เก็บถาวรเนื้อหาระดับมืออาชีพ: บทความนี้เก็บรักษาภาพรวมทางประวัติศาสตร์ของแนวคิด สูตร และขั้นตอนห้องปฏิบัติการทางธรณีเทคนิค ไม่ใช่การศึกษาทางธรณีเทคนิค การออกแบบเขื่อน ข้อกำหนดการบดอัด แผนการควบคุมคุณภาพ หรือทดแทนมาตรฐานปัจจุบัน พารามิเตอร์ของดิน อุปกรณ์ พลังงานการบดอัด เกณฑ์การยอมรับ และวิธีการทำงานที่ปลอดภัยถูกกำหนดโดยวิศวกรธรณีเทคนิคที่ได้รับอนุญาตและห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองโดยพิจารณาจากดินและวัตถุเฉพาะ
Savo Kusić มุ่งเน้นไปที่ หน้าต่างไม้, หน้าต่างไม้-อลูมิเนียม, หน้าต่างแบบกำหนดเอง, ประตู และ ขอใบเสนอราคา บทความนี้ยังคงเป็นเอกสารทางเทคนิค และไม่ได้นำเสนอการออกแบบ การทดสอบ หรือการดำเนินการทางธรณีเทคนิค
การบดอัดดินร่วน
การบดอัดของดินร่วนขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของอนุภาคของแข็ง รวมถึงโครงสร้างของดินด้วย ในกรณีของดินที่ไม่ถูกผูกไว้ มีข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับค่าความพรุน n และค่าสัมประสิทธิ์ความพรุน e สำหรับโครงสร้างที่หายากและหนาแน่นที่สุดจะเคลื่อนที่
หากวัสดุที่ไม่ถูกมัดถูกทำให้แห้งและค่อยๆ เทลงในบีกเกอร์เพื่อไม่ให้อัดแน่นระหว่างการเท จะได้ โครงสร้างที่หายากที่สุด โครงสร้างนี้สอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์ความพรุน emax ซึ่งค่าของทรายในข้อความต้นฉบับอยู่ภายในขีดจำกัด:
emax = 0,7–1,0.
หากเทวัสดุชนิดเดียวกันลงในบีกเกอร์เป็นชั้นบางๆ และแต่ละชั้นถูกกระแทกด้วยค้อนไม้จนกระทั่งปริมาตรคงที่ กล่าวคือ จนกว่าจะหยุดตกตะกอนภายใต้การตอก จะได้โครงสร้าง หนาแน่นที่สุด สอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์ความพรุน emin ซึ่งค่าของทรายคือ:
emin = 0,45–0,65.
การบดอัดของดินที่ไม่ได้ยึดเกาะจะแสดงโดยการบดอัดสัมพัทธ์ ID ซึ่งเป็นค่าสัมประสิทธิ์ที่แสดงระดับการบดอัดของดินสัมพันธ์กับการบดอัดสูงสุด:
โดยที่ e คือค่าสัมประสิทธิ์ความพรุนของดินในสภาวะธรรมชาติของการบดอัด ค่าสุดท้ายของความหนาแน่นสัมพัทธ์คือ:
- สำหรับโครงสร้างที่หายากที่สุด e = emax; ID = 0;
- สำหรับโครงสร้างที่หนาแน่นที่สุด e = emin; ID = 1.
เกณฑ์สำหรับการบดอัดดินทรายตาม Terzaghi ในข้อความต้นฉบับคือ:
- ทรายบดเบาบาง: ID = 0–1/3;
- ทรายบดขนาดกลาง: ID = 1/3–2/3;
- ทรายอัดแน่น: ID = 2/3–1.
ในกรณีของเขื่อนบนถนนและเขื่อน ข้อความต้องมี ID = 2/3–1.
