การประเมินสัณฐานวิทยาและประสิทธิภาพของหินโรยทางรถไฟที่ใช้งานแล้วจากกระบวนการเร่งการเสื่อมสภาพในห้องปฏิบัติการ บนพื้นฐานของการจำลองเชิงตัวเลข

Morphology and performance evaluation of used railway ballast from laboratory accelerated deterioration processes based on numerical simulation

Name: กฤตยา วรุณธัญญะ

ThaSH: สัณฐานวิทยา

ThaSH: วิศวกรรมโยธา

ThaSH: หิน

ThaSH: วัสดุและอุปกรณ์ก่อสร้าง

Abstract: ในปัจจุบันระบบการขนส่งทางรางเริ่มเข้ามามีบทบาทสำคัญต่อการคมนาคมในประเทศไทย เนื่องจากระบบรางถือเป็นระบบการขนส่งที่มีความคุ้มค่ามากที่สุด มีขีดจำกัดการขนส่งที่สูง มีความประหยัด ความปลอดภัย รวมถึงปล่อยมลพิษน้อย เมื่อคิดการขนส่งในปริมาณเท่ากัน ดังกล่าวมาข้างต้นการจะพัฒนาระบบรางให้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นจึงเป็นเรื่องที่มีความสำคัญ เมื่อพิจารณาระบบรางรถไฟจะพบว่าการเสื่อมสภาพของระบบรางรถไฟมีสาเหตุหลักมาจากการทรุดตัวของโครงสร้างส่วนล่าง ซึ่งมีหินโรยทางเป็นส่วนประกอบหลักที่เพิ่มขึ้นเพื่อป้องกันการทรุดตัว ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นหินโรยทางจึงมีบทบาทสำคัญต่อระบบรางรถไฟ ซึ่งในปัจจุบันประเทศไทยยังไม่มีการศึกษาพฤติกรรมการเสื่อมสภาพของหินโรยทางในระดับห้องปฏิบัติการ และไม่มีตัวอย่างหินโรยทางที่เสื่อมสภาพแล้วในหน้างานจริง รวมไปถึงไม่มีแนวทางที่ชัดเจนในการศึกษาสัณฐานวิทยาของหินโรยทางที่มีผลต่อการรับแรง งานวิจัยฉบับนี้จึงศึกษาแนวทางจำลองการเร่งการเสื่อมสภาพของหินโรยทางในระดับห้องปฏิบัติการของหินโรยทางที่ยังไม่ได้ใช้งานให้มีคุณสมบัติเหมือนหินโรยทางที่ใช้งานแล้วด้วยเครื่องลอสแองเจลิส โดยใช้ค่าดัชนีการปนเปื้อน และค่าดัชนีการปนเปื้อนในช่องว่าง ในการชี้วัดระดับการเสื่อมสภาพของหินโรยทางและศึกษาการเปลี่ยนแปลงของขนาดคละตามการหมุนของเครื่องทดสอบที่เพิ่มขึ้น เมื่อจบขั้นตอนจะได้หินที่ใช้งานแล้วจากกระบวนการเร่งการเสื่อมสภาพในห้องปฏิบัติการ นำหินดังกล่าวมาประเมินเปรียบเทียบคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาระหว่างหินโรยทางที่ยังไม่ได้ผ่านการใช้งานและหินโรยทางที่ผ่านการใช้งานแล้วโดยใช้ค่าความแบน ค่าความยาว ค่าความนูน ค่าความเป็นทรงกลม และค่าดัชนีความกลมในการประเมินด้วยกระบวนการทางภาพถ่าย ผ่านเครื่องแสกน 3 มิติ และMATLAB รวมไปถึงทำการศึกษาพฤติกรรมการรับแรงเบื้องต้นของหินโรยทางทั้งในระดับมหภาคและระดับจุลภาคด้วยการทดสอบ 2D Biaxial shear ผ่านกระบวนการวิเคราะห์เชิงตัวเลขแบบอนุภาคแบบไม่ต่อเนื่องด้วยโปรแกรม LMGC90 จากผลการศึกษาพบว่าการเร่งการเสื่อมสภาพของหินโรยทางในห้องปฏิบัติการด้วยเครื่องลอสแองเจลิสที่ 3,500 รอบทำให้หินโรยทางที่ยังไม่ได้ใช้งานค่าการปนเปื้อนมากกว่าเท่ากับ 40 และมีค่าการปนเปื้อนในช่องว่างมากกว่าเท่ากับ 100 กลายเป็นหินโรยทางที่ใช้งานแล้ว เมื่อเปรียบเทียบสัณฐานวิทยาจะพบว่าหินโรยทางที่ยังไม่ได้ใช้งานและหินโรยทางที่ใช้แล้วมีค่าสัณฐานใกล้เคียงกันโดยค่าที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญคือค่าความนูน ค่าความเป็นทรงกลม และค่าดัชนีความกลมโดยอธิบายได้ว่าเมื่อหินโรยทางที่มีค่าความนูนน้อยกว่า 0.9 และ มีค่าความเป็นทรงกลมน้อยกว่า 0.8 มีแนวโน้มที่จะเป็นหินโรยทางที่ยังไม่ได้ผ่านการใช้งาน และเมื่อหินโรยทางมีค่าความนูนมากกว่า 0.9 และค่าความเป็นทรงกลมมากกว่า 0.8 มีแนวโน้มที่จะเป็นหินโรยทางที่ผ่านการใช้งานแล้ว ในส่วนของการศึกษาพฤติกรรมเชิงกลทั้งระดับมหภาคและจุลภาคของหินโรยทาง พบว่าภาพรวมของพฤติกรรมเชิงกลของหินโรยทางที่ยังไม่ได้ผ่านการใช้งานและหินโรยทางที่ใช้แล้วนั้นไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้มีความเป็นไปได้ในการต่อยอดเพื่อนำหินโรยทางที่ใช้แล้วนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกครั้ง

