Συμπίεση εδάφους ΠΜΣ Συμβατικό Θ.Α. Γέμτος

Με τον όρο συμπίεση εννοούμε την αναδιάταξη των εδαφικών σωματιδίων κάτω από μια εξωτερική πίεση χωρίς να υπάρξει διάτμηση του εδάφους. Η αναδιάταξη αυτή έχει ως αρχικό αποτέλεσμα την μείωση των μεγάλων πόρων του εδάφους. Συνέχιση της άσκησης συμπιεστικής πίεσης προκαλεί αναδιάταξη των σωματιδίων, Συνέχιση προκαλεί θραύση των σωματιδίων και νέα μείωση του πορώδους.

Συμπίεση υφίσταται το έδαφος με κάθε φορτίο που ασκείται απάνω του. Στις συνήθεις συνθήκες καλλιέργειας το έδαφος χαλαρώνεται με τη κατεργασία του εδάφους και στη συνέχεια ξανασυμπιέζεται στη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου από κινήσεις μηχανημάτων ή φυσικά φαινόμενα για να ξαναρχίσει ο κύκλος από την αρχή όπως δείχνει το επόμενο σχήμα.

Συμπίεση - έδαφος

Η συμπίεση του εδάφους πρέπει να αποφεύγεται γιατί it creates a poor environment for roots: poor aeration, waterlogging, and excessive soil strength limiting root, a reduced non-limiting water and, sometimes failure of roots to exploit all the soil [right-angled roots (fig. 1), can lead to excessive runoff and erosion.

Πρόβλημα ανάπτυξης της ρίζας από συμπίεση

Sometimes, compaction is desirable, because itcan lead to: improved seed-soil contact, and hence better germination and growth of the seedling improved crop yields during extremely dry years better roadways (farm roads, lanes between beds), dam bases; reduced deep drainage, for example in flooded rice systems

Τι προκαλεί η συμπίεση Η συμπίεση προκαλεί μείωση του πορώδους, κυρίως του μεγαλοπορρώδους (πόροι άνω των 50 μ διαμέτρου) με μείωση του αερισμού του εδάφους. Η συμπίεση μπορεί να προκληθεί στο επιφανειακό στρώμα (προκαλείται από επιφανειακές τάσεις), σε βαθύτερα στρώματα (προκαλείται από φορτία που φτάνουν σε μεγαλύτερα βάθη)

Επαναλαμβανόμενες φορτίσεις αυξάνουν και τις δύο συμπιέσεις. Όταν ένα χαλαρό έδαφος συμπιέζεται με διαδοχικά περάσματα ενός γ.ε. τότε το πρώτο πέρασμα κάνει την κύρια συμπίεση (80-85%) ενώ τα επόμενα συνεχίζουν τη συμπίεση αλλά σε πολύ μικρότερο βαθμό

Πως προκαλείται η συμπίεση Όταν στο έδαφος δρουν εξωτερικές δυνάμεις ή τάσεις τότε το έδαφος παραμορφώνεται (υποχωρεί). Εάν είναι αρκετά ανθεκτικό ή η τάση είναι μικρή τότε η παραμόρφωση είναι μικρή εάν όμως η αντοχή του εδάφους είναι μικρή ή η τάση μεγάλη η παραμόρφωση είναι μεγάλη με αποτέλεσμα αναδιάταξη των σωματιδίων του εδάφους, μείωση του πορώδους και συμπίεση.

Τάσεις πέρα από ένα όριο προκαλούν διάτμηση του εδάφους. Στη φυσική κατάσταση το έδαφος δεν μπορεί να υποστεί διάτμηση λόγω του γύρω εδάφους που το συγκρατεί και υφίσταται συμπίεση. Το έδαφος υφίσταται συμπίεση όταν δεν έχει αρκετή αντοχή να αντισταθεί στην εξωτερική φόρτιση. Πότε το έδαφος έχει μικρή αντοχή; Όταν είναι υγρό ή χαλαρό .

Όταν το έδαφος είναι κάτω από το όριο πλαστικότητας τότε η αντοχή του είναι σχετικά μεγάλη. Τότε η συμπίεση είναι περιορισμένη για ένα σχετικά μικρό φορτίο. Χρειάζεται μεγάλο φορτίο για να συμπιεστεί.

Σε υγρασία πάνω από το όριο πλαστικότητας το έδαφος συμπιέζεται εύκολα Θεωρητικά πάνω από το ανώτερο όριο πλαστικότητας το έδαφος δεν συμπιέζεται γιατί οι πόροι είναι γεμάτοι νερό και το νερό δεν συμπιέζεται. Το ελαστικό στη περίπτωση αυτή βυθίζεται στο έδαφος καθώς προκαλείται διάτμηση του εδάφους λόγω της μικρής συνοχής.

Το κάθε έδαφος έχει μια προϊστορία συμπιέσεων. Εάν πάρουμε ένα χαλαρό έδαφος και αρχίσουμε να ασκούμε τάσεις συμπίεσης τότε το έδαφος υποχωρεί και μειώνεται το πορώδες. Αν σταματήσει η εφαρμογή των τάσεων τότε το έδαφος αρχίζει να χαλαρώνει. Αν αρχίσουμε και πάλι την εφαρμογή τάσεων τότε η επίδραση στο πορώδες αρχίζει μετά από την προηγούμενη τάση.

Η τάση που έχει υποστεί το έδαφος ονομάζεται τάση προσυμπίεσης (pre compression stress). Επομένως συμπίεση του εδάφους προκαλείται όταν η ασκούμενη τάση γίνει μεγαλύτερη από τη τάση προσυμπίεσης.

Μέγεθος τάσεων Οι τάσεις που ασκούν τα μέσα προώσεως των εκλυστήρων κυμαίνονται σε ευρέα όρια. Από 50 kPa που ασκούνται από οχήματα με ερπύστριες ή διπλά ελαστικά και φτάνουν σε 300 kPa για βαριά οχήματα με στενά ελαστικά

Η τάση είναι το πηλίκο της δύναμης δηλαδή του βάρους του ελκυστήρα προς την επιφάνεια επαφής του ελαστικού ή της ερπύστριας. Για την ερπύστρια η εκτίμηση είναι σχετικά εύκολη. Για τα ελαστικά η εκτίμηση είναι δυσκολότερη.

Η συμπίεση του επιφανειακού εδάφους αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης που ασκείται στο έδαφος ενώ η συμπίεση σε βάθος (που είναι πιο επικίνδυνη) αυξάνεται με την αύξηση του φορτίου.

Πως μετράμε τη συμπίεση; Με την αντίσταση σε διείσδυση που μετράται με διεισδυσιόμετρα. Μετράται η αντίσταση που συναντά η διείσδυση ενός κώνου με γωνία 30ο και βάση 12,8 mm Μετράται επίσης η ξηρή φαινομενική πυκνότητα

Αποφυγή συμπίεσης του εδάφους Ελεγχόμενη κυκλοφορία των μηχανημάτων Tramline Gantry systems Αποφυγή κυκλοφορίας όταν το έδαφος είναι υγρό, κυρίως μεταξύ ορίου πλαστικότητας και ορίου ρευστότητας. Αποφυγή άσκησης πιέσεων μεγαλύτερων από τη προσυμπίεση του εδάφους.

Αύξηση της οργανικής ουσίας του εδάφους Αύξηση της οργανικής ουσίας του εδάφους. Η οργανική ουσία δίνει ελαστικότητα στο έδαφος και μειώνει τη συμπίεση. Προς τη ίδια κατεύθυνση λειτουργούν συστήματα μειωμένης κατεργασίας, χρήσης χλωρής λίπανσης, καλλιεργειών φυτοκάλυψης κατάλληλων αμειψισπορών

Επίδραση καλλιέργειας φυτοκάλυψης στην αντίσταση σε διείσδυση (άνω χωρίς)

