Sieve Analysis หรือการวิเคราะห์การกระจายขนาดเม็ดดินด้วยตะแกรง เป็นหนึ่งในการทดสอบพื้นฐานที่ช่วยตอบว่า ตัวอย่างดินมีสัดส่วนกรวด ทราย และส่วนละเอียดมากน้อยเพียงใด ผลที่ได้มักรายงานเป็น % Retained, Cumulative % Retained และ % Passing และสามารถนำไปสร้าง Grain Size Distribution Curve เพื่ออ่าน D10, D30, D60 รวมถึงใช้ร่วมกับการจำแนกดินตามระบบ USCS
อย่างไรก็ตาม Grain Size ไม่ใช่คำตอบทั้งหมดของพฤติกรรมดิน การกระจายขนาดเม็ดเพียงอย่างเดียวไม่สามารถใช้แทนค่ากำลังรับน้ำหนัก การทรุดตัว หรือกำลังเฉือนได้โดยตรง โดยเฉพาะเมื่อดินมี Fines สูง ซึ่งต้องอ่านร่วมกับ Plasticity, สภาพตัวอย่าง, ความแน่นหรือความแข็ง, ระดับน้ำใต้ดิน และข้อมูลจากการสำรวจชั้นดินอื่น ๆ
Sieve Analysis คืออะไร?
Sieve Analysis เป็นวิธีแยกอนุภาคดินตามช่วงขนาดด้วยตะแกรงที่มีช่องเปิดกำหนด เมื่อตัวอย่างผ่านชุดตะแกรง เม็ดที่มีขนาดใหญ่กว่าช่องเปิดจะค้างอยู่บนตะแกรง ส่วนเม็ดที่เล็กกว่าจะผ่านลงไปยังตะแกรงลำดับถัดไป จากมวลที่ค้างแต่ละตะแกรงจึงคำนวณสัดส่วนของอนุภาคแต่ละช่วงและสร้าง Particle-Size Distribution หรือ Gradation ของตัวอย่างได้
มาตรฐานอ้างอิงหลักสำหรับการทดสอบนี้คือ ASTM D6913/D6913M-17(2025) — Standard Test Methods for Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis ซึ่ง ASTM แสดงเป็นฉบับ Active ณ วันที่ตรวจสอบ 7 ตุลาคม 2026 มาตรฐานครอบคลุมการวิเคราะห์ช่วงขนาดตั้งแต่ 75 mm ลงถึงตะแกรง No.200 หรือ 75 μm และระบุว่าข้อมูล Gradation ใช้ประกอบการจำแนกดินตาม ASTM D2487 รวมถึงการคำนวณ Coefficient of Uniformity และ Coefficient of Curvature
ทำไม Sieve Analysis จึงสำคัญในงาน Soil Investigation?
- ช่วยจำแนกดิน: สัดส่วน Gravel, Sand และ Fines เป็นข้อมูลสำคัญของการจำแนกดินแบบ USCS
- ช่วยอ่านลักษณะการคละขนาด: Grain Size Distribution Curve ทำให้เห็นว่าตัวอย่างมีขนาดเม็ดกระจายกว้างหรือกระจุกตัวในช่วงใด
- เชื่อมกับ Sample/Depth: เมื่อนำผลกลับไปวางกับ Boring Log จะเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของ Gradation สัมพันธ์กับชั้นดินใด
- ช่วยเลือกการทดสอบต่อเนื่อง: หากมี Fines มากและต้องการรายละเอียดของส่วนที่ละเอียดกว่า No.200 อาจต้องพิจารณาวิธี Sedimentation/Hydrometer แยกต่างหาก
สำหรับงาน เจาะสำรวจดิน ผล Sieve Analysis จึงมีความหมายมากที่สุดเมื่อรู้ชัดว่าตัวอย่างมาจาก Borehole ใด Sample ใด และช่วงความลึกใด ไม่ควรแยกตารางผล Lab ออกจากบริบทของหลุมเจาะ
ตะแกรง No.4 และ No.200 บอกอะไร?
