ตัวอย่างดิน DS/UD คืออะไร? Disturbed กับ Undisturbed ต่างกันอย่างไร

ตัวอย่างดินจากงานเจาะสำรวจดิน ไม่ได้มีคุณภาพหรือเหมาะกับการทดสอบทุกประเภทเท่ากัน แม้จะเก็บจากหลุมเดียวกันและระดับความลึกใกล้กันก็ตาม ความแตกต่างสำคัญอยู่ที่ว่าระหว่างเก็บตัวอย่าง โครงสร้างเดิมของดินถูกเปลี่ยนแปลงไปมากเพียงใด จึงพบคำว่า Disturbed Sample (DS) และ Undisturbed Sample (UD) ในรายงานเจาะสำรวจดินหรือ Boring Log

คำตอบสั้น ๆ: ตัวอย่าง DS เหมาะกับการตรวจจำแนกชนิดดินและการทดสอบที่ไม่จำเป็นต้องคงโครงสร้างตามธรรมชาติ ส่วนตัวอย่าง UD มุ่งรักษาโครงสร้างและสภาพของดินให้ใกล้เคียงสภาพเดิมที่สุด เพื่อใช้กับการทดสอบสมบัติทางวิศวกรรมบางประเภท เช่น กำลังเฉือนและการยุบอัดตัว อย่างไรก็ตาม “Undisturbed” ไม่ได้แปลว่าไม่มีการรบกวนเลย

ตัวอย่างดิน Disturbed และ Undisturbed ต่างกันอย่างไร?

ควรเลือกประเภทตัวอย่างจาก วัตถุประสงค์ของการทดสอบและสภาพชั้นดินจริง ไม่ใช่เลือก UD ทุกระดับเพราะคิดว่า “ดีกว่า” เสมอไป งานทดสอบบางอย่างใช้ DS ได้อย่างเหมาะสม ขณะที่การฝืนเก็บ UD ในชั้นกรวดหรือทรายบางประเภทอาจไม่ได้ตัวอย่างคุณภาพตามต้องการ

Disturbed Sample (DS) คืออะไร?

Disturbed Sample คือดินที่โครงสร้างตามธรรมชาติถูกเปลี่ยนไประหว่างการเก็บตัวอย่าง เช่น เม็ดดินเคลื่อนตัว ชั้นดินบางส่วนแตกหรือคลุกกัน หรือความเค้นรอบตัวอย่างเปลี่ยนไป ตัวอย่างชนิดนี้ยังมีคุณค่าสำหรับการระบุชนิดดินและตรวจสมบัติพื้นฐานจำนวนมาก แต่ไม่ควรถือว่าแสดงพฤติกรรมของดิน ณ สภาพเดิมทุกด้าน

ตัวอย่าง DS เก็บได้จากวิธีใดบ้าง?

ตัวอย่างที่พบเสมอคือดินจาก Split Spoon หรือ Split-Barrel Sampler ระหว่างการทดสอบ Standard Penetration Test (SPT) ซึ่งใช้วิธีตอก sampler ลงในชั้นดิน จึงรบกวนโครงสร้างของดินโดยธรรมชาติ นอกจากนี้อาจเก็บจากการขุด การเจาะด้วยอุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ หรือดินที่นำมารวมเป็นตัวอย่างเพื่อทดสอบการบดอัด โดยต้องบันทึกวิธีเก็บและแหล่งที่มาให้ชัดเจน

ผู้ที่ต้องการเข้าใจค่าแรงต้านขณะตอกสามารถอ่าน SPT N-value: N, N60 และ (N1)60 ต่างกันอย่างไร เพิ่มเติมได้ โดยค่า N จาก SPT และตัวอย่างดินที่ได้เป็นข้อมูลคนละประเภทซึ่งควรอ่านประกอบกัน

DS ใช้ทดสอบอะไรได้บ้าง?

