การเกิดการพังทลายบริเวณความลาดเอียง (slope) ของหน้าดินหรือหิน ซึ่งสามารถแสดงกลศาสตร์ของดินหรือ โดย เขียนเป็นสมการดังนี้
เมื่อความลาดเอียงของชั้นดินและหิน ถึงจุดจะเกิดการพังทลาย ภาวะสมดุลของแรงต้านทานทั้งหมดและแรงที่ทำให้เกิดการไหลเลื่อน จะมีค่าเท่ากัน นั่นคือค่า ปัจจัยของความปลอดภัย หรือใช้ตัวย่อว่า F.S. มีค่าเท่ากับ หนึ่ง
ดินในเชิงวิศวกรรม อาจแบ่งอย่างง่ายๆ ออกเป็น 2 แบบ คือ ดินที่ไม่มีความเชื่อแน่น (cohe sionless soil) กับ ดินที่มีความเชื่อแน่น (cohesive soil)1.ดินที่ไม่มีความเชื่อมแน่น
ดินทรายแห้งดินทรายแป้งแห้ง เม็ดทราย เม็ดทรายแป้ง จัดเป็นดินที่ไม่มีความเชื่อมแน่น วิธีการทำการขุดเจาะบนพื้นผิวจะทำการตัดหน้าดิน ให้มุมของความลาดเอียง ( slope angle) มีค่าเท่ากับมุดมของความเสียดทานภายใน (angle of internal friction) ถ้าหากมีการระบายน้ำที่ดี หรือสามารถเขียนเป็นสมการใหม่
โดยที่ ค่า เป็นค่ามุมของความเสียดทานภายใน ส่วนค่า B เป็นค่ามุมของความลาดเอียง
ในเชิงปฏิบัติ จะใช้ค่าอัตราส่วนของความลาดเอียงของดินที่ไม่มีความเชื่อมแน่น เท่ากับ 1:1.5 โดยตั้งสมมติฐานว่า มุมของความต้านทาน (angle of repose) ซึ่งมีค่าเท่ากับมุมของความเสียดทานภายใน(angle of internal friction) มีพิสัยตั้งแต่ 30 องศา ถึง 40 องศา รูปเป็นการแสดงภาวะสมดุลของกองดินทรายแห้ง
2.ดินที่มีความเชื่อมแน่น (cohesive soil)
ดินที่มีความเชื่อมแน่น เม็ดแร่ในดินจะถูกยึดติดประสานกัน ไม่หลุดออกจากกันได้ง่าย ซึ่งได้แก่ ดินที่มีแร่ดินเหนียวปนอยู่ในปริมาณที่มาก การพังทลายของดินประเภทนี้จะพบในลักษณะที่มีการเคลื่อนตัดเป็นแนวโค้งรูปอาร์กทรงกระบอก (รูปที่ 15.1 ข.) เป็นส่วนใหญ่ แนวไหลของการเคลื่อนตัวมีชื่อเรียกว่า สลิป (slip) ขณะที่มีการไหลตัวในชั้นดินเหนียว ปรากฏว่ามีรอยแตกของความเค้นดึง (tension crack) เกิดขึ้นในแนวเกือบตั้งฉากกับไหล่ถนน (bank) ก่อนเกิดดินถล่ม
จากรูปขณะที่สลิปในดินเหนียวเริ่มเคลื่อนตัวตามแนวอาร์ก คำนวณหาโมเมนต์รอบจุดศูนย์กลาง (จุดO) จะได้
ในเชิงปฏิบัติการ ค่ามุดความลาดเอียงของมวลดินเหนียวอยู่ระหว่าง 30 ถึง 45 องศา แต่ในกรณีที่ต้องการเสถียรภาพสูง (F.S มากกว่า 1) ค่ามุดลาดเอียงอาจน้อยกว่า 20 องศา
หิน แบ่งได้ 2กลุ่มดังนี้
1. หินอัคนีและหินแปร (igneous and metamorphic rock)
ค่ากำลังวัสดุในหินอัคนีและหินแปรจะสูงเกินกว่าดินมาก โอกาสที่จะทำการเปิดหน้าดิน โดยใช้เครื่องจักรกล และไม่ต้องทำการระเบิดมีอยู่น้อย ยกเว้นบริเวณที่หินมีความถี่ของระยะห่างรอยแยกตามธรรมชาติในมวลหินสูง
