Boundary stress of soil samples with an intact structure depending on the deformation conditions

Badano naprężenie graniczne gleby dla dwóch stanów jej uwilgotnienia - aktualnego i przy potencjale pF 2. Próbki o średnicach 50 i 100 mm ugniatano dynamicznie w warunkach niemożliwej lub możliwej rozszerzalności bocznej gleby. Stwierdzono, że warunki wstępnego odkształcania próbki nie mają istotnego wpływu na naprężenie graniczne wyznaczane podczas obciążania wtórnego w warunkach możliwej rozszerzalności bocznej gleby. Wykazano także, że sposób realizacji obciążeń wtórnych próbek gleby tj. z możliwą i niemożliwą rozszerzalnością boczną gleby, ma wpływ na wartość wyznaczanego naprężenia granicznego tylko w przypadku próbek o wilgotności odpowiadającej sile ssącej pF 2.The research involved an examination of the boundary stress for two soil humidity states - current and at potential pF 2. Samples, diameter 50 and 100 mm, were put to dynamic packing in conditions of possible or not possible lateral expansion of soil. It has been observed that the sample prestrain conditions have no substantial effect on the boundary stress determined by fictitious loading in conditions of possible lateral expansion of soil. Moreover, it has been proved that the way of executing fictitious loads of soil samples, that is by either possible or not possible lateral expansion of soil affects the value of boundary stress only in samples with humidity corresponding to capillary potential pF 2

Analysis of dependencies between primary stresses, and secondary stresses and initial condition of soil sample

Poszukiwano zależności pomiędzy wybranymi zakresami krzywej ściśliwości różnych gleb w warstwie 25-60 cm. Próbki o nienaruszonej strukturze ugniatano dynamicznie w warunkach niemożliwej i możliwej rozszerzalności bocznej gleby. Stwierdzono, że nachylenie krzywej ściskania gleby w zakresie odkształceń pierwotnych nie zależy wyraźnie od kierunku nachylenia odkształceń wtórnych. Występowanie tej zależności obserwowano częściej w przypadku odkształcania gleby w warunkach możliwej jej bocznej rozszerzalności. Nachylenie krzywej w zakresie odkształceń pierwotnych lub wtórnych nie zależy jednoznacznie od stanu początkowego próbki, opisanego zawartością części spławialnych lub wilgotnością wagową oraz gęstością objętościową.The researchers were trying to find relationships between selected compressibility curve ranges for various soils in 25-60cm layer. Samples with intact structure were dynamically kneaded in conditions of impossible and possible side expansion of soil. The research allowed to observe that the slope of soil compression curve as regards primary distortions did not depend clearly on slope direction of for secondary distortions. This relationship was occurring more often in case of soil distortion in conditions of possible side expansion of it. As regards primary or secondary distortions, curve slope does not depend unambiguously on sample initial condition, described by its content of floatable parts or humidity by weight and volumetric density

Porównanie wilgotnościowych właściwości gleb w kontekście ich podatności na ugniatanie kołami pojazdów rolniczych

The objective of the studies was to compare optimum moisture content determined with Proctor's method with other moisture properties of the selected soils from the region of Szczecin Lowland (Poland). Soils of the 1st and 2nd complex of agricultural usefulness were investigated by measurements conducted on soil samples collected outside of headlands and technological routes. In the subsoil the following soil properties were determined: current field moisture content, soil moisture at water potentials pF0 and pF2, granulometric composition, density of solid phase, humus content, reaction, limits of plasticity and liquidity, maximum dry density of solid particles and optimal moisture content determined with Proctor's apparatus. It was proved that variability of optimal moisture value increases along with the increase of loamy fractions. It was also found out that for soils of the sandy loam or sandy clay loam granulometric composition the optimal moisture content of soil, determined with Proctor's apparatus is similar to the value of its optimum water content for tillage.Celem niniejszej pracy było porównanie wilgotności optymalnej wyznaczanej metodą Proctora z innymi właściwościami wilgotnościowymi wybranych gleb z rejonu Niziny Szczecińskiej. Badano gleby 1 i 2 kompleksu przydatności rolniczej wykonując pomiary poza uwrociami i ścieżkami technologicznymi. W warstwie podornej gleby oznaczono: wilgotności gleby przy potencjałach wody pF0 i pF2, skład granulometryczny, gęstość fazy stałej, zawartość próchnicy, odczyn, granice plastyczności i płynności oraz maksymalną gęstość objętościową szkieletu gruntowego i wilgotność optymalną aparatem Proctora. Wykazano, że zmienność wartości wilgotności optymalnej gleby zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości cząstek ilastych. Stwierdzono, że dla utworów o składzie granulometrycznym gliny lekkiej lub gliny piaszczysto - ilastej wilgotność optymalna gleby, oznaczona aparatem Proctora, jest zbliżona do wartości jej optymalnej wilgotności uprawowej

