บทท 1 การวเคราะหลกษณะของสถานทกอสราง

(Site Characterization) 1.1 ค าน า (Introduction)

การออกแบบฐานรากอาคารนน มความแตกตางจากการออกแบบสวนอนๆ ของอาคาร เนองจากการออกแบบสวนอนๆ สามารถใชขอมลวสดทมจ าหนายทวไป แลวก าหนดเปนคณสมบตของวสดทตองการใชได แตในการออกแบบฐานรากตองใชขอมลของดนทจะรองรบอาคาร วศวกรไมสามารถก าหนดคณสมบตของดนไดเอง ตองศกษาสภาพของดนใหเขาใจคณสมบตและพฤตกรรมกอนออกแบบ ในบทนจะเนนการส ารวจและเกบขอมลเพองานฐานรากตนเปนหลก ส าหรบการส ารวจโดยละเอยดนน สามารถศกษาไดในหนงสอ “แนวทางการตรวจสอบชนดนเพองานฐานราก” (คณะอนกรรมการสาขาวศวกรรมปฐพ, 2545)

การวเคราะหลกษณะของสถานทกอสรางในทน หมายถงการส ารวจเพอเกบขอมลดานวศวกรรมธรณเทคนค (Geotechnical Site Investigation) เพอท าความเขาใจคณลกษณะของชนดน ซงในทางปฏบตแลว ถงแมการส ารวจนจะเปนเรองทส าคญมาก แตบางหนวยงานใหความส าคญนอยเนองจากตองการประหยดคาใชจาย ดงนน ควรเขาใจวา “คณคาของการส ารวจเปนสงทตองพจารณามากกวาราคาของการส ารวจ” ขอมลทดจะชวยใหการออกแบบเปนไปโดยถกตอง ลดอตราสวนปลอดภยลงได นนคอทงประหยดคาใชจายในการกอสราง อกทงสามารถคาดคะเนปญหาตางๆ ทอาจเกดขนระหวางการกอสรางและหาทางแกไขไวลวงหนาได

Gabriel (2001) ไดระบวา การประเมนการส ารวจสถานทกอสรางนน ตองพจารณา ตวประกอบของความส าเรจวกฤต (Critical Success Factor) 5 ประการ และดชนชวดความส าเรจ (Key Performance Indicator) 7ประการ

ตวประกอบของความส าเรจวกฤตประกอบดวย 1) การระบแหลงหรอตนตอของการวบตของดน 2) การก าหนดวธการจดการทดส าหรบความเสยงของดน 3) การบงบอกคณคาทดของงานส าหรบผใชขอมล 4) ใชกระบวนการทมประสทธภาพซงสามารถปรบปรงไดอยางตอเนอง 5) การใหขอมลทเกยวของ นาเชอถอ และแนะน าการจดการขอมลอยางมประสทธภาพ ส าหรบดชนชวดความส าเรจตองประเมนจากหวขอตอไปน 1) การเตรยมตว ไดแกการศกษาขอมลกอนส ารวจจรง และการเดนส ารวจ 2) การออกแบบ

3) การด าเนนการดานสญญากอสราง 4) การบรหารโครงการทงดานคณภาพและความเสยง 5) การใหค าปรกษา 6) การรายงานผลทเปนขอเทจจรง 7) ผลส าเรจของโครงการ ไดแก ความพงพอใจและการตอบรบของลกคา

1.2 วตถประสงคของการส ารวจ (Investigation Objective)

การส ารวจชนดนมวตถประสงคทส าคญดงตอไปน 1) เพอประเมนความเหมาะสมของพนทโครงการ 2) เพอใหการออกแบบเปนไปโดยประหยดและถกตอง ทงงานหลกของโครงการ งาน

กอสรางชวคราว งานปรบปรงคณภาพดน และการควบคมน าใตดน 3) เพอการวางแผนการกอสรางทดทสด ทงการเลอกวธกอสราง การคาดคะเนและแกไข

ปญหาทอาจจะเกด 4) เพอการออกแบบทดขนหากมปญหาการวบตเกดขน 5) เพอทราบแหลงวสดทสามารถน ามาใชในโครงการ 6) เพอเลอกพนทส าหรบเกบกองวสดและทงของเสย 7) เพอประเมนความปลอดภยของโครงสรางดนทมอย เชน เขอน และเชงลาดของภเขา 8) เพอประเมนความเปลยนแปลงของชนดนและสภาพแวดลอมทเกดจากการกอสรางหรอ

เกดตามธรรมชาตในอนาคต

1.3 การวางแผนการส ารวจ (Investigation Plan) การส ารวจลกษณะชนดนนน ผทวางแผนตองรอยางชดแจงวาสงทตองการคออะไร นน

หมายถงวาตองเขาใจในลกษณะงานกอสรางทจะด าเนนการอยางชดเจน ดงนน ผทจะท าหนาทวางแผนการส ารวจจงควรเปนผทมประสบการณในงาน ขนตอนของการส ารวจควรมขนตอนดงน (Simons, Menzies and Matthews, 2002)

1.3.1 ประเมนความตองการของโครงการ (Requirement’s Evaluation) การวางแผนการส ารวจนน จะตองทราบวาโครงการนนมลกษณะงานอยางไรซงจะม

ผลตอการวางแผน ตวอยางเชน โครงการกอสรางเขอนตองการผลการเจาะส ารวจชนดนทลกกวาโครงการกอสรางถนน เปนตน

1.3.2 ศกษาขอมลเดม เรยกอกอยางวาเปนการศกษาทโตะ (Desk Study)

วตถประสงคของขนตอนนคอ การคาดคะเนสภาพของพนท การใชพนทในอดตและปจจบน และเสนทางคมนาคมเขาสพนทโครงการ ขอมลในขนตอนนมประโยชนในการวางแผนและการออกแบบโครงการมาก ตวอยางเชน การเจาะส ารวจชนดนเพอการกอสรางอโมงคผานบรเวณทมอาคารอยแลว จะตองหาขอมลของฐานรากอาคารเหลานนกอน เปนตน

ขอมลในขนตอนนสามารถหาไดจาก แผนทภมประเทศ แผนทธรณวทยา แผนทอทกศาสตร ภาพถายทางอากาศ ภาพถายดาวเทยม รายงานการกอสรางในบรเวณใกลเคยง รายงานการศกษาดานตางๆ ของหนวยราชการหรอสถาบนการศกษา ค าแนะน าจากผทอยอาศยหรอท างานในบรเวณโครงการ ผงเมองรวม รวมทงขอก าหนดและมาตรฐานทตองใช

1.3.3 ส ารวจโดยการเดนเทา (Walk-Over Survey) วตถประสงคของขนตอนนคอ การเกบขอมลเพมเตมจากการศกษาทโตะ เปนการเดน

เทาดสภาพของพนทประกอบการการเกบขอมลอยางงายๆ อปกรณทใชไดแก เทปวดระยะ กลองถายรป เขมทศบรนตน สวานมอ คอนธรณวทยา เครองมอวดการฝงจมแบบพกพา (Pocket Penetrometer) เปนตน

ขอมลจากการส ารวจในขนตอนนไดแก คณลกษณะของดนและหน ความลาดชนของพนท สงกอสรางเดม สภาพความมนคงและกดเซาะ สภาพของพชพรรณ แหลงน าและวสด ความเปนไปไดของการน าเครองจกรขนาดใหญเขาไป สถานทส าคญเชนวดและโรงเรยน สภาพเชงสงคม เปนตน