ในเชิงปฏิบัติการ ค่ามุมความลาดเอียงของมวลหินอัคนีและมวลหินแปร มีได้ตั้งแต่ 60 ถึง 80 องศาและโดยทั่วไป ถ้าความสูงของความลาดเอียงน้อยกว่า 30 เมตร ค่า F.S. จะมากกว่า 1
2.หินตะกอน(sedimentary rock)
โดยเฉลี่ยค่ากำลังวัสดุของหินตะกอนจะต่ำกว่าหินอัคนีและหินแปร หินตะกอนเนื้อนิ่ม เช่น หิน ดินดาน สามารถทำการขุดเจาะได้เพียงแต่ใช้เครื่องจักรกลบางชนิด แต่หินตะกอนแข็ง เช่น หินปูน จำเป็นต้องทำการระเบิดเพื่อทำให้หินแตกหักและทำการเคลื่อนย้ายได้
ในเชิงปฏิบัติการ ค่ามุดความลาดเอียงของมวลหินตะกอนเนื้อนิ่ม มีได้ตั้งแต่ 45 ถึง 80 องศา สำหรับของมวลหินตะกอนแข็ง ค่ามุดลาดเอียง มีตั้งแต่ 60 ถึง 80 องศา ข้อควรระวังก็คือ มวลหินตะกอนมีกำเนิดมาจากการพัดพาหรือจากการตกตะกอน ความเชื่อมแน่นระหว่างชั้นตะกอนจะต่ำกว่าหินชนิดอื่น โอกาสที่เมื่อชั้นหินอิ่มตัวด้วยน้ำแล้วเกิดการไหลเลื่อนตามแนวระหว่างชั้นจะมีอยู่สูง ถ้าหากแนวการตัดทางของหน้าหิน อยู่ในแนวเดียวกับแนวสันหิน (strike) ของชั้นหินตะกอน
ชนิดของการพังทลาย
มวลดินหรือหินมีชนิดการพังทลาย (type of failure) แตกต่างกัน ทั้งนี้เพราะการกำเนิด ลักษณะของโครงสร้าง และความเชื่อมแน่นของดินและหินแตกต่างกัน
การเคลื่อนตัวลงสู่ที่ต่ำของมวลดินและหินตามไหล่เขาหรือไหล่ถนนอย่างทันทีทันใด ในช่วงระยะเวลาสั้นๆ ในเชิงวิศวกรรมมีชื่อเรียกรวมกันไปว่าเป็นดินถล่ม (landslide) หรือ หินถล่ม (rockslide) การเคลื่อนตัวของดินและหิน มีความแตกต่างทั้งขนาด ปริมาณ และระดับลึกของการเคลื่อนตัว
1.การพังทลายของดินบนความลาดเอียง (soil slope failure)
ความไม่มีเสถียรภาพของมวลดินบนความลาดเอียง มีได้หลายรูปแบบ ยกเว้นการคืบของมวลดินแล้ว ปรากฏการณ์ทั้งหมดที่จะกล่าวต่อไปในเชิงวิศวกรรมจัดเป็นดินถล่ม
ก. การคืน (creep) เป็นลักษณะของมวลดิน (หรือหิน) ที่มีการเคลื่อนที่อย่างช้าๆ (น้อยกว่า 10 มม./ปี) ลงไปตามลาดเขาโดยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก ความชื้นในบรรยากาศและน้ำฝนเป็นตัวการที่สำคัญ ลักษณะนี้จะสังเกตเห็นได้ในบริเวณที่มีการสะสมทับถมบนลาดเชิงเขา ในรูปจะเห็นว่าตรงบริเวณนั้นหลักที่ปักไว้ เสาโทรสาร หรือ ผนังกั้นดินเอนลงตามทิศทางการคืบของมวลดิน
ข. การไหล (flow) เป็นการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของดินชุ่มน้ำ เศษหิน หรือโคลน ตามความลาดชั้นของภูเขา หลังจากมีฝนตกติดต่อกันมาเป็นระยะเวลายาวนาน ดินและวัสดุจะมีสภาพเป็นพลาสติก
