จากข่าวที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งว่าเกิดหลุมยุบขนาดใหญ่ หรือพื้นดินยุบพังทลายทำให้บ้านพังเสียหายในหลายพื้นที่ เป็นแรงบันดาลใจให้นักศึกษาคณะครุศาสตร์โยธา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ผสานความรู้ธรณีวิทยาและวิศวกรรม ศึกษาพฤติกรรมหลุมยุบ ใต้ฐานรากตื้น พบความหนาของชั้นทรายมีผลต่อแรงแบกทานของฐานรากตื้น ขณะที่ความกว้างของหลุมยิ่งมากยิ่งทำให้ความสามารถในการรับแรงแบกทานลดลง
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเกิดเหตุการณ์หลุมยุบมาอย่างต่อเนื่อง เช่น การเกิดหลุมยุบยักษ์ที่กัวเตมาลา เมื่อปี 2007 และเกิดอีกหลุมที่ไม่ห่างกันมากนักในปี 2010 ในกัวเตมาลา ในส่วนของประเทศไทยมีรายงานข่าวเกี่ยวกับหลุมยุบเกิดขึ้นต่อเนื่องในช่วง 1-3 ปีที่ผ่านมาเช่นกัน ทำให้สถาบันความรู้ต่างตื่นตัวและออกมาให้ข้อมูลความรู้แก่ประชาชน ทำให้เรื่องนี้ไม่พ้นความสนใจของน้องๆ นักศึกษาคณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) นายจักรพงษ์ ศิริชัยราวรรณ์ และนายคติพงษ์ อ่อนไชย นักศึกษาชั้นปีที่ 4 ภาควิชาครุศาสตร์โยธา สาขาวิศวกรรมโยธา นำโจทย์นี้มาเป็นหัวข้อในการทำโปรเจกต์จบการศึกษาของพวกเขา
นายจักรพงษ์ กล่าวว่า เขาสนใจเรื่องการเกิดขึ้นของหลุมยุบ ซึ่งส่งผลต่อโครงสร้างไม่ว่าจะเป็นพื้นถนน หรือบ้านเรือน จึงนำความรู้ที่เขาได้ศึกษามาทดลองหาคำตอบในหัวข้อ “การศึกษาอิทธิพลเนื่องจากขนาดของหลุมยุบที่มีผลต่อแรงแบกทานของฐานรากตื้นโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ 2 มิติ”
จากการศึกษาลักษณะการเกิดหลุมยุบมักเป็นพื้นดินที่เป็นชั้นดินทรายในพื้นที่โล่ง จึงได้จำลองโจทย์ปัญหาในสถานการณ์ในห้องปฏิบัติการ หากจะต้องสร้างบ้านพักอาศัยบนพื้นดินที่มีลักษณะดังกล่าวให้ปลอดภัย ซึ่งฐานรากจะต้องได้รับการออกแบบให้มีความสามารถรับแรงแบกทาน หรือน้ำหนักกดจากตัวบ้านได้โดยไม่เกิดการพังทลายหากเกิดหลุมยุบใต้ฐานราก เนื่องจากก่อนการสร้างบ้านพักอาศัยในช่วงการเตรียมพื้นที่นั้นจะต้องใช้ฐานรากสองแบบ คือฐานรากแบบเสาเข็ม ซึ่งเหมาะสำหรับใช้ในบริเวณที่เป็นดินอ่อน แต่ในพื้นที่เป็นดินแข็งสามารถใช้ฐานรากตื้นได้เลยโดยไม่ต้องใช้ฐานรากเสาเข็ม “ฐานรากตื้น” จึงเป็นสิ่งที่เขาสนใจในการคำนวณหาแรงแบกทานที่เหมาะสม
“สาเหตุที่เลือกหัวข้องานวิจัยนี้ เพราะตอนนี้ในประเทศไทยมักเกิดเหตุการณ์หลุมยุบอยู่บ่อยๆ ซึ่งมาจากสาเหตุหลัก 3 ประการ คือ 1.น้ำกัดเซาะโพรงหินใต้ดินเกิดการพังและยุบตัว 2.การสูบน้ำชั้นใต้ดินขึ้นมาใช้และทำให้เกิดโพรงใต้ดิน และ 3.ชั้นหินและทรายบริเวณริมน้ำถูกกัดเซาะและพัดจากตลิ่งลงน้ำ ซึ่งการงานวิจัยนี้ศึกษาเพื่อดูว่าขนาดของหลุมขยายใหญ่เท่าไหร่ จึงจะมีผลต่อฐานรากตื้นของบ้านพักอาศัย”
