soil mechanics (ปฐพกี ลศาสตร์) รหสั วชิ า 3109-2005 ผสู้ อน ภาคภูมิ ปวงจันทร์ ภาควิชาโยธา สาขางาน สารวจ วิทยาลัยเทคนิคแพร่
soil mechanics (ปฐพกี ลศาสตร)์
คะแนนระหว่างภาค : ปลายภาค100 คะแนน แบบฝึกหดั การทดสอบยอ่ ย 50 คะแนน รายงาน ใบงานชนิ้ งาน 30 คะแนน สอบกลางภาค สอบปลายภาค
เจตคติ 20 คะแนน เวลาเรยี น (ขาด ลา มาสาย ) 5 คะแนน มคี วามรับผดิ ชอบ (งานทมี่ อบหมาย การปฏบิ ัติตามคาสง่ั ) 5 คะแนน ระเบยี บวนิ ยั (การแต่งกาย ความประพฤติ) 5 คะแนน จริยธรรม (ความซอื่ สตั ยส์ จุ ริต) 5 คะแนน
ความหมายของดิน ดิน(soil) เกิดจากการกัดกร่อน ผุพัง และแตกสลายของหินต่างๆ โดยธรรมชาติ จะ ประกอบไปดว้ ย กรวด ทราย ทรายเม็ดป่น ดนิ เหนียว นาและอากาศหรือก๊าซ โดยมีเม็ดแร่ธาตุ ต่างๆ ที่ตกตะกอนทับถมกันไม่แน่นมารวมกัน แต่สามารถแยกให้ออกจากกันได้ เม็ดดิน ส่วนมากมีขนาดเล็กกว่า 300 มิลลิเมตร เช่ือมยึดติดกันด้วยแรงยึดเหน่ียวระหว่างอนุภาค แล้วแตส่ ถานะของดิน แตก่ ารเช่ือมยดึ ไม่ไดย้ ึดแนน่ เหมอื นการยึดเหนยี่ วระหว่างอนุภาคของหิน วัตถุต้นกาเนิดดินแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ อนินทรีย์วัตถุ ได้แก่ หินและแร่ต่าง ๆ และ อินทรีย์วตั ถุ ไดแ้ ก่ ซากพืชและสัตว์ท่ีย่อยสลายแล้ว
ช้นั ของดนิ (Soil layer)
นิยมแบง่ ออกเป็น 5 ชน้ั คอื
สีของดิน ดินในแต่ละแห่งจะมีสีแตกต่างกันไป ข้ึนอยู่กับชนิดของหินที่ผุพังมาเป็นดินนั้นๆ และขึ้นอยู่ กับปริมาณของฮิวมัสในดินด้วย ซ่ึงสีของดินจะทาให้ทราบลักษณะที่สาคัญบางอย่างของดิน เช่น การ ระบายนา้ การถ่ายเทอากาศ ความอดุ มสมบรู ณ์ และอ่ืนๆเปน็ ต้น ลกั ษณะสีของดนิ มีดงั นี้ 1. ดินท่ีมีสีแดง มักแสดงถึงดินท่ีมีอายุมาก หรือผ่านการสลายตัวอย่างรุนแรงมีสภาพการระบายน้า ของการถา่ ยเทอากาศไดด้ ี 2. ดนิ ทม่ี สี จี าง แสดงวา่ เป็นดนิ ทผ่ี ่านการปลกู พชื อยู่เสมอ มีการสญู เสียสารอนิ ทรียห์ รือฮิวมสั ไป 3. ดินท่ีมีสีจุดประหรือแถบของสีต่างๆ เช่น เหลือง แดง เทา เป็นดินที่ระบายน้าไม่ดีซ่ึงเป็นลักษณะ ของดินในท้องนา ส่วนดินท่ีมีสีเทาจัดหรือสีเขียวคล้าปนน้าเงินมักพบในดินชั้นล่างท่ีมีน้าขังหรือแช่ นา้ แสดงวา่ มกี ารระบายนา้ ไมม่ ี
ค่า pH เป็นคา่ ท่บี อกระดบั ความเปน็ กรด-เบสของสาร ความเป็นกรด-เบสในดินจะมีผลต่อการดูดซึมแร่ธาตุและการเจริญเติบโตของพืช พืชหลายชนิด เจริญเติบโตได้โดยช่วง pH ที่เหมาะสมเท่านั้น และนอกจากนั้นความเป็นกรด-เบสในดินยังมอี ิทธิพลต่อ การย่อยสลายอินทรีย์สารของจุลินทรีย์ในดินอีกด้วย เราสามารถทดสอบความเป็นกรด – เบส ของดินได้ ดว้ ยการใช้ ยนู ิเวอรแ์ ซลอนิ ดิเคเตอร์ หรอื ใช้ น้ายาทดสอบ ความเปน็ กรด – เบสของดนิ กรด คือ สารท่ีมีกล่ินฉุนและรสเปรี้ยวมีค่า pH ต่ากว่า 7 เม่ือละลายน้าจะแตกตัวให้ ไฮโดรเจน ไอออน ( H+ ) สามารถ กัดกรอ่ นโลหะไดด้ ี เปลย่ี นสกี ระดาษ ลิตมสั จากนา้ เงินเป็นแดง เบส คือ สารท่ีมีรสฝาดมี pH สูงกว่า 7 เม่ือละลายน้าจะแตกตัวได้ไฮดรอกไซด์ไอออน (OH-) และเปลย่ี นสีกระดาษลติ มัสจากแดงเปน็ น้าเงนิ
กลาง คอื สารทีม่ คี า่ pH เท่ากบั 7 เช่น น้าบรสิ ทุ ธ์ิ เปน็ ต้น เมือ่ ทดสอบกบั กระดาษลติ มัสจะไม่ เปลย่ี นสี สาเหตทุ ที่ าใหด้ นิ มสี ภาพเปน็ กรด-เบส เนอ่ื งจาก น้า อากาศ หรอื สารอนื่ ๆ ที่มีสภาพเปน็ กรด หรอื เบสผ่านเขา้ ไปในดนิ และทสี าเหตดุ งั น้ี 1. นา้ ในดินมกี ารรวมตวั กบั ก๊าซคารบ์ อนไดออกไซดใ์ นอากาศกลายเปน็ กรดคารบ์ อนิกอ่อนๆเมือ่ ไดร้ บั กรดเพอ่ื ขน้ึ จากอนิ ทรยี ์วตั ถอุ ื่นๆ ก็จะทาใหด้ นิ มีสภาพเป็น กรดมากข้นึ 2. กา๊ ซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2 ) ทไี่ ด้จากการเผาไหม้เชอื้ เพลิงพวกถ่านหนิ ลกิ ไนต์จากโรงงาน อตุ สาหกรรม เมื่อรวมตัวกบั น้าจะกลายเปน็ กรดซลั ฟรุ กิ (H2SO4) ซง่ึ เป็นผลทาใหด้ นิ บริเวณใกล้เคยี ง หรอื บริเวณทม่ี กี า๊ ซนผ้ี ่านเขา้ ไปมสี ภาพเป็นกรด 3. ความเปน็ เบสของดินเกิดจากในดนิ มเี กลอื บางชนดิ เชน่ แคลเซียมคารบ์ อเนต โซเดยี ม คาร์บอเนต แมกนเี ซยี มคารบ์ อเนต เปน็ ตน้ ปนอยใู่ นดินปรมิ าณสงู
ความเปน็ กรด – เบสของดนิ จะขน้ึ อยกู่ บั ปัจจยั ตา่ งๆ ดงั นี้ 1 ปจั จยั ที่ทาให้ดินเปน็ กรดเพิ่มข้ึน เชน่ การย่อยสลายของอนิ ทรียสารในดนิ การใสป่ ๋ยุ เคมี เป็นต้น ถา้ ดินมีส่ิง เหลา่ นี้มากจะทาให้ความเป็นกรดของดินมคี า่ มากขนึ้ 2 ปัจจัยท่ีทาใหด้ นิ เปน็ เบสเพม่ิ ขึน้ เช่นปริมาณแคลเซียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH)2 แคลเซียมออกไซด์ (CaO) หรอื แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ทมี่ อี ยใู่ นดิน ถ้าดินมีสารเหลา่ น้ีในปริมาณมากจะทาใหค้ วามเปน็ เบส ของดินมีคา่ สงู ขนึ้ ด้วย 3 ปริมาณของแรธ่ าตุบางชนดิ ในดิน เช่น แคลเซยี ม แมกนเี ซียม โพแทสเซียม และโซเดียม ซ่ึงดินแต่ ละชนดิ จะมปี ริมาณแร่ธาตดุ ังกลา่ วมากน้อยต่างกนั ทาใหส้ มบัตคิ วามเปน็ กรด – เบสแตกตา่ งกันไป
พืชแตล่ ะชนดิ จะเจริญเติบโตไดด้ ตี อ้ งอาศยั ปจั จยั หลายประการ ปัจจยั ทสี่ าคญั ประการหนงึ่ คือค่า pH ของดนิ พืชแตล่ ะชนดิ เจรญิ เตบิ โตไดด้ ใี นคา่ pH ท่ี เหมาะสมกบั พชื นนั้ ๆ ดงั ตารางต่อไปน้ี ตาราง แสดงค่า (pH) ของดนิ ทเ่ี หมาะกบั การปลกู พชื บางชนดิ
