Теоретическая часть. При внедрении в однородную по твердости почву наконечника 3, имеющего форму круглого цилиндра с плоским основанием

При внедрении в однородную по твердости почву наконечника 3, имеющего форму круглого цилиндра с плоским основанием, на диаграмме прибора различают [2,7.9] три характерных участка, соответствующие различным фазам деформации почвы (рисунок 1.2).

Начальная фаза деформации почвы характеризуется линейным увеличением силы Р по мере внедрения цилиндра в почву (участок диаграммы ОА). Под наконечником твердомера происходит преимущественно упругое уплотнение почвы.

Второй фазе соответствует замедленный рост сопротивления почвы дальнейшему внедрению в нее цилиндрического наконечника (участок диаграммы АВ). Для этой фазы характерно образование

Рисунок 1.1 – Схема твердомера

	Рисунок 1.1 – Схема твердомера

 

 

Рисунок 1.2 - Зависимость Р =f(h)

впереди основания цилиндрического наконечника 3 твердомера конусообразного нароста из «сильно» уплотненной почвы. Образование нароста вызвано пластической деформацией почвы (переориентация почвенных частиц, переход от кубической упаковки к гексогональной и др.).

Третья фаза деформации почвы (участок ВС диаграммы) характеризуется непрерывным увеличением глубины погружения цилиндра при постоянном значении усилия Р. Почвенный конус, образовавшийся на основании цилиндрического наконечника, производя расклинивание нижних слоев почвы, встречает постоянное по величине сопротивление. Эту фазу деформации почвы называют фазой течения. При дальнейшем внедрении наконечника усилие Р быстро нарастает, что обусловлено большой плотностью подпахотного горизонта почвы (участок СD диаграммы).

Согласно ГОСТ 20915-75 твердость почвы (Н/см²) определяют по формуле

(1.1)

где Р _ср – среднее усилие для погружения наконечника, Н; z – среднее значение ординаты диаграммы на глубине вспашки, определяемое путем планиметрирования или путем измерения ряда ординат через 10 мм длины диаграммы и вычислением их среднего арифметического значения, в мм:

k_п – жесткость пружины, равная для твердомера Ревякина 10 Н/мм; F – площадь основания наконечника, мм²; n – число измерений.

Прочностные свойства почвы [1,5,7] также могут быть выражены значением коэффициента объемного смятия почвы q₀, который определяется как отношение усилия Р _а, необходимого для вдавливания наконечника до предела прямой пропорциональности к произведению площади его поперечного сечения F на глубину погружения h_а, соответствующую пределу прямой пропорциональности

. (1.2)

Коэффициент объемного смятия почвы q₀ может быть использован для определения затраченной работы на смятие в пределах прямой пропорциональности (участок ОА):

.(1.3)

Работа смятия в пределах текучести (участок АВС):

. (1.4)