การวิเคราะห์พฤติกรรมการรับน้ำหนักของดินลูกรังบดอัดด้วยวิธีไฟไนต์อิลิเมนต์
อรุณเดช บุญสูง ^*
ภาควิชาโยธาและการออกแบบ, คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม, มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ์

บทความฉบับนี้เป็นการนำเสนอผลการศึกษาพฤติกรรมการรับน้ำหนักของดินลูกรังที่ใช้ปริมาณน้ำในการบดอัดที่แตกต่างกันภายใต้น้ำหนักบรรทุกโดยระเบียบวิธีการไฟไนต์อิลิเมนต์ (Finite Element Method, FEM) ผลจากการศึกษาพบว่าดินลูกรังที่ใช้มีปริมาณธาตุประกอบในรูปของออกไซด์ได้แก่ อลูมิเนียม (Al2O3) ซิลิก้า (SiO2) โปแตสเซียม (K2O) ไทเทเนียม (TiO2) แมกนีเซียม (Mn2O3) และ เหล็ก (Fe2O3) โดยโครงสร้างทางจุลภาคของเม็ดดินมีลักษณะเป็นก้อนเหลี่ยมและเรียงตัวเป็นชั้นๆ จากภายใน โดยสามารถจำแนกได้เป็นดินประเภท SP และ A – 2 – 7 ด้วยระบบ USCS และ ASSHTO ตามลำดับ จากผลการทดสอบกำลังรับแรงอัดแกนเดียวแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำที่ใช้ในการบดอัดส่งผลต่อค่ากำลังรับน้ำหนักโดยตรง ทั้งนี้เป็นผลเนื่องมาจากการลด หรือ เพิ่มปริมาณน้ำจะทำให้แรงตึงผิวระหว่างเม็ดดิน (Surface Tension) เกิดการเปลี่ยนแปลงและส่งผลต่อความสามารถในการเคลื่อนตัวเข้าหากันของเม็ดดิน ผลจากการวิเคราะห์พฤติกรรมการรับน้ำหนักของดินลูกรังบดอัดด้วย Finite Element Method พบว่า กลไกการรับน้ำหนักจนถึงจุดวิบัติของมวลดินประกอบไปด้วย 3 ระดับได้แก่ สถานะเริ่มต้น (Initial State) สถานะส่งถ่าย (Transfer State) และสถานะวิกฤติ (Critical State) โดยกำลังต้านทานการรับน้ำหนักจะเกิดขึ้นจากแรงเสียดทานระหว่างเม็ดดิน (Friction) ที่จุดสัมผัส (Contact Surface) ร่วมกับแรงตึงผิว (Surface Tension) เนื่องจากปฏิกิริยาแคพิลารี่ (Capillary Attraction)