำแรงดน

83

น ำสวนเกนทเกดขนจะกระจำยตวทวทงตวอยำงดน นอกจำกนกำรจดเรยงตวของอนภำคเมดดนในอตรำกำรเฉอนเรวนน จะจดเรยงตวไมทนท ำใหคำแรงดนน ำสวนเกนทไดเปลยนแปลงไปจำกควำมเปนจรงทควรจะเกดขน

(ก)

(ข)

84

รปท 4.12 ควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผล

เฉลยกบคำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน (ก) 0.02 เปอรเซนตตอนำท (ข) 0.075 เปอรเซนตตอนำท (ค) 1.0 เปอรเซนตตอนำท (ง) 8.5 เปอรเซนตตอนำท

(ค)

(ง)

85

ผลของอตรำควำมเครยดตอแรงดนน ำสวนเกนของคำ OCR เทำกบ 2 แรงดนน ำสวนเกนทเกดขนมลกษณะทแตกตำงกนแตไมชดเจนนก โดยทอตรำกำรเฉอนชำมคำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนมำกกวำอตรำกำรเฉอนเรวเชนเดยวกนกบ OCRเทำกบ 1 ซงเปนผลจำกควำมแขงของตวอยำงดนทมคำมำกขนท ำใหอตรำสวนชองวำงในมวลดนลดลง สงผลใหคำของอตรำควำมเครยดมผลตอแรงดนน ำสวนเกนลดนอยลง และทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนำทแรงดนน ำสวนเกนเกดขนเพยงเลกนอยเทำนนดงแสดงในรปท 4.13 (ข) ซงสำมำรถอธบำยผลไดเชนเดยวกบอตรำควำมเครยดเรวทสดของ OCR เทำกบ 1 นนเอง

ผลของอตรำควำมเครยดตอแรงดนน ำสวนเกนของคำ OCR เทำกบ 4 พบวำทอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนำทคำแรงดนน ำสวนเกนจะคอยเพมขนจนถงประมำณ 5 เปอรเซนตของอตรำควำมเครยดตำมแนวแกน จำกนนจะคอยๆ ลดลง เชนเดยวกบทอตรำควำมเครยด 0.075 เปอรเซนตตอนำทและ 1.0 เปอรเซนตตอนำทคำแรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ เพมขนเลกนอยกอนแลวจำกนนจะคอยๆ ลดต ำลง ทเปนเชนนเนองจำกคำควำมแขงของดนทเพมมำกขนรวมทงอตรำสวนชองวำงทมคำลดลง และขณะเฉอนตวอยำงดนพยำยำมทจะขยำยตวท ำใหคำแรงดนน ำสวนเกนมคำลดลงดงแสดงในรปท 4.13 (ค) และทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนำทแรงดนน ำสวนเกนเกดขนเพยงเลกนอยเชนเดยวกนโดยสำมำรถอธบำยผลไดเชนเดยวกบอตรำควำมเครยดเรวทสดของคำ OCR เทำกบ 1 และ 2

ผลของอตรำควำมเครยดตอแรงดนน ำสวนเกนของคำ OCR เทำกบ8 ทอตรำควำมเครยด 0.02เปอรเซนตตอนำท 0.075 เปอรเซนตตอนำทและ 1.0 เปอรเซนตตอนำท คำแรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ เพมขนเมออตรำควำมเครยดตำมแนวแกนเพมมำกขน จำกนนคำแรงดนน ำสวนเกนจะคอยๆ ลดลงจนกระทงแรงดนน ำสวนเกนมคำเปนลบทงนเนองจำกตวอยำงดนพยำยำมทจะขยำยตวขณะเฉอนแตถกปองกนไวดวยกำรปดวำลวระบำยน ำ ปรำกฏกำรณนกอใหเกดกำรแตกสลำยของเมดดนสงผลใหแรงดนน ำสวนเกนมคำเปนลบกอนทดนจะถงจดพบตพฤตกรรมเชนนเปนพฤตกรรมของดนอดตวแนนมำกกวำปกต และทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนำทแรงดนน ำสวนเกนเกดขนเพยงเลกนอยเทำนนดงแสดงในรปท 4.13 (ง) ซงสำมำรถอธบำยผลไดเชนเดยวกนกบอตรำควำมเครยดเรวทสดของทง 3 คำ OCR ทชำกวำ

86

(ก)

(ข)

87

รปท 4.13 ควำมสมพนธของแรงดนน ำสวนเกนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลเฉลยกบ

คำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน (ก) OCR1 (ข) OCR2 (ค) OCR4 และ (ง) OCR8

จำกนนเมอน ำคำควำมสมพนธของแรงดนน ำสวนเกนทท ำกำรบรรทดฐำนคำดวยควำมเคนประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงมำเปรยบเทยบกนในแตละคำ OCRผลทไดพบวาอตรำควำมเครยดมผลตอคำกำรกระจำยตวของแรงดนน ำในมวลดน ซงคำอตรำควำมเครยดชำจะมผลกระทบมำกกวำทอตรำ

(ค)

(ง)

88

ควำมเครยดเรว โดยทอตรำควำมเครยด 0.02เปอรเซนตตอนาทและ 0.075 เปอรเซนตตอนาทไดแสดงไวในรปท 4.14 (ก) และ (ข) โดยทกำรกระจำยตวของน ำในมวลดนมลกษณะทแตกตำงกนไดอยำงชดเจน ซงคำแรงดนน ำสวนเกนจะเพมขนมำกทสดทคำOCRเทำกบ 1 และทคำ OCR เทำกบ 4 คำแรงดนน ำสวนเกนจะเพมขนกอนแลวคอยๆ ลดลง สวนทคำ OCR เทำกบ 8 คำแรงดนน ำสวนเกนจะเพมขนกอนแลวคอยๆ ลดลง จนมคำเปนลบ (ซงไดอธบำยผลมำแลว) ทคำอตรำควำมเครยด 1.0เปอรเซนตตอนาทไดแสดงไวในรปท 4.14 (ค) คำแรงดนน ำเรมมกำรกระจำยตวลดลง ในทกๆ คำ OCR โดยทคำ OCRเทำกบ 8 คำแรงดนน ำสวนเกนจะเพมขนกอนแลวคอยๆ ลดลงจนมคำเปนลบเชนเดยวกบ 2 อตรำควำมเครยดทชำกวำ และทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนาทไดแสดงไวในรปท 4.14 (ง) คำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนไมมควำมแตกตำงกนแมวำคำ OCR จะเปลยนแปลง แสดงใหเหนวำคำแรงดนน ำสวนเกนไมมผลกระทบตออตรำกำรเฉอนเรวนนเอง