นายคติพงษ์ ได้อธิบายถึงขั้นตอนการทดลองแต่ละส่วนหลังจากที่ทำการสืบค้นและเก็บข้อมูลเพียงพอแล้วว่า ซึ่งการทดลองในส่วนแรกคือ ในห้องปฏิบัติการเพื่อจำลองหลุมยุบขนาดย่อส่วนจากขนาดจริง คือ 2.42 เมตร เหลือเพียง 11 เซนติเมตร ในลักษณะครึ่งวงกลมมีความหนาของผนังหลุม 1.3 เซนติเมตร โดยมีส่วนผสมสำหรับการทำแบบจำลองเป็นทรายผสมกับแคลเซียมคาร์บอเนต ในอัตราส่วน 50 : 50 และน้ำอีกร้อยละ 10 ของส่วนผสมทั้งหมด โดยเหตุผลที่เลือกใช้แคลเซียมคาร์บอเนตมาทำแบบจำลองเนื่องจากมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับลักษณะพื้นดินที่เกิดการละลายจากน้ำกัดเซาะ ส่วนแบบจำลองฐานรากตื้นจากพื้นที่จริงเป็นคอนกรีต แต่จำลองโดยใช้อะลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นฐานรากตื้นวงกลมขนาด 8.5 และหนา 4.5 เซนติเมตร โดยสัดส่วนทั้งหมดย่อจากสัดส่วนจริง 22 เท่า และเมื่อแบบจำลองเซตตัวแล้วจึงเริ่มทดสอบ จากการศึกษาพบว่า ถ้าความลึกของหลุมยุบยิ่งมากโครงสร้างของหลุมยุบจะได้รับอิทธิพลจากแรงกดจากฐานรากน้อย ส่วนความกว้างของหลุมยิ่งมากทำให้ความสามารถในการรับแรงแบกทานของฐานรากลดลง
นอกจากนี้ นายจักรพงษ์ และนายคติพงษ์ ยังทดลองในส่วนที่สองผ่านโปรแกรมสำเร็จรูป “วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์” หรือโปรแกรมที่จำลองพฤติกรรมของดิน ซึ่งสามารถนำมาจำลองพฤติกรรมของหลุมยุบเท่าขนาดจริง 2.42 เมตรได้ และฐานรากตื้นขนาด 1.8 เมตร ทั้งนี้ในการทดสอบได้มีการเพิ่มขนาดของหลุมยุบเพื่อเป็นกรณีศึกษาตั้งแต่ขนาด 0.5, 1, 2. 4 และ 3.4 เมตร และเพิ่มความลึกของหลุมทุกๆ 0.5 เท่าของความกว้างของหลุม จากการทดสอบพบว่าหลุมที่มีขนาดเป็น 0.97 เท่าของฐานรากขนาด 1.8 เมตร จะเกิดการพังทลายทันทีเมื่อได้รับแรงกดจากฐานราก ในขณะที่หลุมขนาดเล็กกว่า 1.50 เมตร สามารถรับแรงกดจากฐานรากจะลดลง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความลึกของหลุม
ผศ.ดร.ทวีชัย กาฬสินธุ์ อาจารย์ประจำภาควิชาครุศาสตร์โยธา คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี ซึ่งเป็นที่ปรึกษาของโปรเจกต์นี้ ให้ความเห็นว่า จุดเด่นของงานวิจัยน่าจะอยู่ที่นักศึกษาทั้งสองคนสามารถกำหนดปัญหาขึ้นเอง และนำความรู้ที่ได้เรียนมาใช้แก้ปัญหาได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ ซึ่งการทดลองนี้นับเป็นชิ้นแรกที่นำโจทย์เรื่องหลุมยุบมาเป็นหัวข้อการทำโปรเจกต์จบ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการแก้ไขปัญหาและเป็นจุดเริ่มต้นในการต่อยอดงานวิจัยที่เกี่ยวข้องของนักศึกษารุ่นถัดไป ซึ่ง มจธ.เป็นมหาวิทยาลัยที่เน้นด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่มีความพร้อมทั้งเครื่องมือและความรู้ในการหนุนส่งเสริมให้นักศึกษาเรียนรู้และคิดค้นเพื่อตอบโจทย์จริง โดยเฉพาะโจทย์ของสังคม มจธ.ถือเป็นสิ่งสำคัญที่นักศึกษาจะต้องนำมาเป็นส่วนหนึ่งในการทำโปรเจกต์จบ
“แต่ถ้าพูดถึงปัญหาหลุมยุบที่เกิดในสังคม การจะแก้ไขปัญหานี้ได้ดีที่สุดต้องอาศัยการผสมผสานศาสตร์ความรู้ทั้งทางด้านธรณีวิทยาและวิศวกรรมเทคนิคธรณี รวมทั้งงานวิจัยนี้สามารถนำไปต่อยอดความรู้ได้ในเรื่องของการคำนึงด้านความปลอดภัย เรื่องของการออกแบบและปรับปรุงคุณภาพของดินเพื่อใช้ในงานวิศวกรรมฐานราก รวมถึงการเตรียมเทคโนโลยีให้พร้อมสำหรับเหตุการณ์ที่จะเกิดในอนาคต เพราะสิ่งสำคัญที่สุดคือความพร้อมในการแก้ไขปัญหาที่ดี และถึงแม้งานวิจัยนี้จะเพิ่งเริ่มต้น แต่หวังว่าจะเป็นการเริ่มต้นงานวิจัยที่ดีเพื่ออนาคตต่อไป”
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น