หน่วยที่ 11 การทดลองความซึมน ้า ...krumanit.cmtc.ac.th/main/images/stories/11.pdfท 11.1 ตารางท 11.1 ค าทว

หนวยท 11 การทดลองความซมน าของดน (Soil Permeability Test)

1

2

1 www.konmun.com/Entertainment/id1...566.aspx 2 http://www.oknation.net

1

2

วทยาลยเทคนคเชยงใหม หนวยท 11 การทดลองความซมน าของดน

11 - 2

หนวยท 11 การทดลองความซมน าของดน (Soil Permeability Test)

หวขอเรอง

11.1 การไหลของน าผานดน 11.2 ขอบขายการทดลองความซมน าของดนในหองปฏบตการ 11.3 ใบงานขนการทดลองหาความซมน าของดน 11.4 การค านวณผลการทดลองหาความซมน าของดน

สาระส าคญ การทดสอบหาคาสมประสทธการซมผาน (Coefficient of Permeability) เปนการทดสอบ เพอหาอตราการไหลของของเหลว (ในทางปฏบต คอน า)ตอมวลดน ในหองปฏบตการม สองวธ คอ การทดสอบแบบวธระดบน าคงท (Constant Head Test)และการทดสอบแบบวธระดบน าเปลยนแปลง (Variable Head Test)

จดประสงคการเรยนร เมอศกษาหนวยการเรยนนแลวนกศกษาสามารถ

1. บอกอธบายการไหลของน าผานดนได 2. บอกขอบขายการทดลองความซมน าของดนได 3. ทดลองหาความซมน าของดนได 4. ค านวณผลการทดลองหาความซมน าของดนได


11 - 3

บทน า3

ในมวลดนทอมตว ชองวางระหวางเมดดนซงมน าอยจะตอเนองกน การไหลซมของน าผานมวลดน เปนแบบ Laminar Flow ผานชองคดเคยวระหวางเมดดน ในขณะเดยวกนแรงดนของน า กจะเสยไปเพราะแรงเสยดทานของผวชองเมดดน Darcy ( ป ค.ศ. 1856) นกวทยาศาสตรชาวฝรงเศสไดเสนอกฎแหงการไหลซมไววา ความเรวของการไหลซมของของเหลวผานตวกลางพรนจะเปนปฏภาคกบไฮดรอลกสเกรเดยน (Hydraulic Gradient) มวลดนเปนวสดทมชองวางตอเนองในระหวางเมดดน ซงน าสามารถทจะไหลซมผานได มวลดนทน าไหลซมผานไดงาย ไดแกดนจ าพวก กรวด ทราย สวนมวลดนทน าไหลซมผานไดยาก ไดแกดน ทมดนเหนยวปนอย หรอดนเหนยวลวน ถาน าไหลผานมวลดนไดงายคาสมประสทธจะมมาก นนคอดนจะมชองวางมาก หรอดนอยในสภาพหลวม และถาคาสมประสทธมคานอยเทาใดกแสดงวาดนนนมความหนาแนนมาก ดงนนคาสมประสทธของการซมไดนสามารถวดความหนาแนนของดนไดอกวธหนง

ในการค านวณคาสมประสทธความซมผานไดของดน จะใชความสมพนธจากสมการของดารซ เปนทฤษฎพนฐานในการทดสอบ โดยผคนพบทฤษฎนคอ ดารซพบวาอตราการไหลของน าผานทราย จะเปนสดสวนโดยตรงกบความลาดชนทางชลศาสตร น าไหลผานดนดวยความเรวทชามาก การไหลจะอยในสภาพลามนา การไหลในทางดานวศวกรรมปฐพมกจะพจารณาอยในลกษณะ 1 มตหรอ 2 มต คอทศทางของความเรวของการไหลอาจอยในทศทางเดยว หรอแยกออกมาได 2 ทศทางตงฉากกน การทดสอบในหองปฏบตการจะมอย 2 วธการ คอ การทดสอบแบบความดนน าคงท ส าหรบทดสอบกบดนเมดหยาบ และการทดสอบแบบความดนน าเปลยนแปลง ส าหรบทดสอบกบดนเมดละเอยด ถาหากสภาพดนทแตกตางกนหลายชนกสามารถจะหาคาสมประสทธการซมผานของน าโดยการน าคาดงกลาวของแตละชนมาใชในการแทนคาสมการซงพจารณาได 2 ทศทางคอ ทศทางตงฉากกบชนดนและทศทางขนานกบชนดน นอกจากนแลวยงสามารถหาคาสมประสทธการซมผานของน าไดจากการทดสอบในสนามอกดวย

3 สรฉตร สมพนธารกษ. วศวกรรมปฐพ. 2548 หนา 93.