4.2.3.1 กรณเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดและคำอตรำกำรอดแนนเกนตวตอคำควำมเคนเบยงเบนสงสด

เมอน ำคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทท ำกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวปำกพนงพบวำ คำควำมเคนเบยงเบนสงสดจะมคำสงขนเมออตรำควำมเครยดทใชในกำรทดสอบเรวขนในทกๆคำ OCR โดยควำมสมพนธระหวำงกำรบรรทดฐำนคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทท ำกำรปรบเปลยนอตรำควำมเครยดในแตละคำของ OCR แสดงในรปท 4.15 จะสงเกตไดวำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำจะแปรผนโดยตรงกบลอกกำลทมของอตรำควำมเครยดในชวงอตรำควำมเครยดรอยละ 0.02 – 8.5 เปอรเซนตตอนำทแสดงใหเหนวำดนเหนยวปำกพนงมคณสมบตของกำรตอบสนองดำนอตรำควำมเครยดแบบไมเชงเสน (Non - linear) เชนเดยวกบดนเหนยวออนกรงเทพฯทงนลกษณะของอตรำควำมไมเปนเชงเสนในทกๆ คำ OCR มลกษณะทคลำยคลงกน

จำกนนเมอน ำกรำฟควำมสมพนธของคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงทคำอตรำควำมเครยดแตกตำงกน ในแตละคำ OCR มำสรำงกรำฟเพอเปรยบเทยบคำ ซงไดแสดงในรปท 4.16 จะเหนไดวำคำก ำลงรบแรงเฉอนของดนเพมสงขนเมอ OCR เพมขนโดยทคำก ำลงรบแรงเฉอนทคำ OCR เทำกบ 8 คำก ำลงรบเฉอนมคำเพมขน 23.93 เปอรเซนต ของคำ OCR เทำกบ 1 นอกจำกนคำควำมชนของกรำฟกเพมสงขน 16.22 เปอรเซนตอกดวย ทเปนเชนนเนองจำกคำควำมแขงของตวอยำงดนทเพมสงขนท ำใหดนแสดงพฤตกรรมตำนทำนแรงเฉอนไดมำกขนเมอคำ OCR เพมสงขน นอกจำกนคำอตรำสวนชองวำงจะกมคำลดลงเมอคำ OCR เพมสงขนดวย คำควำมเคนเบยงสงสดทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงในแตละคำ OCR แสดงไวในตำรำงท 4.3

89

( ก )

(ข)

90

รปท 4.14 ควำมสมพนธของแรงดนน ำสวนเกนทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลเฉลยกบ

คำอตรำควำมเครยดทแตกตำงกน (ก) 0.02 เปอรเซนตตอนาท (ข) 0.075 เปอรเซนตตอนาท (ค) 1.0 เปอรเซนตตอนาทและ (ง) 8.5 เปอรเซนต

ตอนาท

(ค)

(ง)

91

(ก)

(ข)

92

รปท 4.15 ควำมสมพนธของคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทอตรำควำมเครยดแตกตำงกน

(ก) OCR1 (ข) OCR2 (ค) OCR4 (ง) OCR8

(ค)

(ง)

93

รปท 4.16 คำควำมสมพนธระหวำงควำมเคนเบยงเบนสงสดทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคน

ประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงกบอตรำควำมเครยดทOCR แตกตำงกน

ตำรำงท 4.3 คำควำมเคนเบยงสงสดทท ำกำรบรรทดฐำนดวยคำควำมเคนประสทธผลกอนเฉอนตวอยำงในแตละคำ OCR

Rate

OCR

Normalize peak deviator stress ( ouq / )

1 2 4 8

0.020 %/min 0.358 0.695 0.846 1.381

0.075 %/min 0.426 0.761 1.056 1.514

0.100 %/min 0.450 0.854 1.297 1.846

8.500 %/min 0.523 0.960 1.535 2.223

จำกนนไดน ำคำควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำอตรำควำมเครยดของดนเหนยวออนในบรเวณตำงๆ จำกงำนวจยอนๆ ทเคยไดรำยงำนไวบำงสวนมำเปรยบเทยบคำกบดนเหนยวปำกพนง (PakPhanang clay, PPNC) ซงประกอบไปดวยดนเหนยวในบรเวณตำงๆ ดงตอไปน ดนเหนยวออนกรงเทพฯ (Bangkok clay, BKKC) ดนเหนยวชำยทะเลฮองกง (Hong Kong marine

94

clay,HKMC) และดนเหนยวบอสตน (Boston Blue clay, BBC) ดงแสดงในรปท 4.17 โดยสำมำรถสรปไดดงน

ควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำอตรำควำมเครยดท OCR เทำกบ 1แสดงในรปท 4.17 (ก) พบวำดนเหนยวชำยทะเลฮองกง (HKMC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนสงทสดและมคำใกลเคยงกบดนเหนยวบอสตน (BBC) สวนดนเหนยวปำกพนง (PPNC) นนมคำก ำลงรบแรงเฉอนนอยทสดและมคำควำมชนมำกทสด ทเปนเชนนเนองจำกเมอมกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดจะสงผลกบก ำลงรบแรงเฉอนของดนเหนยวปำกพนงมำกนนเองสวนดนเหนยวออนกรงเทพฯ (BKKC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนมำกกวำดนเหนยวปำกพนงแตไมมำกนก ทงนเมอสงเกตคำควำมสมพนธของกรำฟทคำ OCR เทำกบ 1 พบวำคำก ำลงรบเฉอนของดนเหนยวในบรเวณตำงๆ มคำทแตกตำงกนแตไมชดเจนมำกนก เนองจำกเปนกำรเฉอนตวอยำงดนทคำ OCR เทำกบ 1 ซงเปนดนอดตวปกตนนเอง ทงนลกษณะดนเหนยวในบรเวณพนทตำงๆ มควำมแตกตำงกนของลกษณะกำรตกตะกอนของเมดดนท ำใหผลกำรทดสอบแตกตำงกน นอกจำกนคำอตรำควำมเครยดทใชในกำรเฉอนกแตกตำงกนอกดวย

ควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำอตรำควำมเครยดท OCR เทำกบ 2 แสดงในรปท 4.17 (ข) พบวำดนเหนยวชำยทะเลฮองกง (HKMC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนสงทสด ดนเหนยวปำกพนง (PPNC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนต ำสดและมคำควำมชนมำกทสด เชนเดยวกบทคำ OCR เทำกบ 1 จะเหนไดวำเมอเปรยบเทยบคำควำมเคนเบยงเบนสงสดเดยวกนกบ OCR เทำกบ 1 คำควำมเคนเฉอนของดนทคำ OCR เทำกบ 2 มคำเพมขนดวย ทเปนเชนนเนองจำกควำมแขงของดนมคำสงขนนนเอง

ควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำอตรำควำมเครยดท OCR เทำกบ 4 แสดงในรปท 4.17 (ค) พบวำดนเหนยวชำยทะเลฮองกง (HKMC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนสงทสด ดนเหนยวปำกพนง (PPNC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนต ำสดและมคำควำมชนมำกทสด เชนเดยวกบทคำ OCR เทำกบ 1 และ 2 และเมอเปรยบเทยบคำก ำลงรบแรงเฉอนสงสดกบคำ OCR เทำกบ 1 และ 2 พบวำมคำเพมขนและมควำมแตกตำงกนอยำงชดเจนมำกขนดวยเนองจำกคำ OCR เทำกบ 4 เปนดนทมกำรอดแนนทสงขนและควำมคงตวของดนกมมำกขนนนเอง

ควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำอตรำควำมเครยดท OCR เทำกบ 8 แสดงในรปท 4.17 (ง) พบวำดนเหนยวชำยทะเลฮองกง (HKMC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนสงทสด ดนเหนยวปำกพนง (PPNC) มคำก ำลงรบแรงเฉอนต ำสดและมคำควำมชนมำกทสด เชนเดยวกบทสำม OCR ทชำกวำเมอสงเกตลกษณะของกรำฟพบวำจะมลกษณะทคลำยคลงกบคำ OCR เทำกบ 4 โดยทคำก ำลงรบแรงเฉอนของตวอยำงดนเหนยวมควำมแตกตำงกนอยำงชดเจน ก ำลงรบแรงเฉอนทคำ OCR เทำกบ 8 มก ำลงรบเฉอนมคำเพมขน 23.93 เปอรเซนต 20.58 เปอรเซนตและ 25.07 เปอรเซนตของคำ OCR เทำกบ 1 ส ำหรบดนเหนยวปำกพนง ดนเหนยวชำยทะเลฮองกง และดนเหนยวบอสตนตำมล ำดบ ท ำใหทรำบวำเมอคำ OCR เพมขนคำก ำลงรบแรงเฉอนของดนจะเพมสงขนดวยเชนกนทเปนเชนนเปนพฤตกรรมของดนเหนยวอดตวแนนมำกกวำปกต ซงกำรแตกสลำยของกลมเมดมบทบำทตอกำรเพมของ

95

ก ำลงตำนทำนแรงเฉอนดงทไดเคยกลำวมำแลวนนเอง ทงนคำก ำลงรบแรงเฉอนของดนเหนยวใหคำใกลเคยงกนทงสำมตวอยำงทน ำมำเปรยบเทยบ

(ก)

(ข)

96

รปท 4.17 คำควำมสมพนธของคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบอตรำควำมเครยดทคำกำรอดแนนเกนตว

ทแตกตำงกนของดนในบรเวณตำงๆ (ก) OCR1 (ข) OCR2 (ค) OCR4 (ง) OCR8

(ค)

(ง)

97

4.2.3.2 กรณเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดและคำอตรำกำรอดแนนเกนตว ตอคำวถควำมเคน

พจำรณำเสนทำงเดนของวถควำมเคน (Stress path) เมอท ำกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวปำกพนง ในทกๆ คำ OCR พบวำท OCR เทำกบ 1และ 2 เสนทำงเดนของวถควำมเคนจะไมซอนทบกนในแตละอตรำควำมเครยด ดงแสดงในรปท 4.18 (ก) และ (ข) เนองจำกคำกำรเกดแรงดนน ำในมวลดนทเกดขนในแตละคำของอตรำควำมเครยดมคำไมเทำกน จงท ำใหเสนทำงเดนของวถควำมเคนแตกตำงกนออกไปโดยทคำ OCR เทำกบ 1 สำมำรถสงเกตไดวำคำวถควำมเคนมลกษณะทแตกตำงกนอยำงชดเจนมำกกวำทคำ OCR เทำกบ 2 และเสนทำงเดนของวถควำมเคนมแนวโนมเคลอนทจำกขวำไปซำย ทเปนเชนนเนองจำกเปนลกษณะของวถควำมเคนของดนเหนยวทมคำกำรอดแนนปกตนนเอง ทคำ OCR เทำกบ 2 วถควำมเคนมแนวโนมเคลอนทจำกขวำไปซำยเชนเดยวกน แตลกษณะของควำมโคงมนอยกวำทคำ OCR เทำกบ 1 เนองจำกลกษณะดนทมคำควำมแขงตวสงขนแรงดนน ำสวนเกนเกดนอยกวำ อำจเรยกวำดนเหนยวทมคำกำรอดแนนมำกกวำปกตเลกนอย สวนทคำ OCR เทำกบ 4 และ 8 วถควำมเคนมลกษณะคลำยคลงกนและแทบจะมองไมเหนควำมแตกตำงทชดเจนมำกนก ดงแสดงในรปท 4.18 (ค) และ (ง) โดยเสนทำงเดนของวถควำมเคนจะเคลอนทจำกซำยไปขวำ เปนผลจำกคำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนมคำเปนลบ ดนจงแสดงพฤตกรรม ดนสภาพอดแนนมากกวาปกตนนเองสวนเสนทำงเดนของวถควำมเคนรวม (Total stress path) ในแตละคำของ OCR มลกษณะทคลำยคลงกน โดยจะมลกษณะเปนเสนเพมเปนอตรำสวน 3:1 ในทกๆ คำ OCR