• การจำแนกประเภทดิน: เช่น การตรวจลักษณะดิน การกระจายขนาดเม็ดดิน (Sieve Analysis) และ Atterberg Limits ซึ่งโดยทั่วไปไม่ต้องรักษาโครงสร้างดินเดิม
• การทดสอบการบดอัด: เช่น Proctor Compaction ที่เตรียมตัวอย่างขึ้นใหม่ตามวิธีทดสอบ ไม่ใช่การวัดโครงสร้างเดิมในหลุมเจาะ
• การตรวจความชื้น: ตัวอย่าง DS ที่เก็บและปิดผนึกอย่างเหมาะสมสามารถใช้วัด Water Content ได้ในหลายกรณี แต่หากสูญเสียน้ำระหว่างเก็บหรือขนส่ง ผลจะคลาดเคลื่อน

ข้อควรระวัง: ค่าความหนาแน่นแห้งหรือกำลังเฉือนของดินที่ต้องสะท้อนสภาพตามธรรมชาติไม่สามารถสมมติว่าได้จากตัวอย่าง DS โดยตรงเพียงเพราะมีดินปริมาณเพียงพอ

Undisturbed Sample (UD) คืออะไร?

Undisturbed Sample หรือที่มักเรียกว่า “ตัวอย่างดินคงสภาพ” หมายถึงตัวอย่างที่เก็บโดยพยายามรักษาความต่อเนื่องของเนื้อดิน การเรียงตัวของเม็ดดิน ความชื้น และสภาพโดยรวมให้เปลี่ยนแปลงน้อยที่สุด เพื่อให้การทดสอบทางวิศวกรรมสะท้อนพฤติกรรมดินในพื้นที่จริงได้เหมาะสมขึ้น

ในงานภาคสนามมักเรียกย่อว่า UD แต่ชื่อย่ออาจแตกต่างกันระหว่างหน่วยงานและแบบฟอร์มรายงาน จึงควรดู Legend ของ Boring Log ทุกครั้ง

Shelby Tube หรือ Thin-Walled Tube ใช้อย่างไร?

อุปกรณ์แบบ Shelby Tube เป็นท่อผนังบางที่ออกแบบให้กดเข้าสู่ดินละเอียดที่มีแรงยึดเหนี่ยว เช่น ดินเหนียวอ่อนถึงแข็งปานกลางบางช่วง ด้วยการกดอย่างควบคุมและต่อเนื่อง เพื่อลดการเปลี่ยนรูปจากการเก็บตัวอย่างเมื่อเทียบกับการตอกแบบกระแทก หลังเก็บต้องจัดการปลายท่อ ปิดผนึก และเคลื่อนย้ายอย่างระมัดระวังตามวิธีทำงานที่กำหนด

ไม่ควรสรุปว่าท่อชนิดเดียวเหมาะกับทุกชั้นดิน หากพบกรวด ทรายหยาบ ดินแข็งมาก หรือดินที่รักษาตัวอย่างในท่อได้ยาก อาจต้องเลือกเครื่องมือวิธีอื่น และต้องบันทึกสภาพจริงที่เก็บได้

ทำไม UD จึงไม่ใช่ตัวอย่างที่ “ไม่ถูกรบกวน 100%”?

ทันทีที่เก็บตัวอย่างออกจากชั้นดิน ความเค้นล้อมรอบและความดันน้ำในช่องว่างอาจเปลี่ยน การตัดดินจากชั้นเดิม แรงเสียดทานกับผนังท่อ การดึงท่อขึ้น การเปิดตัวอย่าง และการขนส่งล้วนมีโอกาสทำให้โครงสร้างเปลี่ยนได้ ดังนั้นคุณภาพ UD ต้องประเมินจากวิธีเก็บและสภาพตัวอย่างจริง ไม่ใช่จากตัวอักษร “UD” บนฉลากเพียงอย่างเดียว

คำอธิบายความแตกต่างระหว่าง Disturbed กับ Undisturbed และผลของการรบกวนตัวอย่างสอดคล้องกับคู่มือการสำรวจชั้นดินของ Federal Highway Administration (FHWA)

Split Spoon กับ Shelby Tube เหมือนหรือต่างกันตรงไหน?

อย่าสับสนระหว่าง ชื่ออุปกรณ์, วิธีเก็บ และ คุณภาพตัวอย่างที่ได้จริง แม้อุปกรณ์ได้รับการออกแบบมาสำหรับ UD แต่หากตัวอย่างเสียรูปมาก ก็อาจไม่เหมาะกับการทดสอบที่ต้องการคุณภาพสูง

ควรใช้ DS หรือ UD กับการทดสอบห้องปฏิบัติการใด?

ตารางต่อไปนี้เป็นแนวทางเพื่อช่วยสื่อสารขอบเขตงาน ไม่ใช่ข้อกำหนดบังคับตายตัวสำหรับทุกวิธีทดสอบ

ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการศึกษาการทรุดตัวของชั้นดินเหนียวอ่อนด้วย Consolidation Test การได้ UD ที่รักษาสภาพดีมักมีความสำคัญมากกว่าการเพิ่มจำนวนตัวอย่าง DS โดยไม่มีแผนทดสอบเฉพาะ ในทางกลับกันการขอเพียง Sieve Analysis และ Atterberg Limits ไม่ได้หมายความว่าต้องเก็บ Shelby Tube ทุกช่วงความลึก

ปัจจัยใดทำให้ตัวอย่าง UD สูญเสียคุณภาพ?

1. วิธีนำอุปกรณ์เข้าสู่ชั้นดินไม่เหมาะสม

แรงกระแทก การกดที่ไม่ต่อเนื่อง การหมุน หรือแรงเสียดทานในตำแหน่งที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดการเสียรูปของโครงสร้างดิน โดยเฉพาะดินละเอียดอ่อนตัว ผู้ควบคุมงานจึงต้องพิจารณาวิธีเก็บและสภาพชั้นดินร่วมกัน

2. ดินในหลุมถูกกวนก่อนเก็บตัวอย่าง

ก้นหลุมที่ยังมีเศษดินตกค้างหรือดินถูกกวนจากการเจาะ อาจทำให้เก็บดินที่ไม่ใช่สภาพเดิมของช่วงความลึกที่ต้องการได้ วิธีเจาะและการรักษาสภาพหลุมจึงส่งผลต่อคุณภาพตัวอย่าง อ่านความต่างของ Wash Boring และ Rotary Drilling เพื่อเข้าใจบริบทของการเปิดหลุมเพิ่มเติม

3. ปิดผนึกและควบคุมความชื้นไม่ดี

ตัวอย่างที่แห้ง สูญเสียน้ำ หรือรับน้ำเพิ่มเติมระหว่างเก็บและขนส่งอาจให้ผลทดสอบไม่ตรงกับสภาพ ณ เวลาที่เก็บ จึงต้องใช้การปิดผนึกและบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะกับลักษณะตัวอย่างและชนิดการทดสอบ

4. การสั่นสะเทือนหรืออุณหภูมิระหว่างขนส่ง

การกระแทก การวางท่อไม่มั่นคง หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้ตัวอย่างเสียหาย การขนส่งที่ดีควรรักษาทิศทาง ป้องกันแรงกระแทก และลดเวลาเก็บค้างตามแผนงานของห้องปฏิบัติการ

5. สภาพตัวอย่างไม่สอดคล้องกับคำว่า UD

เมื่อพบการแตกร้าว การไหลออกจากท่อ เนื้อดินแยกตัวอย่างเห็นได้ชัด หรือมีเศษดินจากผนังหลุมปะปน ควรบันทึกเป็นข้อสังเกตและประเมินความเหมาะสมก่อนนำไปทดสอบ ไม่ควรรายงานผลเสมือนเป็นตัวอย่างคงสภาพคุณภาพสูงโดยไม่มีหมายเหตุ

ดินแต่ละชนิดเหมาะกับการเก็บตัวอย่างแบบใด?

ดินเหนียวอ่อนถึงแข็งปานกลาง

มักเป็นชั้นดินที่สามารถพิจารณาเก็บ UD ด้วยท่อผนังบางได้ หากอุปกรณ์และวิธีดำเนินงานเหมาะสม โดยเฉพาะเมื่อต้องการวิเคราะห์การทรุดตัวหรือกำลังเฉือน แต่ก็ต้องประเมินการคงรูปของตัวอย่างและความเสี่ยงจากชั้นดินสลับด้วย

ดินเหนียวอ่อนมากหรือดินที่ตัวอย่างไหลง่าย

อาจต้องใช้วิธีเก็บเฉพาะทาง เช่น piston sampler หรือเลือกวิธีทดสอบภาคสนามเสริม เมื่อตัวอย่างไม่สามารถรักษาสภาพได้เพียงพอ การใช้ Field Vane Shear Test หรือเครื่องมือชนิดอื่นอาจเป็นทางเลือกหนึ่งตามวัตถุประสงค์และข้อจำกัดของโครงการ

ทราย กรวด และชั้นดินเม็ดหยาบ

การรักษาสภาพโครงสร้างเดิมโดยใช้ท่อผนังบางทั่วไปทำได้ยาก โดยเฉพาะเมื่อทรายเกิดการเรียงตัวใหม่หรือมีกรวดที่ทำให้อุปกรณ์เสียหาย จึงมักใช้ข้อมูล SPT, ตัวอย่าง DS, การทดสอบภาคสนาม หรือวิธีเก็บพิเศษที่ออกแบบสำหรับสภาพนั้น แทนการถือว่าทุกชั้นดินสามารถเก็บ Shelby Tube ได้

ระดับน้ำใต้ดินและวิธีพยุงหลุมอาจเปลี่ยนเงื่อนไขการเก็บตัวอย่าง จึงควรตรวจร่วมกับข้อมูลใน บทความเรื่องระดับน้ำใต้ดินใน Boring Log โดยเฉพาะเมื่อพบดินทรายอิ่มน้ำหรือดินอ่อนมาก

อ่านรหัส Sample Type ใน Boring Log อย่างไร?

ช่อง Sample Type บน Boring Log อาจมีคำย่อ เช่น SS (Split Spoon), ST (Shelby Tube), DS (Disturbed Sample) หรือ UD (Undisturbed Sample) แต่แบบฟอร์มแต่ละบริษัทอาจกำหนดรหัสต่างกัน จึงต้องอ่านหมายเหตุหรือ Legend ของรายงานก่อนเสมอ

เมื่อเห็นรหัสแล้ว ควรตรวจให้ครบทั้ง หมายเลขหลุมเจาะ ช่วงความลึก วิธีเก็บ สภาพตัวอย่าง และรายการทดสอบ เพราะการบอกว่า “ตัวอย่าง UD จาก BH-02” โดยไม่มีความลึก ไม่เพียงพอสำหรับติดตามความสัมพันธ์ของผลทดสอบกับชั้นดิน สามารถอ่านวิธีดูข้อมูลประกอบได้ใน คู่มืออ่าน Boring Log

ตัวอย่างการเลือก DS/UD ในโครงการสมมติ

สมมติว่างานสำรวจพบชั้นดินถมใกล้ผิวดิน ตามด้วยดินเหนียวอ่อน และลึกลงไปเป็นชั้นทราย วิศวกรอาจวางแผนเก็บ DS จากชั้นดินถมเพื่อจำแนกองค์ประกอบและตรวจสอบความเหมาะสมของวัสดุ เก็บ UD จากช่วงดินเหนียวอ่อนที่ต้องวิเคราะห์พฤติกรรมการยุบอัดตัว และใช้ SPT ร่วมกับ DS ในชั้นทรายเพื่อพิจารณาสภาพชั้นดินตามแนวทางที่เลือก

ตัวอย่างนี้ใช้เพื่ออธิบายหลักคิดเท่านั้น ไม่ใช่จำนวนตัวอย่าง ระยะห่างหรือช่วงความลึกที่กำหนดไว้ให้ใช้ทุกโครงการ แผนงานจริงต้องสัมพันธ์กับชนิดอาคาร ลักษณะฐานราก สภาพพื้นที่ ข้อมูลเบื้องต้น และดุลยพินิจของวิศวกรผู้รับผิดชอบ