Ocena zagęszczenia warstwy podornej gleb plastycznych

The objective of the research was to evaluate soil compaction with selected indexes and to determine the relation between them including results obtained with Proctor's method. Measurements of penetration resistance and shear vane, dry density of soil particles (ρd) and their moisture were made in layers in the following depths: 25-30, 35-40, 45-50 and 55-60 cm. Moreover, the maximum volumetric density of soil particles, particles size distribution, content of calcium carbonate and humus, density of solid particles, reaction, plastic and liquid limit were determined with Proctor's method (ρds). Also, packing density and natural density were measured. It was found out that the investigated soils may be generally included to excessively compacted and susceptible to compaction to an average and small degree. It was shown that soil may be recognized as excessively compacted when the quotient ρd/ρds exceeds the value of 0.87.Celem badań była ocena zagęszczenia gleby za pomocą wybranych wskaźników oraz wyznaczenie relacji pomiędzy nimi, ze szczególnym uwzględnieniem wyników uzyskanych metodą Proctora. Pomiary zwięzłości i oporów ścinania w ruchu obrotowym, gęstości objętościowej szkieletu gleby (ρd) oraz jej wilgotności wykonano w warstwach na głębokościach: 25-30, 35-40, 45-50 i 55-60 cm. Oznaczono także: maksymalną gęstość objętościową szkieletu metodą Proctora (ρds), skład granulometryczny, zawartości węglanu wapnia i próchnicy, gęstość fazy stałej, odczyn oraz granice plastyczności i płynności. Obliczano także gęstość objętościową części mineralnych oraz gęstość naturalną. Stwierdzono, że zbadane gleby można ogólnie zaliczyć do nadmiernie zagęszczonych i podatnych na zagęszczanie w stopniu średnim lub małym. Wykazano, że glebę można uważać za nadmiernie zagęszczoną, gdy iloraz ρd/ρds przekracza wartość 0,87

Teaching in agricultural engineering - today and tomorrow

Celem opracowania było przedstawienie analizy procesów zachodzących w obszarze przebudowy programów nauczania inżynierii rolniczej w Polsce i zagranicą. Wynika z niej, że nadrzędnym celem wprowadzanych zmian jest zapobieżenie podupadaniu zawodu, czego dowodem jest malejące, niekiedy bardzo drastycznie, zainteresowanie podejmowaniem studiów w tym obszarze kształcenia. Przypadki wzrostu liczby kandydatów zdarzają się niezmiernie rzadko - są spowodowane szczególnymi uwarunkowaniami lokalnymi i nie oznaczają poprawy zatrudnialności absolwentów. Konieczne jest zintensyfikowanie dyskusji w całym środowisku inżynierii rolniczej w Polsce i opracowanie mapy drogowej wytyczającej szlaki do wdrażania niezbędnych, dostosowanych do współczesnych potrzebie oczekiwań zmian w nauczaniu inżynierii rolniczej, zwiększających atrakcyjność zawodu i sprzyjających poprawie zatrudnialności.The objective of the work was to present analysis of processes which take place in the area of reconstruction of programmes related to teaching agricultural engineering in Poland and abroad. The results of the analysis prove that preventing decline of the profession is the main purpose of the implemented changes. The decline is visible at the decrease, sometimes very drastic, in the interest in this type of education. Cases of the increase in the number of candidates are very rare - they result from special local conditions and do not stand for improvement in employing graduates. It is necessaryto intensify discussions within the whole society of agricultural engineering in Poland as well as to work out a map which would open a way for implementing indispensable changes in teaching agricultural engineering adjusted to modern demands and expectations and increasing attractiveness of the profession and influencing the improvement of employment

Estimation of soil plasticity limit by the use of its grain composition

W pracy podjęto próbę prognozowania granicy plastyczności wybranych gleb z rejonu Niziny Szczecińskiej. Do prognozowania wykorzystywano dane o składzie gleb lub jego wybrane wskaźniki. Stwierdzono, że dokładność prognozy granicy plastyczności zależy od składu granulometrycznego utworu glebowego. Ustalono również, że zastosowanie do modelowania przeciętnej średnicy ziarna, zewnętrznej powierzchni właściwej i stopnia dyspersji, zamiast informacji o zawartości wybranych frakcji składu granulometrycznego gleby, nie wpływa istotnie na jakość prognozy granicy plastyczności.The study attempts to forecast the plasticity limit of the selected soils from the region of Nizina Szczecińska. Data on soil composition or selected indexes were used for forecasting. It was determined that preciseness of the forecast of the plasticity limit depends on the grain composition of a soil formation. It was also determined that the application of outer specific surface and dispersion degree for modelling an average grain diameter, instead of information on the content of the selected fractions of soil grain composition, does not influence substantially the quality of the plasticity limit forecast

