مطالعه پارامترهاي مؤثر بر مقاومت مكانيكي خاك با استفاده از حسگر افقي در انباره خاك

Study of Soil Mechanical Parameters using Horizontal Sensor

مقاومت خاك يكي از خصوصيات بسيار مهمي است كه همواره در زمينه هاي مكانيك خاك، خاكورزي و رشد ريشه گياه مورد بحث و بررسي بوده است. كاستي ها و معايب استفاده از فروسنج مخروطي محققان را بر آن داشت كه رويكرد جديدي به نام روش در حال حركت (on- the-go) را در مورد اندازه گيري مقاومت خاك بكار گيرند. براي استفاده از اين روش بايد از حسگري بكاربرده شود كه بر روي آن كاوشگري نصب مي باشد كه قادر است در حال حركت تراكتور، عمل اندازه گيري را انجام دهد. كنترل شرايط كاركردي براي انجام آزمايش ها در مزرعه براحتي ميسر نمي شود، بنابراين به محيط آزمايش بهتري نياز است كه انباره خاك نام دارد. در تحقيق حاضر انباره خاك رفت و برگشتي با امكانات و تجهيزات كنترل سرعت، فرآوري خاك و غلتك ايجاد فشردگي مصنوعي ساخته شد. در ادامه حسگر افقي اندازه گيري مقاومت مكانيكي خاك بر روي سازه متحرك اين انباره نصب گرديد و با استفاده از بارسنج، پارامتر مقاومت خاك اندازه گيري و SRI نام گذاري شد. آزمايش در دو نوع بافت سبك و سنگين خاك انجام شده و اثر چهار نوع كاوشگر منشوري و مخروطي مورد بررسي قرار گرفت. سپس سه سطح سرعت پيشروي حسگر، در سه سطح رطوبتي خاك أعمال شد. داده هاي حاصل با مقادير CI اندازه گيري شده در هر تيمار مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج آزمايش ها نشان داد كه در خاك با بافت سنگين تر، مقاومت خاك افزايش مي يابد. افزايش سرعت پيشروي باعث افزايش مقاومت خاك شده اما اين افزايش تا سرعت0 / 35 متر بر ثانيه معني دار نمي باشد. رطوبت خاك اثر قابل توجهي بر مقاومت اندازه گيري شده داشته و افزايش آن موجب كاهش اين پارامتر بود. مقايسه مقادير SRI با CI حاكي از آن است كه كاوشگر منشوري با زاويه راس 30 درجه، بهترين تخمين را از مقاومت مكانيكي خاك بدست مي دهد. ضريب همبستگي اين برازش در خاك سنگين 0/95 و در خاك سبك0/99 مي باشد. همچنين ميزان نوسانات اندازه گيري در كاربرد منشور 30 درجه در مقايسه با بقيه موارد حداقل است.

Soil resistance is one of the most important soil properties which is always discussed in soil mechanics, tillage and crop root growth. A typical method to determine soil resistance is cone penetrometery which has "stop-and-go" nature. Inadequacy of this method forced the researchers to think of a new idea called: "on-the-go" measurement. In order to use this method, a sensor is needed which is equipped with tips to measure soil resistance while moving in the field. To test such a sensor, a better controlled medium is necessary and a "soil bin" meets this requirement. A linear soil bin was equipped with speed control system, soil processing equipment and a roller to provide compaction. The horizontal on-the-go sensor consisting of a blade, probe tip and load cell was connected to the carriage of soil bin. A portable data logger was used to read the load cell output and the soil resistance index (SRI) was determined from the output data. Two levels of soil, heavy and light textures, and four different probe tips were selected for testing. Three levels of forward speed and three moisture content levels were tested in the second experiment. Obtained SRI values were compared with CI values measured during each test. Results showed that SRI values were significantly greater in the heavy soil. Although increasing the forward speed increased SRI, it didn't have any significant effect at speeds lower than 0.35 m/s. Soil moisture content has a significant effect on SRI and as expected, an increase in soil moisture resulted in lower resistance values. A comparison between SRI and CI values showed that the prismatic probe tip with the apex angle of 30 degrees gives the best estimation of soil resistance. Coefficient of correlation for this comparison was 0.95 and 0.99 in heavy and light soils, respectively.