ข้อผิดพลาดที่พบได้บ่อยเมื่อใช้ผลตัวอย่างดิน

• เข้าใจว่า UD = ไม่ถูกรบกวนเลย ทั้งที่อาจมีการเสียรูปจากการเก็บหรือขนส่ง
• นำค่ากำลังเฉือนจาก DS ที่โครงสร้างถูกกวนไปตีความเป็นกำลังของดินในสภาพเดิมโดยไม่ตรวจวิธีเตรียมตัวอย่าง
• ขอ Shelby Tube ในทราย/กรวดทุกช่วงโดยไม่พิจารณาว่าเก็บตัวอย่างคงสภาพได้หรือไม่
• ดูผลแล็บโดยไม่ตรวจหมายเลขหลุม ช่วงความลึก และสภาพตัวอย่าง
• มองว่า Water Content จาก DS ใช้ไม่ได้ทั้งหมด ทั้งที่ตัวอย่างที่ปิดผนึกดีอาจใช้ได้กับการหาค่าความชื้นตามวิธีทดสอบที่เกี่ยวข้อง
• วางแผนทดสอบห้องปฏิบัติการภายหลังโดยไม่มีการตกลงเรื่องคุณภาพตัวอย่างตั้งแต่ก่อนเริ่มเจาะ

Checklist ก่อนกำหนดรายการเก็บตัวอย่างดิน

1. โครงการต้องใช้ค่าทางวิศวกรรมอะไร เช่น การจำแนกดิน กำลังเฉือน การยุบอัดตัว หรือสมบัติสำหรับวัสดุถม?
2. ชั้นดินที่คาดว่าจะพบเป็นดินเหนียวอ่อน ดินทราย ชั้นกรวด หรือชั้นดินสลับ?
3. ต้องการตัวอย่างประเภทใดในแต่ละช่วงความลึก และมีวิธีสำรองหากเก็บ UD ไม่ได้หรือไม่?
4. จะบันทึกเลขหลุม ความลึก วิธีเก็บ คุณภาพตัวอย่าง และเหตุการณ์ผิดปกติอย่างไร?
5. มีวิธีปิดผนึก ขนส่ง และส่งถึงห้องปฏิบัติการที่เหมาะกับชนิดการทดสอบหรือไม่?
6. ผู้รับผิดชอบออกแบบและห้องปฏิบัติการได้ตกลงรายการทดสอบและคุณภาพตัวอย่างร่วมกันแล้วหรือยัง?

หากเพิ่งเริ่มวางแผนงาน เจาะสำรวจดิน การระบุวัตถุประสงค์ในการเก็บตัวอย่างตั้งแต่ต้นช่วยลดโอกาสต้องกลับมาเจาะเพิ่มเพียงเพราะตัวอย่างเดิมไม่เหมาะกับวิธีทดสอบที่ต้องการ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

ตัวอย่างดิน UD ต้องสมบูรณ์ 100% หรือไม่?

ทำไม่ได้ในทางปฏิบัติทุกกรณี การเก็บตัวอย่างออกจากชั้นดินทำให้สภาพความเค้นเปลี่ยนได้เสมอ เป้าหมายของ UD คือควบคุมการรบกวนให้น้อยพอเหมาะกับการทดสอบที่วางแผนไว้ และรายงานความเสียหายหรือข้อจำกัดตามจริง

การทดสอบ SPT ได้ตัวอย่างแบบ UD หรือ DS?

ตัวอย่างจาก Split Spoon ที่ใช้ตอกในการทดสอบ SPT โดยทั่วไปถือเป็น DS เหมาะกับการจำแนกชนิดดินและตรวจสมบัติบางอย่าง ไม่ควรถือว่าเป็นตัวอย่างคงสภาพสำหรับ Consolidation Test เพียงเพราะเก็บได้ครบปริมาณ

DS นำไปทดสอบ Water Content ได้หรือไม่?

ได้ในหลายกรณีถ้าเก็บและปิดผนึกทันทีอย่างเหมาะสมจนไม่เกิดการสูญเสียหรือรับน้ำเพิ่มมากระหว่างขนส่ง ทั้งนี้ต้องพิจารณาวิธีทดสอบและคุณภาพตัวอย่างจริง

เก็บ Shelby Tube ในดินทรายได้หรือไม่?

