Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Reza Mosaddeghi,Abbas Hemmat
محمدرضا مصدقی (استاد مشاور) عباس همت (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Nemati
زهرا نعمتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Effect of Adding Bagasse and Filter Cake to Soil on its Compressibility and Shear Strength
In nature, soils could be compacted due to its own weights, external loads and internal forces as a result of wetting and drying processes. Intrinsic soil properties such as texture and dynamic properties such as water content and external loads are recognized as being important factors influencing soil compactibillity. Soil compaction in sugarcane fields usually occurs due to mechanized harvesting operations by using heavy machinery in wet soils. Adding plant residues to the soil can improve soil structure. Estimating soil stress at compaction threshold (pre-compaction stress, ? pc ) and the soil sensitivity to excess compaction (deformability coefficient, C D or compression index, C C ) when the applied stresses due to the field traffic exceed the ? pc , can be useful to prevent soil compaction. The objective of this research was to investigate the effect of adding sugarcane residues (i.e. bagasse and filter cake) with different rates (0, 1 and 2%) on ? pc and shear strength of a silty clay loam soil and finding relation between pre-compaction stress and soil shear strength. Disturbed soil samples were collected from topsoil (0?20 cm layer) of the Agricultural Research Farm, Isfahan University of Technology. Sugarcane residues (bagasse and filter cake) were obtained from the sugarcane fields in Ahvaz, Khuzestan province. The compressive properties (? pc , C D and C C ) of the soil with or without wetting and drying cycles at two water contents of 0.9PL and 1.1PL (PL= plastic limit) were determined using plate sinkage test (PST) and confined compression test (CCT) under two cycles of loading (200 and 400 kPa). Soil shear strength parameters (cohesion, c and internal friction angle, ?) were measured using a direct shear box test. Stress-sinkage and stress-strain curves were drawn for both PST and CCT, respectively. For each curve three different methods were considered to determine the ? pc . These methods were: (1) Casagrande method, (2) maximum curvature, and (3) intersection of virgin compression line (VCL) and x axis. The effects of wetting and drying cycles, soil water content, residues type and percent on soil compressive properties and shear strength were studied using a factorial experiment in a randomized complete block design with three replications. Results showed that in PST, the maximum and minimum values of ? pc were obtained with Casagrande and maximum curvature methods, respectively. In CCT, the Casagrande method underestimated and overestimated the ? pc values when compared with the intersection of VCL and x axis and maximum curvature methods, respectively. Upon 5 cycles of wetting and drying, the ? pc decreased about 30.3 and 6.3% in PST and CCT, respectively, when compared with no wetting and drying. In the residue-added treatments (compared to the control) the ? pc decreased by 83 and 14.1% when the water content increased from 0.9PL to 1.1PL, respectively. With 5 cycles of wetting and drying compared to no wetting and drying, the C D in PST decreased by about 30%. Adding filter cake to the soil increased, the C D in PST by 14.3% and decreased the C C in CCT by 3% when compared with bagasse. When the water content increased from 0.9PL to 1.1PL, the C D and C C increased and decreased by 19 and 32%, respectively. The soil c and ? decreased upon wetting and drying and when water content increased from 0.9PL to 1.1PL. Compared to bagasse, filter cake application to the soil increased and decreased, c and ? by about 15.2 and 10%, respectively. The c increased and the ? decreased by adding residues to the soil. Residue application increased the soil sinkage after both loading cycles. The water content increment from 0.9PL to 1.1PL increased the soil sinkage after first (200 kPa) and second (400 kPa) loading cycles by 35.0 and 23.4%, respectively. Therefore, in order to manage the compaction of the soils which have been retrofitted by adding residues, it is recommended that in order to prevent soil structure deterioration, in addition to the load reduction during trafficing, the field operation should be carried out at lower water content. Keywords: Pre-compaction stress, Deformability coefficient, Compression index, Shear strength, Wetting and drying, Cohesion, Internal angle of friction.
