Изучение физико-механических свойств и энергоемкости разрушения тяжелых почв

Abstract

Важным элементам интенсификации сельскохозяйственного производства является рациональное использование земельных ресурсов, создание прочной кормовой базы животноводства, повышая плодородия низкопродуктивных земель. Эффективное осуществление связано освоением солонцовых почв с максимальным использованием естественного плодородия. Материалы и методы. Применение орудий для обработки обычных почв без учета специфических особенностей солонцов зачастую приводит к «порче» земли, т.е. к снижению ее естественного плодородия. При коренном улучшении лугов и пастбищ необходимо учесть разнообразие внутри каждой зоны физико-механических и воднофизических свойств солонцов и их отличия от зональных. Для определения физических постоянных (модуль деформации Е, модуль сдвига G и коэффициент Пуассона ), изучения закономерности изменения энергоемкости разрушения от скорости и направления действия, угла заточки деформатора столбы солонцов подвергались к сжатию на специальной установке по испытанию почвы на сдвиг, сдвигу и удару на маятниковом и специальном копрах. Результаты исследования и обсуждение. Величины коэффициента Пуассона, модулей деформации и сдвига зависят от влажности. С увеличением влажности модули деформации и сдвига уменьшаются по гиперболической зависимости, коэффициента Пуассона возрастает. Наименьшая энергоемкость разрушения столба при статических и динамических нагрузках наблюдалась при воздействий вдоль оси «снизу», несколько выше «сверху» и наибольшая «поперек» столба. Клиновидная форма ударника наиболее эффективна, так как при этом величина удельной поверхностной энергии разрушения минимальна. С ростом скорости воздействия ударника на почву увеличивается величина вновь образованной поверхности разрушенного образца и наоборот. Заключение. При оптимальной влажности 18…25% для солонцового горизонта почвы =0,25…0,42, Е=14,0…2,6мПа, G=5,6…1,0 мПа; при относительной влажности 10…15% в почве проявляются в основном хрупкие свойства, так как min, Е,Gmax, а при влажности 30…35% - пластичные, max, Е,Gmin. При статической нагрузке предельное усилие разрушения снизу ниже почти на 50%, а при динамической нагрузке удельная работа ниже почти в два раза, чем при разрушении столба «поперек». Наименьшая энергоемкость наблюдается у ножей с углом заточки не менее 400 . Для рабочих органов ударного типа рациональной является клиновидная форма и скорость воздействия свыше 4.5 м/с. Introduction. An important element of the intensification of agricultural production is the rational use of land resources, the creation of a solid fodder base for livestock, increasing the fertility of low-yielding lands. Effective implementation is associated with the development of saline soils with the maximum use of natural fertility. Materials and methods. The use of tools for processing ordinary soils without taking into account the specific features of salt pans often leads to "spoilage" of the earth, i.e., to a decrease in its natural fertility. When radically improving meadows and pastures, it is necessary to take into account the diversity within each zone of the physico-mechanical and aterphysical properties of salt marshes and their differences from zonal ones. To determine the physical constants (modulus of deformation E, shear modulus G and Poisson's ratio ), to study the patterns of changes in the energy intensity of destruction from the speed and direction of action, the angle of sharpening of the deformer, the columns of salt shakers were subjected to compression on a special installation for testing the soil for shear, shear and impact on a pendulum and special copra. Research results and discussion. The values of the Poisson's ratio, modulus of deformation and shear depend on humidity. With increasing humidity, the deformation and shear modulus decrease in hyperbolic dependence, and the Poisson's ratio increases. The lowest energy intensity of the column destruction under static and dynamic loads was observed with impacts along the axis "from below", slightly higher "from above" and the greatest "across" the column. The wedge-shaped shape of the striker is the most effective, since at the same time the value of the specific surface energy of destruction is minimal. With an increase in the rate of impact of the impactor on the soil, the size of the newly formed surface of the destroyed sample increases and vice versa. Conclusion. At an optimal humidity of 18...25% for the saline horizon of the soil, =0,25…0,42, E=14.0...2.6MPa, G=5.6...1.0MPa; at a relative humidity of 10...15%, mainly brittle properties are manifested in the soil, since min, Е,Gmax, and at humidity 30...35% - plastic, max, Е,Gmin. Under static load, the maximum breaking force from below is almost 50% lower, and under dynamic load, the specific work is almost twice as low as when the column is destroyed "across". The lowest energy consumption is observed in knives with a sharpening angle of at least 40˚. For shock-type working organs, a wedge-shaped shape and an impact velocity of over 4.5 m/s are rational.