ในรายงาน Boring Log หรือ Laboratory Test Summary เราอาจพบผล Unconfined Compression Test พร้อมค่า qu และบางครั้งมีการนำไปอธิบายร่วมกับ Su หรือ undrained shear strength ของดินเหนียว การทดสอบนี้ดูเหมือนตรงไปตรงมา—นำตัวอย่างทรงกระบอกมากดตามแนวแกน—แต่การอ่านค่าที่ได้ต้องพิจารณาชนิดดิน คุณภาพตัวอย่าง สภาพการระบายน้ำ และข้อจำกัดของวิธีทดสอบร่วมกัน
Unconfined Compression Test หรือ UCT เหมาะกับ cohesive soil ที่สามารถคงรูปได้เมื่อไม่มีแรงดันรอบข้าง เช่น clay หรือ clayey soil บางประเภท ไม่ได้เหมาะกับดินทุกชนิด และค่า qu ไม่ควรถูกนำไปแทน Bearing Capacity หรือค่ากำลังออกแบบของฐานรากโดยตรงโดยไม่มีการวิเคราะห์ข้อมูลอื่นประกอบ
Unconfined Compression Test คืออะไร?
Unconfined Compression Test เป็นการทดสอบกำลังของ specimen แบบไม่มีแรงดันรอบข้าง โดยนำตัวอย่างดินทรงกระบอกวางระหว่างแผ่นกด แล้วเพิ่มแรงอัดตามแนวแกนด้วยอัตราการเสียรูปที่ควบคุม พร้อมบันทึกแรงและการเสียรูปเพื่อนำไปสร้างความสัมพันธ์ระหว่าง axial stress กับ axial strain
มาตรฐานอ้างอิงหลักคือ ASTM D2166/D2166M-24 — Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil ซึ่ง ASTM แสดงเป็นฉบับ Active ณ วันที่ตรวจสอบ 13 ตุลาคม 2026 มาตรฐานนี้ครอบคลุม cohesive soil ในสภาพ intact, remolded หรือ reconstituted ที่เหมาะกับการทดสอบแบบไม่มี confinement และย้ำว่าการทดสอบไม่ได้จำลอง in-situ state of stress ก่อนรับแรงทั้งหมด ผลจึงต้องอ่านในบริบทของวิธีทดสอบ
ค่า qu คืออะไร?
qu หรือ Unconfined Compressive Strength คือค่าความเค้นอัดตามแนวแกนที่ใช้แทนกำลังอัดแบบไม่มีแรงดันรอบข้างของ specimen ตามเกณฑ์ของวิธีทดสอบ หน่วยที่พบได้บ่อยคือ kPa ซึ่งเท่ากับ kN/m²
ระหว่างการกด specimen จะสั้นลงและพื้นที่หน้าตัดเปลี่ยนไป การสร้าง stress–strain curve จึงต้องใช้ขั้นตอนคำนวณและ correction ตามวิธีทดสอบ ไม่ควรนำแรงสูงสุดหารด้วยพื้นที่เริ่มต้นอย่างเดียวแล้วถือว่าเป็นผลสมบูรณ์
ค่า qu เป็นผลของ specimen ภายใต้สภาพที่นำมาทดสอบ หากตัวอย่างถูกรบกวน สูญเสียความชื้น มี fissure หรือไม่เป็นตัวแทนของชั้นดิน ค่า measured strength สามารถเปลี่ยนไปจากสภาพจริงของดินในสนามได้
Su คืออะไร และเกี่ยวข้องกับ qu อย่างไร?