Wpływ średnicy stempla na wartość naprężenia granicznego w glebach o zróżnicowanym uziarnieniu

The objective of the paper was to verify the previously obtained results of research concerning the impact of the plate diameter on the measured value of the pre-compaction stress of silt (NG), in conditions of a wider range of soil types and their initial stage. The research was carried out on samples with a diameter of 100 mm and height of 30 mm produced from the soil material (M) or collected from the subsoil of the selected soils (AWN) with the granulation type of: silt loam, loam, light loam, sandy-clay soil. The following soils properties were determined: the granulation type, density of the solid phase, content of humus and calcium carbonate, reaction, plastic and liquid limit. The properties of samples were described with moisture, dry density of solid particles, porosity of aeration, degree of plasticity and degree of saturation. The samples were loaded with a testing machine with plates with varied diameters. The value of the pre-compaction stress of soil was measured with the method of searching the crossing point of tangents with the secondary stress curve and the original stresses curve (a classical method). It was found out that for samples M with the degree of saturation of 0.40-0.50, the pre-compaction stress does not significantly depend on the plate diameter. For samples M or AWN, with the degree of saturation of 0.64-0.82, the pre-compaction stress significantly depends on the diameter of the plate. A conclusion was formulated that in the research of NG with the method of uniaxial defonnations, the relation of the diameter of the plate (d) to the diameter of the cylinder (D) should be within 0.5 ≤ d/D ≤ 0.8.Celem pracy była weryfikacja wcześniej uzyskanych wyników badań, dotyczących wpływu średnicy stempla na wyznaczaną wartość naprężenia granicznego gleby pylastej (NG), w warunkach szerszego spektrum gatunków gleb i ich stanu początkowego. Badania przeprowadzono na próbkach o średnicy 100 mm i wysokości 30 mm, wytwarzanych z materiału glebowego (M) lub pobieranych z warstwy podornej wybranych gleb (NNS) o uziarnieniach: pyłu gliniastego, gliny zwykłej, gliny lekkiej, gliny piaszczysto-ilastej. Oznaczono następujące cechy gleb: skład granulometryczny, gęstość fazy stałej, zawartość próchnicy i węglanu wapnia, odczyn, granicę plastyczności i płynności. Właściwości próbek opisano: wilgotnością, gęstością objętościową szkieletu, porowatością aeracji, stopniem plastyczności i stopniem wilgotności. Próbki obciążano za pomocą maszyny wytrzymałościowej stemplami o zróżnicowanych średnicach. Wartość NG gleby wyznaczano metodą poszukiwania punktu przecięcia stycznych do krzywej naprężeń wtórnych i krzywej naprężeń pierwotnych (metoda klasyczna). Stwierdzono, że dla próbek M, o stopniu wilgotności 0,40-0,50, NG nie zależy istotnie od średnicy stempla. Dla próbek M lub NNS, o stopniu wilgotności 0,64-0,82, NG zależy istotnie od średnicy stempla. Sformułowano wniosek, że w badaniach NG metodą jednoosiowych odkształceń stosunek średnicy stempla (d) do średnicy cylindra (D) powinien mieścić się w przedziale 0,5 ≤ d/D ≤ 0,8

Wpływ średnicy stempla i wysokości próbki na wyznaczaną wartość naprężenia granicznego gleby