| ตะแกรง | ช่องเปิดโดยประมาณ | บทบาทที่พบได้บ่อยในการอ่านผล |
|---|---|---|
| No.4 | 4.75 mm | ใช้เป็นหนึ่งในเกณฑ์แยก Gravel และ Sand ภายใน coarse fraction ตาม USCS |
| No.200 | 0.075 mm หรือ 75 μm | ใช้แบ่งส่วนเม็ดหยาบออกจาก Fines และเป็นจุดสำคัญในการพิจารณา Coarse-Grained กับ Fine-Grained Soil |
ตาม ASTM D2487 หาก 50% หรือมากกว่า ของมวลแห้งผ่านตะแกรง No.200 ตัวอย่างอยู่ในกลุ่ม Fine-Grained Soil ส่วนถ้า มากกว่า 50% ค้างบน No.200 จะอยู่ในกลุ่ม Coarse-Grained Soil จากนั้นจึงพิจารณาสัดส่วน Gravel/Sand และปริมาณ Fines ต่อไปตามเกณฑ์ของระบบ
ดังนั้นค่า “% Passing No.200” ที่เห็นใน Test Summary จึงไม่ได้เป็นเพียงตัวเลขประกอบ แต่เป็นข้อมูลที่มีผลโดยตรงต่อขั้นตอนการ Classification อย่างไรก็ตาม Fines ที่ผ่าน No.200 ยังประกอบได้ทั้งอนุภาคขนาด Silt และ Clay และ Sieve Analysis เพียงอย่างเดียวไม่ได้บอกว่า Fines นั้นมี Plasticity แบบใด
% Retained, Cumulative % Retained และ % Passing ต่างกันอย่างไร?
หลักการคำนวณเริ่มจากมวลแห้งรวมของตัวอย่าง แล้วเปรียบเทียบกับมวลที่ค้างบนตะแกรงแต่ละเบอร์
% Retained = (มวลที่ค้างบนตะแกรง ÷ มวลแห้งรวม) × 100
Cumulative % Retained = ผลรวม % Retained ตั้งแต่ตะแกรงบนสุดถึงตะแกรงนั้น
% Passing = 100 − Cumulative % Retained
ตัวอย่างสมมติด้านล่างมีมวลแห้งรวม 500 g เพื่อแสดงวิธีอ่านเท่านั้น ไม่ใช่ชุดข้อมูลทดสอบจริงของโครงการ
| Sieve | Mass Retained (g) | % Retained | Cumulative % Retained | % Passing |
|---|---|---|---|---|
| No.4 | 50 | 10 | 10 | 90 |
| No.10 | 100 | 20 | 30 | 70 |
| No.40 | 150 | 30 | 60 | 40 |
| No.200 | 120 | 24 | 84 | 16 |
| Pan | 80 | 16 | 100 | 0 |
จากตัวอย่างนี้ เมื่ออ่านที่ No.200 จะได้ 16% Passing หมายความว่า 16% ของมวลตัวอย่างมีขนาดเล็กกว่าช่องเปิด 0.075 mm ในชุดข้อมูลสมมตินี้ แต่การนำตัวเลขดังกล่าวไปจำแนก USCS ต้องใช้เกณฑ์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง ไม่ควรดูเพียงค่าตะแกรงเดียว
Grain Size Distribution Curve อ่านอย่างไร?
Grain Size Distribution Curve หรือ Gradation Curve โดยทั่วไปใช้แกนนอนเป็นขนาดอนุภาคในสเกลลอการิทึม และแกนตั้งเป็น Percent Passing หรือ Percent Finer เมื่อต่อจุดจากผลตะแกรงแต่ละเบอร์ เราจะเห็นรูปทรงของการกระจายขนาดเม็ดทั้งตัวอย่าง
กราฟที่ทอดผ่านช่วงขนาดกว้างแสดงว่าตัวอย่างมีอนุภาคหลายขนาดอยู่ร่วมกัน ขณะที่กราฟที่เปลี่ยนอย่างรวดเร็วในช่วงแคบสะท้อนว่ามวลส่วนใหญ่กระจุกในช่วงขนาดใกล้กัน แต่คำว่า Well-Graded หรือ Poorly Graded ใน USCS ต้องตัดสินตามเกณฑ์เชิงตัวเลข ไม่ใช่ดูความสวยของเส้นกราฟด้วยสายตาเพียงอย่างเดียว
D10, D30 และ D60 คืออะไร?
