Please use this identifier to cite or link to this item:
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12429
Title: | การศึกษาพฤติกรรมการเฉือนแบบไม่ระบายน้ำที่ขึ้นกับเวลาของดินเหนียวอ่อนทะเลภายใต้ภาระความร้อน : กรณีศึกษาดินเหนียวปากพนัง |
Other Titles: | Investigation of undrained time dependent behaviour of soft marine clay under thermal loading : case study of pakpanang clay |
Authors: | ธนันท์ ชุปอุปการ พิมพ์ปราชญ์ พันธ์วิศวกาญจน์ Faculty of Engineering Civil Engineering คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา |
Keywords: | แรงเฉือนของดิน การทดสอบ;ดินเหนียว ปากพนัง (นครศรีธรรมราช) |
Issue Date: | 2561 |
Publisher: | มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ |
Abstract: | Pakphanang, Nakhon Si Thammarat province is located in the eastern coast of the southern of Thailand. The lowland plain is formed by deposition of soft marine clay. The past decade to the present, the city is the one of the rapid development. There are a large number of the constructions, houses, Industrial plants and nuclear power plants that could happen in the future. The heat from industries is transferred to the soil surrounding the building. Consequently, engineer must clearly understand the rate-dependent behavior of clay that is very important to predict soil behavior and design structure. Changes in soil engineering behavior because of the changing temperature affect the strength of clay. Clay is fine grain soil, cohensive, electrostatic attraction, double layer adsorb clay particle that relate to high plasticity and low permeability. Thus, shear strength behavior of clay depends on time-dependent behavior or viscosity of soil. Heat conduction causes pore water that is important to affect strength of clay. Since the permeability of clay is lower than its conductivity. Accordingly, this study focuses on investigating the time-dependent undrained shear behavior of marine clay under both thermal and mechanical loading. Isotropic consolidated undrained triaxial compression tests with controlled temperature and strained rates are carried out for this purpose. The shearing temperatures were 45 and 60 degrees Celsius in undrained heating condition. Shear rates were 0.02%, 0.075%, 1.0%, and 6.0% per minute. Soil behavior in term of the effect of the overconsolidation ratios (OCR) were 1, 2, 4 and 8 are also investigated. At the end of this paper, we will present a comparative study of the relationship between stress and strain, shear strength of soft clay at high temperature (drained heating and undrained heating) and room temperature. The test results were indicated that the Pakphanung marine clay is classified in high plasticity Organic clay, OH. Heat affects decreasing of plastic index and liquid limit. Noticeably, the higher the temperature, the lower the liquid limit, soil mass and also organic matter. Anyway, it did not affect molecular structure. The strain rates affect undrained shear behavior, showed that high strain rate, high shear strength for any OCR. Heat is a factor that stimulates the strength of Pakphanung clay, especially, in low strain rate. It depends on the ability to drain excess water from the soil mass. The drained heating causes the higher shear strength than the non-heating test. On the other hand, the heat conductivity is faster than the ability to drain excess pore pressure built by undrained heat, the soil strength will decrease. Heating causes the soil reaches the point of failure slightly faster than drained heating test. Stress and thermal affect the water pressure coefficient at the failure point (A) at low OCR, which is higher than high OCR. The drained heating test showed higher A than undrained heat test and room temperature test. Moreover, the temperature also contributes to the modulus of elasticity at the point of failure. Clearly, increase the modulus of elasticity secant. Drained heating tests give the highest state boundary. The slope of the critical state of undrained heat is lower than the drained heating and non-heating. |
