Impact of friction on the uniaxial soil sample compression process

• Autorzy: Błażejczak D. , Nowowiejski R. , Dawidowski J. B.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2017-0015

Warianty tytułu

PL

Wpływ tarcia na przebieg procesu jednoosiowego ściskania próbki gleby

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the research was to determine the impact of the friction force between the cylinder wall and soil on the soil compaction resistance in relation to the sample height and diameter of the compaction plate. Samples with the diameter of (D) 100 mm and heights (H) of 30, 50 or 100 mm made of of soil material collected from subsoil of the selected plastic soils were used. The soil material wasidentified by the following properties: the granulation type, density of the solid phase, humus and calcium carbonate content, reaction, plastic and liquid limit. Properties of the samples were described with moisture, dry density of solid particles, porosity of aeration, plastic degree and saturation. The samples were loaded with plates of varied diameters (dA: 20; 30; 50; 70; 80; 90 and 98 mm) measuring at the same time forces on the main plate (FA) and the bottom one (FB) with the fixed diameter (dB=98 mm). The registered relationships between the forces FA and FB and plate sinkage (samples deformation) were used for determination of the impact of external friction forces (between the cylinder wall and soil) on the compression resistance of soils. It was found out that the participation of the friction force in relation to the height of samples and plate diameter varied from 0 to ca. 70%. It was proved that one may avoid the impact of the plate diameter dA on the measurement of force FA, when the relation dA/D, for samples with the heights of H30 and H50, is respectively within 0.5 ≤ dA/D < 0.8 and 0.5 ≤ dA/D < 0.7.

PL

Celem badań było określenie wpływu sił tarcia pomiędzy ścianką cylindra a glebą na opór jej zagęszczania, w zależności od wysokości próbki i średnicy stempla zagęszczającego. Stosowano próbki o średnicy (D) 100 mm i wysokościach (H) 30, 50 lub 100 mm, wytwarzane z materiału glebowego pobranego z warstwy podornej wybranych gleb plastycznych. Materiał glebowy scharakteryzowano za pomocą: składu granulometrycznego, gęstości fazy stałej, zawartości próchnicy i węglanu wapnia, odczynu, granic plastyczności i płynności. Właściwości próbek opisano: wilgotnością, gęstością objętościową szkieletu, porowatością aeracji, stopniem plastyczności i stopniem wilgotności. Próbki obciążano stemplami o zróżnicowanych średnicach (dA: 20; 30; 50; 70; 80; 90 i 98 mm) mierząc jednocześnie siły na stemplu górnym (FA) oraz dolnym (FB) o stałej średnicy (dB=98 mm). Zarejestrowane przebiegi sił FA i FB od odkształcenia próbek posłużyły do wyznaczenia wpływu sił tarcia zewnętrznego (pomiędzy ścianką cylindra a glebą) na opór ugniatania próbek. Stwierdzono, że udział sił tarcia, w zależności od wysokości próbki oraz średnicy stempla, wynosi od 0 do około 70%. Wykazano, że można uniknąć wpływu średnicy stempla dA na wynik pomiaru siły FA, gdy stosunek dA/D, dla próbek o wysokościach H30 i H50, zawiera się odpowiednio w przedziałach 0,5 ≤ dA/D < 0,8 i 0,5 ≤ dA/D < 0,7.

Słowa kluczowe

EN

soil; compaction resistance; friction; plate diameter; sample height

PL

gleba; opór zagęszczania; tarcie; średnica stempla; wysokość próbki

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 21, No. 2
• Strony: 49--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Błażejczak D.

• Department of Construction and Usage of Technical Devices, West Pomeranian University of Technology in Szczecin

autor

Nowowiejski R.

• Departemnt of Agrotechnical Systems Engineering West Pomeranian University of Technology in Szczecin

autor

Dawidowski J. B.

• Department of Construction and Usage of Technical Devices, West Pomeranian University of Technology in Szczecin

Bibliografia

• Błażejczak, D. (2009a). Analiza zależności naprężeń pierwotnych od wtórnych i stanu początkowego próbki gleby. Inżynieria Rolnicza, 1(110), 29-35.
• Błażejczak, D. (2009b). Naprężenie graniczne próbek gleby o nienaruszonej strukturze w zależności od warunków ich odkształcania. Inżynieria Rolnicza, 5(114), 33-40.
• Błażejczak, D. (2010). Prognozowanie naprężenia granicznego w warstwie podornej gleb ugniatanych kołami pojazdów rolniczych. Wydawnictwo Uczelniane ZUT w Szczecinie. ISBN 978-83- 7663-050-2.
• Błażejczak, D., Dawidowski, J.B. (2016a). The Impact of the Plate Diameter on the Determined Value of the Pre-Compaction Stress of Samples made of Silt Soil. Agricultural Engineering. Vol. 2, 5-14.
• Błażejczak, D., Dawidowski, J.B. (2016b). Impact of the Plate Diameter on the Determined Value of the Pre-Compaction Stress in soils with varied textural group. Agricultural Engineering, Vol. 3, 5-14.
• Błażejczak, D., Dawidowski, J.B. (2017). Impact of Plate Diameter and Sample Height on the Determined Pre-compaction Value. Agricultural Engineering, Vol. 21, 19-28.
• Dawidowski, J.B., Śnieg, M., Błażejczak, D., Morrison, Jr. J.E. (2003). Procedure on Indicated Values of Soil Precompaction Stress. Proceedings of 16th Triennial Conference of International Soil Tillage Organisation: Soil Management for Sustainability, 13-18 July 2003, The University of Queensland, Brisbane, Australia, 344-350.
• Earl, R. (1997). Assessment of the behaviour of field soils during compression. Journal of Agricultural Engineering Research 68, 3, 147-157.
• Horn, R., Fleige, H. (2003). A method for assesing the impact of load on mechanical stability and on physical properties of soils. Soil & Tillage Research, 73, 89-99.
• Koolen, A.J. (1974). A method for soil compactibility determination. Journal of Agricultural Engineering Research, 19, 3, 271-278.
• Krasowicz, S., Oleszek, W., Horabik, J., Dębicki, R., Jankowiak, J., Stuczyński, T., Jadczyszyn, J., (2011). Racjonalne gospodarowanie środowiskiem glebowym Polski. Polish Journal of Agronomy, 7, 43-58.
• Mosaddeghi M.R., Koolen A.J., Hemmat A., Hajabbasi M.A., Lerink P. (2007). Comparisons of different procedures of pre-compaction stress determination on weakly structured soils. Journal of Terramechanics 44, 53-63.
• Polskie Towarzystwo Gleboznawcze [Polish Society of Soil Science] (2009). Klasyfikacja uziarnienia gleb i utworów mineralnych - PTG 2008. Roczniki Gleboznawcze, 60(2), 5-16.
• Śnieg, M., Błażejczak, D., Dawidowski, J.B., Tomaszewicz, T. (2008). Badanie podatności na zagęszczanie podornej warstwy czarnej ziemi gliniastej. Inżynieria Rolnicza, 5(103), 315-322.
• Wiłun Z. (2003). Zarys geotechniki. WKiŁ, Warszawa, ISBN 83-206-1354-X.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).