จำกนนเมอน ำคำวถควำมเคนในแตละ OCRมำสรำงกรำฟควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนและควำมเคนประสทธผลเฉลยทอตรำควำมเครยดทแตกตำงกนซงแสดงในรปท 4.19 จะสำมำรถแบงลกษณะดนออกไดเปน 2 กลม คอ ดนสภำพอดแนนปกต (NC) และดนสภำพอดแนนกวำปกตมำก (HOC) โดยใชอตราการอดตวคายน าเปนเกณฑ เมอลำกเสนสถำนะวกฤต (Critical state line,CSL) ไปแตะกบจดสงสดของวถควำมเคนของดนสภำพอดแนนปกต (NC) หรอ เรยกอกอยำงหนงวำ เสนของรอสโคล (Roscoe line) และวถความเคนแบบไมระบายน าของดนชนดสภำพอดแนนกวำปกตมำก (HOC)จะมแนวโนมอยเหนอเสนสถานะวกฤต (CSL)กอนทจะโคงลเขาสจดตดระหวางพนผวรอสโคลกบเสนสถานะวกฤต จำกนนเมอลากเสนเชอมตอขอบเขตของวถความเคน จะไดเสนของฮอฟสลฟ (Hvoslev line)นอกจำกนในชวงเรมตนของกำรหำเสนของฮอฟสลฟ จะเรมลำกจำกชวงตดออกแรงดง (Tension cut - off)ซงชวงดงกลำวจะมคำอตรำสวน pq / = 3 เนองจำกเปนผลของกำรทดนไมสำมำรถรบแรงดงไดนนเอง

98

(ก)

(ข)

99

รปท 4.18 เสนทำงเดนของวถควำมเคนของดนเหนยวปำกพนงทคำกำรอดแนนเกนตวแตกตำงกน

(ก) OCR1 (ข) OCR1 (ง) OCR4 (ง) OCR8

เสนทำงเดนของวถควำมเคนในแตละคำ OCR ทอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนาท0.075 เปอรเซนตตอนาทและ 1.0เปอรเซนตตอนาทนนจะมลกษณะทคลำยคลงกนจะเหนไดจำกคำควำมชนของเสนสถำนะวกฤตทมคำใกลเคยงกน สวนทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนาทเสนทำงเดนของวถควำมเคนไมแตกตำงกนในทกๆ คำ OCR เนองจำกกำรกระจำยตวของแรงดนน ำสวนเกนท

(ค)

(ง)

100

เกดขนนอยมำกเมออตรำกำรเฉอนเรว โดยคำควำมชน (M) ของเสนสถำนะวกฤตทอตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนาท 0.075 เปอรเซนตตอนาทและ 1.0 เปอรเซนตตอนาทไดคำ M เทำกบ 0.60 0.67 และ 0.71 และอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนาทไดคำ M เทำกบ 0.50 เมอน ำไปเปรยบเทยบกบอครเดช (2552) ไดคำ M อยระหวำง 0.30 – 0.68 ซงไดคำใกลเคยงกน จำกนนน ำคำ M ทไดน ำไปหำคำ

มมเสยดทำนภำยใน จำกสมกำร

sin3

sin6

M โดยคำมมเสยดทำนภำยในทไดทอตรำควำมเครยด

0.02 เปอรเซนตตอนาท 0.075 เปอรเซนตตอนาท1.0เปอรเซนตตอนาทและ 8.5 เปอรเซนตตอนาทมคำเทำกบ 15.83 17.54 18.51 และ 13.34 องศำ ตำมล ำดบ จะสงเกตไดวำคำมมเสยดทำนภำยในมแนวโนมทเพมขนเมอคำอตรำควำมเครยดสงขน ยกเวนทอตรำควำมเครยด 8.5เปอรเซนตตอนาททเปนเชนนเนองจำกอตรำกำรเฉอนเรวจะสงผลตอกำรจดเรยงตวของอนภำคดนขณะท ำกำรเฉอนเกดขนไมทน ท ำใหคำ OCR ไมมผลกบอตรำควำมเครยดสงนนเอง เมอน ำคำควำมชนของเสนฮอฟสลฟ (h) มำพจำรณำ ท ำใหทรำบวำคำ h จะแปรผนกบคำ M โดยเมอคำ M สง คำ h จะมคำสงขนเชนเดยวกน

เมอน ำคำควำมสมพนธของอตรำควำมเครยดทแตกตำงกนมำท ำกำรเปรยบเทยบกบคำอตรำควำมเครยดอำงองจำกคำแนะน ำโดยมำตรฐำน ASTMและของ K.H. Head (อตรำควำมเครยด 0.075เปอรเซนตตอนาท) เพอสงเกตคำควำมเคนเบยงเบนสงสดในแตละคำ OCR ทแตกตำงกนน ำมำสนบสนนและเปรยบเทยบกบคำของกำรเพมขนของ OCR จะเหนวำทคำ OCR เทำกบ 1 คำควำมเคนเบยงเบนสงสดทเกดขนมกำรควำมแตกตำงกนไมมำกนกเมอเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดน ทคำ OCR เทำกบ 2 คำควำมเคนเบยงเบนสงสดเรมมควำมแตกตำงกนมำกขนเมอมกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดน ทคำ OCR เทำกบ 4 และ 8 สำมำรถเหนควำมแตกตำงของคำควำมเคนเบยงเบนสงสดไดอยำงชดเจนเมอมกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดน ทงนผลทไดสอดคลองกบอตรำกำรเฉอนเรวและ OCR มำกสงผลใหคำควำมเคนเบยงเบนมคำมำกกวำทอตรำกำรเฉอนชำและ OCR นอย ดงทไดกลำวมำแลวขำงตน โดยคำควำมสมพนธระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำ OCR แสดงในรปท 4.20

เชนเดยวกบเมอน ำคำแรงดนน ำสวนเกนทจดสงสดของคำควำมเคนเบยงเบนมำสรำงกรำฟเพอตรวจสอบอทธพลของคำ OCR ตอแรงดนน ำสวนเกน จะสงเกตเหนวำแรงดนน ำสวนเกนจะมคำมำกทสด ทคำ OCR เทำกบ 1(อตรำควำมเครยด 0.02 เปอรเซนตตอนาท) คำแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนมควำมแตกตำงกนอยำงชดเจน และทอตรำควำมเครยด 8.5 เปอรเซนตตอนาทคำแรงดนน ำสวนเกนทจดสงสดของคำควำมเคนเบยงเบนแตกตำงจำกสำมอตรำควำมเครยดทชำกวำ โดยท คำ OCR เทำกบ 1 คำแรงดนน ำสวนเกนมคำนอยกวำทคำ OCR เทำกบ 8 ทเปนเชนนเนองจำกอตรำกำรเฉอนเรวไมมผลกระทบตอแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนขณะเฉอนตวอยำงทงท OCR สงหรอต ำนนเอง โดยคำควำมสมพนธระหวำงคำแรงดนน ำสวนเกนทจดสงสดกบคำ OCR แสดงในรปท 4.21

101

(ก)

(ข)

102

รปท 4.19 เสนทำงเดนของวถควำมเคนของดนเหนยวปำกพนงทคำกำรอดแนนเกนตวแตกตำงกน

(ก) 0.02 เปอรเซนตตอนาท (ข) 0.075 เปอรเซนตตอนาท (ค) 1.0 เปอรเซนตตอนาทและ(ง) 8.50 เปอรเซนตตอนาท

(ค)

(ง)

103

รปท 4.20 ควำมเคนเบยงเบนสงสดกบคำกำรอดแนนเกนตวทอตรำควำมเครยดแตกตำงกน

รปท 4.21 แรงดนน ำสวนเกนสงสดกบคำกำรอดแนนเกนตวทอตรำควำมเครยดแตกตำงกน

104

4.3 การวเคราะหพฤตกรรมของดนเหนยวปากพนงดวยแบบจ าลองไฮเปอรพลาสตกซต

ผลกำรวเครำะหนท ำกำรทดสอบกำรประมำณคำพำรำมเตอรควำมหนดแบบไมเชงเสนของดนเหนยวปำกพนง โดยกำรวเครำะหดวยทฤษฎกระบวนกำรอตรำรวมกบแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำโดยแบบจ ำลองนอำศยหลกกำรทำงดำนอณหพลศำสตรภำยใตพฤตกรรมแบบอลำสโตพลำสตก [6] เพออธบำยพฤตกรรมคำควำมไมเปนเชงเสน (Non-linear) ของดนเหนยวปำกพนง โดยพจำรณำจำกสมกำร 2.37 – สมกำร 2.40 ซงอำงองจำกผลกำรทดลองแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยน ำคำอตรำควำมเครยดคงท 4 อตรำคอ 0.020, 0.075, 1.000 และ 8.500 เปอรเซนตตอนำท ใชคำอตรำกำรอดแนนเกนตว 4 คำคอ 1, 2, 4 และ 8 ตำมล ำดบผลของกำรหำคำพำรำมเตอรของแตละคำอตรำกำรอดแนนเกนตว (OCR) ทง 4 คำโดยกำรใชวธก ำลงสองต ำสด (Least square method) แสดงในตำรำงท 4.4 ถง ตำรำงท 4.7 ส ำหรบกำรท ำนำยพฤตกรรมควำมเคนและควำมเครยดของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ตองอำศยพำรำมเตอรในกำรท ำนำยทงหมด 6 พำรำมเตอรคอ E0, k0, µ, r, a และ α0 เมอ E0 คอ โมดลสเรมตน, k0 คอ พำรำมเตอรดำนก ำลง, µ คอ พำรำมเตอรควำมหนด, r คอ คำคงท, a คอ ควำมเครยดพลำสตกและ α0 คอ ควำมเครยดอำงองผลของกำรสรปกำรประมำณคำพำรำมเตอรโดยกำรใชวธก ำลงสองต ำสด จะไดคำพำรำมเตอรทเหมำะสมส ำหรบแบบจ ำลองท ำใหไดผลกำรวเครำะหควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดของแบบจ ำลองเปรยบเทยบกบผลกำรทดสอบของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำงๆ แสดงในรปท 4.22 ถง รปท 4.25 (ตำมวธกำร ในหวขอ 3.5) ผลกำรเปรยบ เทยบคำหนวยแรงเบยงเบนสงสดของผลทดสอบกบแบบจ ำลองทระดบควำมเครยดเดยวกนทใหคำหนวยแรงเบยงเบนสงสดดวยวธ optimization แสดงใน

ตำรำงท 4.8 ซงจะท ำใหเกดคำ objective function ทเหมำะสมทสด จะไดกรำฟผลกระทบของก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวปำกพนงตออตรำควำมเครยดกำรน ำคำหนวยแรงเบยงเบนสงสดของผลกำรทดสอบกบแบบจ ำลองของดนเหนยวปำกพนงทระดบควำมเครยดคงท 4 อตรำมำหำรดวยคำควำมเคนกอนอดตวคำยน ำจะไดคำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำแสดงในตำรำงท 4.9 ซงก ำหนดคำควำมเคนกอนอดตวคำยน ำของคำกำรอดแนนเกนตวท 1, 2, 4 และ 8 คอ 450 kPa, 325 kPa, 262.5 kPa และ 231 kPa ตำมล ำดบ จะไดกรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ และอตรำควำมเครยดของดนเหนยวปำกพนงแสดงในรปท 4.26 ถง รปท 4.29 จำกผลทไดจะเหนวำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำมคำเพมขนตำมอตรำควำมเครยด

105

ตำรำงท 4.4 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1 (OCR1)

ตำรำงท 4.5 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 2 (OCR2)

พำรำมเตอร อตรำควำมเครยดคงท (%min-1) คำปรบแก

หนวย 0.020 0.075 1.000 8.500 OCR 1

E0 12.50 12.60 12.70 12.80 12.65 MPa K0 15.00 15.50 15.00 15.30 15.02 kPa µ 8.00 8.80 7.00 7.00 7.70 MPa.min r 0.06 0.08 0.12 0.12 0.10 % / min µr 4.8 7.0 8.4 8.4 7.15 kPa a 8.00 7.00 7.00 7.00 7.25 (-) α0 -40.00 -59.50 -40.00 -40.00 0.45 (-)

พำรำมเตอร อตรำควำมเครยดคงท (%min-1) คำปรบแก

หนวย 0.020 0.075 1.000 8.500 OCR 2

E0 14.60 14.60 14.00 13.00 14.05 MPa K0 13.00 14.00 14.00 17.00 14.50 kPa µ 6.00 6.00 7.40 5.00 6.10 MPa.min r 0.07 0.07 0.07 0.09 0.075 % / min µr 4.20 4.20 5.18 4.50 4.52 kPa a 8.00 10.00 8.00 6.70 8.175 (-) α0 -65.00 -90.00 -55.00 -33.00 0.61 (-)

106

ตำรำงท 4.6 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 4 (OCR4)