แทนที่จะใช้รูปแบบก่อนหน้า สามารถใช้อัตราส่วนปริมาตรได้:
โดยที่ V คือปริมาตรของตัวอย่างดินที่ไม่ถูกรบกวน Vmax คือปริมาตรของดินในปริมาณเท่ากันในสภาวะที่มีการบดอัดน้อยที่สุด และ Vmin คือปริมาตรของดินในปริมาณเท่ากันในสภาวะการบดอัดสูงสุด
ข้อจำกัดการใช้งาน: การจำแนกประเภทและข้อกำหนดในอดีตไม่สามารถถ่ายโอนไปยังโครงการหรือสถานที่ก่อสร้างโดยตรง ประเภทของดิน วิธีการสุ่มตัวอย่าง สภาพตัวอย่าง มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง และข้อกำหนดของโครงการ อาจเปลี่ยนแปลงวิธีการและเกณฑ์
การบดอัดดินที่ถูกผูกไว้
ด้วยดินที่ถูกยึดเกาะ การบดอัดไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับขนาดและรูปร่างของส่วนผสมที่เป็นของแข็งและโครงสร้างของมันเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันอีกด้วย เนื่องจากการทำงานร่วมกัน อนุภาคของแข็งจึงเกาะติดกัน ดังนั้นการบีบน้ำออกจากรูพรุนระหว่างการบดอัดจึงทำได้ยากกว่าดินที่ไม่เกาะกันมาก ซึ่งอนุภาคจะเคลื่อนที่ได้ง่ายกว่าภายใต้ภาระ
เมื่อบดอัดดิน ปริมาณน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่ง ด้วยการบีบน้ำ น้ำจะถูกผลักออกจากรูขุมขน และความหนาของฟิล์มน้ำจะลดลง ความพรุนลดลง และกำลังรับแรงเฉือนและความหนาแน่นรวมเพิ่มขึ้น ยิ่งความหนาแน่นสูง ของแข็งก็จะยิ่งมากขึ้นและมีรูพรุนต่อหน่วยปริมาตรน้อยลง อัตราส่วนนี้ถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานในการประเมินการบดอัดของดินที่ถูกผูกไว้ การควบคุมการบดอัดในข้อความดำเนินการโดยใช้น้ำหนักปริมาตรแบบแห้ง:
γd = Wd / V [N/cm3]
โดยที่ Wd คือน้ำหนักของตัวอย่างดินที่แห้งสนิทในหน่วย N และ V คือปริมาตรของตัวอย่างเดียวกันในสถานะอัดแน่นก่อนทำให้แห้ง มีหน่วยเป็น cm3.
การพิจารณาคดีของผู้คุมคดี
การทดสอบของ Proctor ทำหน้าที่ระบุความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณน้ำในดินและการบดอัด โดยจะกำหนด ความชื้นที่เหมาะสม เช่น ความชื้นที่ดินอัดแน่นจะให้น้ำหนักปริมาตรแห้งสูงสุดสำหรับพลังงานบดอัดที่กำหนด
อุปกรณ์ของ Proctor ที่อธิบายไว้ในอดีต (รูปภาพ 1) ประกอบด้วยกระบอกโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน Ø = 10 cm ความสูง 12 cm (รูปภาพ 1_a_) ส่วนต่อขยายของกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความสูงเท่ากัน 10 cm (รูปภาพ 1_b_) และตัวตอกโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 cm น้ำหนัก 2,5 N ในรางนำทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเล็กน้อย รางนำเปิดอยู่ที่ปลายล่างและปิดที่ปลายบน โดยมีช่องเปิดที่กว้างกว่าเล็กน้อยเพื่อให้ที่จับ ram ลอดผ่านได้ (รูปภาพ 1_c_) ปลายล่างของกระบอกสูบวางอยู่บนแผ่นโลหะขนาดใหญ่และยึดไว้ระหว่างการตอก
ตัวอย่างจะถูกทำให้แห้งตามขั้นตอนเดิม และกรองผ่านช่องตะแกรง 5 mm เพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของเมล็ดข้าวขนาดใหญ่ จากนั้นนำมาผสมกับน้ำในปริมาณที่ต้องไม่มากจนตัวอย่างเละหรือน้อยจนไม่สามารถแปรรูปตัวอย่างได้ ขั้นแรก ให้วางชั้นที่มีความสูงประมาณ 8 cm ลงในกระบอกสูบโดยมีส่วนขยายอยู่ในสถานะไม่มีการอัดแน่น และบดอัดด้วย 25 โดยจะเป่ากระจายอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิว การกระแทกเกิดขึ้นจากการตกกระแทกของค้อนจากความสูง 30 cm มีการเคลือบชั้นความหนา 8 cm ใหม่ กระแทกด้วยการเจาะ 25 ใหม่ และทำซ้ำขั้นตอนนี้กับชั้นที่สาม หลังจากเสร็จสิ้น ส่วนขยายจะถูกลบออก พื้นผิวของตัวอย่างจะอยู่ในแนวเดียวกับขอบของกระบอกสูบด้านล่าง และเอาดินส่วนเกินออก จากนั้นนำตัวอย่างของดินบดอัดออก และหาความหนาแน่นของมวลแห้ง γd และปริมาณความชื้น w
