SOIL TEST
August 20th, 2009
| 
Author: Administrator
| 
 |
| การทดสอบแรงเฉือนแบบโดยตรง DIRECT SHEAR TEST |
| อ้างอิง : (ASTM D 3080) |
| คุณสมบัติทางกลศาสตร์ของดินที่สำคัญประการหนึ่งก็ คือ กำลังหรือความแข็งแรงของมวลดิน |
| Soil Strength ซึ่งเป็นข้อมูลที่จำเป็นในวิเคราะห์หรือออกแบบ ฐานราก‚ ผนังกันดิน, เขื่อนดิน‚ และสิ่งก่อสร้างเกี่ยวกับดินและหินอีกหลายอย่าง ทางด้านปฐพีกลศาสตร์ เราถือว่ากำลังของดินคือความสามารถของมวลดินในการรับแรงเฉือน Shearing Strength ซึ่งแตกต่างจากเหล็กหรือคอนกรีต ซึ่งพิจารณาแรงดึงหรือแรงอัดเป็นสำคัญ |
| เมื่อมวลดินได้รับแรงกระทำไม่ว่าจะเป็นแรงจากภายนอกหรือ เนื่องจากน้ำหนักของมวลดินเอง |
| ในระยะแรกจะมีการเคลื่อนตัวเล็กน้อยอยู่ในช่วงของ Elastic แต่เมื่อมีน้ำหนักเพิ่มมากขึ้น การเคลื่อนตัวก็จะสูงขึ้นจนถึง ช่วงของ Ultimate โดยมีการเคลื่อนของดินส่วนหนึ่ง เฉือนออกจากมวลดินอีกส่วนหนึ่ง เรียกว่า “การเคลื่อนพัง” Shearing Failure ดังตัวอย่างแสดงในรูปที่ 1 |
 |
| ในการวิเคราะห์ว่ามวลดินจะสามารถรับแรงต้านทานได้สูงสุดเท่าใด เช่น ฐานแผ่จะรับน้ำหนักได้สูง |
| สุดเท่าใด หรือลาดเขื่อนจะก่อสร้างได้ชั้นที่สุดเท่าใด จะต้องคำนวณได้จากความแข็งแรงของมวล และลักษณะของสิ่งก่อสร้าง |
| ทฤษฎี |
| การเคลื่อนพังของมวลดินมีลักษณะคล้ายกับการเคลื่อนของวัตถุบนผิวฝืด Friction surface ดัง |
| แสดงในรูปที่ 2 |
 |
| ถ้าเราต้องการดึงหรือดันให้วัตถุบนผิวฝืดในรูปที่ 2 ก. ให้เคลื่อนไปจะต้องใช้แรงดึงในแนวราบ (H) |
| จะต้องใช้แรงอย่างน้อยเท่ากับสัมประสิทธิความเสียดทาน (µ) คูณด้วยแรงกดตั้งฉากผิว (N) |
| H | = | µN | สมการที่ 1 |
| แต่ในมวลดินการที่จะเฉือนมวลดิน 2 ส่วนออกจากกัน นอกจากแรงในสมการที่ 1 แล้ว ยังต้องมี |
| แรงเกิดจากความเหนียวของมวลดิน Cohesive Force‚ C เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างเม็ดดินขนาดเล็ก เช่น ดินเหนียว Clay แต่จะไม่เกิดขึ้นใน Cohesionless Soil เช่น ทราย กรวด หิน เพิ่มขึ้นอีกด้วย ดังนั้นแรงเฉือนจึงต้องมีอย่างน้อยเท่ากับสมการที่ 2 |
| H | = | C | + | µN | สมการที่ 2 |
| ถ้าเราจะเปลี่ยนสมการที่ 2 ไปในรูปของความเข้มของแรง Stress โดยเอาพื้นที่ผิวเฉือน |
| Shearing area ไปหารสมการที่ 2 ก็จะได้ |
 |
= | C | + | σ tan Φ | สมการที่ 3 |
|
= | Shearing strength | = | H/A |
| c | = | Cohesion | = | C/A |
| σ | = | Normal stress | = | N/A |
| tan Φ | = | µ | = | Coefficient of internal friction |
| สมการที่ 3 เป็นสมการที่สำคัญในเรื่องความแข็งแรงของมวลดิน เรียกว่า Mohr–Coulomb’s |
| Equation ดินแต่ละตัวอย่างจะมีค่าของ c และ Φ แตกต่างกันไป ซึ่งแต่ละค่าบ่งถึงความแข็งแรงของมวลดินนั้น ๆ เรียกว่า Strength parameters ตัวอย่างค่า c และ Φ ของดินบางชนิดได้แสดงไว้ ในตารางที่ 1 |
ตารางที่ 1 ค่า Strength Parameters ของดินบางชนิด |
| ที่มา : www.gerd.eng.ku.ac.th |