D10, D30 และ D60 คือขนาดอนุภาคที่อ่านจากกราฟ ณ จุดที่มี Percent Passing เท่ากับ 10%, 30% และ 60% ตามลำดับ ตัวอย่างเช่น D10 = 0.20 mm หมายถึง 10% ของมวลตัวอย่างมีขนาดเล็กกว่าประมาณ 0.20 mm ตามเส้น Gradation ที่ใช้
Coefficient of Uniformity (Cu) และ Coefficient of Curvature (Cc)
Cu = D60 ÷ D10
Cc = D30² ÷ (D10 × D60)
สมมติอ่านจากกราฟได้ D10 = 0.20 mm, D30 = 0.55 mm และ D60 = 1.50 mm จะได้ Cu = 7.50 และ Cc ≈ 1.01 ค่าทั้งสองถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของเกณฑ์ Well-Graded สำหรับ clean gravel หรือ clean sand ใน ASTM D2487 โดย Gravel ใช้เกณฑ์ Cu ≥ 4 และ Sand ใช้ Cu ≥ 6 พร้อม Cc อยู่ระหว่าง 1 ถึง 3 ทั้งนี้ต้องตรวจเงื่อนไขด้าน Fines และเกณฑ์อื่นของ USCS ด้วย จึงไม่ควรตัดสิน Group Symbol จาก Cu/Cc เพียงอย่างเดียว
Sieve Analysis แยก Silt กับ Clay ได้หรือไม่?
ไม่ครบ เพราะตะแกรง No.200 มีช่องเปิด 75 μm สิ่งที่ผ่านลงไปจะถูกรวมเป็นส่วน Fines ในผล Sieve Analysis การต้องการ Particle-Size Distribution ที่ละเอียดกว่า No.200 เป็นอีกช่วงการทดสอบหนึ่ง
ASTM แสดง ASTM D7928-21e1 เป็นฉบับ Active สำหรับ Sedimentation (Hydrometer) Analysis ของ Fine-Grained Soils โดยใช้ประเมินส่วนที่ละเอียดกว่า No.200 และสามารถรวมผลกับ Sieve Analysis เพื่อสร้าง Gradation Curve ที่ครอบคลุมช่วงขนาดละเอียดขึ้นได้ แต่แม้ Hydrometer จะให้ข้อมูล “ขนาดอนุภาค” เพิ่มเติม การแยกพฤติกรรมแบบ Silt/Clay เพื่อใช้กับ USCS ยังต้องอ่านร่วมกับ Atterberg Limits และ Plasticity ตามเกณฑ์ที่เกี่ยวข้อง
Sieve Analysis กับ Atterberg Limits ทำหน้าที่ต่างกันอย่างไร?
| การทดสอบ | คำถามหลักที่ตอบ | ข้อมูลที่ได้ |
|---|---|---|
| Sieve Analysis | อนุภาคมีขนาดกระจายอย่างไร? | % Retained, % Passing, Gradation, D10/D30/D60, Cu/Cc |
| Atterberg Limits | ส่วนละเอียดมี Plasticity อย่างไร? | LL, PL, PI และตำแหน่งบน Plasticity Chart |
ทั้งสองชุดข้อมูลจึงเสริมกันมากกว่าทดแทนกัน โดยเฉพาะการจำแนก USCS ซึ่ง Coarse-Grained Soil เน้น Gradation และ Fines ขณะที่ Fine-Grained Soil ต้องพิจารณา Plasticity เป็นหลักตามเกณฑ์ของระบบ
อ่านผล Sieve Analysis ใน Boring Log หรือ Test Summary อย่างไร?
