พฤติกรรมของกลไกภายในระหว่างเสาเข็มดินซีเมนต์แบบสั้นและชั้นดินเหนียวอ่อน

Abstract

ปัจจุบันวิธีการใช้เสาเข็มดินซีเมนต์แบบสั้นร่วมกับแผ่นพื้นดินซีเมนต์เข้ามาปรับปรุงชั้นดิน เหนียวอ่อนได้ถูกนำมาใช้เพิ่มมากขึ้นแทนที่เสาเข็มดินซีเมนต์แบบที่ปลายเสาเข็มหยั่งอยู่ในชั้นทราย ในการออกแบบเสาเข็มดินซีเมนต์แบบสั้น สิ่งที่ขาดไม่ได้คือการคำนวณหาค่าการทรุดตัวปฐมภูมิของ ชั้นดินที่ถูกปรับปรุง ซึ่งวิธีที่มีอยู่เดิมในการหาการทรุดตัวเป็นวิธีที่สามารถพิจารณาการจมสัมพัทธ์ ของเสาเข็มต่อชั้นดินเหนียวที่อยู่ด้านล่างเสาเข็ม แต่พบว่ายังคงมีข้อบกพร่องอยู่ จุดประสงค์ของการศึกษานี้คือ การตรวจสอบพฤติกรรมกลไกภายในระหว่างเสาเข็มกับดินที่ อยู่รอบเสาเข็มโดยวิธีไฟไนต์อิเลเมนต์ด้วยการใช้แบบจำลองหนึ่งหน่วยแกนสมมาตร มุ่งสนใจถึง ผลกระทบของแผ่นพื้นบนเสาเข็มดินซีเมนต์ สาหรับการวิเคราะห์พฤติกรรมกลไกภายในด้วยการใช้ เทคนิคการวิเคราะห์ไฟไนต์อิเลเมนต์ถูกนำมาตรวจสอบความถูกต้องด้วยผลทดสอบกรณีศึกษาใน อดีต เมืองซากะ ประเทศญี่ปุ่น จากผลการศึกษา พบว่าการทรุดตัวสัมพัทธ์ของเสาเข็มกับดินใต้เสาเข็มลดลงเมื่อความหนา ของแผ่นพื้นเพิ่มขึ้น นำผลการวิเคราะห์ไฟไนต์อิเลเมนต์มาแก้ไขสูตรที่มีอยู่ในการหาค่าการทรุดตัว กับเวลาของชั้นดินเหนียวอ่อนที่ถูกปรับปรุงด้วยเสาเข็มดินซีเมนต์แบบสั้น โดยให้สามารถพิจารณา ผลกระทบจากความหนาของแผ่นพื้น สุดท้ายนำสูตรที่นำเสนอมาใช้กับสองกรณีศึกษาในอดีตของ เมืองฟุกุโอกะ ประเทศญี่ปุ่น เพื่อเปรียบเทียบเส้นโค้งการทรุดตัวกับเวลาที่ได้จากวิธีใหม่กับวิธีที่มีอยู่ เดิม ด้วยผลการทดสอบในภาคสนาม พบว่าผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีใหม่ใกล้เคียงกับผลการทดสอบใน ภาคสนามมากกว่าวิธีที่มีอยู่เดิม

Currently, a method of improving soft clayey deposit by a floating soil-cement columns with a cement stabilized slab on the ground surface has been increasingly adopted in the engineering practices instead of the fully penetration soil-cement column. To design the floating soil-cement column, calculating the consolidation settlement is an essential requirement. However, the existing method for calculating the settlement-time curve which can consider the relative deformation of column into the underlying soil still has some shortcoming. The aim of this study is to investigate the interaction behavior between the column and the surrounding soft clayey deposit by FEA adopting the axisymmetric unit cell model. The studies focus on the effect of overlying slab. The application of FEA technique on simulating the interaction behavior was verified by using the results of a case history in Saga, Japan. As results, the relative deformation of column into the underlying soil reduces with increasing of thickness slab. Based on the FEA results, the existing method for estimating the settlement-time curve of soft deposit improved by floating soil-cement column was modified. The proposed method can consider the effect of thickness slab. Finally, the proposed method was applied to two case histories in Fukuoka city, Japan. The comparisons on the settlement-time curves of the modified method and that of the existing method with the measurement data were done. It was founded that the results of the proposed method can better fit to the measurement than that of the existing method.