در طبیعت خاک ها در اثر وزن خود، بار های خارجی و نیرو های درونی ناشی از فرآیند های تر و خشک شدن دچار کاهش حجم و تراکم می شوند. ویژگی های ذاتی خاک همچون بافت و ویژگی های گذرا مانند رطوبت، و بار های خارجی به عنوان عوامل مؤثر در ایجاد تراکم خاک می باشند. تراکم خاک در مزارع نیشکر معمولاً به علت عملیات برداشت مکانیزه با ماشین های سنگین و به ویژه در خاک تر آشکار است. افزودن بقایای گیاهی به خاک می تواند سبب بهبود ساختمان خاک شود. تخمین تنش در آستانه تراکم (تنش پیش?تراکمی، ? pc ) و حساسیت خاک به تراکم (ضریب تغییر شکل پذیری، C D ،و شاخص فشردگی، C C ) هنگامی که تنش وارد به خاک بیشتر از تنش ? pc باشد، می تواند در جلوگیری از تراکم مفید باشد. بنابراین، هدف این پژوهش عبارت بودند از: بررسی تأثیر افزودن بقایای نیشکر (باگاس و فیلترکیک) با مقادیر مختلف درصد وزنی (0، 1 و 2 درصد) به خاک با بافت لوم رسی سیلتی بر ? pc و مقاومت برشی خاک و یافتن ارتباط بین این دو مقاومت. باگاس و فیلتر کیک تهیه شده از مزارع طرح توسعه نیشکر و صنایع جانبی اهواز به خاک از لایه رویین (0-20 سانتی متر) اضافه شد. پارامتر های مکانیکی خاک (? pc ، C D ، C C ) در دو حالت با و بدون تر و خشک شدن و در دو مقدار رطوبت PL9/0 و PL1/1 (PL=حد خمیری) با آزمایش های نشست صفحه ای (PST) و فشردگی محصور (CCT) تعیین گردید. پارامتر های مقاومت برشی خاک (چسبندگی، c و زاویه اصطکاک داخلی، ?) توسط آزمایش برش مستقیم تعیین شدند. برای استخراج ویژگی های فشردگی خاک از منحنی های تنش? نشست در آزمایش PST و تنش? کرنش در آزمایش CCT، از روش های کاساگراند، بیشینه انحنا و تقاطع خط فشردگی بکر با محور x استفاده شد. اثر تر و خشک شدن، رطوبت، نوع و درصد بقایا بر ویژگی های فشردگی و مقاومت برشی خاک با آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کامل تصادفی و با سه تکرار بررسی شد. نتایج نشان داد که در آزمایش PST، ? pc در روش های کاساگراند و انحنای بیشینه به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را داشت و در آزمایش CCT، ? pc در روش کاساگراند نسبت به روش تقاطع خط فشردگی بکر با محور x دارای کم تخمینی و نسبت به روش انحنای بیشینه دارای بیش تخمینی بود. مقدار ? pc در آزمایش های PST و CCT با 5 سیکل تر و خشک شدن نسبت به حالت بدون تر و خشک شدن به اندازه 3/30 و 3/6 درصد کاهش یافت. در خاک با بقایا نسبت به تیمار بدون بقایا (شاهد) مقدار این پارامتر با افزایش رطوبت از PL9/0 به PL1/1 به ترتیب به اندازه 83 و 1/14 درصد کاهش یافت. با 5 سیکل تر و خشک شدن نسبت به حالت بدون تر و خشک شدن C D حاصل از آزمایش PST به اندازه 30 درصد کاهش یافت. با افزودن فیلتر کیک به خاک نسبت به باگاس C D به اندازه 3/14 درصد افزایش و C C حاصل از آزمایش CCT به اندازه 3 درصد کاهش یافت. با افزایش رطوبت از PL9/0 به PL1/1 C D به میزان 19 درصد افزایش و C C به اندازه 32 درصد کاهش یافت. تر و خشک شدن و افزایش رطوبت سبب کاهش چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی خاک شد. افزودن فیلترکیک به خاک نسبت به باگاس سبب افزایش c و کاهش ? خاک به ترتیب به اندازه 2/15 و 10 درصد گردید. با افزودن بقایا به خاک مقدار نشست پس از هر دو سیکل بارگذاری افزایش یافت. با افزایش رطوبت از PL9/0 به PL1/1 مقدار نشست پس از سیکل اول (200 کیلو پاسکال) و دوم (400 کیلو پاسکال) بارگذاری به ترتیب به اندازه 0/35 و 4/23 درصد افزایش یافت. از این رو برای مدیریت تراکم خاک هایی که بقایای گیاهی به منظور اصلاح ساختار آن ها افزوده شده است توصیه می شود علاوه بر کاهش سطح بار در حین تردد سعی شود عملیات کشاورزی در رطوبت کم تری انجام گیرد که صدمه به ساختمان خاک کم تر گردد. واژه های کلیدی: تنش پیش? تراکمی، ضریب تغییر شکل پذیری، شاخص فشردگی، مقاومت برشی، تر و خشک شدن، چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی