Savanna soil water content effect on its shear strength-compaction relationship | Efecto del contenido de agua de un suelo de sabana sobre la relación resistencia cortante-compactación
Resumen
Soil resistance, expressed as shear strength (τ) according to Coulomb-Mohr-Terzaghi theory, is most often supplanted by bulk dry density (ρS) when measuring soil compaction; frequently, without providing soil wetness records. The savanna sandy loam soils have low organic matter, low kaolinite content, low power of shrinkage and expansion, deformable,
perturbed, erodible, compactable, and its tenacity and consistency is achieved at low water content because of the cementation tendency of its particles. The objectives were to evaluate the relationship between the shear strength and compaction under eight (8) water content levels (w) of two savanna sandy loam agricultural soils at two depths.
Methodologically, it was used a manual paddle device for in situ shear test, the Proctor compaction unit, regression analysis, ANOVA, LSD and statistical response surface to interpret the variance proportion between the parameters. Amongst the results, the 100 kPa mean maximum shear strength, lied between 6.5 and 7.3% soil water contents and 1.77 g·cm-3 bulk density. The dry bulk density showed a maximum of 1.84 g·cm-3 at optimum moisture between 9 and 10% with 84.24 kPa shear strength. Superimposing the two curves of dry density and shear strength versus moisture content, respectively, gave the best compromise moisture content within the friable range between 7.6% and 9.5%. The peak value of the optimal shear strength was reached before the optimum dry bulk density peak. It was concluded that the effect of moistness weakening the
shear strength was greater than the effect of dry bulk density strengthening shear strength. The results of this study support
the argument that the resistance of the compacted soil is a function of water content.
Key words: shear strength, optimum bulk density, soil wetness, savanna soil, soil compaction
ABSTRACT
La resistencia del suelo, expresada por la tensión cortante (τ) de acuerdo a la teoría de Coulomb-Mohr-Terzaghi, es más a menudo sustituida por la densidad aparente seca (ρS) en la medición de la compactación del suelo, con frecuencia, sin proporcionar los registros de humedad. Los suelos franco-arenosos de sabana tienen poca materia orgánica, bajo contenido
de caolinita, baja potencia de contracción y expansión, deformables, perturbables, erosionables, compactables y su tenacidad y consistencia se consigue a bajo contenido de agua debido a la tendencia de la cementación de sus partículas. Los objetivos fueron evaluar la relación entre la resistencia al corte y compactación con ocho (8) niveles de contenido de agua (w) de dos suelos de sabana franco arenosos agrícolas a dos profundidades. Metodológicamente, se utilizó un dispositivo
manual para ensayo de corte in situ, la unidad de compactación Proctor, el análisis de regresión, Andeva, la MDS y superficie de respuesta para interpretar la proporción de varianza entre los parámetros. Entre los resultados, la resistencia al esfuerzo cortante máximo de 100 kPa, se produjo entre 6,5 y el 7,3% de humedad del suelo y densidad aparente seca de 1,77 g•cm-3. La densidad aparente seca mostró un máximo de 1,84 g•cm-3 a la humedad óptimo entre 9 y 10% con resistencia a la cizalladura de 84,24 kPa. La superposición de las dos curvas de densidad seca y resistencia al cizallamiento con respecto al contenido de humedad, produjo el mejor contenido de humedad dentro de la gama friable entre 7,6% y 9,5%. El valor máximo de la resistencia al corte óptimo se alcanzó antes del óptimo de la densidad aparente seca. Se
concluyó que el efecto disminuyente de la resistencia al cizallamiento por la humedad fue mayor que el efecto de fortalecimiento del cizallamiento por la densidad aparente seca. Los resultados de este estudio apoyan el argumento de que la resistencia del suelo compactado es una función del contenido de agua del suelo.
Palabras clave: Resistencia al corte, la densidad aparente óptima, humedad del suelo, suelo de sabana, la compactación del
suelo
perturbed, erodible, compactable, and its tenacity and consistency is achieved at low water content because of the cementation tendency of its particles. The objectives were to evaluate the relationship between the shear strength and compaction under eight (8) water content levels (w) of two savanna sandy loam agricultural soils at two depths.
Methodologically, it was used a manual paddle device for in situ shear test, the Proctor compaction unit, regression analysis, ANOVA, LSD and statistical response surface to interpret the variance proportion between the parameters. Amongst the results, the 100 kPa mean maximum shear strength, lied between 6.5 and 7.3% soil water contents and 1.77 g·cm-3 bulk density. The dry bulk density showed a maximum of 1.84 g·cm-3 at optimum moisture between 9 and 10% with 84.24 kPa shear strength. Superimposing the two curves of dry density and shear strength versus moisture content, respectively, gave the best compromise moisture content within the friable range between 7.6% and 9.5%. The peak value of the optimal shear strength was reached before the optimum dry bulk density peak. It was concluded that the effect of moistness weakening the
shear strength was greater than the effect of dry bulk density strengthening shear strength. The results of this study support
the argument that the resistance of the compacted soil is a function of water content.
Key words: shear strength, optimum bulk density, soil wetness, savanna soil, soil compaction
ABSTRACT
La resistencia del suelo, expresada por la tensión cortante (τ) de acuerdo a la teoría de Coulomb-Mohr-Terzaghi, es más a menudo sustituida por la densidad aparente seca (ρS) en la medición de la compactación del suelo, con frecuencia, sin proporcionar los registros de humedad. Los suelos franco-arenosos de sabana tienen poca materia orgánica, bajo contenido
de caolinita, baja potencia de contracción y expansión, deformables, perturbables, erosionables, compactables y su tenacidad y consistencia se consigue a bajo contenido de agua debido a la tendencia de la cementación de sus partículas. Los objetivos fueron evaluar la relación entre la resistencia al corte y compactación con ocho (8) niveles de contenido de agua (w) de dos suelos de sabana franco arenosos agrícolas a dos profundidades. Metodológicamente, se utilizó un dispositivo
manual para ensayo de corte in situ, la unidad de compactación Proctor, el análisis de regresión, Andeva, la MDS y superficie de respuesta para interpretar la proporción de varianza entre los parámetros. Entre los resultados, la resistencia al esfuerzo cortante máximo de 100 kPa, se produjo entre 6,5 y el 7,3% de humedad del suelo y densidad aparente seca de 1,77 g•cm-3. La densidad aparente seca mostró un máximo de 1,84 g•cm-3 a la humedad óptimo entre 9 y 10% con resistencia a la cizalladura de 84,24 kPa. La superposición de las dos curvas de densidad seca y resistencia al cizallamiento con respecto al contenido de humedad, produjo el mejor contenido de humedad dentro de la gama friable entre 7,6% y 9,5%. El valor máximo de la resistencia al corte óptimo se alcanzó antes del óptimo de la densidad aparente seca. Se
concluyó que el efecto disminuyente de la resistencia al cizallamiento por la humedad fue mayor que el efecto de fortalecimiento del cizallamiento por la densidad aparente seca. Los resultados de este estudio apoyan el argumento de que la resistencia del suelo compactado es una función del contenido de agua del suelo.
Palabras clave: Resistencia al corte, la densidad aparente óptima, humedad del suelo, suelo de sabana, la compactación del
suelo
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