รูปภาพ 1 — การทดลองของผู้คุม
การทดลองซ้ำตั้งแต่ 5 ถึง 6 โดยใช้วัสดุที่สดใหม่และไม่ผ่านการบำบัดจากตัวอย่างเดียวกันเสมอ แต่ใช้ปริมาณน้ำต่างกัน เพื่อให้ได้ค่าที่แตกต่างกันสำหรับ γd และ w ความชื้นในดิน w ถูกนำไปใช้กับ abscissa ของแผนภาพ และน้ำหนักปริมาตรแห้ง γd บนพิกัด (รูปภาพ 2) จุดที่เชื่อมต่อกันทำให้เกิดเส้นโค้งที่แสดงว่าความหนาแน่นของแห้งเทกองเพิ่มขึ้นตามความชื้นจนถึงสูงสุดก่อนแล้วจึงลดลง ความชื้น wopt ที่สอดคล้องกับความหนาแน่นของมวลแห้งสูงสุด สูงสุด γd เรียกว่า ความชื้นที่เหมาะสมที่สุด ในข้อความ เป็นที่ยอมรับว่าที่ความชื้นนี้ การบดอัดสูงสุดจะเกิดขึ้นได้สำหรับพลังงานการบดอัดที่กำหนด การทดสอบที่ดำเนินการในลักษณะนี้เรียกว่า standard Proctor’s test
รูป 2 — แผนภาพพร็อกเตอร์.
ความปลอดภัยและมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ: ขนาดของอุปกรณ์ มวลและการปล่อยของเครื่องกระทุ้ง จำนวนชั้นและการกระแทก และการเตรียมตัวอย่างเป็นข้อมูลในอดีตที่ส่งมาที่นี่ ไม่ใช่คำสั่งแบบสแตนด์อโลน ขั้นตอนที่ถูกต้องต้องกำหนดมาตรฐานและแผนห้องปฏิบัติการที่เหมาะสม การทำแห้ง การร่อน และการอัดแน่นมีความเสี่ยงจากฝุ่น อนุภาคที่กระเด็น การหนีบ และการกระแทก จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ การป้องกัน และผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมอย่างเหมาะสม
ผลกระทบของขนาดเกรนที่มากกว่า 5 mm
ในข้อความต้นฉบับระบุว่าเกรนที่มีขนาดใหญ่กว่า 5 mm จะไม่ส่งผลกระทบที่มีนัยสำคัญหากคิดเป็น 25% ของมวลทั้งหมด หากมีมากกว่า 25% ควรคำนึงถึงอิทธิพลของมันด้วยการคำนวณน้ำหนักปริมาตรแห้งของส่วนผสมโดยใช้วิธีสัดส่วนหรือการทดสอบ Proctor แบบดัดแปลง
คำนวณโดยวิธีสัดส่วน
ตามวิธีนี้ น้ำหนักปริมาตรแห้งของส่วนผสมของวัสดุดิน γdm คำนวณจากการแสดงสัดส่วนของเมล็ดพืชด้านบนและด้านล่าง 5 mm:
อยู่ที่ไหน:
- γd — น้ำหนักปริมาตรแห้งของวัสดุที่ผ่านตะแกรงเปิด 5 mm;
- γsc — น้ำหนักปริมาตรของอนุภาคของแข็งที่เหลืออยู่บนช่องเปิดหน้าจอ 5 mm;
- m — เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของวัสดุที่เหลืออยู่บนช่องตะแกรง 5 mm สัมพันธ์กับมวลทั้งหมด
การทดสอบ Proctor แบบดัดแปลง
ตามประสบการณ์ของ US Bureau of Reclamation ที่อ้างถึงในข้อความต้นฉบับ หากเมล็ดพืชที่มีขนาดใหญ่กว่า 5 mm รวมกันมากกว่า 1/3 ถึง 2/3 ของมวลดินทั้งหมด ควรทำการทดสอบด้วยมวลรวม เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะทำเช่นนี้ในกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 cm จึงใช้กระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าในสิ่งที่เรียกว่า modified Proctor test ข้อความนี้อธิบายกระบอกสูบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15,2 cm และความสูง 23,2 cm โดยที่ตัวอย่าง 5,5 kp ได้รับการบดอัดเป็นสามชั้นที่เท่ากันโดยประมาณ โดยที่ 50 จะกระทบน้อยลง โดยแต่ละอันมีน้ำหนัก 4,53 kp และความสูงตกที่ 45,7 cm หากตัวอย่างมีเกรนสูงถึง 20 mm การทดสอบจะดำเนินการโดยใช้วัสดุที่ไม่ถูกรบกวน หากมีเมล็ดพืชที่มีขนาดใหญ่กว่า 20 mm ปริมาณ 5,5 kp ของตัวอย่างจะถูกกรองผ่านตะแกรง 20 mm และส่วนที่เหลือบนตะแกรงจะถูกแทนที่ด้วยวัสดุขนาด 5–20 mm.