- เริ่มจาก Sample ID และ Depth — ตรวจว่าเป็นตัวอย่างจาก Borehole ใดและระดับใด
- ดู % Passing ที่ตะแกรงสำคัญ — โดยเฉพาะ No.4 และ No.200 เมื่อเกี่ยวข้องกับ Classification
- ดู USCS/Soil Description — ตรวจว่าผล Gradation สอดคล้องกับคำบรรยายและ Group Symbol อย่างไร
- ดูผลทดสอบอื่นของ Sample เดียวกัน — เช่น Water Content หรือ Atterberg Limits เมื่อมี Fines ที่ต้องพิจารณา Plasticity
- เปรียบเทียบตามความลึก — การเปลี่ยนแปลง % Passing หรือ Group Symbol อาจช่วยให้เห็นการเปลี่ยนชั้นดิน แต่ต้องพิจารณาร่วมกับข้อมูลภาคสนาม
ในรายงานบางรูปแบบจะไม่ได้แสดงผลทุกตะแกรงใน Boring Log แต่แยกเป็น Laboratory Summary หรือภาคผนวก สิ่งสำคัญคือผลต้องสามารถย้อนกลับมายัง Sample/Depth เดียวกันได้
ข้อผิดพลาดที่ทำให้ผล Grain Size คลาดเคลื่อนได้
- ตัวอย่างไม่เป็นตัวแทน: การแบ่งตัวอย่างผิดวิธีอาจทำให้สัดส่วนกรวด ทราย และ Fines เปลี่ยนจากตัวอย่างต้นฉบับ
- เม็ดดินจับตัวเป็นก้อน: ดินละเอียดหรือวัสดุที่เกาะกันอาจไม่แยกผ่านตะแกรงตามขนาดอนุภาคจริงหากเตรียมตัวอย่างไม่เหมาะสม
- ตะแกรงรับวัสดุมากเกินไป: การ Overload ทำให้อนุภาคเข้าถึงช่องตะแกรงไม่ทั่วถึง
- สูญเสียวัสดุระหว่างถ่ายหรือทำความสะอาด: ทำให้ Mass Balance ผิดและส่งผลต่อทุกเปอร์เซ็นต์ที่คำนวณ
- ใช้ผลผิด Sample/Depth: แม้ตัวเลข Lab ถูกต้อง แต่หากเชื่อมกลับ Borehole หรือระดับผิด ผลก็ไม่สามารถใช้ตีความชั้นดินได้อย่างถูกต้อง
วิธีเตรียมตัวอย่าง จำนวนวัสดุที่เหมาะสม การล้าง/ทำให้แห้ง การเขย่าตะแกรง และเกณฑ์ตรวจสอบมวลควรยึดตามมาตรฐานและขั้นตอนห้องปฏิบัติการที่ใช้จริง ไม่ควรใช้ขั้นตอนย่อจากบทความแทนเอกสารมาตรฐาน
Sieve Analysis บอก Bearing Capacity ได้หรือไม่?
ไม่ได้โดยตรง Grain Size Distribution เป็น Index/Classification information ที่ช่วยอธิบายโครงสร้างด้านขนาดเม็ดของดิน แต่ Bearing Capacity และ Settlement ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น Density/Consistency, Effective Stress, Groundwater, Strength, Compressibility, Geological History และรูปแบบฐานราก
ตัวอย่างสองตัวอย่างที่มี Gradation คล้ายกันอาจให้พฤติกรรมวิศวกรรมต่างกันได้ หากความแน่น โครงสร้างดิน หรือสภาพความเค้นต่างกัน ดังนั้นผล Sieve Analysis ควรถูกนำไปใช้เป็นข้อมูลหนึ่งในชุดข้อมูลจาก Laboratory Soil Testing และ Soil Investigation ทั้งระบบ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Sieve Analysis
Sieve Analysis กับ Grain Size Analysis เหมือนกันไหม?
