การหาความสัมพันธ์ระหว่างโมดูลัสเฉือนกับความเครียดเฉือนโดยเบนเดอร์อิลิเมนต์

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาพฤติกรรมการเกิดขึ้นของความเครียดเฉือนของดินเหนียวธรรมชาติในบริเวณถนนบางนา ตราด กม.29+800 จากการทดสอบการอัดตัวคายน้ำแบบ 1 มิติ (Consolidation Test) โดยวิธีการแพร่กระจายของคลื่น (Wave Propagation) โดยเบนเดอร์อิลิเมนต์ ซึ่งในการใช้วิธีนี้จะต้องพิจารณาคลื่นหลักอยู่ 2 ชนิด คือ P- Wave (compressive Wave) และ S-Wave (Shear Wave) การเคลื่อนที่ของ P-Wave นั้นจะมีผลกระทบเมื่อเกิดการเคลื่อนที่ผ่านน้ำหรือดินเปียกเนื่องมาจากน้ำเป็นของเหลวที่สามารถรับแรงอัดได้ (Compressible Fluid) ในขณะที่ S-Wave ไม่มีผลกระทบจากน้ำและได้นำทฤษฎีของ Elastic Wave Medium ประยุกต์ใช้ในการทดสอบ ด้วยการหาโมดูลัสโดยการใช้ เบนเดอร์อิลิเมนต์ ซึ่งเป็นการแปรสัญญาณจาก electro-mechanics ที่เป็น พลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้าและในทางกลับกันเปลี่ยนพลังไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เบนเดอร์อิลิเมนต์เป็น piezo- ceramic plate 2 แผ่นมาประกบกัน สามารถใช้ได้เป็นทั้งตัวส่งและตัวรับคลื่น อีกทั้งการใช้วิธีเบนเดอร์อิลิเมนต์ยัง ง่ายและสามารถหาค่าโมดูลัสเฉือนระหว่างการทดสอบแรงเฉือน,อิ่มตัวด้วยน้ำของตัวอย่างและ การอัดตัวคายน้ำ ขณะที่วิธีอื่นๆ ทำไม่ได้ จากการทดสอบการด้วยเทคนิคที่นำเสนอนั้นได้ใช้ความถี่ที่ 0 - 500 Hz ในการกำเนิดคลื่นแรงเฉือน พบว่า เมื่อเพิ่มความถี่ของคลื่นแรงเฉือนจะเป็นผลทำให้เวลาในการเคลื่อนที่ของคลื่นลดลง และเนื่องระยะในการเคลื่อนที่มีค่าคงที่ ดังนั้นค่าความเร็วคลื่นแรงเฉือนที่คำนวณได้จึงมีค่าเพิ่มขึ้นและเป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับความถี่ที่ใช้ กำเนิดคลื่นดังนั้นเมื่อความเร็วของคลื่นแรงเฉือนเพิ่มขึ้น ทำให้ค่าโมดูลัสเฉือนที่คำนวณได้ตามทฤษฎีข้างต้นก็จะมี ค่าเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นด้วย จากการทดสอบการด้วยเทคนิคที่นำเสนอนั้นได้ใช้ความสูงคลื่น 0-120 Volt ในการกำเนิดคลื่นแรงเฉือน พบว่า เมื่อเพิ่มขนาดของคลื่นแรงเฉือนจะไม่ส่งผลต่อเวลาในการเคลื่อนที่ของคลื่นแรงเฉือน และเนื่องระยะในการ เคลื่อนที่มีค่าคงที่ ดังนั้นค่าความเร็วคลื่นแรงเฉือนที่คำนวณได้จึงมิค่าคงที่ไปตลอดทุกความสูงของคลื่นแรงเฉือนที่ใช้ ดังนั้นเมื่อความเร็วของคลื่นแรงเฉือนคงที่และนำมาค่าโมดูลัสเฉือนที่คำนวณได้ตามทฤษฎีข้างต้นก็จะมีค่าคงที่ ทุกความสูงของคลื่นแรงเฉือนที่ใช้ แต่จะส่งผลให้คลื่นแรงเฉือนที่เคลื่อนที่ผ่านมวลดินมีความสูงของลูกคลื่นมากขึ้น ทำให้การเคลื่อนตัวของอนุภาคมวลดินมีค่ามากตามไปด้วย จึงทำให้เกิดความเครียดเฉือนมากขึ้นและเป็นสัดส่วน เชิงเส้นกับความสูงคลื่นของคลื่นแรงเฉือน