Prediction of pre-compression stress of soil with uniaxial test

• Autorzy: Śnieg Kinga , Błażejczak Dariusz

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2019-0009

Warianty tytułu

PL

Prognozowanie naprężenia granicznego gleby z wykorzystaniem testu jednoosiowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a concept of determination of pre-compression stress. It assumes that the stress value is close to the unit pressure value which is indispensable to increase the initial degree of soil compaction. Thus, an attempt was made to develop an empirical model for predicting the value of stress at which the initial compaction of a soil sample increases by a determined value. Samples with the socalled intact structure (NS) and soil material in the form of loose mass were collected from subsoil, and they were used to form model samples. Both types of samples were uniaxially compressed. For the study, data on moisture and dry bulk density of model samples were used, as well as determined ratios (conversion factors) that present relations between the results of compaction of model samples and samples with the intact structure. It was reported that the pressure necessary for the increase of the initial compaction of the model samples with the value of +0.05 or +0.10 g∙cm-3 were higher than the formation pressure respectively by 1.03-1.11 and 1.42-1.93 times. It was proved that for determination of the pre-compression stress of the NS samples models of linear regression for prediction the pressure needed to increase the initial compaction of the model sample by the value of +0.05 g·cm-3, combined with a coefficient calculated for the present state of the soil properties, can be applied.

PL

Przedstawiono koncepcję wyznaczania naprężenia granicznego opartą na założeniu, że wartość tego naprężenia jest zbliżona do wartości nacisku jednostkowego, niezbędnego do zwiększenia początkowego stanu zagęszczenia gleby. W tym celu podjęto próbę opracowania modelu empirycznego do prognozowania wartości nacisku, przy którym następuje zwiększenie początkowego zagęszczenia próbki glebowej o określoną wartość. Z warstwy podornej gleby pobrano próbki o tzw. nienaruszonej strukturze (NS) oraz materiał glebowy w postaci luźnej masy, z którego formowano próbki modelowe. Oba rodzaje próbek odkształcano jednoosiowo. Do opracowania modelu wykorzystano dane o wilgotności i gęstości objętościowej próbek modelowych oraz wyznaczone współczynniki (przeliczniki), przedstawiające relacje pomiędzy wynikami ugniatania próbek modelowych i próbek o nienaruszonej strukturze. Stwierdzono, że naciski niezbędne do zwiększenia początkowego zagęszczenia próbki modelowej o wartości +0,05 lub +0,10 g·cm-3 były większe od nacisku formowania odpowiednio o 1,03-1,11 oraz 1,42-1,93 razy. Wykazano, że do wyznaczania wartości naprężenia granicznego próbek NS można wykorzystać modele regresji liniowej do prognozowania nacisku jednostkowego niezbędnego do zwiększenia początkowego zagęszczenia próbki modelowej o wartość +0,05 g·cm-3 oraz obliczony dla aktualnego stanu gleby przelicznik.

Słowa kluczowe

EN

soil; subsoil; uniaxial test; precompaction stress

PL

gleba; warstwa podorna; test jednoosiowy; naprężenie graniczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 23, No. 1
• Strony: 95--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Śnieg Kinga