1.3.4 พจารณาแนวทางการออกแบบทนาจะเปน (Possible Conceptual Design) การส ารวจสถานทกอสรางนนมวตถประสงคทส าคญทสดคอ การหาคาของ

พารามเตอรทางวศวกรรมปฐพเพอใชในการออกแบบ ดงนน กอนท าการเจาะส ารวจและเกบขอมลจรง จ าเปนตองคาดคะเนถงวธการออกแบบทจะใช เพอใหเกบขอมลไดครบถวน ตวอยางเชน

1) ในการออกแบบงานดนถมบนดนเหนยวออน มประเดนส าคญทตองพจารณาคอเสถยรภาพของดนถมและดนเดม ท าใหตองทราบคาความแขงแรงเฉอนแบบไมระบายน าซงอาจหาไดจากการทดสอบแรงอดสามแกนแบบไมระบายน า (Undrained Triaxial Compression Test) ของตวอยางทเตรยมในหองปฏบตการและตวอยางคงสภาพส าหรบดนถมและดนเดมตามล าดบ ส าหรบดนเดมนนอาจไดคานจากการทดสอบแรงเฉอนแบบใชใบมด (Vane Shear Test) นอกจากน ยงตองมการทดสอบการอดตวคายน า (Consolidation Test) ของตวอยางคงสภาพของดนเดมอกดวย

2) การศกษาเสถยรภาพของเชงลาดในธรรมชาต (Stability of Natural Slope) นน เนองจากขบวนการในสภาพธรรมชาตเกดขนนานและคอยเปนคอยไป ดงนน การหา

พารามเตอรของความแขงแรงประสทธผล (Effective Strength Parameter) เปนสงจ าเปน

3) การออกแบบฐานรากนน อาจวางแผนลวงหนาไววาการเกบขอมลควรใชวธการใด แตเมอท าการเจาะส ารวจจรงแลวพบสภาพทแตกตางจากทคาดคะเนไว กตองมการเปลยนแปลงวธการใหสอดคลองกบพารามเตอรทตองใชในการออกแบบและการแกปญหาในการกอสราง โดยทวไป การทดสอบทะลวงมาตรฐาน (Standard Penetration Test, SPT) เปนการทดสอบในสนามทตองกระท าอยแลว การทดสอบทะลวงโดยกรวย (Cone Penetration Test, CPT) นนเหมาะสมกบการออกแบบฐานรากเสาเขมในชนดนทไมมอนภาคขนาดใหญ การทดสอบแรงเฉอนแบบใชใบมด (Vane Shear Test) สามารถใชหาพารามเตอรความแขงแรงของดนเหนยวในสนามได การเกบตวอยางคงสภาพของดนเพอทดสอบการอดตวคายน ากอาจจ าเปนหากตองกอสรางฐานรากแผบนชนดนทไมแขงแรงมาก การทดสอบการซมผานของน าในดนอาจจ าเปนหากในบรเวณกอสรางพบระดบน าใตดนอยสงและตองวางแผนแกไขในงานขดระหวางกอสราง เปนตน

1.3.5 ประเมนอนตรายและความเสยง (Hazard and Risk) งานทางวศวกรรมโยธาจะเกยวของกบการเปลยนแปลงสภาพพนทไมมากกนอย อาจ

เปนการเพมหรอลดแรงกระท าตอดน หรอการน าเอาดนมาเปนวสดกอสราง อนตรายทอาจเกดจากการเปลยนแปลงนแบงออกเปน

1) คณสมบตของดนเปลยนแปลงไดตามเวลา 2) สภาพของชนดนมโอกาสเปลยนแปลงมาก (Non-homogeneous) ทงในดานลกและ

ดานกวาง 3) อาจมสารเคมทเปนอนตรายตอสงมชวตและสงกอสราง 4) น าสามารถท าใหความแขงแรงของดนลดลงและเปนตวเพมน าหนกบรรทก

อนตรายบางอยางสามารถสงเกตไดในขนตอนของการศกษาขอมลเดม และการส ารวจโดยการเดนเทา เชน ในพนททเปนดนเหนยวและมตนไมมาก อาจเกดการขยายตว (Swelling) ของดนไดหากมการตดตนไมและสรางสงกอสรางทมน าหนกไมมาก ในพนทมความลาดชนมากอาจเกดปญหาดานเสถยรภาพของดนโดยเฉพาะอยางยงหากมการขดหรอถมดนเพม ในพนททดนชนลางเปนหนปนนนอาจเกดปญหาหลมยบ (Sinkhole) เนองจากหนปนถกน าใตดนกดเซาะจนเปนโพรง

เมอทราบอนตรายทอาจเกดขนแลว ควรมการประเมนความเสยงทอาจเกดขน หากมความเสยงสงกตองหาทางแกไข ตวอยางของความเสยงต าและสงของพนทกอสราง เปนดงน

1) น าใตดนมคาความเปนดางสง ดนเหนยวมสภาพแนนและระดบน าใตดนอยต ากวาระดบฐานราก สามารถสรปไดวามความเสยงต า

2) น าใตดนมคาความเปนกรดสง ดนมคาสมประสทธของการซมผานสงและระดบน าใตดนอยสงกวาระดบฐานราก สามารถสรปไดวามความเสยงสง ความเสยงในการกอสรางมหลายประการ เชน สารเคมท าอนตรายตอคอนกรต สารเคม

ท าอนตรายตอสงมชวต น าใตดนท าใหเกดหลมยบ การพงทลายของเชงลาด การกดเซาะของพนท เปนตน ในการส ารวจจงตองมการสงเกตและประเมนความเสยงไวดวย

1.3.6 จดท าแบบจ าลองทางธรณวทยา (Geological Model) โครงกอสรางบางโครงการ เชน เขอนนน เกยวของกบพนทเปนบรเวณกวาง เพอการ

ท าความเขาใจสภาพของพนทอยางชดเจน ควรจดท าเปนแบบจ าลองทางธรณวทยาขน ซงเปนแบบจ าลองสามมตทแสดงโครงสรางของพนดน เชน ลกษณะของชนดนและหน รองน า รอยเลอน ซงในปจจบนนเทคโนโลยดานคอมพวเตอรไดรบการพฒนาไปมากจนการท าแบบจ าลองเปนเรองทไมยงยากมากนก

1.3.7 ด าเนนการเจาะส ารวจและทดสอบ (Boring and Test) การเจาะส ารวจนน สงส าคญทตองพจารณาคอจ านวนของหลมเจาะ ระยะหางของ

หลมเจาะ และความลกของหลมเจาะ ในประเดนของจ านวนและระยะหางของหลมเจาะนน อาจขนอยกบการใชวจารณญาณในการก าหนดใหไดขอมลทครอบคลมพนท ดงตวอยางในรปท 1.1 ทงน จ านวนของหลมเจาะจะขนอยกบความส าคญและขนาดของสงกอสราง และความแปรปรวนของลกษณะชนดน การก าหนดระยะหางระหวางหลมเจาะส ารวจอาจใชตามทมผแนะน าไวดงแสดงในตารางท 1.1

รปท 1.1 ตวอยางการก าหนดต าแหนงของหลมเจาะในพนทกอสราง

ความลกของการเจาะส ารวจนน ในทางปฏบตจะเจาะลงไปจนพบชนดนทแขงแรงเพยงพอทจะใชรองรบฐานรากอาคารไดและเจาะตอไปจนแนใจวาชนดนทจะใชรองรบฐานรากนนมความหนาพอทจะไมเกดแรงเฉอนทะลซงอาจก าหนดไวไมต ากวา 2 เมตร หรอพบชนดนแขงจนไมสามารถเจาะส ารวจตอไปได