11 - 4

11.1 การไหลซมของน าผานดน4

กฎการไหลซมของน าซมผานดน ไดแก กฎพลงงานของการไหล กฎของดารซ ซงมพนฐานมาจากการทดลอง และกฎการตอเนองของการไหล

1) กฎพลงงานของการไหล พลงงานทควบคมการไหลของน าในดนทจดๆหนงไดแก พลงงานศกย พลงงานความดน และพลงงานจลน Bernoulli ใชเฮด (head) มหนวยเปนหนวยความยาวแทนพลงงานเหลาน พลงงานทงหมดสามารถแยกเปนสวนๆ ดงน

เฮดทงหมด = เฮดเนองจากระดบน าสงต า+เฮดเนองจากความดนน า+เฮดความเรว (h ) = (he ) + (hp) + (hv)

รปท 11.1 แสดงการหาเฮดทจด A และจด B ในมวลดน5

จากรปท 11.1 แสดงความหมายและการหาเฮด น าจะไหลซมในมวลดน เมอเฮดหรอพลงงานทกๆ จดในมวลดนไมเทากน และน าจะไหลจากจดทมเฮดทงหมดสงกวา 4 วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย. วศวกรรมปฐพ. 2548 หนา 94. 5 วศวกรรมสถานแหงประเทศไทย. วศวกรรมปฐพ. 2548 หนา 94.

แสดงเสนเฮดทงหมด เสนแสดงวาน าในดนบนเสนนนมเฮดเทากน(เสนสมะศกย)

เสนการไหลซม L = ความยาวของเสนน าไหลซม

เสนสมะศกย

ระดบศนยส าหรบพจารณาพลงงานศกย

hpA

heA

hpB

heB

L

A

B


11 - 5

2) กฎของดารซ ท าการทดลองในทรายโดยใหน าไหลผานทรายทอมตวดวยน า และใหน าไหลดวยความเรวทชามาก ลกษณะการไหลเปนแบบลามนา และสภาพการไหลอยในลกษณะคงตว ดารซไดเขยนเปนสมการวา

v = k i ………….…………………………….…..(11.1) เมอ v = ความชนทางชลศาสตร k = สมประสทธของการซม i = เปนคาสดสวนระหวางผลตางของเฮดทงหมดกบ ความยาวของเสนน าไหลซม และปรมาณอตราการไหล q หาไดจาก q = v A = k i A ………………………………………....(11.2) เมอ A = พนทหนาตดของดนทน าไหลผานในทศทางตงฉาก กบทศทางของการไหลของน า

3) กฎของการไหลตอเนอง จะพจารณาถงการไมสญหายของน าในมวลดนดวยกฎน ท าใหเกดสมการทครอบคลมการไหลซมผานน ามวลดน เมอพจารณาวาดนเปนสารทมสมบตทางดานการซมผานมวลดนเทากนทกดาน

สมประสทธของการซมของดน(คา k) ทวไปอยระหวาง 1 ถง 10-9 ซม.ตอวนาท ดงตารางท 11.1 ตารางท 11.1 คาทวไปของสมประสทธการซม (ซม.ตอวนาท)6

ชนดของดน คา k (ซม.ตอวนาท) กรวด

กรวดเมดละเอยด, ทรายหยาบ ทรายละเอยดและซลทอดไมแนน ซลทอดแนนและซลทปนดนเหนยว ดนเหนยวปนซลทและดนเหนยว

1 - 102

1 – 10-3

10-3 – 10-5

10-5 – 10-6

10-6 – 10-9

6 ส าราญ ยอดอปภมภ. ปฐพกลศาสตรเบองตน. 2543. หนา 122.


11 - 6

สมประสทธของการซมขนอยกบสวนประกอบของชนดของเมดดนอยางมาก การเกบตวอยางดนมาทดสอบในหองทดลอง มกใหผลทไมดเทากบการทดลองในสนาม เนองจากผลของการทตวอยางถกรบกวน และการทสวนประกอบของตวอยางดนแตกตางออกไปจากดนในสนาม ตวประกอบทมผลกระทบตอสมประสทธของการซม คาสมประสทธของการซมนนขนอยกบตวประกอบหลายอยางดงน

1. ความหนดและความหนาแนนของของเหลวทไหล 2. ขนาดและความตอเนองของชองวางระหวางเมดดน ซงน าจะตองไหลผานสง

เหลาน 1) ขนาดและรปรางเมดดน เมอดนมขนาดเมดละเอยดมากขน คา k จะลดลง 2) อตราสวนชองวางและความหนาแนนของดน 3) การอมตวดวยน า 4) โครงสรางการเรยงตวของเมดดน 5) เมอมปรมาณของดนเมดละเอยดเพมขน คา k จะลดลง