Πολλά εδάφη μπορούν να περιορίσουν τη συμπίεση με φυσικές διεργασίες όπως τα αργιλώδη που όταν ξεραθούν συρρικνώνονται και δημιουργούν επιφάνειες διάτμησης

Μείωση του βάρους του οχήματος Όσο μεγαλώνει το βάρος του οχήματος τόσο αυξάνει η συμπίεση του εδάφους σε μεγαλύτερα βάθη. Ενδεικτικά φορτίο πάνω από 4 τόνους προκαλεί συμπίεση στα 30 εκατοστά, 6 τόνους στα 40 εκ., από 10 τόνους στα 50 εκατοστά και πάνω από 15 στα 60 εκατοστό ή και περισσότερα.

Βάρη σε διάφορα οχήματα

Μείωση της πίεσης Με αύξηση του μεγέθους του ελαστικού αυξάνει η επιφάνεια επαφής επομένως για το ίδιο φορτίο έχουμε μικρότερη τάση. Μείωση της πίεσης των ελαστικών οπότε αυξάνει πάλι η επιφάνεια επαφής Χρήση ελαστικών ράντιαλ που έχουν μαλακές παρειές και αυξάνει πάλι η επιφάνεια επαφής Χρήση διπλών ελαστικών και ερπυστριών

Πίεση κάτω από ελαστικό για διάφορες πιέσεις ελαστικού

Πίεση κάτω από ελαστικά

Επίδραση μέσου προώσεως στο ΦΕΒ

Επίδραση της πίεσης των ελαστικών

Απάλειψη της συμπίεσης Εάν πραγματοποιηθεί η συμπίεση θα πρέπει να απαλειφθεί με διάφορα μέσα. Με κατεργασία εδάφους. Ένας από τους λόγους που κατεργαζόμαστε το έδαφος είναι η απάλειψη της συμπίεσης. Στη συμβατική κατεργασία με όργωμα συνήθως κατεργαζόμαστε το έδαφος σε βάθος 25 εκ.

Επομένως απαλείφουμε μέρος της συμπίεσης με δημιουργία μεγάλων πόρων αλλά πολλές φορές η συμπίεση των μικρών βώλων παραμένει δημιουργώντας προβλήματα. Όταν η συμπίεση επεκταθεί σε μεγαλύτερο βάθος από το βάθος οργώματος τότε το πέρασμα ενός υπεδαφοκαλλιεργητή περιορίζει τη συμπίεση

Δράση υπεδαφοκαλλιεργητή

Σε πολλές περιπτώσεις συμπιεσμένου εδάφους η χρήση υπεδαφοκαλλιεργητή έχει ευεργετική επίδραση στις καλλιέργειες. Ερευνητικά αποτελέσματα δείχνουν ότι μετά την υπεδαφοκαλλιέργεια πέρασμα με μηχανήματα επανασυμπιέζει το έδαφος. Δύο περάσματα θεωρούνται αρκετά. Γενικά η υπεδοαφοκαλλιέργεια απαιτεί μεγάλη ισχύ ελκυστήρα και ενέργεια και δεν είναι πάντα αποδοτική για την καλλιέργεια

Αποτροπή της συμπίεσης μπορεί να γίνει και με φυσικές διεργασίες και προσεκτική διαχείριση. Π.χ. με το πάγωμα του εδάφους, με τη συρρίκνωση της αργίλου. Αυτό όμως απαιτεί χρόνο.

Συμπίεση - φυτό Ποια είναι η επίδραση της συμπίεσης στο φυτό; Μπορεί να ευνοεί ορισμένες δράσεις και να δυσκολεύει άλλες. Μικρή συμπίεση βοηθά στην επαφή σπόρου εδάφους και να ευνοεί το φύτρωμα. Μεγάλη συμπίεση δυσκολεύει την ανάπτυξη της ρίζας

Συμπίεση σε βαμβάκι - τεύτλα

Βινάσσα -συμπίεση

Συμπίεση - ποικιλίες

Σιτάρι μετά από βαμβάκι

Wheat establishment after cotton