A Lateral Stress Measuring Apparatus for Shear Strength Determination of Soft Clay Under Plane Strain Condition

ปิยะฉัตร ฉัตรตันใจ; ชนม์พิสิทธิ์ ยาท้วม

ผู้แต่ง

ปิยะฉัตร ฉัตรตันใจ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา จังหวัดชลบุรี ประเทศไทย
ชนม์พิสิทธิ์ ยาท้วม ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา จังหวัดชลบุรี ประเทศไทย

คำสำคัญ:

การวัดแรงดัน, สมดุลแรงดันลม, แรงดันดินด้านข้าง, กำลังของดินแบบไม่ระบายน้ำ, ความเครียดในระนาบ, ดินเหนียวอ่อน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อออกแบบและประดิษฐ์อุปกรณ์วัดแรงดันด้านข้างเพื่อนำมาใช้ในการทดสอบพฤติกรรมการรับแรงเฉือนแบบไม่ระบายน้ำของดินเหนียวอ่อนกรุงเทพภายใต้สภาวะแวดล้อมแบบความเครียดในระนาบ การทราบค่าแรงดันด้านข้างของดินนั้นจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการหาค่าสัมประสิทธิ์แรงดันดินด้านข้างในสภาวะอยู่นิ่งเมื่อการอัดตัวคายน้ำหลักสิ้นสุดลง อีกทั้งยังสามารถวิเคราะห์ทางเดินของความเค้นโดยใช้แรงเค้นครบทั้ง 3 มิติ อุปกรณ์นี้ทำงานโดยใช้หลักการสมดุลด้วยแรงดันลมคือ เมื่อแรงดันทั้งสองข้างของแผ่นไดอะแฟรมมีค่าเท่ากัน แผ่นไดอะแฟรมก็จะไม่เกิดการเสียรูปและอยู่ในสภาวะสมดุล ดังนั้นที่จุดสมดุลนี้จะสามารถวัดค่าแรงดันดินที่สัมผัสกับแผ่นไดอะแฟรมได้จากค่าแรงดันลมที่ทำให้แผ่นไดอะแฟรมอยู่ในสภาวะสมดุลนั่นเอง วิธีหาจุดสมดุลของแผ่นไดอะแฟรมนั้นทำได้โดยการวัดค่าแรงดันไฟฟ้าจากชุดสเตรนเกจที่ติดตั้งบนแผ่นไดอะแฟรม ซึ่งต้องไม่เกินค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนด ค่าแรงดันลมที่จุดสมดุลจะถูกควบคุมด้วยโปรแกรมอัตโนมัติแบบป้อนกลับเพื่อทำการปรับแก้ค่าแรงดันลมอย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม ระบบจะใช้เวลาประมาณ 5-10 วินาที ในการปรับสมดุล ซึ่งไม่เหมาะอย่างยิ่งที่จะนำมาใช้ในขั้นตอนการเฉือนที่จะต้องสามารถอ่านค่าแรงดันได้ทันทีทันใด งานวิจัยนี้จึงได้เสนอวิธีที่จะสามารถวัดค่าแรงดันได้โดยระบบยังไม่อยู่ในสภาวะสมดุล สำหรับค่าความหนาของแผ่นไดอะแฟรมที่เหมาะสมถูกออกแบบด้วยระเบียบวิธีไฟไนท์เอลีเมนต์ จากผลการทดสอบ พบว่า อุปกรณ์นี้มีความแม่นยำและมีความเร็วสูงในการวัดค่าความเค้น และสามารถนำมาใช้ในการทดสอบเพื่อศึกษาพฤติกรรมการรับแรงเฉือนของดินเหนียวภายใต้สภาวะความเครียดในระนาบได้

References

Kongkitkul, W., 2004, Effects of Material Viscous Properties on the Residual Deformation of Geosynthetic-Reinforced Sand, Doctoral Dissertation, Geotechnical Engineering, University of Tokyo.

Wanatowski, D. and Chu, J., 2006, “Stress-strain Behavior of a Granular Fill Measured by a New Plane-strain Apparatus,” Geotechnical Testing Journal, ASTM, 29 (2), pp. 149–157.

Alshibli, K.A. and Akbas, I.S., 2007, "Strain Localization in Clay: Plane Strain Versus Triaxial Loading Conditions,” Journal of Geotechnical and Geological Engineering, 25 (1), pp. 45-55.

Chang, M.F., Teh, C.I. and Cao, L.F., 1999, “Critical State Strength Parameters of Saturated Clays from the Modified Cam Clay Model,” Canadian Geotechnical Journal, 36 (5), pp. 876–890.

Baxter, D.Y., 2006, Mechanical Behavior of Soil-Bentonite Cutoff Walls, Doctoral of Engineering Dissertation, Department of Civil Engineering, College of Engineering, The Virginia Polytechnic Institute and State University.

Seah, T.H. and Lai, K.C., 2003, “Strength and Deformation Behavior of Soft Bangkok Clay,” Geotechnical Testing Journal, ASTM, 26 (4), pp. 421-431.

Vardhanabhuti, B., 2006, “The Coefficient of Earth Pressure at Rest and Deformation and Densification of Granular Soils Subjected to Static and Dynamic Loading,” Doctoral of Engineering Dissertation, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, p. Ill.

Chattonjai, P., Yathoum, C. and Kochornna, C., 2018, “Submersible Load Cells for Triaxial Tests,” Chulachomklao Royal Military Academy Journal, 16 (16), pp. 107–122. (In Thai)