3. การตอเนองและการเปนเนอเดยวกนของชนดของดนในธรรมชาต โดยถาชนดนมดนชนดอนปนแทรกอย ดนทแทรกนจะจะมสวนเขาไปสงผลกระทบตอคาสมประสทธของการซมของมวลดนทงหมด

4) การหาสมประสทธของน าในดนแบบความดนน าคงท

รปท 11.2 แสดงแบบความดนน าคงท7

7 ผศ.สราวธ จรตงาม. กลศาสตรของดน. 2545 หนา 169.

แผนหนพรน

แผนหนพรน ตวอยางดน L

h


11 - 7

Q = A k i

k = ti A

Q = h tA

QL …………………………….(11.2)

เมอ Q = ปรมาณน าทไหลซมผานมวลดน A = พนทหนาตดของตวอยางดน t = เวลาของน าทไหลซมผานดน h = ระดบน าในชวงความยาวการไหลซม L = ความยาวของตวอยางดน

5) การหาสมประสทธของน าในดนแบบความดนน าเปลยนแปลง

รปท 11.3 แสดงแบบความดนน าเปลยนแปลง8

q = ALhk = - a

dldh

k = 2.303 2

110 h

hlogAtaL ……………………….....(11.3)

เมอ q = อตราการไหล a = พนทหนาตดหลอดแกว A = พนทหนาตดของตวอยางดน h1, h2 = ระดบน าในชวงความยาวการไหลซม 8 ผศ.สราวธ จรตงาม. กลศาสตรของดน. 2545 หนา 170.

ทอ

แผนหนพรน ตวอยางดน

แผนหนพรน

h 1 h 2 h

dh


11 - 8

6) ผลกระทบของอณหภมน าทมตอคาสมประสทธการซม

ตารางท 11.2 แสดงความสมพนธระหวาง 20°cUT°cU

และอณหภม T c° 9

๐C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 17.94 17.32 16.74 16.19 15.68 15.19 14.73 14.29 13.87 13.48

10 13.1 12.74 12.39 12.06 11.75 11.45 11.16 10.88 10.6 10.34

20 10.09 9.84 9.6 9.38 9.16 8.95 8.75 8.55 8.36 8.18

30 8 7.83 7.67 7.51 7.36 7.31 7.06 6.92 6.79 6.66

40 6.54 6.42 6.3 6.18 6.08 5.97 5.87 5.77 5.68 5.58

50 5.29 5.4 5.32 5.24 5.15 5.07 4.99 4.92 4.84 4.77

60 4.7 4.63 4.56 4.5 4.43 4.47 4.31 4.24 4.19 4.13

70 4.07 4.02 3.96 3.91 3.86 3.81 3.76 3.71 3.66 3.62

80 3.57 3.53 3.48 3.44 3.4 3.36 3.32 3.28 3.24 3.2

90 3.17 3.12 3.1 3.06 3.03 2.99 2.93 2.93 2.9 2.87

100 2.84 2.82 2.79 2.76 2.73 2.7 2.67 2.64 2.62 2.59

คาสมประสทธการซมน าของดนทอณหภม 20๐C หาไดจาก

K20C = KT 20°cUT°cU

…………………………………..(11.4)

เมอ K20C = คาสมประสทธการซมน าไดทอณหภม 20๐C KT = คาสมประสทธการซมน าไดทอณหภม T๐C UT = ความหนดของน าทอณหภม T๐C U20C = ความหนดของน าทอณหภม 20๐C

9 มานะ อภพฒนะมนตร. วศวกรรมปฐพและฐานราก. 254. หนา 129.


11 - 9

11.2 ขอบขายการทดลองความซมน าของดน การวดสมประสทธของการไหลซมในหองทดลอง โดยท าได 2 วธการดงน

1) การทดลองแบบความดนน าคงท 2) การทดลองแบบความดนน าเปลยนแปลง

มาตรฐานทใชในการทดสอบคอ ASTM D 2434-68(2000) Standard Test Method for Permeability of Granular Soils

11.3 ใบงานขนการทดลองความซมน าของดน รหส 3106-2010

ใบงานท 12 หนวยท 11

วชา ปฐพกลศาสตร สอนครงท 14

ชอหนวย การทดลองความซมน าของดน

ชองาน การทดลองหาความซมน าของดน

จ านวน 4 ชวโมง

11.3.1 จดประสงคเชงพฤตกรรม 1) สามารถใชเครองมอในการทดลองหาความซมน าของดนได 2) สามารถน าวธการขนตอนไปปฏบตหาความซมน าของดนได 3) มทกษะในการปฏบตการทดลองหาความซมน าของดนได 4) สามารถค านวณหาความซมน าของดนได

11.3.2 เครองมออปกรณ 1) เครองมอทดลองแบบความดนน าคงท 2) เครองมอทดลองแบบความดนน าเปลยนแปลง 3) กระบอกทดลองการซมน า 4) กระบอกตวงน า 5) นาฬกาจบเวลา 6) ปรอทวดอณหภม 7) เครองชงขนาดความละเอยด 0.1 กรม 8) เตาอบ


11 - 10

รหส 3106-2010 ใบงานท 12

หนวยท 11





รปท 11.4 แสดงเครองทดสอบความดนคงท รปท 11.5 แสดงเครองทดสอบความดนเปลยน ภาพโดย : มานต ชวยงาน หองปฏบตการปฐพกลศาสตร วทยาลยเทคนคเชยงใหม ม.ย. 2552

รปท 11.6 แสดงเทอรโมมเตอร รปท 11.7 แสดงกระบอกตวงน า ภาพโดย : มานต ชวยงาน หองปฏบตการปฐพกลศาสตร วทยาลยเทคนคเชยงใหม ม.ย. 2552


11 - 11

รหส 3106-2010 ใบงานท 12

หนวยท 11





11.3.3 วสดทใชในการทดลอง 1) ดนทราย 2) ดนเหนยว

11.3.4 แบบฟอรม 1) ตารางท 11.3 คาความซมน าของดน 2) ตารางท 11.4 ความหนดของน าทอณหภมใดๆ 3) ตารางท 11.5 ตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณผลการทดลอง

แบบความดนน าคงทและแบบความดนน าเปลยนแปลง 11.3.5 ขนตอนการทดลอง

1) การทดลองวธความดนน าคงท 1.1) เตรยมตวอยางดนส าหรบทดสอบ ใหน าตวอยางดนทมลกษณะเปนเมด

หยาบเชน ทราย กรวด มาผงแหงโดยอากาศ หรอดนอมน า (แชน าไว 24 ชวโมง ) ประมาณ1,500 กรม

1.2) วดขนาดเสนผาศนยกลาง, ความสงของโมล เพอหาพนทหนาตดและปรมาตรของตวอยางดน แลวประกอบอปกรณทกชนเขากบ Cell วางวสดรอง (ตะแกรงหรอ หนพรน) ไวดานลางของ Cell วางสปรงและหนพรนไวดานบนแลวน าไปชงหาน าหนกของ Cell เปลา โดยวดเสนผาศนยกลางและความยาวของตวอยางพรอมทงชงน าหนก

1.3) น าตวอยางดนทไดเตรยมไวบรรจลงในโมล ทไดประกอบไวใสตวอยางดนเปนชนๆ ชนละประมาณไมเกน 1.5 เซนตเมตร แลวกระทงดวยเหลกกระทงหรอเคาะดวยคอนยางโดยใหมความหนาแนนใกลเคยงกบดนในธรรมชาตมากทสด จนกระทงผวหนาของตวอยางดนต ากวาขอบของโมล ประมาณ 2.5 เซนตเมตร ปรบผวหนาของตวอยางดนใหเรยบ


11 - 12

รหส 3106-2010 ใบงานท 12

หนวยท 11





1.4) ชงน าหนกดนตวอยางพรอมโมล 1.5) น าตวอยางดนมาตดตงทอน าเขาและออก แลวปลอยน าเขาและในขณะ

เดยวกนกระบายอากาศออกทางตอนบนของตวอยางดน น าเรมระบายออกโดยไมมฟองอากาศออก แลวปดวาลวระบาย ปลอยตวอยางดนใหชมน าอยางนอย 12 ซม. ส าหรบดนเหนยว

1.6) เรมท าการทดลองโดยเปดวาลวทางน าออก แลวจบเวลาเปนวนาท เมอปรมาตรน าทวดจากกระบอกตวงได 100 ลบ.ซม. (หรอ 10 หรอ 1,000 ลบ.ซม. แลวแตคาความ ซมน า) จดบนทกเวลาและอณหภมน า ท าซ ากนอยางนอย 5 ครง โดยขอมลไมเปลยนแปลงมากนก

2) การทดลองวธความดนน าเปลยนแปลง 2.1) เตรยมตวอยางดนและการท าใหดนชมน าใหท าเชนเดยวกบขอ 1 ถง 3 ของ วธ

แรก แลวจงด าเนนการตอไปน 2.2) ไลฟองอากาศออกและท าใหตวอยางดนอมตว โดยการน าตวอยางดนใน Cell