Abstract: At present, the rail transport system has played an essential role in transportation in Thailand. The rail system is considered the most cost-effective transportation system. There are high transport limits. It is economical, safe, and emits little pollution when calculating the same amount of transportation. As mentioned above, developing the rail system to be more efficient is essential. Considering the railway system, it will be found that it has mainly deteriorated because of the settlement of the substructure. Ballast is the most crucial component of the substructure because it is the only external constraint applied to the track to restrain it. As mentioned above, ballast is important for the railway system. Currently, in Thailand, there is no study of the deterioration behavior of ballast at the laboratory level. There are no examples of deteriorated ballast on the actual site. In addition, there needs to be a clear guideline for studying the morphology of ballast that affects its strength. This research investigates a method for simulating the acceleration of the deterioration of fresh ballast at the laboratory level to have the same properties as used ballast using a Los Angeles machine. Use the fouling index and the void contamination index to measure the degree of ballast deterioration and study the change in particle size distribution as the rotation of the testing machine increases. At the end of this process, used ballast is obtained through an accelerated deterioration process in the laboratory. The morphological properties between fresh and used ballast were evaluated using flatness, elongation, convexity, sphericity, and roundness index in the evaluation through image processing by 3D scanner and MATLAB. Final, preliminary assessment of mechanical properties of Fresh and used ballast by 2D Biaxial shear test through the discrete element method using the LMGC90. The results of the study found that accelerating the deterioration of ballast in the laboratory using a Los Angeles machine at 3,500 cycles caused the ballast fouling index to be greater than or equal to 40 and void contamination index greater than or equal to 100 and become used ballast. The morphology study found that fresh ballast and used ballast have similar morphology, with the significant difference being the convexity, sphericity, and roundness index values. It can be explained that when ballast has a convexity value less than 0.9 and a sphericity value less than 0.8, it is likely to be fresh ballast. When a ballast has a convexity value greater than 0.9 and a sphericity value greater than 0.8, it is likely to be used ballast. Regarding studying the mechanical behavior at both the macro and micro levels of ballast, the overall mechanical behavior of fresh and used ballast was similar. It is possible to develop used ballast further and reuse it again.

มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. สำนักหอสมุด

Address: เชียงใหม่

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: พีรพงศ์ จิตเสงี่ยม

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2566

Modified: 2024-01-16

Issued: 2567-01-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมโยธา

Grantor: มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

©copyrights มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	630631033.pdf	8.88 MB	6	2026-01-20 16:57:01

ใช้เวลา

0.016834 วินาที