شبیه‌سازی رفتار تراکم خاک زراعی با روش اجزاء محدود و تکنیک پردازش تصویر

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

doi
10.22059/ijbse.2022.332682.665447
چکیده

چکیده: تراکم خاک به فرآیندی که سبب افزایش چگالی ظاهری، کاهش حجم و پیوستگی منافذ، کاهش نفوذپذیری آبی و هوایی خاک و افزایش مقاومت مکانیکی می­گردد، اطلاق می‌شود. یکی از پارامترهای مهم ارزیابی تراکم خاک، تنش پیش-تراکمی می‌باشد که اغلب به ‌عنوان تنش در آستانه تراکم خاک، محسوب می‌شود. آزمون نشست صفحه­ای روشی مناسب برای تعیین تنش پیش تراکمی خاک می­باشد. در این تحقیق، آزمون تجربی نشست صفحه­ای، روی یک نمونه خاک زراعی (شنی رسی لومی) در سطح محتوای رطوبتی 15 درصد بر پایه خشک و چگالی 1500 کیلوگرم بر مترمکعب انجام شد و خواص مکانیکی خاک تعیین شدند. سپس آزمون نشست صفحه­ای به روش اجزاء محدود به‌صورت دو بعدی و متقارن در نرم­افزار آباکوس شبیه­سازی و تنش پیش­تراکمی با این روش نیز پیش­بینی شد. همچنین میزان تغییرات تنش و جابجایی در لایه­های عرضی و عمقی خاک زراعی تجزیه‌ و تحلیل شدند. بین داده­های استخراج شده از مدل شبیه­سازی و داده­های تجربی تطابق بالایی بین آن‌ها وجود داشت (R2 =0.99). بررسی توزیع تنش فشاری و جابجایی در لایه­های مختلف در عمق خاک‌ نشان داد که مقدار تنش و جابجایی در لایه­های نزدیک به سطح بارگذاری بیشتر و با پیشروی به سمت لایه­های زیرین از مقدار تنش و جابجایی کاسته می­شود. همچنین، در این پژوهش، از تکنیک پردازش تصویر نرم‌افزار متلب[1] به ‌عنوان روشی برای تخمین میزان تراکم خاک استفاده شد. به­عنوان نتیجه­گیری کلی، می­توان از هر دو روش اجزاء محدود و پردازش تصویر برای تشخیص ناحیه فشرده شده خاک استفاده نمود.   [1] MATLAB