Su ใช้แทน undrained shear strength ภายใต้การพิจารณาแบบ total stress สำหรับ cohesive soil ในกรอบการตีความแบบ unconfined compression ที่ใช้สมมติฐานเชิงอุดมคติ φ ≈ 0 ความสัมพันธ์ที่พบได้บ่อยคือ:
Su ≈ qu / 2
ตัวอย่างเช่น หากรายงาน qu = 120 kPa การคำนวณพื้นฐานตามความสัมพันธ์นี้ให้ Su ≈ 60 kPa เอกสาร FHWA ด้านงานฐานรากเสาเข็มก็แสดงความสัมพันธ์ Su = qu/2 สำหรับ cohesive soils เช่นกัน
อย่างไรก็ตาม ไม่ควรตีความว่า qu/2 เป็นค่ากำลังของชั้นดินที่ใช้ได้ทุกกรณี ASTM D2166/D2166M-24 ระบุว่า specimen ไม่มี lateral confinement และไม่ได้จำลองสภาวะความเค้นเดิมในสนาม รวมถึง drainage condition ระหว่าง shearing ไม่ได้กำหนดแน่นอนเหมือนการทดสอบบางประเภท จึงอธิบายผลเป็น index of undrained shear strength มากกว่าค่าที่แทนทุกสภาพสนาม
UCT เหมาะกับดินประเภทใด?
วิธีนี้เหมาะกับ cohesive material ที่สามารถคงรูปร่างได้เมื่อไม่มีแรงดันรอบข้าง และไม่เกิดการระบายน้ำหรือ bleeding อย่างมีนัยสำคัญระหว่างช่วงรับแรงตามเงื่อนไขของวิธีทดสอบ เช่น clay หรือ clayey soil บางประเภท
ASTM D2166/D2166M-24 ระบุข้อจำกัดสำหรับวัสดุหลายประเภท เช่น dry and crumbly soils, fissured หรือ varved materials, silts, peats และ sands ซึ่งไม่เหมาะสำหรับการหาค่า valid unconfined compressive strength ด้วยวิธีนี้ ดังนั้นก่อนสั่งทดสอบต้องพิจารณาเสียก่อนว่า ตัวอย่างชนิดนั้นสามารถทำ UCT ได้อย่างเหมาะสมหรือไม่
หน้า Laboratory Soil Testing จึงเน้นว่า Lab Test ควรเลือกจากคำถามทางวิศวกรรมและชนิดตัวอย่าง ไม่ใช่เลือกจากรายการทดสอบที่ยาวที่สุด
ทำไมคุณภาพตัวอย่างจึงสำคัญ?
UCT เป็น Strength Test ที่ไวต่อสภาพ specimen หากโครงสร้างดินถูกรบกวนจากการเก็บตัวอย่าง การดันตัวอย่างออกจากกระบอก การตัดแต่ง การขนส่ง หรือการเก็บรักษา ค่า strength และรูปร่าง stress–strain curve สามารถเปลี่ยนได้
ตัวอย่างจาก Split Spoon ของ SPT เป็น disturbed sample และโดยทั่วไปไม่ใช่ specimen ที่ใช้แทน intact UCT ในลักษณะเดียวกับตัวอย่างที่รักษาโครงสร้างได้ดีกว่า ดังนั้นเวลาอ่านค่า qu ต้องตรวจ Sample Type, Borehole และ Depth ประกอบเสมอ
ในรายงานที่ดี ผล Lab ต้องย้อนกลับได้ว่า specimen มาจาก Borehole ใด Sample No. ใด และช่วงความลึกเท่าใด ต่อให้ค่าตัวเลขละเอียดมาก แต่หาก Traceability ระหว่าง Field → Sample → Lab → Report ผิด ผลก็อาจถูกนำไปตีความกับชั้นดินผิดระดับได้
Stress–Strain Curve บอกอะไร?
นอกจาก qu แล้ว เส้น axial stress–axial strain ช่วยให้เห็นลักษณะการตอบสนองของ specimen ระหว่างรับแรง บางตัวอย่างมี peak ชัดแล้ว strength ลดลง ขณะที่บางตัวอย่าง deform ต่อเนื่องโดยไม่มี peak ที่คมชัด รูปร่างของกราฟช่วยตรวจพฤติกรรมของ specimen แต่ไม่ควรใช้กราฟเพียงอย่างเดียวสรุปชนิดดินหรือค่าดีไซน์
Axial Strain คืออะไร?