ตารางท 1.1 ระยะหางระหวางหลมเจาะส ารวจ

ประเภทของสงกอสราง ระยะหางระหวางหลมเจาะส ารวจ, เมตร

Sowers, 1979 Das, 2004 อาคารหลายชน 15-45 10-30 โรงงานชนเดยว 30-90 20-60 ทางหลวง 60-600 250-500 เขอนและคนดน 15-60 40-80

ASCE (1972) ไดก าหนดวธการหาคาความลกต าสดของการเจาะส ารวจไวดงน

1) หาความเคนประสทธผลทเพมขน (Increased Effective Stress, ) ในดนเนองจากน าหนกบรรทกของฐานรากทความลกตางๆ ดงรปท 1.2 (การหาความเคนประสทธผลทเพมขนแสดงในบทท 2)

2) หาความเคนประสทธผลในแนวดงของดน (Vertical Effective Stress, 0) ทความลกตางๆ ดงรปท 1.2

3) หาคาความลก D1 ซงเปนระดบท = q/10 โดย q คอคาความเคนทฐานรากกระท าตอดน

4) หาคาความลก D2 ซงเปนระดบท / 0 = 0.05 5) เลอกคา D1 หรอ D2 ทต ากวาเปนคาความลกต าสดของการเจาะส ารวจ

รปท 1.2 การหาคาความลกต าสดของการเจาะส ารวจ

0

อยางไรกตาม การก าหนดความลกของ ASCE นจะมปญหาในทางปฏบตบาง เพราะตองทราบคาความเคนทฐานรากกระท าตอดนซงบางครงจะยงไมทราบระหวางทท าการเจาะส ารวจ

วธการส ารวจชนดนนนแบงเปน 2 กลมคอ การส ารวจทางออมและการส ารวจทางตรง การส ารวจทางออมไดแกการส ารวจทางธรณฟสกส (Geophysical Exploration) ซงเปนการส ารวจทสงพลงงาน เชนคลนเสยงและไฟฟา ลงไปในชนดนแลวแปรคาออกมาเปนลกษณะของชนดนโดยทไมมการขดเจาะลงไป วธนท าไดรวดเรวเหมาะกบการส ารวจเบองตนและการส ารวจในบรเวณกวาง ไมเหมาะตอการหาพารามเตอรมาใชในการออกแบบฐานราก

การส ารวจทางตรงคอการเจาะชนดนลงไปเพอทราบสภาพของชนดน ประกอบกบการทดสอบในสนามและเกบตวอยางดนมาทดสอบในหองปฏบตการ การเจาะส ารวจชนดนนนสามารถท าไดหลายวธ ทงการใชสวานมอซงเปนการใชแรงคน และการใชเครองจกร

1.3.8 รายงานการเจาะส ารวจ (Boring Report) รายงานการเจาะส ารวจดนเปนการรวบรวมขอมลทงทเปนผลการทดสอบและจากการสงเกต

ไวดวยกน ขอมลจากการทดสอบไดแก การทดสอบฝงจมมาตรฐาน พกดอตเตอรเบรก การวเคราะหการกระจายขนาดดวยตะแกรง และปรมาณความชนในสภาพธรรมชาต เปนตน ขอมลจากการสงเกตไดแก สภาพภมประเทศ สภาพอากาศ ลกษณะของดนทเหนดวยตาเปลา และระดบน าใตดน เปนตน รายงานควรมสวนประกอบดงน

1) บทน าทกลาวถงโครงการทท าการเจาะส ารวจ จ านวนหลมเจาะ และแผนทแสดงทตงของโครงการและต าแหนงของหลมเจาะ

2) วธการเจาะส ารวจ การเกบตวอยางและวธการทดสอบหาคณสมบตของดน 3) สรปลกษณะของชนดนเชงบรรยาย 4) สรปผลการเจาะส ารวจในรปแบบของตาราง (Boring Log) ซงเปนการรวบรวมลกษณะ

และคณสมบตทางวศวกรรมของดนไวในทเดยวกนเพอความสะดวกตอการน าไปใชในการออกแบบฐานราก ดงตวอยางในรปท 1.3

5) อนๆ เชน การประมาณพารามเตอรเพอการออกแบบฐานราก การแนะน าประเภทของฐานรากทเหมาะสม เอกสารอางอง ฯลฯ

1.4 การทดสอบในสนาม (Field Test)

การทดสอบในสนามมหลายวธ ในทนจะกลาวถงวธทนยมใชกนมากทสด 3 วธ 1.4.1 การทดสอบฝงจมมาตรฐาน (Standard Penetration Test, SPT) การทดสอบฝงจมมาตรฐานเปนการทดสอบในสนามทนยมน ามาใชในการคาดคะเนก าลง

รบน าหนกบรรทกของดนมากทสด เนองจากเปนวธทดสอบทท าไดงาย อปกรณทส าคญของการ

ทดสอบ SPT ไดแกกระบอกเกบตวอยางแบบผาซก (Split Spoon Sampler) ซงมขนาดตามมาตรฐาน ASTM D1586 ดงแสดงในรปท 1.4 การทดสอบจะกระท าเมอมการเจาะส ารวจชนดนลงไปถงระดบทตองการ จงหยอนกระบอกลงไปแลวตอกดวยลกตมหนก 140 ปอนดซงถกยกใหสง 30 นว ดงแสดงในรปท 1.5 ผลของ SPT จะแสดงดวยจ านวนครงทตอกใหกระบอกจมลง 12 นว (N)

รปท 1.3 การสรปผลการเจาะส ารวจไวในรปแบบของตาราง

รปท 1.4 กระบอกเกบตวอยางแบบผาซกส าหรบการท า SPT ( ASTM D1586)

ในกรณทดนซงทดสอบเปนทรายละเอยดหรอทรายปนทรายแปง หากระดบททดสอบอยต า

กวาระดบน าใตดนคาทไดจะคลาดเคลอน เนองจากแรงดนน าในโพรงดนทเกดขนไมสามารถระบายออกไดทน ความคลาดเคลอนจะเกดมากเมอดนมความหนาแนนสมพทธสง ดงนน หากไดคา N สงกวา 15 ควรปรบแกโดยใชสมการท 1.1 (Simons and Menzies, 2000)

Ncorrected = 15+0.5(Nmeasured-15) (1.1)

รปท 1.5 การทดสอบฝงจมมาตรฐาน (SPT)

รอก

เชอกมนลา

เครองกวาน

กานเหลกควบคมทศทางการตก

แทนรบการกระแทก 30 นว

ลกตมหนก 140 ปอนด

กานเหลกถายแรงไปยงกระบอกเกบตวอยางแบบผาซก

หลมเจาะ กระบอกเกบตวอยางแบบผาซก

2.5 มม.

16 - 30 25 – 50 มม. 457 – 762 มม. ลกบอลโลหะ

ชองเปด

ทอโลหะผาซก หวโลหะหมนออกได

34.9 มม. 38.1 มม.

51 มม.

