การวิเคราะห์เสถียรภาพและการคาดคะเนการทรุดตัวของกำแพงกันคลื่น บนชั้นดินอ่อน

Abstract

ในการวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาถึงปัญหาทางด้านเสถียรภาพ และการทรุดตัวของกำแพงกันคลื่นแบบหินทิ้ง ซึ่งมีโครงการที่จะทำการก่อสร้างเพื่อป้องกันการกัดเซาะชายฝั่ง เนื่องจากคลื่นน้ำในทะเลบริเวณชายฝั่งของเขตอำเภอตากใบ บริเวณปากแม่น้ำตากใบซึ่งจากการศึกษาและสำรวจทางด้านธรณีวิทยาแล้วพบว่าบริเวณนั้นมีดินชั้นบนเป็นชั้นดินเหนียวอ่อนอันเป็นอุปสรรคทางด้านเสถียรภาพและการทรุดตัวของโครงสร้างเป็นอย่างมาก ส่วนชั้นล่างจะมีลักษณะชั้นทรายสลับกับดินเหนียว โดยการศึกษานี้ได้ครอบคลุมไปถึงการศึกษาถึงคุณสมบัติของดินชั้นพื้นฐานในแต่ละชั้น แล้วนำผลของคุณสมบัติของดินนั้นมาทำการวิจัยถึงปัญหาทางด้านเสถียรภาพและการทรุดตัวของโครงสร้าง การวิเคราะห์ปัญหาทางด้านเสถียรภาพนั้นได้คำนึงถึงกำลังรับแรงเฉือนของดินเหนียวอ่อนชั้นบนซึ่งผู้วิจัยได้ใช้ค่ากำลังรับแรงเฉือนของดินจากการทดสอบ Field Vane Shear ในสนาม มาทำการประมาณหาค่ากำลังรับแรงเฉือนแบบอันเดรน แล้วทำการปรับแก้ค่าด้วย Bjerrum’s Correction ซึ่งผลที่ได้ปรับแก้ค่าแล้วได้นำมาเป็นข้อมูลสำหรับการวิเคราะห์ทางด้านเสถียรภาพต่อไป ส่วนในกรณีดินพื้นฐานที่อยู่ลึกลงไปที่เป็นชั้นดินทรายได้ใช้ข้อมูลจากการทดสอบ Standard penetration โดยนำเอาค่า (N-Valve) ที่ได้จากการทดสอบดินในชั้นทรายนำมาปรับแก้ค่า เนื่องจากผล Effective Overburden Pressure โดยวิธีการของ Peck Hanson & Thornburn (1974) แล้วจึงนำค่าที่ปรับแก้แล้วนั้นมาทำการประมาณค่ามุมเสียดทานภายในของดินชั้นทรายเพื่อใช้เป็นข้อมูลในการวิเคราะห์ต่อไป ในด้านการวิเคราะห์ถึงการทรุดตัวของโครงสร้างนั้น ได้ใช้ข้อมูลจากการทดสอบ Consolidation มาทำการวิเคราะห์หาขนาดของการทรุดตัวที่กึ่งกลางของโครงสร้างโดยแบ่งวิธีการวิเคราะห์ออกเป็นวิธีขั้นพื้นฐาน 1 มิติ ของ Terzbghi, วิธีของ Skempton และ Bjerrum (1957) และวิธีทฤษฏีอิลาสติค ในการวิเคราะห์ได้คำนวณหาหน่วยแรงที่เกิดขึ้นในดินพื้นฐานใต้โครงสร้างตรงจุดกึ่งกลางเนื่องจากน้ำหนักโครงสร้าง โดยใช้ทฤษฏีของ Grey(1936) มากทำการวิเคราะห์หาขนาดของการทรุดตัวที่เกิดขึ้นทั้ง 3 วิธี จากผลการวิเคราะห์ทางด้านเสถียรภาพ แสดงให้ทราบว่าหากจะทำการก่อสร้างกำแพงกันคลื่นบริเวณนี้แล้วจะประสบกับปัญหาทางด้านเสถียรภาพได้ เนื่องจากมีค่าอัตราส่วนความปลอดภัยที่ต่ำ และพบว่าในกรณีที่ดินพื้นฐานมีลักษณะที่แบ่งกันเป็นชั้นๆ และกำลังของดินเปลี่ยนแปลงตามลักษณะของชั้นดิน การวิเคราะห์ทางด้านเสถียรภาพควรจะใช้วิธีการของ Wedge Method ทำการวิเคราะห์ เนื่องจากจะสามารถกำหนดระนาบของการพิบัติได้ค่อนข้างน่าเชื่อถือและจะได้ค่าอัตราส่วนความปลอดภัยที่คาดว่าจะเป็นไปได้ด้วย นอกจากนี้พบว่าสำหรับโครงสร้างกำแพงกันคลื่นนี้การที่จะใช้ Geotextiles Sheet ปูไว้ในชั้นพื้นฐานนั้นไม่สามารถจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพได้มากนัก โดยสามารถเพิ่มได้เพียง 1-2% เท่านั้นซึ่งน้อยมาก ในการวิเคราะห์ถึงขนาดของการทรุดตัวของโครงสร้างเนื่องจากการวิจัยนี้เป็นเพียงชั้นเริ่มต้นเท่านั้นข้อมูลต่างๆ ที่ใช้ในการวิเคราะห์จึงเป็นข้อมูลที่ได้จากการทดสอบดินในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ซึ่งจะสามารถวิเคราะห์ได้เพียงเป็นแนวทางในการศึกษาเพื่อออกแบบในการก่อสร้างต่อไปเท่านั้น โดยจากผลที่ได้พบว่าเนื่องจากสภาพของชั้นดินพื้นฐาน มีชั้นดินเหนียวไม่ลึกมากนัก ดังนั้นขนาดของการทรุดตัวของโครงสร้างจึงไม่มากนัก แต่อาจเกิดปัญหาทางด้านการยุบตัวของโครงสร้างหรือวัสดุหินที่ใช้ถม แต่ปัญหาดังกล่าวอาจแก้ไขได้บ้างโดยการปู Geotextiles Sheet ในชั้นพื้นฐาน จากการวิเคราะห์นั้นถ้าไม่พิจารณาถึงการยุบตัวของวัสดุที่ใช้ถมแล้วจะได้ค่าของขนาดการทรุดตัวของโครงสร้าง เกิดขึ้นได้ประมาณ 15-47 ซม. ซึ่งสำหรับลักษณะของโครงสร้างประเภทนี้แล้วจะไม่เป็นปัญหา ในการใช้ประโยชน์มากนัก แต่ในกรณีที่ต้องการจะทำการประมาณค่าการทรุดตัวให้ได้ค่าที่แน่นอนนั้น จะต้องทำการสำรวจหาข้อมูลในสนามเพิ่มเติมอีก เช่น การสร้างโครงสร้างจำลองเพื่อทดสอบและทำการวัดค่าความดันน้ำโพรงเพิ่มที่เกิดขึ้นจริงภายใต้โครงสร้างนั้น แต่อย่างไรก็ดีเนื่องจากในการกระทำดังกล่าวจะต้องเสียค่าใช้จ่ายที่สูงจึงคิดว่าการวิเคราะห์โดยวิธีของขั้นพื้นฐาน 1 มิติ ของ Terzaghi นี้น่าจะเพียงพอและเหมาะสมที่สุด จากผลการวิเคราะห์ทั้งทางด้านเสถียรภาพและขนาดการทรุดตัว สามารถสรุปได้ว่าโครงสร้างที่จะทำการก่อสร้าง อาจะเกิดการพิบัติทางด้านเสถียรภาพ ซึ่งในการแก้ไขนั้น อาจจะกระทำได้โดยการสร้าง Berm ด้านข้างเพื่อเพิ่มเสถียรภาพของโครงสร้างหรือทำการขุดดินอ่อนชั้นบนออกและใส่ดินทรายแทน เพื่อตัดปัญหาทางด้านการพิบัติที่อาจจะเกิดขึ้นได้