The objective of the paper was to verify previously obtained results of research on the impact of the plate diameter on the determined value of pre-compaction stress of soil (NG) with a wider selection of dimensions of samples. Tests were carried out on samples with a diameter (D) of 100 mm and heights (H) of 30, 50 or 100 mm produced from the soil material (M) or collected (NNS) from subsoil with the granulation group of: silt loam, loam, sandy loam, sandy clay loam. The following soil properties were determined: granulation type, density of the solid phase, content of humus and calcium carbonate, reaction, plastic and liquid limit. Properties of samples were described with moisture, dry density of solid particles, porosity of aeration, degree of plasticity and saturation. Samples were loaded with plates of varied diameters. The NG value was calculated with the method of searching for the crossing point of tangents with the secondary stress curve and the virgin stresses curve (a traditional method). It was stated that the plate diameter (d) and sample height (H) do not influence the measurement results when the relation d/D is within 0.5 ≤ d/D ≤ 0.8 and the ratio D/H equals 2. It is possible to omit the condition d/D in a situation when soil is low cohesive and its degree of moisture is ca. 0.41-0.44.Celem pracy była weryfikacja wcześniej uzyskanych wyników badań wpływu średnicy stempla na wyznaczaną wartość naprężenia granicznego gleby (NG), w warunkach szerszego spektrum wymiarów próbek. Badania przeprowadzono na próbkach o średnicy (D) 100 mm i wysokościach (H) 30, 50 lub 100 mm, wytwarzanych z materiału glebowego (M) lub pobieranych (NNS) z warstwy podornej gleb o uziarnieniach: pyłu gliniastego, gliny zwykłej, gliny lekkiej, gliny piaszczysto-ilastej. Oznaczono następujące cechy gleb: skład granulometryczny, gęstość fazy stałej, zawartość próchnicy i węglanu wapnia, odczyn, granice plastyczności i płynności. Właściwości próbek opisano: wilgotnością, gęstością objętościową szkieletu, porowatością aeracji, stopniem plastyczności i stopniem wilgotności. Próbki obciążano stemplami o zróżnicowanych średnicach. Wartość NG wyznaczano metodą poszukiwania punktu przecięcia stycznych do krzywej naprężeń wtórnych i krzywej naprężeń pierwotnych (metoda klasyczna). Stwierdzono, że średnica stempla (d) i wysokości próbki (H) nie wpływają na wynik pomiaru, gdy stosunek d/D zawiera się w przedziale 0,5 ≤ d/D ≤ 0,8 a iloraz D/H jest równy 2. Możliwe jest pominięcie warunku d/D w sytuacji, gdy gleba należy do mało spoistych, a jej stopień wilgotności wynosi około 0,41-0,44

The problem of the use of bulk density of the soil in assessing its compaction

Celem pracy było dokonanie analizy problemu wykorzystywania gęstości objętościowej gleby w ocenie warunków rozwoju roślin i oddziaływania kół pojazdów i maszyn rolniczych na glebę. Zwrócono uwagę na fakt, że stosowanie gęstości objętościowej gleby do tych celów niesie za sobą wiele niewiadomych, utrudniających interpretację otrzymanych wyników oznaczeń. Omówiono problem oceny zagęszczenia gleby za pomocą: optymalnej gęstości objętościowej, krytycznej gęstości objętościowej i naturalnej gęstości objętościowej. Stwierdzono, że gęstość objętościowa gleby jest wskaźnikiem uwikłanym różnymi zależnościami, które modyfikują jej znaczenie jako kryterium różnego rodzaju ocen stanu gleby. W takich uwarunkowaniach ocena zagęszczenia gleby powinna także zawierać co najmniej następujące informacje: gatunek rośliny, wilgotność gleby, grupa granulometryczna gleby oraz sposób pobierania próbek gleby.The aim of this study was to analyze the problem of soil bulk density used in the evaluation of conditions for plant growth and the assessment of the impact of vehicle wheels and machinery on the ground. Attention was paid to the fact that applying of the bulk density of the soil for such goals, carries a lot of unknowns, hampering the interpretation of the results of determinations. The problem of soil compaction assessment was discussed by: optimum bulk density, critical bulk density and natural bulk density. It was found that the bulk density of the soil is entangled with various relationships that modify its use as the criterion of the assessment of soil condition. Therefore soil compaction assessment should also include at least the following information: name of the plant, soil water content, name of soil textural group and description of soil sampling

Determination of soil humidity in its sur-arable layer based on capillary pottential measure

Celem pracy była próba poszukiwania zależności pomiędzy siłą ssącą gleby, mierzoną za pomocą tzw. szybkiego tensjometru, a jej wilgotnością oznaczoną metodą suszarkowo - wagową. Badania ograniczono do warstwy podornej wybranych gleb Niziny Szczecińskiej. W pracy przyjęto, że wilgotność objętościowa określona przy potencjale pF0 odpowiada wartości 0 kPa na skali tensjometru. Wilgotność objętościowa oznaczona zaś na płycie gipsowej przy potencjale pF2 odpowiada w warunkach polowych wskazaniu tensjometru równemu 10 kPa. Stwierdzono, że uzyskane równania regresji pozwalają na zgrubne szacowanie wilgotności gleby z błędem względnym prognozy do 18%.The purpose of the study was an attempt to search for dependence between soil capillary potential measured with the use of the so-called fast tensiometer and its humidity determined by a dryer-scale method. The research was limited to a sur-arable layer of the selected soils of Nizina Szczecińska. The study assumed that volumetric humidity determined at the potential pF0 corresponds to 0kPa on a tensiometer scale. Whereas, the volumetric humidity determined on plasterboard with the potential pF2 corresponds in field conditions to the response of tensiometer equal to 10kPa. It was determined that the obtained regression equations allow for coarse estimation of the soil humidity with a relative error of forecast up to 18%