ตำรำงท 4.7 คำพำรำมเตอรของดนเหนยวปำกพนงทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวท 8 (OCR8)

พำรำมเตอร อตรำควำมเครยดคงท (%min-1) คำปรบแก

หนวย 0.020 0.075 1.000 8.500 OCR 4

E0 2.50 2.60 2.90 3.00 2.75 MPa K0 9.00 11.00 15.00 16.00 12.75 kPa µ 3.00 4.88 6.50 9.00 5.85 MPa.min r 0.06 0.06 0.06 0.04 0.06 % / min µr 1.8 2.9 3.9 3.60 3.05 kPa a 3.00 3.13 3.50 3.00 3.16 (-) α0 -30.00 -45.00 -22.00 -20.00 0.29 (-)

พำรำมเตอร อตรำควำมเครยดคงท (%min-1) คำปรบแก

หนวย 0.020 0.075 1.000 8.500 OCR 8

E0 9.00 9.00 8.00 8.00 8.50 MPa K0 6.70 7.87 8.50 10.00 8.26 kPa µ 1.96 0.78 1.96 1.96 1.66 MPa.min r 0.10 0.02 0.10 0.10 0.08 % / min µr 1.96 0.15 1.96 1.96 1.50 kPa a 9.00 8.00 7.60 7.60 8.05 (-) α0 -55.00 -45.00 -55.00 -55.00 0.53 (-)

107

รปท 4.22 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR1

รปท 4.23 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR2

108

รปท 4.24 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR4

รปท 4.25 พฤตกรรมของดนเหนยวปำกพนงทอตรำควำมเครยดตำง ๆ ท OCR8

109

ตำรำงท 4.8 คำหนวยแรงเบยงเบนสงสดของแบบจ ำลองและผลกำรทดสอบ

อตรำควำมเครยดคงท (%min-1)

ควำมเคนเบยงเบนสงสด (kPa) แบบจ ำลอง ผลทดสอบ

1 2 4 8 1 2 4 8 0.020 90.58 88.38 51.93 43.49 89.56 86.88 52.90 44.06 0.075 105.68 95.62 64.55 48.94 106.52 95.09 66.00 48.83 1.000 110.80 106.05 79.44 58.65 112.62 106.78 81.08 59.52 8.500 129.45 119.38 94.12 72.99 130.80 119.97 95.91 71.69

ตำรำงท 4.9 คำก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวปำกพนง

อตรำควำมเครยดคงท (%min-1)

ก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำ (kPa) แบบจ ำลอง ผลทดสอบ

1 2 4 8 1 2 4 8 0.020 0.201 0.266 0.198 0.188 0.199 0.267 0.202 0.191 0.075 0.235 0.288 0.246 0.206 0.237 0.293 0.251 0.211 1.000 0.246 0.318 0.303 0.251 0.250 0.329 0.309 0.258 8.500 0.288 0.357 0.359 0.300 0.291 0.369 0.365 0.310

110

รปท 4.26 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยดของดน

เหนยวปำกพนงท OCR1

รปท 4.27 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยดของดนเหนยวปำกพนงท OCR2

111

รปท 4.28 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยดของดนเหนยวปำกพนงท OCR4

รปท 4.29 กรำฟควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยดของดน

เหนยวปำกพนงท OCR8

112

4.4 คาความคลาดเคลอนความเคนเบยงเบนสงสดของดนเหนยวปากพนง

ผลกำรเปรยบเทยบควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดระหวำงแบบจ ำลอง ควำมสมพนธทไดจำกแบบจ ำลองมคำใกลเคยงกบผลทไดจำกกำรทดสอบ ในกำรทดสอบอตรำกำรอดแนนเกนตว 4 อตรำของดนเหนยวปำกพนง ดงแสดงในตำรำงท 4.10

ตำรำงท 4.10 คำควำมคลำดเคลอนควำมเคนเบยงเบนสงสดของดนเหนยวปำกพนง

อตรำควำมเครยดคงท

(%/min)

ควำมเคนเบยงเบนสงสด (%)

1 2 4 8

0.020 1.2 0.5 1.9 1.6

0.075 0.8 1.6 2.2 2.6

1.000 1.6 3.4 2.1 2.6

8.500 1.1 3.3 2.0 3.4

4.5 คาดชนบงบอกความหนดของดนเหนยวปากพนง

ผลกำรเปรยบเทยบควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดระหวำงแบบจ ำลอง โดยใชกำรวเครำะหแบบไมเชงเสนดวยทฤษฎกระบวนกำรอตรำรวมแบบจ ำลองไฮเปอรพลำสตกซตแบบขนกบอตรำ เพออธบำยพฤตกรรมคำควำมไมเปนเชงเสนของดนเหนยวปำกพนงทกำรทดสอบแรงอดสำมแกนแบบไมระบำยทคำอตรำควำมเครยด 4 อตรำ มคำดชนควำมหนด ตำรำงท 4.11 มคำโมดลสเรมตนดงแสดงในตำรำงท 4.12 และมคำพำรำมเตอรดำนก ำลงดงแสดงในตำรำงท 4.13

ตำรำงท 4.11 คำดชนควำมหนดของดนเหนยวปำกพนง

อตรำควำมเครยดคงท (%/min)

ดชนบงบอกควำมหนด (kPa) 1 2 4 8

0.020 2.00 4.20 1.46 1.96 0.075 6.57 4.20 1.31 0.15 1.000 6.57 5.18 1.95 1.96 8.500 6.57 4.50 3.60 1.96

113

ตำรำงท 4.12 โมดลสเรมตนของดนเหนยวปำกพนง

อตรำควำมเครยดคงท (%min-1) โมดลสเรมตน (MPa)

1 2 4 8

0.020 10.00 14.60 2.80 9.00

0.075 10.50 14.60 3.13 9.00 1.000 10.50 15.00 4.50 8.00

8.500 11.00 14.00 3.00 8.00

ตำรำงท 4.13 พำรำมเตอรดำนก ำลงของดนเหนยวปำกพนง

อตรำควำมเครยดคงท (%min-1) พำรำมเตอรดำนก ำลง (kPa)

1 2 4 8

0.020 15.00 14.00 9.00 6.70

0.075 14.70 14.00 13.00 7.87

1.000 14.70 13.80 15.00 8.50

8.500 14.70 15.00 16.00 10.00

114

บทท 5 สรปผลการศกษาและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผลการวจย

ผลกำรศกษำผลกระทบของอตรำควำมเครยดทมตอพฤตกรรมดำนก ำลงรบแรงเฉอน (Shear strength) พฤตกรรมของแรงดนน ำสวนเกน (Access pore pressure) รวมทงผลของคำอตรำกำรอดแนนเกนตว (Over consolidation ratio, OCR) ตอดนเหนยวปำกพนง สำมำรถสรปผลกำรทดสอบทงหมดไดดงน

1. ดนเหนยวปำกพนงแสดงพฤตกรรมแบบวสดทข นกบอตรำควำมเครยด กลำวคอ เมอท ำกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดมผลตอก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำของดนเหนยวปำกพนง ในทกๆ คำของอตรำกำรอดแนนเกนตว (OCR) ทงนเมอคำอตรำกำรอดแนนเกนตวเพมสงขนสงผลใหคำก ำลงรบแรงเฉอนของดนเหนยวปำกพนงเพมสงขนดวย

2. อตรำควำมเครยดมผลตอแรงดนน ำสวนเกนทเกดขนในมวลดนในขณะท ำกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวเกดขนไมเทำกนโดยแรงดนน ำสวนเกนทอตรำกำรเฉอนชำจะมคำสงกวำแรงดนน ำสวนเกนทอตรำกำรเฉอนเรว และมผลกระทบในทกๆ คำอตรำกำรอดแนนเกนตวยกเวนทอตรำกำรเฉอนเรวจะไมสงผลกระทบตอแรงดนน ำสวนเกนทงคำของคำอตรำกำรอดแนนเกนตวทงนอยและมำก

3. เสนทำงเดนของวถควำมเคน (Stress path) จะไมซอนทบกนในแตละอตรำควำมเครยด เนองจำกขณะเฉอนตวอยำงดนเหนยวกำรเกดแรงดนน ำสวนในแตละคำของอตรำควำมเครยดมคำไมเทำกน ทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวเทำกบ 1 และ 2 เสนทำงเดนของวถควำมเคนมแนวโนมเคลอนทจำกขวำไปซำยโดยจะสำมำรถสงเกตเหนทำงเดนของวถควำมเคนไดอยำงชดเจน สวนทคำอตรำกำรอดแนนเกนตวเทำกบ 4 และ 8 เสนทำงเดนของวถควำมเคนจะเคลอนทจำกซำยไปขวำทงนวถควำมเคนมลกษณะคลำยคลงกนและแทบจะมองไมเหนควำมแตกตำงทชดเจนมำกนก

4. คำควำมเคนเบยงเบนสงสดเมอท ำกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยดในกำรเฉอนตวอยำงดนเหนยวปำกพนงพบวำ คำควำมเคนเบยงเบนสงสดจะมคำสงขนเมออตรำควำมเครยดทใชในกำรทดสอบเรวขนในทกๆ คำกำรอดแนนเกนตว แสดงใหเหนวำดนเหนยวปำกพนงเปนดนเหนยวทมพฤตกรรมทขนกบอตรำแบบไมเปนเชงเสน (Non - linear) เชนเดยวกบดนเหนยวกรงเทพฯ

5. จำกผลกำรเปรยบเทยบควำมสมพนธระหวำงควำมเคนและควำมเครยดระหวำงแบบจ ำลองจะเหนไดวำควำมสมพนธทไดจำกแบบจ ำลองมคำใกลเคยงกบผลทไดจำกกำรทดสอบในหองปฏบตกำร โดยคำควำมคลำดเคลอนระหวำงคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทไดจำกแบบจ ำลองกบคำควำมเคนเบยงเบนสงสดทไดจำกกำรทดสอบมคำอยประมำณไมเกน 5 เปอรเซนต

115

6. ผลจำกกำรวเครำะหขอมลทอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1, 2, 4 และ 8 ของดนเหนยวปำกพนงคำโมดลสเรมตน (E0) ทอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1, 2, 4 และ 8 ไมสำมำรถอธบำยได แตประมำณคำไดอยในชวง 3.49-12.04 MPa และคำพำรำมเตอรดำนก ำลง (k0) ทอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1,2,4 และ 8 ไมสำมำรถอธบำยคำพำรำมเตอรดำนก ำลงไดเชนกน แตประมำณคำไดอยในชวง 8.21-12.02 kPa และมคำดชนบงบอกควำมหนด (µr) ทอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1, 2, 4 และ 8 อยประมำณ 4.54, 4.01, 2.46 และ 2.80 kPa ตำมล ำดบ จะเหนไดวำคำดชนบงบอกควำมหนดของอตรำกำรอดแนนเกนตวท 1 มคำมำกทสด

7. ควำมสมพนธระหวำงก ำลงรบแรงเฉอนแบบไมระบำยน ำและอตรำควำมเครยด จะเหนไดวำดนเหนยวปำกพนงมคณสมบตเปนวสดทข นกบอตรำแบบไมเชงเสน โดยมคำดชนบงบอกถงควำมหนดของดนเหนยวปำกพนง (µr) ประมำณ 3.57 kPa ซงมคำใกลเคยงกนคำดชนควำมหนดของดนเหนยวกรงเทพ (µr) ซงมคำประมำณ 4.80 kPa

5.2 ขอเสนอแนะ

อตรำกำรเฉอนเรวไมสำมำรถบอกคำแรงดนน ำสวนเกนทแทจรงของตวอยำงดนได เนองจำกกำรพฒนำของแรงดนน ำในขณะท ำกำรเฉอนเรวจะเกดขนทดำนบนและดำนลำง ไมไดเกดขนพรอมกนทวทงตวอยำงทใชในกำรทดสอบ ท ำใหผลกำรทดสอบผดไปจำกควำมเปนจรงทควรจะเปน

เนองจำกดนเหนยวปำกพนงมพฤตกรรมทคลำยคลงกบดนเหนยวชำยทะเลฮองกงและดนเหนยวออนกรงเทพฯ ดงนนสำมำรถศกษำพฤตกรรมของอตรำควำมเครยดตอก ำลงรบแรงเฉอนของดนเหนยวปำกพนงเมอมกำรเปลยนแปลงอณหภม รวมทงกำรเฉอนตวอยำงแบบแรงดงสำมแกน เพอตอยอดจำกวทยำนพจนฉบบนตอไป

116

บรรณานกรม

[1]

วระ ศกดสพรรณ, “กำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวกรงเทพฯโดยกำรทดสอบกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยด,” จฬำลงกรณมหำวทยำลย, กรงเทพฯ, 2549.