Sieve Analysis เป็นวิธีหนึ่งของ Particle-Size หรือ Grain Size Analysis โดยเหมาะกับช่วงอนุภาคที่สามารถแยกด้วยตะแกรงได้ หากต้องการรายละเอียดของส่วนที่ละเอียดกว่า No.200 อาจต้องใช้ Sedimentation/Hydrometer เพิ่มเติม
Percent Passing No.200 สูงแปลว่าเป็นดินเหนียวหรือไม่?
ไม่สามารถสรุปเช่นนั้นจาก Sieve Analysis เพียงอย่างเดียว Percent Passing No.200 บอกปริมาณ Fines ที่เล็กกว่า 75 μm แต่ส่วน Fines อาจมีพฤติกรรม Silt-like หรือ Clay-like ซึ่งต้องพิจารณาข้อมูล Plasticity และวิธีจำแนกที่เกี่ยวข้อง
ทำไมตะแกรง No.200 จึงสำคัญ?
No.200 เป็นจุดแบ่งสำคัญในระบบ USCS ระหว่างส่วน coarse fraction กับ Fines และใช้ช่วยตัดสินว่า Soil อยู่ในกลุ่ม Coarse-Grained หรือ Fine-Grained ตามสัดส่วนมวลที่ผ่าน/ค้างบนตะแกรงนี้
D10 คือ Effective Size เสมอหรือไม่?
D10 มักเรียกว่า Effective Size ในบริบท Grain Size Distribution โดยหมายถึงขนาดที่ 10% Passing แต่การนำ D10 ไปใช้ต่อในสมการหรือ correlation ใดต้องตรวจเงื่อนไขของวิธีนั้น ไม่ควรใช้โดยอัตโนมัติกับดินทุกชนิด
ต้องทำ Sieve Analysis ทุก Sample หรือไม่?
ไม่จำเป็นในทุกโครงการ จำนวนและตำแหน่งตัวอย่างที่ทดสอบควรสัมพันธ์กับลำดับชั้นดิน วัตถุประสงค์การสำรวจ ความแปรปรวนของพื้นที่ และข้อกำหนดจากผู้ออกแบบหรือ Project Specification
สรุป
Sieve Analysis ช่วยแปลงตัวอย่างดินให้เป็นข้อมูลเชิงปริมาณว่าแต่ละช่วงขนาดมีสัดส่วนเท่าใด โดยอ่านผ่าน % Retained, Cumulative % Retained, % Passing และ Grain Size Distribution Curve ข้อมูลนี้ใช้สนับสนุนการจำแนก USCS และช่วยเชื่อม Soil Description กับผล Laboratory ตามระดับความลึก
การอ่านผลที่ดีจึงไม่ควรหยุดที่คำว่า “ผ่าน No.200 กี่เปอร์เซ็นต์” แต่ควรตรวจ Sample/Depth, รูปร่าง Gradation Curve, D10/D30/D60, Cu/Cc เมื่อเกี่ยวข้อง, ปริมาณ Fines และ Plasticity ของส่วนละเอียดร่วมกัน เพื่อให้เห็นภาพของชั้นดินอย่างเป็นระบบมากขึ้น
มาตรฐานอ้างอิง
- ASTM D6913/D6913M-17(2025) — Particle-Size Distribution (Gradation) of Soils Using Sieve Analysis
- ASTM D7928-21e1 — Particle-Size Distribution of Fine-Grained Soils Using Sedimentation (Hydrometer) Analysis
ต้องการข้อมูลชั้นดินสำหรับโครงการ?
หากมีตำแหน่งโครงการ ประเภทสิ่งก่อสร้าง จำนวนหลุม/ความลึก หรือรายการทดสอบจากผู้ออกแบบ สามารถส่งข้อมูลให้ทีมงานตรวจสอบขอบเขต Soil Boring Test และ Laboratory Soil Testing ที่เหมาะสมกับโครงการได้