การศึกษาอิทธิพลของแรงเค้นอัดในอดีตที่มีผลต่อพฤติกรรมการเสียรูปของดินเหนียวอ่อนกรุงเทพภายใต้สภาวะแวดล้อมแบบความเครียดในระนาบ

Abstract

จากปัญหาในทางวิศวกรรมปฐพีที่ก่อสร้างบนชั้นดินเหนียวอ่อนเช่น งานวิเคราะห์เสถียรภาพคันดิน, งานกำแพงกันดิน และงานอุโมงค์ เป็นต้น เมื่อพิจารณาเงื่อนไขสภาวะแวดล้อมของโครงสร้างดังที่กล่าวมาพบว่าการเสียรูปนั้นเป็นการเสียรูปแบบในระนาบ ซึ่งดินจะไม่เกิดการเคลื่อนตัวในแนวตั้งฉากกับระนาบที่เกิดการเสียรูป เพื่อศึกษาพฤติกรรมการรับแรงเฉือนและการเสียรูปของดิน งานวิจัย ส่วนใหญ่มักจะนำดินเหนียวอ่อนประกอบตัวใหม่ซึ่งถึงว่าเป็นตัวอย่างดินที่มีสภาพใกล้เคียงกับดินในธรรมชาติมากที่สุดมาใช้ในการทดสอบด้วยเครื่องทดสอบคุณสมบัติการรับแรงเฉือนของดินแบบแรงอัดสามแกน แต่หากพิจารณาเงื่อนไขสภาวะแวดล้อมของการทดสอบดังกล่าวนั้นจะพบว่าเป็นแบบสมมาตรรอบแกนซึ่งไม่ตรงกับงานทางวิศวกรรมปฐพีที่กล่าวไว้แล้วในตอนต้นซึ่งจะเป็นแบบความเครียดในระนาบ ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีการศึกษาพฤติกรรมการรับแรงเฉือนของดินเหนียวอ่อนภายใต้สภาวะแวดล้อมแบบความเครียดในระนาบซึ่งจะตรงกับสภาวะจริงที่เกิดขึ้นในสนามมากกว่า อย่างไรก็ตามการทดสอบดินเหนียวอ่อนภายใต้สภาวะแวดล้อมแบบความเครียดในระนาบนั้นจะมีปัญหาอย่างมากในขั้นตอนการตัดดินให้เป็นทรงสี่เหลี่ยมและการสวมถุงยางเข้ากับตัวอย่างโดยไม่ทำให้เกิดการรบกวน ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงทำการแก้ปัญหาโดยการออกแบบเครื่องมือทดสอบ ใหม่เพื่อที่จะสามารถทำการเตรียมตัวอย่างดินเหนียวอ่อนในขั้นตอนการอัดตัวคายน้ำและเฉือนตัวอย่างแบบความเครียดในระนาบด้วยอุปกรณ์ชุดเดียวกัน การสร้างดินเหนียวประกอบตัวใหม่ทำได้โดยใช้เทคนิคการให้แรงเค้นในแนวดิ่งประกอบกับแรงดูดโดยที่ระบบการทดสอบทั้งหมดจะถูกควบคุมโดยระบบแบบป้อนกลับ เงื่อนไงสภาวะแวดล้อมของการทดสอบจะถูกเปลี่ยนเป็นแบบความเครียดในระนาบเมื่อสิ้นสุดการอัดตัวคายน้ำหลัก หลังจากนั้นตัวอย่างจะถูกทำให้เกิดการอัดตัวคายน้ำเป็นครั้ง ที่สองและจะทำการเฉือนตัวอย่างทันทีเมื่อการอัดตัวคายน้ำหลักสิ้นสุดลง จากผลการทดสอบพบว่า ค่าความสามารถในการรับแรงเฉือนจะเพิ่มขึ้นตามค่าความเค้นที่ใช้ในขั้นตอนการอัดตัวคายน้ำ จากการวิเคราะห์การเคลื่อนตัวด้วยการประเมินผลภาพถ่ายพบว่าตัวอย่างจะเกิดแถบแรงเฉือนขึ้นอย่างชัดเจนในช่วงที่ค่าความเค้นเฉือนลดลงและแถบแรงเฉือนนั้นจะเกิดขึ้นเป็นรูปตัว “เอ็กซ์” เมื่อสิ้นสุดการเฉือน