بررسی مقاومت برشی خاک کشاورزی تحت تأثیر فرآیند یخبندان و ذوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران

2 استاد ، گروه مهندسی بیوسیستم، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه تهران

3 عضو هیئت علمی دانشگاه تهران پردیس کشاورزی و منابع طبیعی گروه مهندسی ماشین های کشاورزی

4 عضو هیئت علمی دانشگاه تهران پردیس کشاورزی و منابع طبیعی گروه مهندسی خاک پردیس کشاورزی و منابع طبیعی

چکیده

خاک به‌عنوان بستر تولید محصولات زراعی و باغی یکی از مهم‌ترین عوامل تولید محصولات کشاورزی می­باشد. خاک از ذرات ریز خاک­دانه­ها تشکیل شده است که فضای بین این ذرات توسط آب یا هوا پر شده است. وجود ترکیب مناسب ذرات خاک، آب و هوا برای رشد محصولات کشاورزی لازم و ضروری است. یکی از عوامل طبیعی که باعث بهبود ساختمان خاک می­گردد فرآیند یخبندان و ذوب می­باشد. فرآیند یخبندان و ذوب برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک را تغییر می­دهد. به منظور بررسی اثر فرآیند یخبندان و ذوب بر روی استحکام برشی خاک آزمایش هایی بر روی نمونه های خاک تحت تاثیر یخبندان و ذوب انجام گرفت. در این پژوهش دمای 10- سانتی گراد برای یخبندان خاک با دو سطح رطوبتی 10 و 15 درصد با سه سطح دانسیته به عنوان متغیر در نظر گرفته شد و استحکام برشی خاک به عنوان متغییر وابسته مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایش ها بیانگر این مطلب است که فرآیند یخبندان و ذوب باعث کاهش استحکام برشی خاک می­گردد. در دامنه تغییرات چگالی در این پژوهش، هر اندازه چگالی خاک افزایش یافت، اثر یخبندان و ذوب بر کاهش استحکام برشی خاک بیشتر شد.کاهش مقاومت برشی در برخی نمونه ها بیش از 40درصد بود. با کاهش مقاومت برشی خاک، نیرو و توان لازم برای برش خاک در نتیجه نیرو توان لازم جهت انجام خاک­ورزی در زمین­های زراعی پس از فرآیند یخبندان و ذوب کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of agricultural soil shear strength under the freezing and thawing process

نویسندگان [English]

  • Mojtba Jaberi moeaz 1
  • Ali Jafari 2
  • Alireza Keyhani 3
  • Mahdi Shorafa 4
1 PhD. Candidate, Department of Bio systems Engineering, Faculty of Agriculture, Tehran University
2 2. Professor. Department of Bio systems Engineering, Faculty of Agriculture, Tehran University
3 Professor. Department of Bio systems Engineering, Faculty of Agriculture, Tehran University
4 Professor Associate. Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Tehran University
چکیده [English]

Soil is composed of fine particles that the space between the particles filled by water or air. The suitable combination of soil, water and air is necessary for growing of crops. The freezing and thawing process is one of the natural factors that improve the soil structure by changing the soil physical and mechanical properties. In this study, for investigation of soil shear strength under the freezing and thawing process some experiments on soil samples were performed. For this purpose, the soil shear strength was investigated in -10 °C as a freezing temperature, with two humidity levels (10 and 15%) and three levels of density. The results indicated that the freezing and thawing process decrease the soil shear strength. In the investigated range of soil density, by increasing soil density, the effect of freezing and thawing on soil shear strength was increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Soil shear strength"
  • "temperature"
  • "humidity"
  • "density"

مراجع

Aghili nategh, N. (2008). Long-term effects of adding organic matter to the soil bearing capacity and shear resistance, mechanical master's thesis Machines Agriculture, University of Technology, Esfahan. (In Farsi).
Andersland, O. B., and Ladanyi, B. (2004). Frozen ground engineering. John Wiley & Sons.
Eigenbrod, K. D. (1996). Effects of cyclic freezing and thawing on volume changes and permeabilities of soft fine-gained soils. Canadian Geotechnical Journal, 33(4), 529-537.
Johnson, C. E., R. D. Grissio, T. A. Nicholas and A. C. Bailey. (1987). Shear measurement for agricultural soil-A Review. Transe. ASAE. 30:935-938.
Jones, A. (1971). Soil piping and stream channel initiation. Water Resources Research, 7(3), 602-610.
Qi, J.L., Zhang, J.M., Zhu, Y.L. (2004). Influence of freezing-thawing on soil structure and its soils mechanics significance, Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering (Supp. 2), 2690-2694.
 Qi, J., Ma W., Song C., (2008). Influence of freeze-thaw on engineering properties of silty soil. Cold Regions science and technology. 53: 397-404.
Taylor GS and Luthin JN, (1978). A model for coupled heat and moisture transfer during soil freezing. Canadian  Geotechnical Journal 15: 548-555.
Tsytovich, H.A., )1973(. Mechanics of Frozen Ground. Science Press, Beijing. Translate d by Zhang Ch. Q. and Zhu Y.L. (1985) (in Chinese).
Yong, R.N., Boonsinsuk, P., Yin, C.W.P., (1985). Alteration of soil behavior after cyclic freezing and thawing. In: Kinosita, S., Fukuda, M. (Eds.), Proceedings of the 4th International Symposium on Ground Freezing, 5–7 August 1985, Sapporo, Japan. A.A.Balkema Publishers, Rotterdam, Netherlands, pp. 187–195.
Van Klaveren, R.W., (1987). Hydraulic erosion resistance of thawing soil. Ph.D. Dissertation, Department of Agricultural Engineering, Washington State University, Pullman, Washington (1987).
Williams PJ and Perfect E, (1980). Investigation of thermally actuated water migration in frozen soils. Eotechnical Science Laboratories, Department of Geography, Carleton University, Ottawa, Canada.
مهندسی بیوسیستم ایران
دوره 48، شماره 3
مهر 1396
صفحه 255-261

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 آبان 1395
  • تاریخ بازنگری: 17 اسفند 1395
  • تاریخ پذیرش: 12 اردیبهشت 1396

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار