بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این تحقیق بررسی تاثیر بار عمودي روي تایر و سرعت پیشروي روي خاك مورد ارزیابی است. با افزایش بار عمودي روي تایر جرم مخصوص ظاهري خاك و در نتیجه فشردگی خاك افزایش مییابد. جرم مخصوص ظاهري خاك پس از اعمال بار عمودي روي خاك توسط تایر افزایش خیلی زیادي نسبت به حالت قبل از فشردهشدن خاك دارد و افزایش جرم مخصوص ظاهري پس از اعمال بارهاي عمودي 1050 و 1200 kg نسبت به اعمال بارهاي عمودي kg٩٠٠افزایش چندانی ندارد. با افزایش سرعت پیشروي، جرم مخصوص ظاهري خاك کاهش مییابد. نتایج نشان میدهند که تغییر سرعت روي تغییرات جرم مخصوص ظاهري خاك اثر معناداري در سطح %0.05 میگذارد. با توجه به نتایج آزمایشها، با کاهش بار عمودي روي تایر و افزایش سرعت پیش روي ادوات، کمترین فشردگی در خاك ایجاد میشود.
مقدمه
تعریفهاي متفاوتی از تراکمپذیري بیان شده است. بعضی از محققین به تفاوت بین جرم مخصوص ظاهري - BD - اولیه خاك و ماکزیمم که خاك تحت اثر یک مقدار مشخص فشار در رطوبت یکسان کسب می کند، تراکمپذیري گویند. بعضی دیگر به حداکثر BD حاصل از اعمال انرژي مشخصی بر خاك، تراکمپذیري گویند. در تعریفی دیگر، تراکم خاك به فرایندي گفته میشود که سبب اقزایش جرم مخصوص خاك شده و شامل کاهش تخلخل و نفوذ پذیري آب در خاك، افزایش مقاومت مکانیکی خاك و تغییر در اسکلت خاك میشود. بنابراین تراکم خاك در مقیاس کوچک، سبب کاهش اندازه و تعداد خلل و فرج درشت و تغییر در شکل و پیوستگی خلل و فرج خاك میشود. در صورتی که در مقیاس بزرگتر، با تغییر درجه پوکی، تخلخل کل، حجم مخصوص و جرم مخصوص ظاهري همراه میشود.
بررسی تغییر مقاومت خاك در اثر نیروهاي خارجی از نظر تئوري مشکل است و به همین جهت روشهاي تجربی و نیمهتجربی براي بررسی این رفتار به کار میرود. اکثر مهندسین کشاورزي از این روشها براي بررسی تغییرات مقاومت خاك استفاده میکنند. در این روشها براي اندازه گیري مقاومت خاك، شاخصی حاصل میشود که مجموعهاي از مقاومتهاي برشی، فشاري و تنشی میباشد ولی حسن این روشها سادگی و راحتی انجام کار است.
فشردگی خاك یک کرنش حجمی با فشردهشدن ذرات خاك به صورت متراکم به دلیل اعمال بار است. تحقیقات قبلی نشان میدهند که قابلیت فشردگی یک وسیله در حرکت تابع مقدار، سرعت، طول زمان فشردگی خاك و تغییرات در خواص فیزیکی مکانیکی خاك بستگی دارد
عملیات مزرعهاي کشاورزي در سطحهاي مختلف مکانیزاسیونی خیلی زیاد به تراکتورها به عنوان یک منبع کشنده قدرت هستند بستگی دارد. در کارهاي معمولی از تراکتورهاي مشابه براي عملیات مختلف استفاده می شود. از این رو خاك با ظرفیت تحمل مختلف، در معرض تکرار تنشهاي فشاري با اندازههاي مختلف است. این نتایج در شکلدهی لایههاي چگال در تودهاي خاك که قابلیت هدایت آبگذري پایینی و هوادهی دارند
در دهههاي گذشته، بیشترین فشردگی به دلیل عبور چرخها و لایه شخم گاوآهن بود و این فشردگی با تمرینهاي فرهنگی ترویجی از بین میرفتند. امروزه اندازه ماشینها بزرگتر شده و نیاز دارد که عملیات مزرعه اي به موقع انجام شود. فشردگی القایی چرخ ممکن است که روي همه خط افقی اثر بگذارد، اما این مخصوصا براي خاكهاي سطحی درست است که در معرض مستقیم عکسالعمل چرخها قرار دارند. اثرات زیانبخش فشردگی خاك روي رشد محصول شامل کاهش جوانهزنی بذر، توسعه ریشه، محدود شدن منابع آبی و جذب مواد معدنی میشود
با افزایش سرعت وسیله که روي خاك نرم با خلل و فرج بالا باعث کاهش فشردگی میشود - بولینگ، . - 1986 بنابراین آمادهسازي محل رشد و نمو بذر باید با سرعت بالا انجام شود تا فشردگی خاك کاهش یابد - کارمان، . - 1992 سطح تماس چرخ با افزایش سرعت کاهش می یابد و بنابراین ماکزیمم فشار افزایش مییابد - گرن، . - 1991 فشردگی وسیلهاي میتواند با چند راه به حداقل برسد که شامل دقت در انتخاب تجهیزات اساسی و وزن تجهیزات و نوع تایر آنها، بهینهسازي در سرعت کار تجهیزات، استفاده به موقع از تجهیزات تا اینکه بیشترین سود و بهره را از شرایط مطلوب مزرعه ببریم
در تحقیقی که توسط ورهیس - 1983 - صورت گرفت مشخص شد که تردد یک تراکتور با وزن 7/3 تن در فصل رشد میتواند سبب افزایش جرم مخصوص ظاهري در 10 سانتیمتر اول پروفیل خاك از 1/2 به 1/6 گرم بر سانتیمتر مکعب شود.
