2013‐10‐31
Packning – vad händer i marken? Vad tål marken och
hur sprids tryck under tunga maskiner? Packning – vad är problemet??
Packning minskar den luftfyllda porositeten,
dvs de största porerna
Johan Arvidsson, SLU
Därmed minskar gastransport och markens förmåga att leda undan överskottsvatten. I förlängningen påverkas de flesta av markens processer
Rottillväxten försämras
Transport av vatten och syre i stora porer
Vattenmättad jord
Ledningsförmågan ökar med pordiametern4
Omättad jord
Leder undan 1 liter vatten per dygn
Leder undan 10000 liter vatten per dygn
Strömning störst i stora porer
p.g.a. friktion (proportionellt
mot radien upphöjt till fyra)
Lufttransport i stora (luftfyllda)
porer (10 000 ggr snabbare
i luft än i vatten)
Kontroll och packat Brahmehem.
Packat med betupptagare 1995, provtagning 2009
Bild från Dorthe Wildenschild
1
2013‐10‐31
Medianvärde för 30 platser
Miljöövervakning av alvjordarnas fysikaliska egenskaper
Startades 2003
Mätning av fysikaliska egenskaper, bl.a. konduktivitet på 30 platser
5 platser om året i olika delar av Sverige
Efter 6 år tillbaka till samma plats
Riktvärde för god genomsläpplighet‐
1 cm/timme
Hittills gjorda mätningar –
genomgående låg konduktivitet
Genomsläpplighet i skiktet 30-35 cm, 30 försöksfält
Dikesavstånd vid olika genomsläpplighet
10 cm/tim
10 mm/dygn
1 cm/tim
10
Dikesavstånd (m)
Hur uppstår packning och hur kan den undvikas?
Kraft
(tryck,
spänning)
Hållfasthet
Packning?
2
2013‐10‐31
Tryck=kraft/ytenhet
Kraften=hjulets tyngd (hjullasten)
Ytan=däckets understödsyta
Hur sprids då trycket nedåt i marken?
1 kp/cm2=1 bar=100 kPa
Exempel: hjullast 10 000 kg
Understödsyta 0,5m2=5000cm2
Tryck=10000kp/5000cm2=2kp/cm2=2 bar
Vertikal spänning under en punktlast (Söehne, 1958).
Koncentrationsfaktor
σz=(υP/2πr2)cosυB
P=punktlast, σz =vertikal spänning i punkten z, r=avstånd mellan P och z, B=vinkel mot en vertikal linje under P, υ =koncentrationsfaktor. 3
2013‐10‐31
Vertikal spänning genom uppdelning i delytor
med punktlaster (Söehne, 1953)
Beräknat vertikalt tryck i marken för olika hjullaster
9000 kg
2,2 bar ringtryck
P
B
z
Totala spänningen i en punkt
erhålls
genom att addera spänningen från
samtliga punktlaster (delytor)
1000 kg
2,2 bar ringtryck
P=punktlast
z=vertikal spänning i punkten z
B=vinkel mot vertikal linje i punkten z
Bestämning av jordens hållfasthet
Förkonsolideringstryck
Pålagt tryck (kPa)
10 100 1000
Kraft
Förkonsolideringstryck
Stålcylinder
Porositet
Jordprov
Bottenplatta
Tryck (kPa) för betupptagare, hjullast fram 8400 kg, bak 4000 kg
Tryck för sexradig upptagare, 8400 kg hjullast, 220 kPa ringtryck
400
350
Framhjul
Tryck (kPa)
300
0.30m
250
0.50m
200
0.70m
Bakhjul
150
100
50
0
0
10
20
Sek
30
4
2013‐10‐31
Markrörelse (mm) för betupptagare, Markrörelse för hjullast 8320 kg, 220 kPa
hjullast fram 8400 kg, bak 4000 kg
ringtryck
Deformation som funktion av tryck
0
0
10
20
30
70 cm
-5
50 cm
-10
30 cm
Bakhjul
-15
Framhjul
-20
Tryck (kPa)
Tid (s)
Gräns för deformation: 50 kPa eller 0,5 bar!
Beräknad risk för packning på 50 cm djup
vid körning med 8 tons hjullast
Hur känslig för packning är marken under olika tider på året?
100.00%
90.00%
80.00%
70.00%
60.00%
50.00%
40.00%
30.00%
20.00%
10.00%
0.00%
1 maj
Band - hjul?
1 jun
1 jul
1 aug
1 sep
1 okt
1 nov
1 dec
Mätning av trycket på 10 cm djup under bandtraktor (totalvikt 18,5 ton) under plöjning
350
300
Mitt under bandet
10 cm djup
250
200
Tryck [kPa]
Vertikal markrörelse, mm
5
150
100
I kanten av bandet
10 cm djup
50
0
0
0.4
0.8
1.2
1.6
Tid [s]
2
2.4
2.8
3.2
5
2013‐10‐31
Bandställ
Tryck under bandtraktor med sänkt dragpunkt
350
300
Tryck [kPa]
250
200
150
Mitt under bandet
10 cm djup
100
50
0
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
2.4
2.8
Tid [s]
Tryck (kPa)
0
20
40
60
80
100
120
140
0
Pågående forskning:
Projekt för att jämföra hjul och band – mätningar på stora traktorer och tröskor
Utveckling av nytt markpackningsverktyg som också kan beräkna tryck under band – första version visas första gången på denna kurs
0.1
0.4
0.5
Enkelhjul
Dubbelmontage
Band
120
100
80
60
40
20
0
120
Vertical stress (kPa)
0.3
Vertical stress (kPa)
Djup (m)
0.2
100
80
60
40
20
0
0.6
6