ค่า pH ของดนิ ทเ่ี หมาะกบั พชื จะชว่ ยใหพ้ ชื ดดู ซึมแรธ่ าตตุ า่ งๆ ในดนิ เพอื่ นาไปใช้ประโยชน์ได้ ดี เน่อื งจาก แรธ่ าตทุ อ่ี ยใู่ นดนิ มีความสามารถละลายน้าได้ไมเ่ ทา่ กนั ขึน้ อยูก่ บั คา่ pH ของดิน ดังนั้นจงึ ตอ้ งมกี ารปรบั ปรงุ ดนิ เพือ่ ใหค้ ่า pH ที่เหมาะกับการปลกู พชื แต่ละชนิด การแก้ไขสภาพความเป็นกรด – เบสของดิน สามารถทาได้โดยเติมสารบางชนิดลงในดิน เช่น ดินเปร้ียว ต้องลดความเป็นกรดของดิน โดยการเติมสารแคลเซียมไฮดรอกไซด์(ปูนขาว) หรือดินมาร์ล ลง ในดิน ส่วนดินท่ีมีความเป็นเบสมากเน่ืองจากดินเค็ม เพราะมีสารประกอบพวกเกลือโซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) หรือ โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) อยู่มาก ซ่ึงสามารถแก้ไข ได้โดย เติมแคลเซียมซัลเฟต (CaSO4) หรือผงกามะถันลงในดิน ในปริมาณท่ีพอเหมาะ ถ้าเติมผงกามะถัน ลงในดินมากเกินไปจะทาให้ กลายเปน็ ดนิ เปรีย้ วได้
ความแตกต่างระหวา่ งดินช้นั บนและดินช้นั ลา่ ง
ชนดิ ของดิน อนภุ าคของดนิ จะรวมตัวกนั เขา้ เกดิ เป็นเมด็ ดิน อนุภาคเหล่านี้จะมขี นาดไม่เท่ากัน ขนาด เล็กท่ีสุด คืออนุภาคดินเหนียว อนุภาคขนาดกลางเรียกอนุภาคทรายแป้ง อนุภาคขนาด ใหญ่เรียกว่า อนุภาคทราย เน้ือดิน จะมีอนุภาคท้ัง 3 กลุ่มน้ีผสมกันอยู่ในสัดส่วนที่ไม่ เทา่ กันทาให้เกดิ ลักษณะของดนิ 3 ชนิดใหญ่ ๆ คอื ดินเหนยี ว ดนิ ทราย และดินรว่ น ดนิ รว่ น ดินเหนยี ว ดินทราย
วฏั จักรของดนิ (Soil Cycle) วัฏจักรดินหรือการกาเนิดของดิน โดยหินท่ีเป็นต้นกาเนิดของวัฏจักรดินน้ัน คือหินอัคนี (Igenous Rock) เกิดการสลายตัว ทาให้เกิดเป็นดิน และดินบางส่วนถูกพัดพามาตกตะกอน เป็นดินไปอยู่ที่อ่ืน และหลังจากนั้นดินท่ีตกตะกอน บางตาแหน่งถูกความร้อนและความดันอัด แน่นจนกลายเป็นหนิ ชั้นหรือหินตะกอน (Sedimentary Rock) หรือหินแปร (Metamorphic Rock)อีกครั้ง หินชั้นและหินแปรจะมีการสลายตัวกลับเป็นดินได้อีกคร้ัง ด้วยกระบวนการ สลายตวั ของหินกระบวนการเหลา่ นเ้ี กิดขน้ึ เป็นวงรอบเรยี กวา่ วัฏจักรดิน
วฏั จักรของดิน (Soil Cycle)
สว่ นประกอบของดนิ (Soil Phase) ส่วนประกอบของมวลดิน มี 3 ส่วนใหญๆ่ ส่วนแรกคอื สว่ นท่ีเปน็ เมด็ ดนิ หรือของแขง็ ส่วนท่ีสองคือส่วนที่เป็น นาหรือของเหลวและส่วนที่สามคือส่วนที่เป็นอากาศหรือก๊าซ ซ่ึงองค์ประกอบทังหมดนีจะมีสัดส่วนมากหรือน้อย เท่าใดต่อมวลดนิ หนึง่ หน่วยปรมิ าตร จะเป็นตัวบอก คุณสมบตั ิ คณุ ภาพในการรับกาลงั ของดนิ นนั ๆ • เม็ดดนิ หรือของแขง็ (Solid) เปน็ สว่ นทมี่ เี ม็ดดนิ หรอื มวลดิน ทีเ่ กดิ จากหินผ่าน กระบวนการทางฟสิ ิกส์ ให้ผุ พัง แตกสลาย หรอื จากตะกอนที่ทบั ถมกนั มา ซง่ึ มีแร่และสารอนิ ทรยี เ์ ปน็ องค์ประกอบ • นา หรือของเหลว (Water) นา เปน็ ส่วนประกอบอีกอย่างของดิน ซ่งึ อยใู่ นชอ่ งวา่ ง ระหว่างเมด็ ดนิ ถา้ ชอ่ งวา่ งระหวา่ งเมด็ ดินเต็มไปดว้ ยนา เรยี กว่า ดินอ่มิ ตัว (Saturated soil) • อากาศหรอื กา๊ ซ (Air) ซงึ่ อยใู่ นชอ่ งว่างระหว่างเม็ดดิน ถ้าช่องวา่ งระหวา่ งเม็ดดินเตม็ ไปดว้ ยอากาศเรยี กวา่ ดนิ แหง้ (Dry soil) ถ้าช่องว่างระหว่างเม็ดดนิ เต็มไปด้วยน้า และอากาศเรียกว่า ดนิ ชนื หรอื ดินเปยี ก (Unsaturated หรอื Wet soil)
แสดงส่วนประกอบของเมด็ ดนิ
รปู ร่างของเมด็ ดนิ รปู ร่างของเมด็ ดินมลี กั ษณะแตกตา่ งกนั ไปตามถนิ่ กาเนดิ ของดิน จากสภาวะการ เปลี่ยนแปลงทาง ธรรมชาติ หรอื ปฏิกริ ยิ าทางฟสิ กิ ส์ ทังนีเนื่องจากเมด็ ดินประกอบด้วยแร่ธาตุตา่ งๆ รวมตวั กัน จึงทา ให้มรี ปู ร่างแตกตา่ งกนั ไป โดยสว่ นใหญร่ ูปรา่ งของเมด็ ดินจะมี 3 กลุ่มดังนี 1.รูปรา่ งเป็นกอ้ นหรือเป็นเมด็ (Bulky grains) มลี ักษณะเป็นเมด็ กลม กลมมน เหล่ยี มมน และ เหล่ียมคม ไดแ้ ก่ ดนิ พวกเมด็ หยาบเชน่ กรวด ทราย ดินกลุ่มนีมคี วามสามารถในการรบั นา้ หนักได้ มากและมกี ารยุบตัวนอ้ ย
รปู รา่ งของเมด็ ดนิ
รปู รา่ งเปน็ แผน่ หรอื เปน็ เกลด็ (Flakey) มีลกั ษณะเป็นแผน่ แบนและบาง
รูปรา่ งเปน็ เส้น (Elongaed หรือ Needle-like Grains) ส่วนมากเป็นรูปร่างของแร่ Halloysite พวกใยหนิ ขีเ้ ถ้าภเู ขาไฟบางชนิด และพวกอินทรีย์สาร
ขนาดของเมด็ ดิน (Size of Soil)
คณุ สมบัตขิ องดนิ ทางฟิสกิ ส์ (Physical Properties of Soil)
การทดสอบคณุ สมบตั ขิ ั้นพนื้ ฐานของดนิ การทดสอบคณุ สมบัตขิ ันพนื ฐานของดนิ ทาไดใ้ นหอ้ งปฏบิ ัตกิ ารหรือหอ้ งทดสอบ ส่วนคณุ สมบตั ิ ทางด้านวิศวกรรมนันสามารถทาไดท้ ังในหอ้ งปฏิบัติการและในสนาม คุณสมบตั ิขนั พนื ฐาน (Basic Soil Properties) บางครังจะเรียกวา่ ดชั นขี องคุณสมบตั ิ จะเป็นตัว บอกถงึ ปัญหาทางดา้ นวิศวกรรมของดนิ ท่จี ะเกิดขึน การทดสอบคณุ สมบตั ขิ นั พืนฐานจงึ เปน็ สง่ิ จาเปน็ อยา่ งยง่ิ เพ่ือการนาดนิ ไปใชง้ านในทางวศิ วกรรม สมบัตขิ ันพืนฐานของดินมีองคป์ ระกอบ ของดินมี 3 ส่วนใหญ่ๆ สว่ นแรกคอื ส่วนท่ีเป็นเม็ดดนิ หรือของแขง็ สว่ นทีส่ องคอื ส่วนท่ีเป็นนาหรือ ของเหลว และสว่ นทีส่ ามคือสว่ นทเ่ี ปน็ อากาศหรอื กา๊ ซ ในทางวิศวกรรมของดนิ จะตอ้ งรู้สดั สว่ นมวล หรือนาหนักและปรมิ าตรของดิน เพื่อท่ีจะหาความสมั พันธข์ องดนิ โดยส่วนต่างๆของดินสามารถ เขยี นแยกออกมาได้ ดงั รูป
พมิ พส์ มการทน่ี ่ี
Search