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

autor

Błażejczak Dariusz

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

Bibliografia

• Aragón, A., García, M.G., Filgueira, R.R., Pachepsky, Ya.A. (2000). Maximum compactibility of Argentine soils from the Proctor test; The relationship with organic carbon and water content. Soil & Tillage Research, 56, 197-204.
• Błażejczak, D. (2010). Prognozowanie naprężenia granicznego w warstwie podornej gleb ugniatanych kołami pojazdów rolniczych. Wyd. ZUT w Szczecinie. ISBN 978-83-7663-050-2.
• Błażejczak, D., Śnieg, K., Słowik, M. (2018). Comparison of Proctor and uniaxial compression tests for selected soils. Agricultural Engineering, Vol. 22, No 1, 5-13, DOI: 10.1515/agriceng-2018-0001.
• Błażejczak, D., Dawidowski, J.B. (2013). Problem wykorzystania gęstości objętościowej gleby w ocenie jej zagęszczenia. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, Vol. 58(1), 17-20.
• Filipovic, D., Kovacev, I., Copec, K., Fabijanic, G., Kosutic, S., Husnjak, S. (2016). Effect of tractor bias-ply tyre inflation pressure on stress distribution in silty loam soil. Soil & Water Reseach, 11 (3), 190-195.
• 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.
• Horn, R., Lebert, M. (1994). Soil Compactability and Compressibility. In: Soil Compaction in Crop Production, Soane B.D. and Ouwerkerk (Eds.), Elsevier Science B.V. 45-66. ISBN: 9780444882868.
• Jurga, J. (2009). The verification of mathematical model designed to determining the area of the contact surface as well as unit pressure exerted onto soil by wheels of the agricultural vehicles. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, Vol. 54(1), 83-88.
• Komornicki, T., Zasoński, S. (1965). Powtarzalność wyników oznaczeń niektórych właściwości fizycznych gleb. Roczniki Gleboznawcze, T. XV, z. 2. PWN Warszawa, 315-330.
• 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.
• Kumar, D., Bansal, M. L., Phogat, V. K. (2009). Compactability in relation to texture and organic matter content of alluvial soils. Indian Journal of Agricultural Research, 43(3), 180-186.
• Nawaz, M., F., Bourrié, G., Trolard, F. (2013). Soil compaction impact and modelling. A review. Agronomy for Sustainable Development, 33, 291-309.
• Nhantumbo, A. B. J. C., Cambule, A. H. (2006). Bulk density by Proctor test as a function of texture for agricultural soils in Maputo province of Mozambique. Soil & Tillage Research, 87, 231-239.
• PN-88/B-04481 (1988). Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
• Polskie Towarzystwo Gleboznawcze (2009). Klasyfikacja uziarnienia gleb i utworów mineralnych - PTG 2008. Roczniki Gleboznawcze, 60(2), 5-16.
• Pytka, J. (2005): Effects of repeated rolling of agricultural tractors on soil stress and deformation state in sand and loess. Soil & Tillage Research, 82, 77-88.
• Szeptycki, A. (2003). Wpływ ciężkich maszyn rolniczych na fizykomechaniczne właściwości gleby. Journal of Research and Application in Agricultural Engineering, Vol. 48(3), 5-9.
• Śnieg, K., Błażejczak, D. (2017). Evaluation of subsoil compaction of plastic soils. Agricultural Engineering, Vol 21, No 1, 85-94.
• Śnieg, K., Błażejczak, D., Słowik, M. (2018). Predicting unit pressure indispendable for generation of specific compaction of a soil sample. Agricultural Engineering, Vol 22, No 3, 85-92, DOI: 10.1515/agriceng-2018-0030.
• Tarkiewicz, S., Nosalewicz, A. (2005). Effect of organic carbon content on the compactibility and penetration resistance of two soils formed from loess. International Agrophysics, 19, 345-350.
• Van den Akker, J. J. H., Arvidsson, J., Horn, R. (2003). Introduction to the special issue on experiences with the impact and prevention of subsoil compaction in the European Union. Soil & Tillage Research, 73, 1-8.
• Wagner, L. E., Ambe, N. M., Ding, D. (1994). Estimating a Proctor Density Curve from Intrinsic Soil Properties. Transactions of the ASAE, Vol. 37(4), 1121-1125.
• Walczyk, M. (1995). Wybrane techniczne i technologiczne aspekty ugniatania gleb rolniczych agregatami ciągnikowymi. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie, Rozpr. 202, ISSN 1233-4189.
• Wojtasik, M. (1995). Gęstość naturalna gleb mineralnych. Wydawnictwo Uczelniane WSP Bydgoszcz, pp. 120. ISBN 83-7096-076-6.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).