ไปแชน าพรอมกบใชเครองดดอากาศออก ส าหรบดนทมการซมน าต าจะตองแชตวอยางในน าประมาณ 24ชวโมง

2.3) ตอสายยางเขากบกรวย กบขาตงทมไมบรรทดวดระดบน า โดยใหมความสงมากพอทจะท าใหน า ซมผานเขาไปในตวอยางดนได ใสน าลงในกรวยทตอสายยางกบหลอดแกว ปลอยใหน าสงขนจนใกลปลายหลอดแกว แลว ปรบระดบทปลายหลอดแกว ใหเปน h1 (จากรปท 11.3)

2.4) วดขนาดเสนผาศนยกลางของหลอดแกว (Sand Pipe) เพอหาอตราการไหล 2.5) เปดน าเขาในหลอดแกว รอใหระดบน าลงมาถง h1 เรมจบเวลา จนถงระดบ h

และจากระดบ h ถง h2 และวดอณหภมของน า


11 - 13

รหส 3106-2010 ใบงานท 12

หนวยท 11


ชอหนวย การทดลอง ความซมน าของดน



11.3.6 การรายงาน 1) ใหรายงานคาสมประสทธความซมไดเฉลยของน า ณ อณหภมททดสอบ 2) คาสมประสทธความซมไดเฉลยของน า ณ อณหภม 20 องศาเซลเซยส

11.3.7 ขอควรระวง

1) กอนท าการเตรยมตวอยางโดยการไลอากาศออกจากชองวาง ตวอยางดนทรายอาจเกดการเดอดได

2) การอานคาทเกดจากการสญเสยของระดบน าในระบบการทดสอบตองมความรอบคอบละเอยด

11.3.8 สรปและขอเสนอแนะ

มวลดนเปนวสดทมชองวางตอเนองในระหวางเมดดน ดงนนเมอมน าทมความดนตางกนระหวาง 2 จดในมวลดน กจะมการไหลของน าผานชองวางเหลาน ความสามารถทมวลดนใหน าซมผานไปไดน เรยกวา ความซมน าของดน (คา k) ถามวลดนทน าซมผานไดยาก คา k กจะสง เรามกเรยกวา Pervious Soil ถาน าซมผานไดมาก คา k ต า จะเรยกวา Impervious Soil คาความซมน าของดน เปนคณสมบตทางฟสกสทส าคญ ซงเกยวของกบพฤตกรรมของดนหลายอยาง เชน การรวซมของน าทเกบกกโดยการปดกนโดยเขอนดน, ความมนคงของลาดเขอน ซงเกยวของกบแรงดนน าภายในตวเขอน, อตราการทรดตวของชนดนเกดจากน าหนกสงกอสราง, ความมนคงและปรมาณน าทไหลเขาบอทขดเพอกอสรางฐานราก และแมกระทงปรมาณน าทสามารถสบขนมาใชไดจากการเจาะน าบาดาล


11 - 14

รหส 3106-2010 ใบงานท 12

หนวยท 11





11.3.9 ตารางการปฏบตการทดลอง

ตารางท 11.3 แสดงตวอยางตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดนแบบความดนน าคงท

เสนผาศนยกลางของตวอยาง ซม. 10.10 น าหนกแบบ+ดนกอน กรม 3,760

ความสงของตวอยาง ซม. 11.65 น าหนกแบบ+ดนหลง กรม 1,245

พนทหนาตด ซม.2 80.078 น าหนกดนในหลอด กรม 2,515

ปรมาตร ซม.3 932.909 ความหนาแนนดนชน กรม/ซม3 2.696

ปรมาณน าในดน % 30 ความถวงจ าเพาะของดน 2.67

ความหนาแนนแหง กรม/ซม.2 2.074 อตราสวนชองวางของดน 0.287

ความตางของระดบน า ซม. 12 ความยาวของตวอยาง ซม. 20 การทดสอบแบบความดนน าคงท (Constant Head)

ครงท อณหภม

(°C) ปรมาณน า

(ซม.3) เวลา

(วนาท)

คา KT (ซม.ตอวนาท) 20°cU

T°cU

คา K20 (ซม.ตอวนาท)

1 30.5 121 68 0.03703 0.7876 0.02917

2 30.5 145 76 0.03971 0.7876 0.03127

3 30.5 136 75 0.03774 0.7876 0.02972

4 30.5 128 70 0.03806 0.7876 0.02997

คาเฉลย 0.03814 0.03004

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบคา KT ไดเทากบ 0.03814 ซม./วนาท

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน า 20 C คา KT ไดเทากบ 0.03004 ซม./วนาท


11 - 15

รหส 3106-2010 ใบงานท 12

หนวยท 11





ตารางท 11.4 แสดงตวอยางตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดนแบบความดนน าเปลยนแปลง

เสนผาศนยกลางภายใน ของหลอดทดสอบ ซม.

