Розробка реологічної моделі дерново-підзолистого ґрунту

Abstract

Для забезпечення при механічному обробітку оптимальної структури ґрунту з достатньою кількістю агрономічно цінних водотривких агрегатів необхідно розуміти процеси, які відбуваються при взаємодії робочого органу ґрунтообробної машини з ґрунтом. При цьому, потрібно враховувати особливості структури і організації різних типів ґрунтів. Так малозв’язні дерново-підзолисті ґрунти складають біля половини всіх ґрунтів Полісся і лісостепу України. Такі ґрунти вимагають особливого підходу при механічному обробітку, щоб запобігти руйнуванню наявних у них водотривких агрегатів. Дерново-підзолистий ґрунт як полідисперсне дискретне середовище, що деформується, має реологічні властивості. Одним із методів, який широко використовується для опису реологічних властивостей ґрунтів, є метод механічних моделей. Механічні моделі базуються на поєднанні властивостей пружності (пружний елемент Гука), в’язкості (в’язкий елемент Ньютона) і пластичності (пластичний елемент Сен-Венана). На основі цих моделей складають диференційні рівняння стану ґрунту. З рівнянь можуть визначатися дотичні і нормальні напруження в ґрунті, які виникають при навантаженні його зсувом чи стисканням, а також і деформації ґрунту. В статті досліджені різні механічні реологічні моделі ґрунту, особливості їх побудови, а також рівняння, створені на основі цих моделей. При побудові реологічних моделей ґрунту намагалися створити універсальну механічну модель, яка описувала б властивості будь-якого ґрунту. Але, оскільки в залежності від складу, ґрунт може мати дуже різні механічні властивості, більш доцільним є створення механічних моделей для конкретного виду ґрунту. Це дозволяє більш точно описати властивості ґрунту і напруження чи пов’язані з ними параметри. Розглянуті деякі із розроблених реологічних моделей конкретних видів ґрунту. Розроблена механічна реологічна модель для дерново-підзолистого ґрунту.

To ensure optimal in mechanical cultivation of soil structure with plenty of agronomically valuable aggregates impermeable need to understand the processes occurring in the interaction of the working body of tillage machines from soil. It should take into account the features of the structure and organization of different types of soils. So slightly-ligated sod-podzolic soils make up about half of all soils of Polissya and Ukraine's forest-steppe. Such soils require a special approach when machining to prevent the destruction of their available waterproof units. The sod-podzolic soil, as a polydisperse discrete deformed medium, has rheological properties. One of the methods that is widely used to describe the rheological properties of soils is the method of mechanical models. The mechanical model based on a combination of elastic properties (elastic element Hooke), viscosity (Newtonian viscous element) and ductility (Saint Venant’s plastic element). On the basis of these models are the differential equations of soil condition. In this case, the equations can be determined by tangential and normal stresses in the soil, which arise when loaded by its displacement or compression, as well as deformation of the soil. Different mechanical rheological models of the soil, peculiarities of their construction, as well as equations created on the basis of these models are investigated in the article. When constructing rheological soil models, they tried to create a universal mechanical model that would describe the properties of any soil. But, because depending on the composition, the soil may have very different mechanical properties, it is more appropriate to create mechanical models for a specific type of soil. This allows more precisely to describe the properties of the soil and tension, or the parameters associated with them. Some of the developed rheological models of specific types of soil are considered. A mechanical rheological model for sod-podzolic soils has been developed.

Для обеспечения при механической обработке оптимальной структуры почвы с достаточным количеством агрономически ценных водопрочных агрегатов необходимо понимать процессы, происходящие при взаимодействии рабочего органа почвообрабатывающей машины с грунтом. При этом нужно учитывать особенности структуры и организации различных типов почв. Так, малосвязные дерново-подзолистые почвы составляют около половины всех почв Полесья и лесостепи Украины. Такие почвы требуют особого подхода при механической обработке, чтобы предотвратить разрушение имеющихся в них водопрочных агрегатов. Дерново-подзолистые почвы как полидисперсионная дискретная среда деформируются, имеют реологические свойства. Одним из методов, который широко используется для описания реологических свойств почв является метод механических моделей. Механические модели базируются на сочетании свойств упругости (упругий элемент Гука), вязкости (вязкий элемент Ньютона) и пластичности (пластический элемент Сен-Венана). На основе этих моделей составляют дифференциальные уравнения состояния почвы. При этом, из уравнений могут определяться касательные и нормальные напряжения в почве, которые возникают при нагрузке ее сдвигом или сжатием, а также и деформации почвы. В статье исследованы различные механические реологические модели почвы, особенности их построения, а также уравнения, созданные на основе этих моделей. При построении реологических моделей пытались создать универсальную механическую модель, которая описывала бы свойства любого грунта. Но, поскольку в зависимости от состава, почва может иметь самые разные механические свойства, более целесообразным является создание механических моделей для конкретного вида почвы. Это позволяет более точно описать свойства почвы и напряжения или связанные с ними параметры. Рассмотрены некоторые из разработанных реологических моделей конкретных видов почвы. Разработана механическая реологическая модель для дерново-подзолистой почвы.