Axial strain เป็นสัดส่วนการเปลี่ยนความยาวตามแนวแกนของ specimen เทียบกับความยาวเริ่มต้น และมักรายงานเป็นเปอร์เซ็นต์ การบันทึก stress และ strain พร้อมกันทำให้สามารถสร้างกราฟเพื่อดู peak และพฤติกรรมหลัง peak ได้
ทำไมพื้นที่หน้าตัดจึงต้องพิจารณาระหว่างการกด?
เมื่อ specimen สั้นลงจาก axial compression รูปร่างและพื้นที่หน้าตัดย่อมเปลี่ยน การคำนวณ stress จึงต้องพิจารณาการเปลี่ยนรูปตามขั้นตอนของวิธีทดสอบ ไม่ควรใช้พื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นเพียงค่าเดียวตลอดการทดสอบ
qu สูง แปลว่าดิน “ดี” หรือไม่?
ไม่ควรตัดสินว่า “ดินดี” หรือ “ดินไม่ดี” จาก qu ค่าเดียว เพราะ suitability ของชั้นดินขึ้นกับวัตถุประสงค์ของโครงการ ระบบฐานราก ความลึก น้ำใต้ดิน ความสามารถในการอัดตัว Stress History และคุณสมบัติอื่นอีกหลายด้าน
qu ที่สูงขึ้นโดยทั่วไปสะท้อนว่า specimen cohesive soil ต้าน axial compression ได้มากขึ้นภายใต้เงื่อนไข UCT แต่ไม่ได้แปลโดยตรงว่า Allowable Bearing Capacity ต้องมีค่าเท่าใด และไม่ได้ตอบ Settlement โดยลำพัง
UCT ต่างจาก SPT อย่างไร?
| ข้อมูล | Unconfined Compression Test | SPT |
|---|---|---|
| สถานที่ทดสอบ | Laboratory | Field / Borehole |
| ข้อมูลหลัก | Stress–strain และ qu ของ cohesive specimen | Penetration resistance หรือ N-Value พร้อม disturbed sample |
| ตัวอย่าง | ต้องเตรียม specimen ที่เหมาะกับ UCT | Split Spoon sample มีการรบกวนจากการตอก |
| ข้อจำกัด | ใช้ไม่ได้กับดินทุกชนิดและไม่มี lateral confinement | N-Value ต้องอ่านร่วมกับวิธีทดสอบ ชนิดดิน และเงื่อนไขภาคสนาม |
ทั้งสองรายการตอบคนละคำถาม SPT ให้ field index จาก penetration resistance ขณะที่ UCT ให้ strength response ของ specimen ใน Lab การเปรียบเทียบควรอยู่ในบริบท Sample/Depth เดียวกัน และไม่ควรแปลง N-Value เป็น qu หรือ Su แบบตายตัวเพื่อ final design โดยไม่มีข้อมูลสนับสนุน
UCT ต่างจาก Atterberg Limits และ Sieve Analysis อย่างไร?
| Test | คำถามหลัก | ข้อมูลที่ได้ |
|---|---|---|
| Sieve Analysis | ขนาดเม็ดกระจายอย่างไร? | % Passing, Gradation, D10/D30/D60, Cu/Cc |
| Atterberg Limits | ส่วนละเอียดมี Plasticity อย่างไร? | LL, PL, PI |
| Unconfined Compression Test | Cohesive specimen ต้าน axial compression แบบไม่มี confinement ได้เท่าใด? | Stress–strain, qu และข้อมูลประกอบการตีความ undrained strength |
การทดสอบเหล่านี้เสริมกันมากกว่าทดแทนกัน USCS ใช้ Grain Size และ Plasticity เพื่อ Classification ส่วน UCT อยู่ในกลุ่ม Strength Test การรวมข้อมูลช่วยให้เห็นทั้งว่า “ดินคือกลุ่มอะไร” และ “specimen ที่เหมาะสมตอบสนองต่อแรงอย่างไร”
อ่านผล UCT ใน Boring Log หรือ Test Summary อย่างไร?
