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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2018.tde-20181127-155416
Document
Author
Full name
Carlos Manoel Pedro Vaz
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 1989
Supervisor
Title in Portuguese
Tomografia computadorizada aplicada a estudos de compactação de solos
Keywords in Portuguese
COMPACTAÇÃO DO SOLO
TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA POR RAIOS X
Abstract in Portuguese
O presente trabalho estuda a compactação do solo, do ponto de vista da mecânica do solo, isto é, medindo as deformações causadas por forças agindo neste. O equipamento utilizado é um tomógrafo computadorizado de primeira geração que fornece imagens, por transmissão de radiação, de seções transversais de amostras de solo (até aproximadamente 10 cm na configuração utilizada), com precisão de milímetros. Esta imagem é uma matriz de coeficientes de atenuação linear, os quais podem ser correlacionados com a densidade do solo através de uma calibração para cada solo. O trabalho se divide nos seguintes experimentos: a) experimentos básicos de calibração e resolução do equipamento; b) medidas de finas camadas de solo compactado; c) experimentos de transmissão de pressões no solo por implementos agrícolas; d) modelamento pressão-deformação em amostras de solo confinadas, com vários graus de umidade; e) levantamentos de perfis de densidade, com amostras retiradas numa trincheira, comparando com a técnica de penetrômetro. De um modo geral, os resultados evidenciaram um erro de medida da densidade e umidade entre 2 e 3% para uma dada imagem, com resolução espacial da imagem igual a 2 mm. No estudo de finas camadas de solo compactado, foi possível a quantificação de camadas compactadas maiores que 2 mm. Em experimentos de campo, após a passagem de um sulcador num Latossol Vermelho Escuro, para várias condições de densidade, umidade e peso do implemento, foram obtidos resultados desde praticamente nenhum aumento de densidade no perfil da amostra, até 0,08 g/cm3 da superfície de contato solo-implemento para baixo. No experimento com amostras coletadas numa trincheira foi obtida a caracterização de um perfil de densidade com resolução espacial igual a 2 mm, indicando existência de uma região compactada de 30 cm, com densidade de 1,3 a 1,5 g/cm3. Sondagens com o penetrômetro indicaram uma grande dependência deste com a umidade do solo. Sendo que para solo seco, o perfil do penetrômetro se assemelha muito com o perfil de densidade obtido com o TC. No estudo de modelamento pressão-deformação em amostras confinadas, obteve-se uma correlação linear da densidade com a distância da amostra, para uma carga 0,8 mPa, numa dada umidade. Por fim, conclui-se que a TC pode ser utilizada na maioria dos problemas de compactação do solo, com desempenho superior às técnicas tradicionais, tanto em problemas de modelamento pressão-deformação como em problemas de campo.
Title in English
Computed tomography scanner applied to soil compaction studies
Abstract in English
The soil compaction problem was studied using a first generation computed tomography scanner (CT). This apparatus gets images of soil cross sections samples, with resolution of a few millimeters. We performed the following laboratory and field experiments: a) Basic experiments of equipment calibrations and resolutions studies. b) Measurements of compacted soil thin layers. c) Measurements of soil compaction caused by agricultural tools. d) Stress-strain modelling in confined soil sample, with several moisture degree. e) Characterizations of soil bulk density profile with samples collected in a hole (trench), comparing with a cone penetrometer technique. The results showed errors in soil bulk density and moisture content around 2% and 3%, for an image with 2 mm of spatial resolution. In compacted soil thin layer studies, was possible identified layers grater than 2 mm. Experiments of compacted soil caused by agricultural tools provided results since zero up to 0.08 g/cm3 of soil bulk density increase, in the sample profile. In the experiment with samples collected in a trench, the results shown a compacted region of 30 cm between 1,3 to 1,5 g/cm3. Measurement with cone penetrometer showed a close dependence with soil moisture content. For dry soils, the cone penetrometer profile was very similar to the soil bulk density measured by CT. Stress-strain modelling studies with confined samples, provided an approximatly linear correlation between soil bulk density and sample length, for 0,8 MPa pressure, for a constant moisture content. Finally, we concluded that the CT can be used in the study of soil compaction problems, with better performance than be traditional techniques.
 
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Publishing Date
2018-11-27
 
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