นอกเหนือจากขั้นตอนที่อธิบายในลักษณะนี้ ในข้อความวิธีการแสดงประสิทธิภาพใดๆ ที่แตกต่างจากวิธีมาตรฐานยังเรียกว่าการทดสอบ Proctor แบบดัดแปลง
พลังงานการบดอัด
พลังงานการบดอัดของตัวอย่างในกระบอกสูบ Proctor สามารถแสดงได้ด้วยสมการ โดยที่ N คือจำนวนการกระแทกของค้อน h ความสูงของค้อนในหน่วย m, W น้ำหนักของค้อนในหน่วย Mp (เมกะปอน) และ V ปริมาตรของตัวอย่างในหน่วย m3.
ด้วยพลังงานการบดอัดที่เพิ่มขึ้น ทำให้ตัวอย่างมีการบดอัดได้มากขึ้น ความพรุน เช่น ปริมาณน้ำในดินลดลง และน้ำหนักปริมาตรแห้งเพิ่มขึ้น สำหรับพลังงานการบดอัด E1, E2, E3 และ E4 จะได้ไดอะแกรมของ Proctor ที่สอดคล้องกันในรูป 3 ไดอะแกรมทั้งหมดจะใกล้เคียงกับแผนภาพความอิ่มตัวของสี ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าไดอะแกรมของ 0% รูอากาศเมื่อรูขุมขนทั้งหมดเต็มไปด้วยน้ำ หรือ 5% รูอากาศเมื่อ 95% รูพรุนเต็มไปด้วยน้ำ
Figure 3 — แผนภาพพร็อกเตอร์สำหรับพลังงานการบดอัดที่แตกต่างกัน
สามารถสร้างแผนภาพความอิ่มตัวได้หากใช้ w = wz = n / γs(1-n) บน abscissa และ γd = γs(1-n) บนพิกัด โดยที่ n คือความพรุนของดิน และ γs คือน้ำหนักปริมาตรของอนุภาคของแข็งของดินที่ระบุ ตามมาว่าสามารถปรับพลังงานการบดอัดเพื่อให้ได้การบดอัดที่ต้องการ เพื่อควบคุมการบดอัดของดินธรรมชาติหรือคันดินอัดแน่น มักใช้ดัชนีการบดอัด Iz ในข้อความ อัตราส่วนของน้ำหนักปริมาตรแห้งของดินหรือคันดินที่กำหนด γd ต่อน้ำหนักปริมาตรที่ได้รับจาก Proctor γp:
Iz = γd / γp.
การออกแบบและการควบคุมในภาคสนาม: เส้นโค้งของห้องปฏิบัติการเพียงอย่างเดียวไม่ได้ยืนยันคุณภาพของเลเยอร์ที่ได้รับ การสุ่มตัวอย่าง ความหนาของชั้น ชนิดและจำนวนรอบของเครื่องจักร ความชื้น การวัดภาคสนาม ความสามารถในการรับน้ำหนัก การระบายน้ำ โครงสร้างที่อยู่ติดกัน และการติดตั้งใต้ดิน จะต้องรวมอยู่ในแผนการออกแบบและควบคุม อย่าเข้าใกล้พื้นที่ทำงานของลูกกลิ้งหรือเครื่องจักรอื่น ๆ โดยไม่มีการส่งสัญญาณและการควบคุมการเข้าถึงที่เป็นระเบียบ