- ตรวจ Borehole และ Depth — ให้แน่ใจว่า qu มาจาก specimen ของระดับที่กำลังอ่าน
- ตรวจ Sample Type — พิจารณาว่าตัวอย่างเหมาะกับ Strength Test และรักษาสภาพได้ดีเพียงใด
- ดู Soil Description / USCS — ตรวจว่าชั้นดินเป็น cohesive material ที่สอดคล้องกับ UCT หรือไม่
- ดู Water Content และ Unit Weight — ช่วยให้เห็นบริบทของ specimen
- ดู stress–strain curve และ failure description — หากมี ให้ใช้ร่วมกับ qu ไม่อ่านเฉพาะตัวเลขเดียว
- เปรียบเทียบกับผลอื่น — SPT, Atterberg Limits และ Strength Test อื่นช่วยเพิ่มบริบทของชั้นดิน
หลักสำคัญเหมือนกับการอ่าน Boring Log คือผลทุกอย่างต้องเป็น Depth-linked Data ไม่ควรดึงเลขจาก Laboratory Summary ออกจากตำแหน่งและสภาพชั้นดิน
ตัวอย่างการอ่าน qu และ Su
สมมติ Test Summary ของ cohesive soil จาก BH-2 ระดับ 8.00–8.50 m รายงาน qu = 86 kPa และ specimen ถูกประเมินว่าเหมาะกับ UCT ในกรอบการตีความพื้นฐานที่ใช้ Su ≈ qu/2 จะได้:
Su ≈ 86 / 2 = 43 kPa
ตัวเลขนี้ช่วยให้เห็น strength index ของ specimen แต่ก่อนนำไปใช้ต้องถามต่อว่า Sample Disturbance เป็นอย่างไร มี fissure หรือไม่ สภาพ saturation เป็นอย่างไร มีผล triaxial/vane shear หรือข้อมูลอื่นหรือไม่ และ loading/drainage condition ของปัญหาจริงสอดคล้องกับการตีความแบบ undrained หรือไม่
ข้อจำกัดที่พบบ่อยของ Unconfined Compression Test
- ไม่มี lateral confinement — ไม่จำลองสภาวะความเค้นเดิมในชั้นดินโดยตรง
- ใช้ได้เฉพาะวัสดุที่เหมาะสม — sand, peat, silt และวัสดุที่ไม่คงรูปบางประเภทไม่ให้ค่า valid UCT ตามวิธีนี้
- ไวต่อ Sample Disturbance — การรบกวนสามารถเปลี่ยน measured strength
- Drainage condition ไม่แทนสนามทุกกรณี — degree of saturation และ strain rate มีผลต่อพฤติกรรม
- ไม่ใช่ Bearing Capacity โดยตรง — งานฐานรากต้องวิเคราะห์ geometry, stress, groundwater, settlement และข้อมูลอื่น
- ไม่ใช่ตัวทดแทน Triaxial UU — ASTM ระบุว่า D2166/D2166M ไม่ใช่ substitute สำหรับ D2850
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยเมื่ออ่านผล UCT
- เห็น qu แล้วเรียกว่า Su โดยไม่แยกนิยามหรือ convention ที่ใช้
- ใช้ Su = qu/2 โดยไม่ตรวจว่าตัวอย่างและเงื่อนไขเหมาะกับสมมติฐานหรือไม่
- นำ qu ไปเท่ากับ Bearing Capacity ของฐานราก
- เปรียบเทียบค่าจากคนละ Sample/Depth โดยไม่ดูชั้นดิน
- ละเลย Sample Disturbance, fissure และสภาพ specimen
- ใช้ UCT กับวัสดุที่ไม่สามารถคงรูปหรือมีการระบายน้ำไม่สอดคล้องกับวิธี
- อ้างมาตรฐานเวอร์ชันเก่าโดยไม่ตรวจสถานะปัจจุบัน
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Unconfined Compression Test
UCT ใช้กับทรายได้หรือไม่?
