Page 11 - วิศวกรรมสาร ปีที่ 74 ฉบับที่ 1 มกราคม - เมษายน 2564 : Thailand Engineering Journal

ชีีวิวิิศวิกรรมปฐพี (Soil bioengineering)

กลไกการเสริมแรงของรากพืืช

ในการัออกแบบท่างวัิศวักรัรัมใดีๆ เรัาจำาเปั็นต้้องท่รัาบสมบัต้ิท่างวัิศวักรัรัมของวััสดีุท่ี�เกี�ยู่วัข้องในงานนั�น ๆ ในการัใชิ้

พ่ชิพรัรัณ์เสรัิมเสถึียู่รัภาพของลำาดี จึงต้้องเข้าใจกลำศาสต้รั์การัเสรัิมกำาลำังของรัากในดีิน ดีังรั่ปัท่ี� 2 แสดีงแบบจำาลำองการัเสรัิม
กำาลำังในดีินจากรัากพ่ชิอยู่่างง่ายู่ เม่�อมวัลำดีินท่ี�เสรัิมแรังดี้วัยู่รัากถึ่กเฉ่อนแลำะเกิดีการัเสียู่รั่ปั (Distortion) รัากพ่ชิจะถึ่กดีึงจน

ยู่่ดีออกแลำะเกิดีควัามเค้นดีึง σ ขึ�น ซึ�งชิ่วัยู่เพิ�มกำาลำังเฉ่อนของดีิน โดียู่การัเพิ�มค่าแรังยู่ึดีเกาะ (Cohesion) c ไดี้
t
r
ดีังสมการัท่ี� 1

(1)

เม่�อ c = ค่ากำาลำังเฉ่อนของดีินท่ี�เพิ�มขึ�นเน่�องจากรัาก เรัียู่กวั่า
r
การัยู่ึดีเกาะจากรัาก (Root cohesion)

φ = ค่ามุมเสียู่ดีท่านภายู่ในของดีิน (Angle of internal friction)

θ = มุมการัเฉ่อน (Angle of shear distortion) ในโซนการัเฉ่อน
σ = ค่าควัามเค้นดีึงท่ี�เกิดีขึ�น (Mobilised tensile stress) ของรัากพ่ชิ
t
= อัต้รัาส่วันรัะหวั่างพ่�นท่ี�หน้าต้ัดีรัากต้่อพ่�นท่ี�หน้าต้ัดีท่ั�งหมดี
A
R
ท่ี�รัะนาบเฉ่อน
A

รูปี่ที่ี� 2 แบำบำจิำาลิองการเสริมีแรงด้วยุรากในิดินิ
(Gray & Sotir, 1996)

จากสมการัท่ี� 1 เห็นไดี้วั่าการัเสรัิมแรังดีินจากรัากนั�นขึ�นกับสามปััจจัยู่ดี้วัยู่กัน ไดี้แก่ 1) ควัามเค้นดีึงของรัาก σ 2) ปัรัิมาณ์ของ
t
รัากพ่ชิในดีิน แสดีงดี้วัยู่อัต้รัาส่วัน แลำะ 3) ลำักษณ์ะการัวัางต้ัวัของรัากแลำะมุมเสียู่ดีท่านของดีิน [sinθ+cosθtanφ]
A
R
A
จากงานวัิจัยู่ของ Gray and Sotir (1996) แลำะ Schwarz et al. (2010) พบวั่า รัากพ่ชิซึ�งมีอยู่่่หลำายู่ขนาดีในดีิน อาจจะพิบัต้ิไม่พรั้อม
กัน รั่ปัแบบการัพิบัต้ิเปั็นไดี้ท่ั�ง รัากขาดี (Rupture) รัากยู่่ดี (Root stretch) แลำะ รัากเลำ่�อนหลำุดี (Root pullout) แลำะเสนอวั่าควัามเค้น
σ
t
ดีึงท่ี�เกิดีขึ�นในรัากจะมีค่าปัรัะมาณ์ 40% ของค่ากำาลำังดีึงของรัากเฉลำี�ยู่ T , ( ~0.4) แลำะโดียู่ปักต้ิค่า [sinθ+cosθtanφ]
R
T
จะมีค่าปัรัะมาณ์ 1.2 ดีังนั�นจะเขียู่นสมการัท่ี� 1 ไดี้ใหม่ดีังนี� R

11
วิิศวิกรรมสาร ปีีที่่� 74 ฉบัับัที่่� 1 มกราคม-ม่นาคม 2564