در تحقیق دیگري - ورهیس - 1989 تاثیر ترافیک مزرعه اي بر خواص فیزیکی خاك مورد مطالعه قرار گرفت، وي چنین نتیجه گرفت که در محل مرکز شیارهاي عبور تراکتورهاي با وزن 4 تا 7 تن با فشار تماسی 100 تا 200 KPa، تخلخل خاك عمق 0 -15 و15 - 30 سانتیمتري به ترتیب 8 -9% و 3 -4 % کاهش یافت ولی در زیر عمق 30 سانتیمتري تغییري در تخلخل خاك دیده نشد.
اسدي و اسماکر - 1989 - در تحقیق آزمایشگاهی بر روي تراکم در یک خاك رسی به این نتیجه رسیدند که مقاومت مکانیکی خاك با افزایش جرم مخصوص ظاهري از 1/1 به 1/4 و 1/7 - gr/cm3 - به ترتیب از 0/43 به 2/14 و 5/5 MPaافزایش یافت. این موضوع نشان دهنده حساسیت شاخص مخروطی خاك نسبت به BD به تراکم خاك میباشد. همچنین می توان نتیجه گرفت که در اثر ایجاد فشارهاي اضافی یا عبوري مجدد وسایط نقلیه روي خاك، شاخص مخروطی حساستر از جرم مخصوص ظاهري خاك است.
جانسون و همکاران - 1992 - نشان دادند که ماکزیمم تنش در مسیرهاي چندگانه تایرهاي یکسان افزایش مییابد، زیرا بار دینامیکی روي تایر بالاي سطح هاي کوچک هر مسیر توزیع میشود. در افقهاي سطحی خاك به دلیل به هم خوردگی در اثر عملیات خاك ورزي معمولا داراي BD کمتري بوده ولی افقهاي تحتانی خاك در اثر فشار لایههاي بالایی داراي BD وتراکم طبیعی بیشتري میباشند. ولی با این وجود در کشاورزي و چراي زیاد، افقهاي سطحی خاك در صورتی که فشار تماسی اعمال شده در حدود 100 کیلوپاسکال باشد، این روند تغییر خواهد کرد.
سوان - 1970 - نشان داد که چنین فشاري باعث افزایش قابل توجهی در BD یک خاك سست و نرم میشود. تراکم باعث افزایش BD، کاهش درجه پوکی و تخلخل خاك میشود، ولی این تغییرات بستگی به توزیع اندازه ذرات و رطوبت خاك دارد. بنابراین بررسی تراکم توسط این خواص بایستی همراه با بررسی دانه بندي و اندازه گیري رطوبت خاك باشد. امروزه از درجه تراکم به جاي BD براي بررسی فشردگی خاك استفاده می شود که عبارت است از نسبت BD خاك در مورد آزمایش به BD همان خاك در شرایط مرجع تراکم.
رفتار و تغییر شکل خاك در یک سیستم چرخ– خاك بستگی به بار چرخ، خصوصیات بار، خواص مکانیکی خاك و سرعت حرکت وسیله دارد. هنگامی که یک تایر بر روي یک سطح صلب حرکت میکند، تغییر شکل خمشی در تایر ایجاد شده و قسمتهاي تماسی تایر نسبت به سطح متحرك میشود. این موضوع همچنین در مورد سطوح نرم و سست مانند خاك صادق است. همواره با تغییرات در تایر درگیر با خاك، یک سري تغییرات نیز در خاك اتفاق میافتد که این تغییرات داراي جهت خاصی میباشند و حوزه اثر فشار تا حدودي قابل تعیین است. محققین معتقدند که با افزایش بار، تراکم و عمق تاثیر تراکم افزایش مییابد. ولیکن در این رابطه بایستی جنبههاي مختلف زیر را در نظر گرفت: اگر بار اعمال شده افزایش یابد و سطح تماس ثابت بماند، بدیهی است که در این حالت تراکم خاك افزایش مییابد. در شرایطی که بار و سطح هر دو افزایش ودر نتیجه فشار تماسی ثابت بماند، در این شرایط تراکم خاك در اعماق بیشتر تحت تاثیر قرار میگیرد.
بنابراین اگر بار ثابت بماند و فشار تماسی افزایش یابد، فشردگی خاك سطحی و در شرایطی که فشار تماسی ثابت و بار افزایش یابد، خاك عمقیتر بیشتر تحت تاثیر قرار می گیرد. به عبارت دیگر وقوع تراکم در خاك سطحی بیشتر تحت تاثیر فشار تماسی و تراکم خاك زیرین تحت اثر بار محوري میباشد. از فاکتورهاي دیگر که تاثیري مهمی بر تراکم خاك دارند سرعت پیشروي و تعداد عبور وسایط نقلیه است. تغییرات دینامیکی نیروهاي اعمال شده بر سطح خاك، به سرعت پیشروي وسیله دارد. در سرعتهاي زیاد، فشردگی کمتر از سرعتهاي کم است ولی این یک قانون کلی نیست بلکه در بعضی از اعمال همانند شخم زدن، افزایش سرعت پیشروي باعث افزایش مقاومت کششی میشود که این افزایش نیاز به زیاد شدن قدرت یا وزن ویا هر دو دارد. عبور هاي مجدد باعث افزایش شدت تراکم میشود ولی اثرات مطلق عبورهاي مجدد بر تراکم کمتر از عبور اول است.