2.523 พนทหนาตดภายใน หลอดทดสอบ ซม.2

5.00


°C

ความตางน า ซม. เวลา วนาท

KT ซม./วนาท

20°cUT°cU

K20 ซม./วนาท h1 h2

1 30.5 100 80 1,300 0.000214 0.7876 0.000169

2 30.5 100 80 1,312 0.000212 0.7876 0.000167

3 30.5 100 80 1,325 0.000210 0.7876 0.000165

4 30.5 100 80 1,320 0.000211 0.7876 0.000166

คาเฉลย 0.00021175 0.00016675

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบคา KTไดเทากบ 0.0002117 ซม./วนาท

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน า 20 C คา KTไดเทากบ 0.0001667 ซม./วนาท


11 - 16

11.4 การค านวณทไดจากผลการทดลองหาความซมน าของดน

1) วธค านวณการทดลองแบบความดนน าคงท

K = ht

QL………………………………………......(11.5)

K = สมประสทธความซมน าของดน Q = ปรมาณน าทไหลซม L = ความยาวของการไหลซม h = การสญเสยความดนหรอระดบน า t = ชวงเวลา (ปรมาณน า Q ไหลผาน)

2) วธค านวณการทดลองแบบความดนน าเปลยนแปลง

K = 2

110 h

hlogt.AL.a3.2 ……………………………(11.6)

K = สมประสทธความซมน าของดน A = พนทหนาตดตวอยางดน h1, h2 = การสญเสยความดนหรอระดบน า a = พนทหนาตดของหลอดแกว t = เวลา ณ จดเรมตนถงเวลาทจดสดทาย h1 = ความตางของระดบน า ณ จดเวลาเรมตน h2 = ความตางของระดบน า ณ จดเวลาสดทาย

3) การบนทกและค านวณขอมลจากการทดลองความหนาแนนของดน

ขอมลทไดจากการทดลองหาความซมน าดวยวธความดนน าคงท

ปรมาณน าทไหลซม Q = 121 ซม.3 ความยาว L = 11.65 ซม. ความสง h = 200 ซม.


11 - 17

4) ขอมลทไดจากการทดลองหาความซมน าวธความดนน าเปลยนแปลง(จากตารางท 11.3) A = 80.078 ซม.2 h1 = 100 ซม. h2 = 80 ซม. L = 12 ซม.

5) การค านวณผลจากการทดลองของดนครงท 1 (จากตารางท 11.3) ชวงเวลา t = 68 วนาท

K = AhtQL

= 68x200x078.80

65.11×121

สปส. ความซมน าของดนเทากบ = 3.703 x 10-2 ซม./วนาท อณหภม UTo c = 30.5 องศา

20°cUT°cU

= 0.7876 (จากตารางท 11.2)

K20 = 3.703 x 10-2 x 0.7876 = 2.917 x 10-2 ซม./วนาท


11 - 18

ตารางท 11.5 แสดงตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดนแบบ ความดนน าคงท




ปรมาตร ซม.3 932.909 ความหนาแนนดนชน กรม/ซม.3 2.696



ความตางของระดบน า ซม. 12 ความยาวของตวอยาง ซม. 20 การทดสอบแบบความดนคงท (Constant Head)


°C

ปรมาณน า ซม.3

เวลา วนาท

คา KT ซม.ตอวนาท 20°cU

T°cU

คา K20 ซม.ตอวนาท

1 จากการวด

=30.5

จากการวด

=121

จบเวลา=68

=1280.078x68x

121x20

= 0.03703

จากตารางท 11.2

=0.7876

=(0.03703x0.7876) =0.02917


=30.5


=145


= 1280.078x76x

145x20

=0.03971


=0.7876

=(0.03971x0.7876) =0.03127


=30.5


=136


= 1280.078x75x

136x20

=0.03774


=0.7876

=(0.03774x0.7876) =0.02972


11 - 19

ตารางท 11.5 (ตอ)แสดงตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดนแบบความดนน าคงท

การทดสอบแบบความดนน าคงท (Constant Head)


°C

ปรมาณน า ซม.3

เวลา วนาท


T°cU



=30.5


=128


=1280.078x70x

128x20

=0.03806


=0.7876

=(0.03806x0.7876) =0.02997

คาเฉลย 0.03814 0.03004

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบ คา KT ไดเทากบ 0.03814 ซม./วนาท

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน า 20 C คา KT ไดเทากบ 0.03004 ซม./วนาท หาคาเฉลยของสมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบ คา KT ไดเทากบ

= 4

0.03806+0.03774+0.03971+0.03703 = 0.03814 ซม./วนาท

หาเฉลยของสมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน า 20 C คา KT ไดเทากบ

=4

0.02997+0.02972+0.03127+0.02917 =0.03004 ซม./วนาท


11 - 20

ตารางท 11.6 แสดงตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดนแบบความดนน าเปลยนแปลง


2.523 พนทหนาตดภายใน หลอดทดสอบ ซม.2

5.000


°C

ความตางน า(ซม) เวลา วนาท

KT ซม.ตอวนาท

20°cUT°cU

K20 ซม.ตอวนาท

h1 h2


=30.5 จากการวด

=100 จากการวด

=80 จบเวลา =1,300

0.000214

จากตารางท 11.2 0.7876

=0.000214x0.7876

=0.000169




=80 จบเวลา =1,312

0.000212


=0.000212x0.7876

0.000167




=80 จบเวลา =1,325

0.000210


=0.000210x0.7876

0.000165




=80 จบเวลา =1,320

0.000211


=0.000211x0.7876

0.000166

คาเฉลย 0.0002117

0.0001667

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบคา KTไดเทากบ 0.0002172 ซม./วนาท



11 - 21

6) การค านวณผลจากการทดลอง จากตารางท 11.6

KT = 2

110 h

hlogt.AL.a3.2

= 80

100log300,1x078.8020×5×3.2

10

= 2.14 x 10-4 สปส. ความซมน าของดนเทากบ = 2.14 x 10-4 ซม./วนาท

20°cUT°cU

= 0.7876 ………………………...(จากตารางท 11.2)

K20 = 2.14 x 10-4 x 0.7876 = 1.69 x 10-4 ซม./วนาท

หาคาเฉลยของสมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบ คา KT ไดเทากบ

= 4

0.000211+0.000210+0.000212+0.000214 = 0.0.000211 ซม/วนาท

หาเฉลยของสมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน า 20 C คา KT ไดเทากบ

=4

0.000166+0.000165+0.000167+0.000169 =0.0001667 ซม/วนาท


11 - 22

แบบทดสอบท 11 วชาปฐพกลศาสตร 3106-2010 ระดบ ปวส. หนวยท 11 เรอง การทดลองความซมน าของดน (Soil Permeability Test)

ค าชแจง. จงกากบาท (X) ทบขอทถกทสดเพยงขอเดยว 1. ดนประเภทใดทน าไหลซมผานไดงาย

ก. ดนทราย ข. ดนตะกอน ค. หนและกรวด ง. ดนเหนยว

2. การทดสอบแบบความดนคงทใชส าหรบดนประเภทใด ก. ดนเหนยว ข. ดนทราย ค. ดนตะกอน ง. ดนปนกรวด

3. การทดสอบแบบความดนเปลยนใชส าหรบดนประเภทใด ก. ดนเหนยว ข. ดนทราย ค. ดนตะกอน ง. ดนปนกรวด

4. พลงงานทควบคมการไหลของน าในดนทจดๆ หนงประกอบดวยขอใด ก. พลงงานศกย พลงงานความดน พลงงานจลน ข. พลงงานศกย พลงงานความดน ค. พลงงานความดน พลงงานจลน ง. พลงงานศกย พลงงานจลน

5. การไหลแบบลามนา (Laminar Flow) เปนการไหลแบบใด ก. ไหลแบบเปนคลน ข. ไหลแบบหมนวน ค. ไหลแบบราบเรยบ ง. ไหลแบบซกแซกไมมทศทางแนนอน


11 - 23

6. ทรายหยาบมคาสมประสทธของการซมอยระหวางขอใด ก. 1 – 102 ข. 1 – 10-3 ค. 10-3 – 10-6 ง. 10-5 – 10-6

7. ตวประกอบทมผลกระทบตอสมประสทธของการซมน าในดน ขอใดถกตอง ก. ความหนด ขนาดและรปรางเมดดน การตอเนองและเปนเนอเดยวกนของดน ข. ขนาดและรปรางเมดดน ดนตางชนดในเนอเดยวกน สของเนอดน ค. ความหนด ขนาดและรปรางเมดดน ความแขงแรงของดน ง. ความแขงของดน สของเนอดน โครงสรางการเรยงตวของเมดดน

8. คาสมประสทธความซมน าของดนทอณหภม 200C คา K20oC ซงเปนคาทใชบอยมากเทากบขอใด ก. 10.90 ข. 10.09 ค. 19.90 ง. 19.09