ในการน าคา N ทไดจากสนามไปใชงานนน สวนใหญตองมการปรบแก ทงนเนองจากในการทดสอบนนมเงอนไขหลายประการไดแก ชนดของลกตม ขนาดของหลมเจาะ ลกษณะของการเกบตวอยาง และความยาวของกานเหลก เงอนไขเหลานท าใหพลงงานจากการตกกระทบของลกตมถายทอดไปยงกระบอกเกบตวอยางแบบผาซกไมเทากน ดงนน จงตองปรบแกผลการทดสอบใหไปสมาตรฐานของอตราสวนพลงงาน (Energy Ratio, Er) เดยวกน คาอตราสวนพลงงานแสดงในสมการท 1.2

Er = พลงงานทถายทอดไปถงกระบอก / พลงงานทกระท า (1.2)

คา N ทปรบแกแลวจะใชสญลกษณเปน NEr ซงคาทนยมใชคอ N55, N60 และ N70 ในทนจะ

เสนอการปรบแกเปน N60 โดยใชสมการท 1.3 (Seed et al., 1985 และ Skempton, 1986)

N H B S RN =60 60

(1.3)

โดย H = คาปรบแกส าหรบประสทธภาพของลกตม

B = คาปรบแกส าหรบขนาดของหลมเจาะ

S = คาปรบแกส าหรบลกษณะของการเกบตวอยาง

R = คาปรบแกส าหรบความยาวของกานเหลก

คา H, B, S และ R แสดงในตารางท 1.2 ถง 1.5

ตารางท 1.2 คาปรบแก H ประเทศ ชนดลกตม การปลอยลกตม H

ญปน โดนท อสระ 78 โดนท ใชเชอกและรอก 67

สหรฐอเมรกา ปลอดภย ใชเชอกและรอก 60 โดนท ใชเชอกและรอก 45

จน โดนท อสระ 60 โดนท ใชเชอกและรอก 50

ตารางท 1.3 คาปรบแก B ขนาดของหลมเจาะ, มลลเมตร B

60-120 1.0 150 1.05 200 1.15

ตารางท 1.4 คาปรบแก S

ลกษณะของการเกบตวอยาง S ไมใชโคลนปองกนดนพง (Liner) 1.0

ใชโคลนโดยทดนเปนทรายแนนหรอดนเหนยว 0.8 ใชโคลนโดยทดนเปนทรายหลวม 0.9

ตารางท 1.5 คาปรบแก R

ความยาวของกานเหลก, เมตร R

>10 1.0

6-10 0.95 4-6 0.85 0-4 0.75

เนองจากผลการทดสอบฝงจมมาตรฐานในดนชนดทไมมแรงยดเหนยว (Cohesionless

Soil) ไดรบอทธพลจากความเคนประสทธผลในแนวดงของดนดวย ดงนน การน าคา NEr ไปใชในบางกรณจงตองมการปรบแกใหเปนคาทมความเคนประสทธผลในแนวดงของดนมาตรฐานดงสมการท 1.4

N60’ = CNN60 (1.4) โดย N60’ = ผลการทดสอบฝงจมมาตรฐานทปรบใหมอตราสวนพลงงานเปนรอยละ 60 และ

มความเคนประสทธผลในแนวดงของดนเทากบความดนบรรยากาศ

CN = คาปรบแกตามสมการท 1.5, 1.6, 1.7 และ 1.8 ซงเสนอโดย Skempton (1986), Seed et al. (1975), Liao and Whitman (1986) และ Peck et al. (1974) ตามล าดบ

0.5

'N0 a

1C =

/p (1.5)

N

0 a

2C =

1+ /p (1.6)

log 'N 0 aC = 1-1.25 /p (1.7)

log

'N0 a

20C = 0.77

/p (1.8)

โดย 0’ = ความเคนประสทธผลในแนวดงของดน ณ ระดบทท าการทดสอบ pa = ความดนบรรยากาศ = 100 กโลนวตนตอตารางเมตร

คา NEr นน สามารถปรบเปลยนจากคา N ทอตราสวนพลงงานหนง ( NEr1) ไปเปน คา N ทอกอตราสวนพลงงานหนง ( NEr2) ไดโดยเทยบกบคาอตราสวนพลงงานดงสมการท 1.9

Er1 NEr1 = Er2 NEr2 (1.9)

ตวอยางท 1.1 จากการทดสอบฝงจมมาตรฐานทความลก 5 เมตร หลมเจาะมขนาด 10 เซนตเมตร ใชลกตมแบบโดนททยกโดยแรงคน ไมมการใชโคลนปองกนดนพง ดนบรเวณนนมหนวยน าหนก 18 กโลนวตนตอลกบาศกเมตร ไดคา N เปน 35 ใหหาคา N60, N70, N60’ และ N70’

จากตารางท 1.2 ถง 1.5 ได H, B, S และ R เปน 60, 1.0, 1.0 และ 0.85 ตามล าดบ

ซงคา H นน ใชตามประเทศจนซงสภาพใกลเคยงกบไทยมากทสด

จากสมการท 1.3 ได 60

(35)(60)(1)(1)(0.85)N = = 3060

0’ = (5)(18) = 90 ดงนนจากสมการท 1.5, 1.6, 1.7 และ 1.8 ได CN เปน 1.05, 1.05, 1.06 และ 1.04 ตามล าดบ ซงมคาใกลเคยงกนมาก ในทนเลอกใชคา 1.05

จากสมการท 1.4 ได N60’ = (1.05)(30) = 31 จากสมการท 1.9 ได N70 = (60)(30)/70 = 26

และ N70’ = (60)(31)/70 = 27 หมายเหต ผลทดสอบฝงจมมาตรฐานจะแสดงเปนเลขจ านวนเตม

ตารางท 1.6 การคาดคะเนคณสมบตดนทมแรงยดเหนยวจากผลการทดสอบฝงจมมาตรฐาน

หมายเหต การประมาณคณสมบตดนเหนยวจากผล SPT นน มโอกาสผดพลาดไดมาก ตารางท 1.7 การคาดคะเนคณสมบตดนทไมมแรงยดเหนยวจากผลการทดสอบฝงจมมาตรฐาน

สภาพดน หลวมมาก (Very Loose)

หลวม (Loose)

ปานกลาง (Medium)

แนน (Dense)

แนนมาก (Very Dense)

ค ว า ม ห น า แ น น

สมพทธ (Dr)

0 0.15 0.35 0.65 0.85

N70 : ละเอยด

ปานกลาง หยาบ

1-2 3-6 7-15 16-30 ? 2-3 4-7 8-20 21-40 40 3-6 5-9 10-25 26-45 45

: ละเอยด ปานกลาง หยาบ

26-28 28-30 30-34 33-38

50 27-28 30-32 32-36 36-42 28-30 30-34 33-40 40-50

หนวยน าหนก, kN/m3 11-16 14-18 17-20 17-22 20-23 ผลการทดสอบฝงจมมาตรฐานน สามารถน ามาใชประโยชนในการประมาณคณสมบตทาง

วศวกรรมของดนได ตารางท 1.6 เปนการประมาณสภาพของดนและคาความแขงแรงแบบไมม

สภาพดน คณสมบต N70 qu, กโลนวตนตอตารางเมตร

ออนมาก (Very Soft)

NC

อาย

นอย 0-2 25

ออน (Soft) 3-5 25-50 ปานกลาง (Medium)

OCR

อายม

าก มแรง

เชอม

ระหว

างเมด 6-9 50-100

แนน (Stiff) 10-16 100-200 แนนมาก (Very Stiff) 17-30 200-400 แขง (Hard) 30 400

ขอบเขตจ ากด (Unconfined Compression Strength, qu) ของดนทมแรงยดเหนยว (Cohesive Soil) และตารางท 1.7 เปนการประมาณคณสมบตดนทไมมแรงยดเหนยว (Cohesionless Soil) (Bowles, 1988)

สมการท 1.10 และ 1.11 ซงเสนอโดย Stroud (1974) และ Hara et al. (1971) ตามล าดบ เปนการประมาณคาความแขงแรงเฉอนแบบไมระบายน า (Undrained Shear Strength, cu) ในหนวยกโลนวตนตอตารางเมตรของดนเหนยว โดยเปรยบเทยบผลการทดสอบฝงจมมาตรฐานกบการทดสอบแบบสามแกน (Triaxial Test)

cu = KN60 (1.10) cu = 29N60

0.72 (1.11) โดยท K ในสมการท 1.10 มคาอยระหวาง 3.5 ถง 6.5 สมการท 1.12 เปนการประมาณคาอตราสวนการอดตวคายน าเกนตว (Overconsolidation

Ratio, OCR) ของดนเหนยวจากผลการทดสอบฝงจมมาตรฐาน (Mayne and Kemper, 1988)

0.689

60

0

NOCR = 0.193 (1.12)

คาความหนาแนนสมพทธ (Relative Density, Dr) ของดนทไมมแรงยดเหนยวอาจประมาณ

ไดดงตารางท 1.8 ตารางท 1.8 คาโดยประมาณของความหนาแนนสมพทธของดนทไมมแรงยดเหนยว

N60’ Dr, % 0-5 0-5 5-10 5-30 10-30 30-60 30-50 60-95

คาความหนาแนนสมพทธอาจประมาณจากสมการท 1.13, 1.14 และ 1.15 ซงเปนสมการท

เสนอโดย Marcuson and Bieganousky (1977), Kulhawy and Mayne (1990) และ Cubrinovski and Ishihara (1999) ตามล าดบ

Dr (%) = 11.7 + 0.76(222N60 + 1600 - 530 – 50 Cu2)0.5 (1.13)

Dr (%) = 12.2 + 0.75(222N60 + 2311 – 711 OCR – 779(0/Pa – 50 Cu2)0.5 (1.14)

0.51.7

6050

r0

0

0.06N 0.23 +

D 1D (%) =

9p

(1.15)

โดยทคา 0 ในสมการท 1.13 มหนวยเปนปอนดตอตารางนว และ Cu คอคาสมประสทธความสม าเสมอ (Coefficient of Uniformity) ของดน

นอกจากน คามมของแรงเสยดทานภายในประสทธผล (Effective Internal Friction Angle,

) หนวยเปนองศา ของดนทไมมแรงยดเหนยวยงอาจประมาณไดจากสมการท 1.16, 1.17 และ 1.18 ซงเสนอโดย Peck, Hanson and Thornburn (1974), Kulhawy and Mayne (1990) และ Hatanaka and Uchida (1996) ตามล าดบ

= 27.1 + 0.3N60 - 0.00054(N60)2 (1.16)

0.34

1tan 60

0 0

N=

12.2+20.3( / p ) (1.17)

60= 20N +20 (1.18)

1.4.2 การทดสอบดวยหวกดปลายกรวย (Cone Penetration Test, CPT)

CPT เปนการทดสอบในสนามทนยมน ามาใชในการคาดคะเนก าลงรบน าหนกบรรทกของดนอกวธหนง เปนการวดแรงตานและแรงเสยดทานของดนโดยการดนกรวยลงไปดงแสดงในรปท 1.6

การทดสอบ CPT มขอดทสามารถทดสอบและเกบขอมลไดมาก นยมทดสอบทกๆความลก 20 ซม. ท าใหไดขอมลมากกวาการทดสอบ SPT ซงนยมทดสอบทกๆความลก 1 ม. แต CPT ม

ขอเสยทไมมการเกบตวอยางดน ท าใหไมทราบลกษณะทแทจรงของดน มนกวจยจ านวนมากเสนอการคาดคะเนลกษณะของดนจากคาแรงตานทปลายกรวยกบคาอตราสวนแรงเสยดทาน (Friction Ratio) ซงเปนอตราสวนระหวางแรงเสยดทานกบแรงตานทปลายกรวย ดงแสดงในรปท 1.7 ถงแมวาการทดสอบ CPT จะถกพฒนามาเพอการคาดคะเนก าลงของเสาเขม แตกมนกวจยเสนอวธการคาดคะเนก าลงรบน าหนกบรรทกของดนจากผลของ CPT ส าหรบการออกแบบฐานรากแผไวเชนกน

แรงตานทปลายกรวย (Cone Resistance, qc) สามารถน ามาประมาณความหนาแนน

สมพทธของทรายทมการอดตวปกต (Normally Consolidated Sand) ไดจากสมการท 1.19

(Jamiolkowski et al., 1985) โดยท qc และ 0 มหนวยเปนตนตอตารางเมตร และประมาณคา

มมของแรงเสยดทานภายในประสทธผล (Effective Internal Friction Angle, ) หนวยเปนองศา ของทรายไดจากสมการท 1.20 (Kulhawy and Mayne, 1990)

ขนท 1 ทงกรวยและปลอกวดแรงเสยดทานถกดนลงไปยงระดบทตองการทดสอบ

ขนท 3 ทงกรวย และปลอกวดแรงฝดถกดนใหจมลงและวดแรงตานทปลายรวมกบแรงเสยดทานทปลอก

ขนท 2 เฉพาะกรวยถกดนใหจมลงในดนและวดคาแรงตานทปลาย(Cone Resistance)

รปท 1.6 การทดสอบ CPT

13 ซม

.

Dr (%) = -98 + 66log

c

0

q (1.19)

= tan-1[0.1 + 0.38log(qc/0)] (1.20)

ในกรณของดนเหนยว คาความแขงแรงเฉอนแบบไมระบายน า (Undrained Shear

Strength, cu) คาความดนสงสดทเคยกดทบ (Preconsolidation Pressure, c) และคาอตราสวนการอดตวคายน าเกนตว (Overconsolidation Ratio, OCR) สามารถประมาณไดจากสมการท 1.21 ถง 1.23 ตามล าดบ (Mayne and Kemper, 1988)

c 0u

K

q -c =

N

(1.21)

c = 0.243(qc)0.96 (1.22)

รปท 1.7 การคาดคะเนลกษณะของดนจากผลของ CPT (Lunne, Robertson and Powell, 1984)

Friction Ration, %

Cone

Res

istan

ce, M

Pa

OCR = 0.371.01

c 0

0

q -

(1.23)

โดย 0 = ความเคนในแนวดงทงหมด (Total Vertical Stress) NK = คาตวประกอบก าลงรบน าหนกมคาเปน 15 และ 20 ส าหรบกรวยไฟฟา (Electric

Cone) และกรวยกล (Mechanical Cone) ตามล าดบ 1.4.3 การทดสอบใบเฉอน (Vane Shear Test) การทดสอบใบเฉอนใชในกรณของดนเหนยวทมสภาพไมแขงแรงนก เครองมอประกอบดวย

ใบมดซงท าจากเหลกเหนยวก าลงสง 4 แผน ตงฉากซงกนและกน ใบมดทง 4 เชอมตดกบแกนเหลกซงอยในแนวดง ใบมดยาวเปน 2 เทาของความกวาง ขนาดของใบเฉอนทนยมใชกนทวไปม 2 ขนาดคอ 110 x 55 และ 130 x 65 มลลเมตร และมความหนา 1.95 มลลเมตร รปท 1.8 แสดงลกษณะของใบเฉอนซงมทงแบบ ใบเฉอนสเหลยมผนผา (Rectangular Vane) และใบเฉอนปลายสอบ (Tapered Vane)