โดยทั่วไปไม่ใช้เพื่อหาค่า valid unconfined compressive strength ของ sand เพราะวัสดุไม่ได้คง intrinsic strength แบบ specimen ไม่มี lateral confinement ตามข้อกำหนดของวิธีนี้ ASTM D2166/D2166M-24 ระบุ sands อยู่ในกลุ่มวัสดุที่ไม่เหมาะกับวิธีดังกล่าว
qu กับ Su เป็นค่าเดียวกันหรือไม่?
ไม่ใช่ qu คือ unconfined compressive strength ส่วน Su คือ undrained shear strength ในการตีความพื้นฐานสำหรับ cohesive soil ภายใต้สมมติฐานที่เหมาะสมมักใช้ Su ≈ qu/2
UCT ใช้แทน Triaxial Test ได้หรือไม่?
ไม่ได้ ASTM ระบุว่า UCT ไม่ใช่ตัวทดแทน Test Method D2850 ซึ่งมี lateral confinement และ stress condition ต่างออกไป
ค่า qu สูงกว่า แปลว่า Settlement น้อยกว่าเสมอหรือไม่?
ไม่เสมอ Settlement เกี่ยวข้องกับ compressibility, stress history, drainage, layer thickness และ loading condition หลายด้าน UCT เป็น Strength Test ไม่ใช่ Consolidation Test
ทำไมตัวอย่างจากระดับใกล้กันอาจให้ qu ต่างกัน?
อาจมาจากความแปรปรวนจริงของชั้นดิน Sample Disturbance, fissure, Water Content, density, structure หรือคุณภาพการเตรียม specimen จึงต้องตรวจข้อมูล Sample และ Boring Log ก่อนสรุปว่าเป็นความผิดปกติของผลทดสอบ
สรุป
Unconfined Compression Test เป็น Strength Test สำหรับ cohesive soil ที่เหมาะสม ใช้วัด unconfined compressive strength (qu) จาก stress–strain response ของ specimen แบบไม่มี lateral confinement และใช้เป็นข้อมูลประกอบการตีความ undrained shear strength (Su) โดยความสัมพันธ์พื้นฐานที่พบได้บ่อยคือ Su ≈ qu/2 ภายใต้เงื่อนไขและสมมติฐานที่เหมาะสม
อย่างไรก็ตาม qu ไม่ใช่ Bearing Capacity และ UCT ไม่ได้จำลอง in-situ stress state ทั้งหมด การอ่านผลที่ดีควรเชื่อม Sample Type + Depth + Soil Description + Water Content + qu + Stress–Strain + SPT/Strength Data เข้าด้วยกัน หากต้องการดูภาพรวมตั้งแต่การเก็บข้อมูลถึงผล Lab สามารถอ่านต่อที่ Soil Boring Test, Laboratory Soil Testing, Standard Penetration Test และ Knowledge Center
มาตรฐานและแหล่งอ้างอิง
- ASTM D2166/D2166M-24 — Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil
- FHWA — Design and Construction of Driven Pile Foundations, Volume I (แสดงความสัมพันธ์ Su = qu/2 สำหรับ cohesive soils)
มีโครงการที่ต้องการข้อมูลชั้นดินหรือ Laboratory Strength Test?
หากมีตำแหน่งโครงการ ประเภทสิ่งก่อสร้าง จำนวนหลุม/ความลึก หรือรายการทดสอบจากผู้ออกแบบ สามารถส่งข้อมูลให้ทีมงานตรวจสอบขอบเขต Soil Investigation และ Laboratory Soil Testing ที่เหมาะสมกับโครงการได้