9. การทดลองแบบความดนน าคงทตวอยางทเปนดนเหนยว ตองปลอยแชน ากอนท าการทดลองเทาใด ก. 6 ชวโมง ข. 10 ชวโมง ค. 12 ชวโมง ง. 24 ชวโมง

10. การทดลองแบบความดนน าเปลยนตวอยางทเปนดนเหนยว ตองปลอยแชน ากอนท าการทดลอง เทาใด ก. 6 ชวโมง ข. 10 ชวโมง ค. 12 ชวโมง ง. 24 ชวโมง


11 - 24

ค าชแจง 2. ใหกาเครองหมาย () หนาขอทถก และกาเครองหมายผด ( ) หนาขอทผด …….2.1 มวลดนทใหน าซมผานไดยาก คา k จะสงเรยกวา Pervious Soil …….2.2 มวลดนทใหน าซมผานไดงาย คา k จะสงเรยกวา Pervious Soil ….....2.3 การใสตวอยางดนในหลอดทดลองความซมได ใสเปนชนๆ 3 ซม. …….2.4 อตราสวนชองวางมผลตอการซมน าของดน …….2.5 สมประสทธการซมไดจะอยระหวาง 1- 10-10

…….2.6 เฮดทงหมด=เฮดเนองจากระดบน าสงต า+เฮดเนองจากความดน-เฮดความเรว …….2.7 กฎดารซ(Darcy]s law) เขยนเปนสมการไดวา v = Q . k . i ……2.8 กรวดมคาสมประสทธการซมไดประมาณ k = 1 - 102

……2.9 ความซมได หาไดจากการน าตวอยางดนมาทดลองในหองเทานน ……2.10 กฎของการซมคอความเรวของการไหลซมของของเหลวผานตวกลางพรน

จะเปนปฏภาคกบไฮดรอลกสเกรเดยน

ตอนท 2 แบบฝกปฏบตการทดลองหาความซมน าของดน 1. ใหนกศกษาแบงกลมๆ ละ 5 คน และเตรยมตวอยางดนเหนยวคงสภาพ โดยปฏบตการทดลองดงน

1) ปฏบตการทดลองตามขนตอนการความซมน าของดนแบบความดนน าคงท

2) ปฏบตการทดลองตามขนตอนการความซมน าของดนแบบความดนน าเปลยนแปลง 3) บนทกการทดลองทได ลงในตารางท 11.7 และ 11.8 4) ค านวณหาสมประสทธความซมน าของดนทงแบบความดนน าคงทและความดนน า

เปลยนแปลง 5) สรปผลการทดลองและขอเสนอแนะ


11 - 25

ตารางท 11.7 แสดงตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดน แบบความดนน าคงท




ปรมาตร ซม.3 932.909 ความหนาแนนดนชน กรม/ซม.3 2.696



ความตางของระดบน า (ซม) 12 ความยาวของตวอยาง ซม. 20 การทดสอบแบบความดนคงท (Constant Head)


°C ปรมาณน า

ซม.3 เวลา วนาท


T°cU


1 30.5 121 68 0.03703 0.7876 0.02917

2 30.5 145 76 0.03971 0.7876 0.03127

3 30.5 136 75 0.03774 0.7876 0.02972

4 30.5 128 70 0.03806 0.7876 0.02997

คาเฉลย 0.03814 0.03004

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบ คา KT ไดเทากบ 0.03814 ซม./วนาท

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน า 20 C คา KT ไดเทากบ 0.03004 ซม./วนาท


11 - 26

ตารางท 11.8 ตารางบนทกขอมลทไดจากการทดลองและค านวณหาความซมน าของดน แบบความดนน าเปลยนแปลง


2.523 พนทหนาตดภายใน

ของหลอดทดสอบ ซม.2 5.000


°C

ความตางน า ซม. เวลา วนาท

KT ซม./วนาท

20°cUT°cU

K20 ซม./วนาท h1 h2

1 30.5 100 80 1,300 0.000214 0.7876 0.000169

2 30.5 100 80 1,312 0.000212 0.7876 0.000167

3 30.5 100 80 1,325 0.000210 0.7876 0.000165

4 30.5 100 80 1,320 0.000211 0.7876 0.000166

คาเฉลย 0.00021175 0.00016675

สมประสทธความซมน าของดน ทอณหภมน าทดสอบ คา KTไดเทากบ 0.000212 ซม./วนาท


Documents

หน่วยที่ 11 การทดลองความซึมน ้า ...krumanit.cmtc.ac.th/main/images/stories/11.pdfท 11.1 ตารางท 11.1 ค าทว