รปท 1.8 เครองมอส าหรบการทดสอบใบเฉอน

D

H = 2D

45

D

ก. ใบเฉอนสเหลยมผนผา ข. ใบเฉอนปลายสอบ

การทดสอบใบเฉอนกระท าโดยกดใบมดลงไปในดนกนหลมเจาะ หมนแกนเหลกใหใบเฉอนหมนตดดนดวยความเรว 0.1 องศาตอวนาท คาแรงตานสงสดของดนทไดเปนความแขงแรงเฉอนแบบไมระบายน าของการทดสอบใบเฉอน (Vane Shear Test Undrained Shear Strength, cu(VST)) คาทไดนจะสงกวาคาความแขงแรงเฉอนแบบไมระบายน า (Undrained Shear Strength, cu) ทแทจรง จงตองปรบแกโดยใชสมการท 1.24

cu = cu(VST) (1.24)

โดย คอคาตวประกอบส าหรบปรบแกซง Bjerrum (1972) แนะน าไวดงสมการท 1.25 และ Morris and Williams (1994) แนะน าไวดงสมการท 1.26 และ 1.27

= 1.7 – 0.54log(PI) (PI เปน %) (1.25)

= 1.18e-0.08(PI) + 0.57 (กรณท PI>5) (1.26)

= 7.01e-0.08(LL) + 0.57 (LL เปน %) (1.27)

นอกจากน ยงอาจหาคา จากกราฟในรปท 1.9 (Das et al., 1986)

รปท 1.9 คาตวประกอบส าหรบปรบแกผลการทดสอบใบเฉอน

ดนเหนยวอดแนนปกต (Normally Consolidated Clay)

ดนเหนยวอดแนนเกนตว (Overconsolidated Clay)

cu(VST)/0

คาจากสนามของการทดสอบใบเฉอน สามารถน าไปประมาณคา c และ OCR ไดจากสมการท 1.28 และ 1.29 ตามล าดบ (Mayne and Mitchell, 1988)

c = 7.04(cu(VST))0.83 (1.28)

OCR = u(VST)

0

c

(1.29)

Mayne and Mitchell (1988), Hansbo (1957) และ Larsson (1980) ไดใหคา ไวในสมการ

ท 1.30, 1.31 และ 1.32 ตามล าดบ

= 22(PI)-0.48 (1.30)

= 222

w(%) (1.31)

= 1

0.08+0.0055(PI) (1.32)

1.5 การเกบตวอยาง (Sample Collection)

1.5.1 ตวอยางเปลยนสภาพ (Disturbed Sample) ตวอยางทเกบดวยวธการขด หรอเกบจากสวานในระหวางการเจาะส ารวจชนดน เปน

ตวอยางทมสภาพเปลยนแปลงไปจากสภาพดงเดม ตวอยางเปลยนสภาพนไมสามารถน าไปวเคราะหหาคณสมบตทางวศวกรรมบางอยาง เชน ก าลงรบแรงเฉอน ฯลฯ ได แตสามารถน าไปใชในการทดสอบหาการกระจายขนาดของเมดดน พกดอตเตอรเบรก ความถวงจ าเพาะของเมดดน และปรมาณความชนตามธรรมชาตได นอกจากน หากตวอยางทไดจากกระบอกเกบตวอยางแบบผาซกในการท า SPT มลกษณะเปนทรงกระบอกและไมมการแตก ถงแมจะเปนตวอยางทถกรบกวนแตอาจใชในการประมาณหนวยน าหนกของดนไดโดยการวดขนาดและชงน าหนก และอาจทดสอบหาคาความแขงแรงจากเครองมอทดสอบขนาดเลกบางประเภทเพอประมาณคาก าลงรบแรงเฉอนแบบไมระบายน าได เชน เครองทดสอบฝงจมแบบพกพา (Pocket Penetrometer) และเครองทดสอบใบเฉอนแบบพกพา (Torvane) ดงแสดงในรปท 1.10 ก. และ ข. ตามล าดบ

เครองมอ 2 ชนดนอาจใชในการทดสอบดนทผนงบอขดได ควรระลกไวเสมอวาตวอยางดนจากกระบอกเกบตวอยางแบบผาซกเปนตวอยางทถกรบกวน คณสมบตของดนทไดจากการทดสอบบนตวอยางนจงมความคลาดเคลอนสง จงควรประมาณคณสมบตของดนโดยวธอนประกอบดวย

รปท 1.10 เครองมอทดสอบในสนามขนาดเลก

1.5.2 ตวอยางคงสภาพ (Undisturbed Sample) การทราบคณสมบตทางวศวกรรมของดนทส าคญบางอยาง เชน ความแขงแรง ลกษณะการ

ทรดตว ฯลฯ จ าเปนตองหาจากการทดสอบบนตวอยางทมสภาพใกลเคยงกบสภาพตามธรรมชาตมากทสด ในกรณของดนเหนยวออนนยมเกบตวอยางโดยกดกระบอกเปลอกบาง (Thin-Walled Tube) ดงรปท 1.11 ลงไปในดนอยางรวดเรวและตอเนอง

รปท 1.11 กระบอกเปลอกบาง (มตทแสดงมหนวยเปนมลลเมตร)

กดกานโลหะลงในดนจนจมถงขด

อานคาความแขงแรงทชองน 254 มลลเมตร

ก. เครองทดสอบฝงจมแบบพกพา ข. เครองทดสอบใบเฉอนแบบพกพา

705 - 1791 610 - 1219 12.7

50.29

76.2 63.5

a

a หนาตด a-a

47.6 50.8

กระบอกเหลกไมมตะเขบ

วาลวลกบอลเหลก เกลยวตอกานเจาะ

สกรยดกระบอกเปลอกบาง

เนองจากความหนาของกระบอกเกบตวอยางเมอเทยบกบเสนผาศนยกลางภายในของกระบอก มผลตอคณภาพของตวอยาง ดงนนจงก าหนดใหอตราสวนพนทของกระบอก (Area Ratio, Ar) ตามสมการท 1.33 ควรมคาระหวาง 0.10 ถง 0.15 ส าหรบดนเหนยวทวไป และควรมคาประมาณ 0.10 ส าหรบดนเหนยวทไวตอการสญเสยก าลง (Das, 2004)

2 2o i

r 2i

D -DA =

D (1.33)

โดย Do = เสนผาศนยกลางภายนอกของกระบอกเกบตวอยาง

Di = เสนผาศนยกลางภายในของกระบอกเกบตวอยาง เมอเกบตวอยางโดยกระบอกเปลอกบางแลว จะปดผวหนาดนดวยขผงหรอฝายางกน

ความชน กอนน าไปทดสอบในหองปฏบตการตอไป ในกรณทตองการเกบตวอยางทระดบไมลกมาก การเกบตวอยางคงสภาพอกวธหนงคอการ

ขดดนเปนกอนสเหลยมจตรส (Block Sample) ใสกลองไมแลวเทขผงลงในชองวางระหวางดนกบกลอง ขนาดทนยมเกบคอ 30 เซนตเมตร ในกรณทเปนดนทมแรงยดเหนยวต า เชนดนทมปรมาณทรายหรอทรายแปงสง อาจเกบขนาดใหญกวาและกอนการตดแตงตวอยางเพอการทดสอบควรน าไปแชแขงกอน เพราะดนประเภทนแตกออกจากกนไดงาย

1.6 การทดสอบในหองปฏบตการ (Laboratory Test)

ตวอยางดนทเกบมาจากการเจาะส ารวจ ทงแบบเปลยนสภาพและคงสภาพ จะน าไปทดสอบในหองปฏบตการ เพอหาพารามเตอรทจ าเปนตอการประมาณก าลงรบน าหนกบรรทกของดนซงสามารถแบงการทดสอบไดเปน 2 กลม คอการทดสอบหาคณสมบตพนฐาน และการทดสอบหาคณสมบตเฉพาะ