[2]

Y. P. Vaid and R. G. Campanella, "Time dependent behavior of undisturbed clay," Journal of geotechnical engineering division, vol. 103, no. 7, pp. 693-709, July 1977.

[3]

วระ ศกดสพรรณ, สเชษฐ ลขตเลอสรวง, “กำรประมำณคำสมประสทธควำมหนดของดนเหนยวกรงเทพฯโดยกำรทดสอบกำรเปลยนแปลงอตรำควำมเครยด ,” ใน การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 12, พษณโลก, 2550.

[4]

อครเดช แซจว, “คณสมบตของดนเหนยวปำกพนง,” มหำวทยำลยสงขลำนครนทร, 2552.

[5]

A. M. Puzrin and G. T. Houlsby, "A Thermomechanical framework for rate-independent dissipative materials with internal functions," International Journal of Plasticity, vol. 17, no. 8, pp. 1147-1165, August 2001.

[6]

ธนกร ชมภรตน, สเชษฐ ลขตเลอสรวง, “พฤตกรรมควำมหนดแบบไมเชงเสนของดนเหนยวกรงเทพฯ,” ใน การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท 13 , โรงแรมจอมเทยน ปำลม บช พทยำ จ.ชลบร, 2551.

[7]

อภชย จฑำศรวงศ, สภำพทำงธรณและลกษณะของชนดนในบรเวณภำคใต, สงขลำ: คณะวศวกรรมศำสตร มหำวทยำลยสงขลำนครนทร, 2546.

[8]

กรมทรพยำกรธรณ, ธรณวทยำประเทศไทย, กรงเทพฯ: กองธรณวทยำ กรมทรพยำกรธรณ กระทรวงอตสำหกรรม, 2550.

[9]

M. Budhu, Soil mechanics and foundations, 2nd, Wiley, 2007.

[10]

สเชษฐ ลขตเลอสรวง, ปฐพกลศำสตร: หลกกำรพนฐำน , กรงเทพฯ: ส ำนกพมพแหงจฬำลงกรณมหำวทยำลย, 2551.

[11]

B. M. Das, Fundamentals geotechnical engineering, Sacramento: California State University, 2000.

[ W. T. Lambe and R. V. Whitman, Soil mechanics. , SI Version, Wiley, 1979.

117

12]

[13]

K. Terzaghi, Erbaumechanik auf Bodenphysikalischer Grundlage, Leipzig und Wein, 1925, p. 399.

[14]

A. Casagrande, "The determination of the preconsolidation load and its practical significance," in Proceeding 1st international conference on soil mechanics and foundation engineering, 1936.

[15]

C. C. Ladd, R. Foott, K. Ishihara, F. Schlosser and H. G. Poulos, "Stress-deformation and strength characteristics," in Proceeding of international conference on soil mechanics and foundation engineering, Tokyo, 1977.

[16]

สำยณห สยพงษพนธ, วรตน ปฐมชยอมพร, “ควำมหนดคณลกษณะเฉพำะของของไหล,” ก ร ม ว ท ย ำ ศ ำ ส ต ร บ ร ก ำ ร , 4 ก น ย ำ ย น 2 5 4 9 . [ อ อ น ไ ล น ] . Available: http://www.dss.go.th/images/st-article/pep_9_2549_viscosity.pdf.

[17]

K. H. Roscoe, A. N. Schofield แ ล ะ C. P. Wroth, “ On the yielding of soils,” Geotechnique, เลมท 8, %11, pp. 22-53, March 1958.

[18]

สเชษฐ ลขตเลอสรวง, ปฐพกลศำสตร: พลำสตกซตและทฤษฎสถำนะวกฤต , กรงเทพฯ: ส ำนกพมพแหงจฬำลงกรณมหำวทยำลย, 2553.

[19]

J. K. Mitchell and K. Soga, Fundamentals of soil behavior (3rd Ed.), New Jersey: Wiley, 2005.

[20]

B. D. Coleman และ M. E. Gurtin, “Thermodynamics with Internal State Variables,” The Journal of Chemical Physics, เลมท 47, %12, p. 85–98, 1967.

[21]

J. Lubliner, “On the thermodynamic foundations of non-linear solid mechanics,” International Journal of Non-linear Mechanics, เลมท 7, %13, pp. 237-254, June 1972.

[22]

H. Ziegler, An introduction to thermomechanics, 2nd Ed., Amsterdam, North Holland, 1983.

[23]

I. F. Collins and G. T. Houlsby, "Application of thermomechanical principles to the modelling of geotechnical materials," in Proceeding Royal Society of London, London, 1997.

[24]

J. Alberro และ E. Santoyo, “Long term behavior of Mexico city clay,” ใน Proc.eeding of 8 th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Moscow, 1973.

118

[25]

T. Berre and L. Bjerrum, "Shear strength of normally consolidated clay," in Proceeding 8th international conference soil mechanics and foundation engineering, Moscow, 1973.

[26]

G. Lefebvre and D. LeBoeuf, "Rate effects and cyclic loading of sensitive clays," Journal of Geotechnical Engineering, vol. 113, no. 5, pp. 476-489, May 1987.

[27]

T. C. Sheahan, C. C. Ladd and J. T. Germaine, "Rate dependent undrained shear behavior of saturated clay," Journal of Geotechnical Engineering, vol. 122, no. 2, p. 99–108, February 1996.

[28]

J.-G. Zhu and J.-H. Yin, "Strain – rate–dependent stress–strain behavior of over consolidated Hong Kong marine clay," Journal of geotechnical engineering, vol. 37, no. 6, p. 1272 – 1282, December 2000.

[29]

A. Augustesen, M. Liingaard แ ล ะ P. V. Lade, “ Evaluation of time-dependent behavior of soils,” International Journal of Geomechanics, เล มท 4 , % 13 , pp. 137 -156 , September 2004.

[30]

K. H. Head, Manual of soil laboratory testing, 3 ed., London: Pentech Press, 1986.

119

การเผยแพร บทความวจยทน าเสนอทประชมวชาการ

120

การประชมวชาการวศวกรรมโยธาแหงชาต ครงท18 8 - 10 พฤษภาคม 2556. โรงแรม ดเอมเพรส เชยงใหม