Influence of soil humidity level onto readings of cone penetrometers in compaction measurements

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW
Agriculture No 67 (Agricultural and Forest Engineering) 2016: 29-39
(Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 67, 2016)

Influence of soil humidity level onto readings of cone penetrometers in compaction measurements

JACEK KLONOWSKI, JERZY BULIŃSKI
Department of Agricultural and Forest Machinery, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

Abstract: The study presents results of soil compaction measurements on sandy clay with the use of four penetrometers differing in terms of geometrical dimensions of the measurement end piece. The investigation was conducted on sandy clay with the bulk density of 1.5 g.cm-3, at the humidity levels of 7.64 and 10.4%. Compaction was determined for the superficial layer of 1-7 cm. The conducted measurements demonstrated that penetrometers with a cone shaped end piece with the apex angle of 30°, in the conditions of identical bulk density of the soil, but once its humidity increased from 7.64 to 10.4%, demonstrated - on average - lower soil compaction by 35.5%; however, three out of four penetrometers demonstrated a compaction reduction by over 39 to 40.8%. In the same soil conditions, penetrometers with the apex angle of 60° rendered much higher readouts than penetrometers with K30 cones, whereas growth in soil humidity from 7.64 to 10.4% resulted in an average compaction reduction by 32.9%. The influence of soil humidity level onto its compaction turned out to be statistically significant in measurements with penetrometers with the cone base area of 1 and 3.33 cm2 and the apex angle of 30°, as well as with penetrometers with the cone base area of 1, 2 and 3.33 cm2 and the apex angle of 60°. A linear regression model was developed to demonstrate the relationship between soil compaction and humidity, measurement depth and penetrometer cone parameters.

Key words: cone penetrometer, dimensions, soil humidity, soil compaction

Streszczenie: Wpływ wilgotności gleby na wskazania sond stożkowych w pomiarach zwięzłości. Przedstawiono wyniki badań zwięzłości gleby wykonane na glinie piaszczystej z wykorzystaniem czterech sond różniących się geometrycznymi wymiarami końcówki pomiarowej. Badania przeprowadzono na glinie piaszczystej przy jej zagęszczeniu 1,5 g.cm-3 i dwóch wilgotnościach 7,64 oraz 10,4%. Wzrost wilgotności gleby skutkował zmniejszeniem się wartości wskazań sond i w większości wariantów pomiarowych wartości zmian zależały od wymiarów geometrycznych stożków sond użytych w badaniach. Równocześnie, wraz ze zmianą wymiarów końcówki stożkowej zwiększało się rozproszenie wartości pomiarowych. Sondy z końcówką stożkową o kącie wierzchołkowym 30°, po zwiększeniu wilgotności gleby z 7,64 do 10,4% wykazywały mniejszą zwięzłość średnio o 35,5%, natomiast w tych samych warunkach glebowych zwięzłość mierzona sondami ze stożkami o kącie rozwarcia 60° była mniejsza średnio o 32,9%.

Please use the following format to cite the selected article:
KLONOWSKI J., BULINSKI J. Influence of soil humidity level onto readings of cone penetrometers in compaction measurements. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 67, 2016: 29-39

 

Authors’ addresses:
Jacek Klonowski, Jerzy Buliński
Wydział Inżynierii Produkcji SGGW
Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych
02-787 Warszawa, ul. Nowoursynowska 166 Poland
e-mail: jacek_klonowski@sggw.pl
          jbulinski@wp.pl