1.6.1 การทดสอบเพอหาคณสมบตพนฐาน (Basic Property Test) คณสมบตพนฐานทางวศวกรรมทจ าเปนตอการจ าแนกประเภทดนคอ ปรมาณความชนใน

สภาพธรรมชาตของดน การกระจายขนาดของเมดดน พกดพลาสตกและพกดเหลว อาจมการทดสอบหาความถวงจ าเพาะของเมดดนดวยหากตองการน าไปประกอบการวเคราะหบางอยาง เชน การทรดตวของดน เปนตน การทดสอบหาคณสมบตพนฐานน สามารถใชตวอยางเปลยนสภาพได

1.6.2 การทดสอบเพอหาคณสมบตเฉพาะ (Specific Property Test)

ในการปฏบตงานดานวศวกรรมปฐพทส าคญ จ าเปนตองทราบพารามเตอรบางตวเพอความถกตองของการออกแบบ ซงตองใชตวอยางคงสภาพในการทดสอบ เชน พารามเตอรของการทรดตว และความแขงแรง เปนตน

เนองจากการทดสอบเพอหาคาพารามเตอรดานความแขงแรงของดนนนมหลายวธ ท าใหพารามเตอรทไดมหลายประเภทตามแตเงอนไขของการทดสอบ เชน ความแขงแรงเฉอนแบบไมระบายน า (Undrained Shear Strength, cu) และมมของแรงเสยดทานภายในประสทธผล

(Effective Internal Friction Angle, ) เปนตน ในทนจงจะสรปลกษณะของการทดสอบและพารามเตอรความยดหยน (Elastic Parameter) ไว เพอประโยชนในการวเคราะหปญหาและการออกแบบ (ASCE, 1994)

1.6.2.1 โมดลสยดหยนของยง (Elastic Young’s Modulus) วสดทมคณสมบตเปนไปตามกฎของฮค (Hook’s Law) จะมอตราการเพมของความเครยด

คงทตามการเพมของความเคนดงสมการท 1.34

z z

1E

(1.34)

โดย E เปนคาคงทเรยกวาโมดลสยดหยนของยง ซงดนไมไดมคณสมบตตามน โดยเฉพาะ

อยางยงการเสยรปของดนทจะไมคนกลบสสภาพเดมเหมอนโลหะ แตในการวเคราะหปญหาทางวศวกรรมปฐพมกสมมตวาดนเปนวสดทมคณสมบตเปนไปตามกฎของฮค โมดลสยดหยนของดนสามารถหาไดจากการทดสอบหลายวธดงแสดงในตารางท 1.9 และแสดงเปนเสนทางความเคน (Stress Path) ดงรปท 1.12 ความสมพนธระหวางโมดลสประเภทตางๆ แสดงในสมการท 1.35 ถง

1.37 โดยท คออตราสวนปวซอง (Poisson’s Ratio)

EG2(1 )

(1.35)

E

K3(1 2 )

(1.36)

d

E(1 )E

(1 )(1 2 )

(1.37)

ตารางท 1.9 การทดสอบดนดวยวธตางๆ และพารามเตอรทไดจากการทดสอบ การทดสอบ ลกษณะของการทดสอบ แผนภม

ทดสอบแกนเดยว (Uniaxial Test, UT)

เพมความเคน 1 โดยท 2 และ

3 เปนศนย ไดคาโมดลสของยง (Young’s Modulus, E)

ทดสอบแรงอดดวยน า (Hydrostatic Compression Test, HCT)

เพมความเคน 1, 2 และ 3 เปน

0 เทากน โดยท vol=1+2+3 ไดคาโมดลสรวม (Bulk Modulus, K)

ทดสอบเฉอนอยางงาย (Simple Shear Test, SST)

ใหความเคน 1, 2 และ 3 เปน

0 เทากน จากนนเปลยนความเคน

ใน 2 ทศทาง เชน 1=-3

และ 2=0 ไดคาโมดลสเฉอน (Shear Modulus, G)

ทดสอบแรงอดแบบจ ากดขอบเขต (Confined Compression Test, CCT)

เพมความเคน 1 โดยท 2=3 =0 เหมอนการทดสอบการอดตวคายน า (Consolidation Test) ไดคาโมดลสแบบถกควบคม (Constrained Modulus, Ed)

ทดสอบแรงอดสามแกนแบบดงเดม (Conventional Triaxial Compression Test, CTCT)

ใหความดนแกดนจนความเคนท

กระท าทงสามแกนเปน 0 เทากน

เพม 1 ขณะท 2 และ 3 คงท ไดคาโมดลสสมผส (Tangent Modulus, Et) ของการอด

ทดสอบแรงดงสามแกนแบบดงเดม (Conventional Triaxial Extension Test, CTET)

ใหความดนแกน ารอบดนจนความ

เคนทกระท าทงสามแกนเปน 0

เทากน เพม2 และ 3 เทาๆกน

ขณะท 1 คงท ไดคาโมดลสสมผส (Tangent Modulus, Et) ของการดง

1-0

-1 0

0

3 3

Et

1-0

1

1 3t

1

d( )E

d

1

1

0 0

1d

1

dE

d

1

1

1

1

21

12

12

dGd

12

12

12 12

0

0

vol

dKd

0

vol

0 0

0

1

1

1

dEd

1

1

รปท 1.12 เสนทางความเคนของการทดสอบดนดวยวธตางๆ

คาโมดลสยดหยน (Elastic Modulus, Es) ในสภาพไมระบายน าของดนเหนยว อาจ

ประมาณไดจากคา cu ไดจากสมการท 1.38 ซงคา Kc ในสมการนไดจากกราฟในรปท 1.13

Es = Kccu (1.38)

รปท 1.13 คาของ Kc ส าหรบสมการท 1.38

1

2

3

Space Diagonal

2 32 2

ก. ระนาบสามแกน (Triaxial Plane)

0 UT

SST CTCT HCT

CTET

2 32 2

Space Diagonal

1

CCT 2

1

ข. เสนทางความเคน (Stress Path)

PI30

30PI50

PI50

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Kc

1 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 OCR

คาโมดลสยดหยนหนวยเปนปอนดตอตารางนว สามารถประมาณจากผลการทดสอบก าลงรบน าหนกบรรทกของดนดวยแผนเหลก (Plate Bearing Test) ไดดงสมการท 1.39

2

s p w

p

(1 )E B I

q

(1.39)

โดย = อตราสวนปวซอง = 0.4

pq

= ความลาดชนของกราฟความสมพนธระหวางความดนทกระท าตอแผนเหลกกบ

การทรดตวหนวยเปนนวและปอนดตอตารางนว Bp = เสนผาศนยกลางของแผนเหลก หนวยเปนนว

Iw = คาตวประกอบอทธพล (Influence Factor) = /4 ส าหรบแผนเหลกทรงกลม หมายเหต อตราสวนปวซองของดนมคาอยระหวาง 0.25 ถง 0.49 โดยท 0.49 เปนคาของ

ดนอมตว คาทควรใชส าหรบดนทวไปคอ 0.4 ซงความคลาดเคลอนของการวเคราะหปญหาในงานดนเนองจากการใชคาอตราสวนปวซองตางกนนน มคานอยมากเมอเทยบกบความแปรปรวนของขอมลอน

คาโมดลสแบบถกควบคม (Constrained Modulus, Ed) สามารถประมาณไดจากผลการทดสอบดวยหวกดปลายกรวยดงสมการท 1.40