การเก็บตัวอย่างทรายคงสภาพด้วยท่อผนังบางทั่วไปทำได้ยากและอาจได้ตัวอย่างที่ถูกรบกวนมาก วิธีเก็บที่เหมาะสมขึ้นกับชนิดทราย การอิ่มน้ำ ความแน่นและเครื่องมือเฉพาะที่มี จึงไม่ควรสั่งเก็บ UD แบบเดียวกับดินเหนียวโดยอัตโนมัติ

ทำไม Consolidation Test จึงควรใช้ UD?

การทดสอบนี้มุ่งศึกษาการยุบอัดตัวและการตอบสนองต่อความเค้น ซึ่งอ่อนไหวต่อโครงสร้าง เนื้อดิน และประวัติความเค้น ตัวอย่างที่ถูกรบกวนมากอาจทำให้การประเมินการทรุดตัวคลาดเคลื่อนได้

ทุกหลุมเจาะจำเป็นต้องเก็บ UD หรือไม่?

ไม่จำเป็นเสมอไป ต้องพิจารณาวัตถุประสงค์การสำรวจ ความแปรปรวนของชั้นดิน รายการทดสอบที่ต้องใช้ และข้อกำหนดของโครงการ โดยควรให้วิศวกรผู้ออกแบบกำหนดแผนที่เหมาะสม

ถ้าเก็บ UD แล้วตัวอย่างแตกหรือเสียรูปมาก ควรทำอย่างไร?

ควรบันทึกความผิดปกติ ประเมินว่าการทดสอบที่ต้องการยังเหมาะสมหรือไม่ และหารือวิธีเก็บตัวอย่างใหม่หรือใช้การทดสอบทางเลือก อย่าปกปิดคุณภาพตัวอย่างเพื่อให้รายงานดูครบรายการ

สรุป: เลือกคุณภาพตัวอย่างให้ตรงกับคำถามทางวิศวกรรม

Disturbed Sample (DS) และ Undisturbed Sample (UD) ต่างมีประโยชน์แต่ใช้ตอบคำถามคนละด้าน DS เหมาะกับการจำแนกและการทดสอบที่ไม่จำเป็นต้องคงโครงสร้างเดิม ส่วน UD มุ่งรักษาสภาพดินเพื่อการทดสอบที่อ่อนไหวต่อโครงสร้าง เช่น การยุบอัดตัวและกำลังเฉือนบางประเภท

สิ่งสำคัญจึงไม่ใช่การเลือกตัวอย่างให้มีชื่อว่า UD มากที่สุด แต่คือการกำหนดแผนเจาะ เก็บ รักษา และทดสอบตัวอย่างให้สอดคล้องกับงานออกแบบ ทั้งนี้ข้อมูลทั่วไปในบทความไม่ใช้แทนการพิจารณาเฉพาะโครงการโดยวิศวกรที่รับผิดชอบได้

ดูหัวข้อเพิ่มเติมได้ที่ คลังความรู้ด้านเจาะสำรวจดินและวิศวกรรมปฐพี

แหล่งอ้างอิงทางเทคนิค

• Federal Highway Administration (FHWA) — Geotechnical Aspects of Pavements, Chapter 4.5.6: Borings and Sampling
• FHWA — Subsurface Investigation: Guidance and Technical Publications
• U.S. Bureau of Reclamation — Engineering Geology Field Manual

หมายเหตุเกี่ยวกับมาตรฐาน: เอกสาร ASTM D1587/D1587M-15 ซึ่งเคยใช้เป็นเอกสารอ้างอิงสำหรับการเก็บตัวอย่างด้วยท่อผนังบาง มีสถานะถูกถอนเมื่อปี 2024 ตาม ทะเบียนทางการของ ASTM จึงไม่ควรนำมาอ้างว่าเป็นมาตรฐานปัจจุบันโดยไม่ตรวจข้อกำหนดและเอกสารที่โครงการใช้อีกครั้ง