Abstract(Thai): | พื้นที่อําเภอปากพนัง จังหวัดนครศรีธรรมราชตั้งอยู่บริเวณปากแม่น้ําใกล้ทะเลฝั่งตะ ออกของภาคใต้ ซึ่งเป็นที่ราบลุ่มอันเกิดจากการตกตะกอนทับถมกันของดินเหนียว ปัจจุบันกลายเป็น เมืองที่มีการพัฒนาทางเศรษฐกิจอย่ารวดเร็ว จะเห็นได้จากการก่อสร้างอาคารบ้านเรือน โรงงาน อุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้นในทศวรรษที่ผ่านมา และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่อาจจะเกิดขึ้นในอนาคต ซึ่งจะมี พลังงานความร้อนจากอุตสาหกรรมต่างๆถ่ายเทลงสู่ดินบริเวณรอบองค์อาคาร ดังนั้นการศึกษาถึง (Rate dependent) มี พฤติกรรมการทรุดตัวของดินเหนียว ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่แปรผันไปตามอัตรา ความสําคัญมากในงานทางวิศวกรรม ซึ่งนําไปสู่การศึกษาเพื่อใช้ในการออกแบบโครงสร้างฐานราก อาคารและโครงสร้างพื้นฐานต่างๆ รวมไปถึงวิธีการการปรับปรุงคุณภาพดินเหนียวอ่อนในอนาคต การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมด้านวิศวกรรมของดินเนื่องด้วยอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ส่งผลต่อความแข็งแรงของดินโดยเฉพาะอย่างยิ่งดินเหนียวที่อิ่มตัวด้วยน้ํา ดินเหนียวเป็นดินเม็ด ละเอียด มีความเชื่อมแน่น และมีคุณสมบัติทางด้านประจุไฟฟ้า มีโมเลกุลของน้ํายึดเกาะอยู่ล้อม อนุภาคเม็ดดิน จึงทําให้มีดินเหนียวความเป็นพลาสติกสูง และมีความสามารถในการระบายน้ําที่ต่ํา ดังนั้นพฤติกรรมการรับแรงของดินเหนียวจะมีพฤติกรรมที่ขึ้นกับเวลาหรือความหนืดของดิน การ ส่งผ่านความร้อนลงสู่ดินมีผลต่อน้ําในมวลดิน ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลกระทบต่อความแข็งแรงของ ดิน เนื่องจากดินเหนียวมีความสามารถในการระบายน้ําที่ช้ากว่าการนําความร้อน ดังนั้นงานวิจัยนี้มี จุดประสงค์เพื่อศึกษาพฤติกรรมความเค้น ความเครียด และกําลังของดินเหนียวอ่อนปากพนัง ภายใต้ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและอัตราการเตือน โดยทําการทดสอบแรงอัดสามแกนแบบอัดตัวตาย และเรือนแบบไม่ระบายน้ํา ให้ความร้อนในเงื่อนไขไม่ระบายน้ํา (undrained heat) ที่อุณหภูมิ 45 และ 60 องศาเซลเซียส และอัตราความเครียดที่แตกต่างกัน 0.02% 0.0759% 1.0% และ 6.0% ต่อ นาที ตามลําดับ ในตอนท้ายของงานวิจัยนี้จะได้นําเสนอผลการเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่าง ความเห็นกับความเครียด และกําลังรับแรงเฉือนของดินเหนียวอ่อนปากหนังที่ทําการให้ความร้อนใน เงื่อนไขระบายน้ํา (drained heat) และในเงื่อนไขไม่ระบายน้ํา รวมทั้งทําการเปรียบเทียบกับการ ทดสอบที่อุณหภูมิห้อง จากผลการทดสอบพบว่าดินเหนียวปากพนังจัดเป็นดินเหนียวอินทรีย์ ที่มีความเป็น พลาสติกสูง (Organic clay, CH) และอุณหภูมิส่งผลต่อค่าพิกัดพลาสติกและค่าขีดจํากัดเหลวของ ดินเหนียวปากพนัง โดยอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะทําให้ค่าขีดจํากัดเหลวลดลงอย่างเห็นได้ชัด อุณหภูมิที่ สูงขึ้นส่งผลต่อการลดลงของน้ําหนักมวลดินและอินทรียวัตถุในมวลดิน ซึ่งไม่ได้เป็นผลจากการ เปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างโมเลกุลของดินแต่อย่างใด อัตราความเครียดส่งผลต่อพฤติกรรมการรับกําลังของดินเหนียวปากพนัง เมื่ออัตรา ความเครียดสูง ทําให้กําลังรับแรงเฉือนของดินสูงขึ้นในทุกๆสภาวะการอัดแน่นเกินตัว โดยความร้อน เป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อกําลังรับแรงเฉือนของดินที่อัตราการเฉือนข้ามากกว่าอัตราการเฉือนเร็ว ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับความสามารถในการระบายแรงดันน้ําออกจากมวลดิน หากให้ความร้อนโดยให้แรงดันน้ํา สามารถระบายออกได้ จะทําให้มวลดินมีสามารถรับแรงเฉือนได้มากกว่าการทดสอบที่อุณหภูมิห้อง แต่หากการน่าความร้อนได้เร็วกว่าความสามารถในการระบายน้ําออกจากมวลดิน ส่งผลให้มวลดินมี ความแข็งแรงลดลง การให้ความร้อนทําให้ดินถึงจุดวิบัติเร็วขึ้น ซึ่งเร็วกว่าการทดสอบโดยการให้ความ ร้อนแบบระบายน้ําเล็กน้อย อัตราความเครียดและอุณหภูมิมีผลต่อสัมประสิทธิ์ความดันน้ําที่จุดวิบัติ (pore pressure parameter at failure, A) ที่ค่าอัตราการอัดแน่นเกินตัวต่ํามากกว่าทีอัตราการอัด แน่นเกินตัวสูง และพบว่าการทดสอบแบบให้ความร้อนแบบระบายน้ําให้แนวโน้มค่าสัมประสิทธิ์ของ ความดันน้ําที่จุดวิบัติสูงกว่าการทดสอบแบบให้ความร้อนแบบไม่ระบายน้ํา และการทดสอบที่ อุณหภูมิห้อง นอกจากนี้อุณหภูมิยังส่งผลให้ค่าโมดูลัสยืดหยุ่นที่จุดวิบัติมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น และมี เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนในค่าโมดูลัสยืดหยุ่นซีแค้นต์ การทดสอบที่อุณหภูมิสูง ในเงื่อนไขการให้ความร้อน แบบระบายน้ํา ให้ขอบเขตสถานะ (State boundary) กว้างที่สุด ค่าความชันของเส้นสถานะวิกฤติ ของการทดสอบแบบให้ความร้อนแบบไม่ระบายน้ํา มีค่าต่ํากว่าการทดสอบแบบให้ความร้อนแบบ ระบายน้ํา และการทดสอบที่อุณหภูมิห้อง |
Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม. (วิศวกรรมโยธา))--มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์, 2561 |
URI: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/12429 |
Appears in Collections: | 220 Thesis |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
426707.pdf | 12.47 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.