Ed = cqc (1.40)

โดย c = คาปรบแกแสดงในตารางท 1.10 qc = แรงตานทปลายกรวย (Cone Resistance)

คาโมดลสยดหยนของทรายหนวยเปนตนตอตารางฟต สามารถประมาณจากผลการทดสอบฝงจมมาตรฐานดงสมการท 1.41 คา N ควรเปนคาเฉลยของการทดสอบหลายระดบ

0.87s

DE 9.4N B 1 0.4

B

(1.41)

โดย B = ความกวางของฐานราก หนวยเปนฟต

D = ความลกของฐานรากจากผวดน หนวยเปนฟต

ตารางท 1.10 คา ส าหรบสมการท 1.39 ประเภทดน qc, ตนตอตารางฟต c

ดนเหนยว (CL) 7 3-8

ดนเหนยว (CL) 7-20 2-5 ดนเหนยว (CL) 20 1-2.5

ทรายแปง (ML) 20 3-6

ทรายแปง (ML) 20 1-3

ดนเหนยวหรอทรายแปงทมสภาพพลาสตกสง (CH, MH) 20 2-6

ทราย 50 2-4

ทราย 100 1.5

ทรายปนดนเหนยว - 3-6 ทรายปนทรายแปง - 1-2

ชอลค 20-30 2-4 1.7 สรป (Conclusion)

การส ารวจชนดนเปนงานทจ าเปนตองานวศวกรรมโยธา อาจมผมองวาเปนการเพมคาใชจาย แตในความเปนจรงแลว การทราบขอมลของชนดนกลบชวยใหประหยดไดมาก เพราะสามารถออกแบบและวางแผนการกอสรางไดเหมาะสมและถกตอง สามารถคาดคะเนปญหาและหาแนวทางแกไขไวลวงหนาได วธและปรมาณการส ารวจชนดนมหลากหลาย วศวกรตองพจารณาเลอกใชตามความเหมาะสมของขนาดและความส าคญของงานกอสราง

การทดสอบเพอทราบคณสมบตทางวศวกรรมของดน เปนสงจ าเปนตอการน าไปเปนพารามเตอรในการออกแบบ วศวกรตองเขาใจเงอนไขของงานเพอใหสามารถเลอกวธการทดสอบใหเหมาะสมได และตองเขาใจในผลของการทดสอบทไดมาดวยวาอยในเงอนไขใด และเมอน าไปแปรผลเปนพารามเตอรดวยวธตางๆ ตองเขาใจเงอนไขของวธนนๆ อยางชดเจน เชน บางวธใชไดกบดนเหนยวเทานน เปนตน

1.8 เอกสารอางอง (Reference) 1) Das, G., Lacasse, S., Lunne, I., and Hoeg, K. (1986), “Use of In Situ Tests for

Foundation Design in Clay”, Proc. of In Situ’86, ASCE, pp.1-30. 2) ASCE (1972), “Subsurface Investigation for Design and Construction of Foundations

of Buildings”, Journal of Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE Vol.98, No.SM5, pp. 481-490.

3) ASCE (1994), “Settlement Analysis (Technical Engineering and Design Guides as Adapted from the US Army Corps of Engineering, No.9)”, ASCE Press, USA.

4) Bjerrum, L. (1972), “Embankment on Soft Ground”, Proc. of the Specialty Conference, ASCE, Vol.2, pp.1-54.

5) Bowles, J.E. (1997), “Foundation Analysis and Design 5th Ed.”, McGraw-Hill, Singapore.

6) Cubrinovski, M., and Ishihara, K., (1999), “Empirical Correlations between SPT N-Values and Relative Density for Sandy Soils”, Soils and Foundations, Vol.39, No.5, pp.61-92.

7) Das, B.M. (2004), “Principles of Foundation Engineering 5th Ed.”, Thomson Learning Inc., USA.

8) Gabriel, K. (2001), “What’s on the agenda”, Ground Engineering, 34(7), pp.22-23. 9) Hansbo, S. (1957), “A New Approach to the Determination of the Shear Strength of

Clay by the Fall Cone Test”, Swedish Geotechnical Institute, Report No.114. 10) Hatanaka, M., and Uchida, A. (1996), “Empirical Correlation between Penetration

Resistance and Internal Friction Angle of Sandy Soils”, Soils and Foundations, Vol.36, No.4, pp. 1-10.

11) Hara, A., Ohata, T., and Niwa, M. (1971), “Shear Modulus and Shear Strength of Cohesive Soils”, Soils and Foundations, Vol.14, No.3, pp. 1-12.

12) Jamiolkowski, M., Ladd, C.C., Germaine, J.T., and Lancellotta, R. (1985), “New Developments in Field and Laboratory Testing of Soils”, Proc. of 11th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol.1, pp. 57-153.

13) Kulhawy, F.H., and Mayne, P.W. (1990), “Manual of Estimating Soil Properties for Foundation Design”, Electric Power Research Institute, Palo Alto, USA.

14) Larsson, R. (1980), “Undrained Shear Strength in Stability Calculation of Embankments and Foundations on Clay”, Canadian Geotechnical Journal, Vol.17, pp.591-602.

15) Liao, S.S.C., and Whitman, R.V. (1986), “Overburden Correction Factors for SPT in Sand”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.112, No.3, pp. 373-377.

16) Marcuson, W.F., III, and Bieganousky, W.A. (1977), “SPT and Relative Density in Course Sands”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.103, No.11, pp. 1295-1309.

17) Mayne, P.W., and Kemper, J.B. (1988), “Profiling OCR in Stiff Clays by CPT and SPT”, Geotechnical Testing Journal, ASCE, Vol.11, No.2, pp.139-147.

18) Mayne, P.W., and Mittchell, J.K. (1988), “Profiling of Overconsolidation Ratio in Clay by Field Vane”, Canadian Geotechnical Journal, Vol.25, No.1, pp.150-158.

19) Morris, P.M., and Williams, D.T., (1994), “Effective Stress Vane Shear Test Correction Factor Correlations”, Canadian Geotechnical Journal, Vol.31, No.3, pp.335-342.

20) Peck, R.B., Hanson, W.E., and Thornburn, T.H., (1974), “Foundation Engineering 2nd”, Wiley, USA.

21) Seed, H.B., Arango, I., and Chan, C.K. (1975) “Evaluation of Soil Liquefaction Potential During Earthquakes” Report No. EERC 75-28, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley.

22) Seed, H.B., Tokimatsu, K., Harder, L.F., and Chung, R.M. (1985), “Influence of SPT Procedures in Soil Liquefaction Resistance Evaluation”, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol.111, No.12, pp. 1425-1445.

23) Sewers, G.F. (1979), “Introductory Soil Mechanics and Foundations 4th Ed.”, Macmillan Publishing Co., Inc., USA.

24) Simons, N., Menzies, B. and Matthews, M. (2000), “ A Short Course in Geotechnical Site Investigation”, Thomas Telford Ltd., Great Brutain.

25) Skempton, A.W. (1986), “Standard Penetration Test Procedures and the Effect in Sands of Overburden Pressure, Relative density, Particle Size, Aging and Overconsolidation”, Geotechnique, Vol.36, No.3, pp.425-447.

26) Stroud, M. (1974), “SPT in Insensitive Clays”, Proc. of European Symposium on Penetration Testing, Vol.2.2, pp.367-375.

27) คณะอนกรรมการสาขาวศวกรรมปฐพ (2545), “แนวทางการตรวจสอบชนดนเพองานฐานราก”, วศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชปถมภ, กรงเทพฯ.