Impact of soil density on readings of cone penetrometers in soil compaction measurements

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW
Agriculture No 68 (Agricultural and Forest Engineering) 2016: 7-20
(Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 68, 2016)

Impact of soil density on readings of cone penetrometers in soil compaction measurements

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

Abstract: Research results have been presented, concerning soil compaction measurements using four probes, differing in terms of the geometric dimensions of the measuring tip. Research was conducted in sandy clay for three soil density levels, amounting to 1.36-1.43-1.50 g.cm-3 at humidity level of 7.64%. The research conducted that probes equipped with measurement cone tips with apex angle of 60° indicated higher compaction values in comparison with probes with cones 30°. At soil density of 1.36 g.cm-3, the differences in readings amounted on the average to 28%, at soil density of 1.43 g.cm-3 - 23%, and at density of 1.5 g.cm-3 - 28%. As for changes in soil compaction, probes with cone angle of 60° responded to changes in soil density in more uniform manner. A regression equation was determined, including correlations between soil compaction and its volumetric density, the field base area and the angle of the cone.

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

Streszczenie: Wpływ gęstości 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 dla trzech po-ziomówjej zagęszczenia wynoszących 1,36-1,43-1,50 g.cm-3, przy wilgotności 7,64%. Uzyskane wyniki wykazały, że sondy wyposażone w stożek pomiarowy o kącie rozwarcia 60° wykazywały większe wartości zwięzłości niż w tych samych warunkach sondy ze stożkiem 30°. Przy gęstości gleby 1,36 g.cm-3 różnice te wynosiły średnio 28%, przy gęstości 1,43 g.cm-3 23%, a przy gęstości 1,5 g.cm-3 - 28%. Sondy ze stożkiem wierzchołkowym 60° reagowały na zmiany zagęszczenia gleby bardziej równomiernie niż sondy ze stożkiem 30°, w rozumieniu przyrostu mierzonej wartości. W przyjętych warunkach badań wszystkie czynniki zmienne (kąt i średnica stożka oraz gęstość gleby) miały wpływ statystycznie istotny na mierzone wartości zwięzłości. Wyznaczono równanie regresyjne obejmuje zależności między zwięzłością gleby a jej gęstością objętościową, polem podstawy stożka i kątem wierzchołkowym stożka.

Please use the following format to cite the selected article:
KLONOWSKI J., BULIŃSKI J. Impact of soil density on readings of cone penetrometers in soil compaction measurements. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. - SGGW, Agricult. 68, 2016: 7-20

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