การเร่งความเครียดในวัสดุชั้นทางในแบบจำลองกายภาพด้วยการสูญเสียปริมาตรในชั้นดินถมคันทาง

Abstract

การศึกษาเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างระดับความเสียหายของโครงสร้างชั้นทางกับแรงกระทำแบบวัฏจักรจาก น้ำหนักบรรทุกจราจรมีความน่าสนใจ ทั้งนี้อาจทำได้โดยการทดสอบกับแบบจำลองขนาดเท่าของจริงในสนาม หรือการ ทดสอบกับแบบจำลองกายภาพในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม การให้แรงกระทำแบบวัฏจักรเพื่อจำลองน้ำหนักบรรทุก จราจรในการทดสอบเหล่านี้ด้วยจำนวนรอบเท่ากับค่าที่ประเมินได้จากอายุการใช้งานคงเหลือ อาจต้องใช้ระยะเวลาที่ ยาวนานมาก ดังนั้น จึงเป็นที่น่าสนใจที่จะหาวิธิีเร่งให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างชั้นทางในระหว่างการทดสอบ งานวิจัยนี้ศึกษาความเครียดในวัสดุชั้นทางจากการทดสอบแบบจำลองกายภาพย่อ ส่วน โดยลดค่าสมบัติและมิติของโครงสร้างชั้น ทางมาตรฐานตามกฏการย่อขนาดด้วยอตัราส่วนเท่ากับ 3 และใช้แรงกดเท่ากับ ร้อยละ 25, 50 และ 75 ของน้ำหนักเพลา เดี่ยวเทียบเท่ากระทำ ผ่านฐานรากจำลองจำนวน 2 ฐานรากที่วางอยู่บนผิวทาง เพื่อจำลองน้ำหนักบรรทุกจราจร นอกจากนี้ยังได้ติดตั้งบอลลูนยางทรงกระบอกสำหรับจำลองความเสียหายของโครงสร้างชั้นทางด้วยการสูญเสียปริมาตรเท่ากับร้อยละ 0, 5, 10 และ 15 ในชั้นดินถมคันทางเพื่อเร่งความเครียดในวัสดุชั้นทาง จากผลการทดลองพบว่า ความเครียดในวัสดุชั้นทางมีค่าเพิ่มขึ้นกับจำนวนรอบแรงกระทำแบบวัฏจักรและระดับการสูญเสียปริมาตรอย่างมีนัยยะ เมื่อพิจารณาที่ระดับ น้ำหนักบรรทุกจราจรเดียวกัน จะสามารถเลื่อนความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดในวัสดุชั้นทางกับจำนวนรอบแรงกระทำ แบบวัฏจักรที่ได้จากระดับการสูญเสียปริมาตรที่มากกว่าไปเชื่อมต่อกับความสัมพันธ์ที่ได้จากระดับการสูญเสียปริมาตรที่น้อยกว่าเพื่อนิยามเส้นโค้งหลัก จากเส้นโค้งหลักพบว่า จำนวนรอบแรงกระทำแบบวัฏจักรเพิ่มขึ้นจาก 33 รอบ ไปเป็น ประมาณ 50,000 รอบ ดังนั้น การสูญเสียปริมาตรในวัสดุชั้นดินถมคันทางสามารถเร่งความเครียดในวัสดุชั้นทางได้

It is of great interest to study how a road structure be damaged with the traffic loading, either by full-scale test in the field or by physical model test in the laboratory. However, applying the cyclic load in such tests for the design life of a road structure would take a very long time. A method that can relevantly expedite the damage of a road structure is thus of interest. This research studied the strains mobilised in a pavement structure by a series of physical model tests. The properties and dimensions of a typical flexible pavement structure were scaled-down according to the scaling law for a factor of three. Simulated traffic loadings, which are equal to 25%, 50%, and 75% of the value for equivalent single axle load (ESAL), were applied to the modelled pavement structure by two strip footings placed on the pavement’s surface. A cylindrical rubber balloon, designed to create volume loss (VL), was installed inside the modelled subgrade. Various damage levels were simulated by VL = 0%, 5%, 10%, and 15%. Test results show that the pavement structure strains significantly increased with increasing number of cycle (Nc) and VL value. For the same traffic loading level, relationships between the pavement structure strains and Nc obtained at the higher VL values can be horizontally shifted to connect with the relationships obtained at the lower VL values so as to obtain the respective master curves. It is shown that the Nc of the master curve was increased from 33 to around 50,000. Therefore, utilising VL in the subgrade layer of the modelled pavement structure is relevant to accelerate the pavement structure strain.