ค. การเลื่อนหลุดเป็นกะบิ (slump) เป็นการเคลื่อนตัวอย่างช้าๆ (แต่เร็วกว่าการคืบ) ของมวลดิน ซึ่งเกี่ยวเนื่องกับการเลื่อนบิดโค้งของหินของการที่หินแยกหลุดออกไปเป็นกะบิ ทำให้มวลดินมีการหมุนตัวเลื่อนลง เป็นรอยโค้งเว้า เรียกว่า สลิปของการหมุนตัวแนวโค้ง (rotational slip) การเลื่อนหลุดของมวลดินแบบนี้จะพบในบริเวณตามผาริมทะเลหรือผาชัน ซึ่งมีเนื้อหินสมานแน่น ซ้อนทับอยู่บนชั้นดินเหนียวหรือหินดินดานเนื้อนิ่ม นอกจากนี้อาจพบในชั้นดินที่มีค่าความเชื่อมแน่น (ดินเหนียว) สลับกับชั้นดินที่ไม่มีความเชื่อมแน่น (ดินทราย)
ง. การเลื่อนไถลตามระนาบ (translational slide) เป็นลักษณะเคลื่อนตัวตามแนวระนาบที่มีการยึดตัวอย่างหลวมๆ ในดินบนความลาดเอียง ตัวอย่างที่พบก็ได้แก่ ชั้นโซนดินเหนียวที่อยู่สลับกับชั้นโซนดินทราย การเลื่อมสภาพของดินเหนียวจากการกระทำทางธรรมชาติ ทำให้ดินเหนียวมีค่ากำลังวัสดุเฉือนต่ำลง ซึ่งทำให้ความเชื่อมแน่นลดต่ำลง การเคลื่อนตัวของชั้นดินเนื้อนิ่ม (ดินเหนียว) ไปบนระนาบของชั้นดินแข็ง (ดินทราย) ตามรอยต่อของระนาย ก็อาจเกิดขึ้นได้ การพังทลายของความลาดเอียงแบบนี้อาจเกิดได้แม้ว่าค่ามุมลาดเอียงจะต่ำเพียง 6 องศา
2. การพังทลายของหินบนความลาดเอียง (rock slope failure)
ความไม่มีเสถียรภาพของมวลหินบนความลาดเอียง ก็มีได้หลายรูปแบบเช่นเดียวกับมวลของดินรูปแบบที่ซ้ำกัน ได้แก่ การคืบ การไหล และการเลื่อนไถลตามระนาบ
ก. หินหล่น (rock fall) เป็นการหลุดออกจากชั้นส่วนหิน ในลักษณะของชิ้นส่วนอิสระ เมื่อมีการผุพังหรือสึกกร่อน มักพบตามบริเวณหน้าผา หรือ ความลาดเอียงที่ชั้น ตามปกติหินหล่นไม่จัดเป็นปรากฏการณ์หินถล่ม
ข. การเลื่อนไถลของลานหินตีนผา (scree or talus slide) เป็นการหักพังตามธรรมชาติของหินลงมากองอยู่ตีนผา หรือกองอยู่ตามลาดเขา (เป็นหินถล่มแบบหนึ่ง) ตัวการที่มากระทำเป็นกระบวนการทางกายภาพ หรือจากกิจกรรมที่มนุษย์ทำขึ้น ตัวอย่าง เช่น การทำการขุดเจาะหินบริเวณตีนเขา การระบายน้ำออกจากความลาดเอียงไม่เพียงพอ การเพิ่มความดันน้ำในมวลหิน ตัวการเหล่านี้ก่อให้เกิดความไม่มีเสถียรภาพของความลาดเอียงทั้งนั้น
ค. การถล่มของหินอย่างรวดเร็ว (rock avalanche) เป็นลักษณะของการเลื่อนไถลของหินแบบหินถล่มลงมาจากที่ลาดชันอย่างรวดเร็ว ตามแรงโน้มถ่วงของโลก (อัตราความเร็วอาจถึง 320 กม./ชม.) ตามปกติเกิดเป็นมวลหินปริมาณมากมหาศาล และเลื่อนไถลเป็นระยะทางไกล สามารถทำลายสิ่งต่างๆ ที่อยู่ในทางผ่านได้
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น