Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-01-23Bitstream added on 2014-06-13T20:31:57Z : No. of bitstreams: 1 leite_f_me_botfca.pdf: 1066462 bytes, checksum: 776747640e928122d0bca87373cb0285 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A maioria dos penetrômetros e penetrógrafos utilizados no mundo e, principalmente no Brasil, são manuais, ou seja, o operador do equipamento fornece a força necessária para cravar o cone no solo. Esta operação, além de estar limitada ao esforço máximo que o operador pode fornecer, não garante a velocidade constante de penetração, faltando, portanto, sensibilidade para variar instantaneamente a força de recalque em função das variações naturais de resistência do solo ao longo do perfil avaliado. Para que os dados obtidos com este tipo de equipamento sejam confiáveis, torna-se necessário a utilização de técnicos treinados e experientes. Quando são comparados resultados obtidos em diferentes localidades, há sempre a dúvida se os operadores trabalharam da mesma maneira nas diversas situações. Assim, de acordo com o exposto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um penetrômetro elétrico-eletrônico para a determinação da resistência do solo à penetração. O sistema, composto por uma cremalheira (acionada por um conjunto moto-redutor elétrico), uma célula de carga, uma haste de aço contendo uma ponteira cônica de ângulo sólido de 30° (conforme norma ASAE S 313.2), é acionado por um motor elétrico, para obtenção da pressão necessária para cravar o cone na direção normal ao solo, à uma velocidade constante de acordo com ASAE S313.2. A velocidade constante de 1896 mm/min, independentemente da resistência do solo, foi obtida através da instalação de redutores e da cremalheira projetada. A obtenção, registro e armazenamento dos dados de resistência do solo à penetração são realizados por um sistema eletrônico, formado pelos seguintes componentes: sensor de força (célula de carga), potenciômetro utilizado como sensor de profundidade , sistema de aquisição de dados (microlloger)... / The great majority of penetrometers and penetrographers used in the world and, mainly in Brazil, they are manual, in other words, the operator of the equipment supplies the necessary force to nail the cone in the soil. This operation, besides being limited to the maximum effort that a person can supply, doesn't guarantee the constant speed of penetration, being difficult that the operator is enough sensitive to vary the force instantly of it presses down in function of the natural variations of resistance of the soil along the wanted profile. So that the lifted up data with this equipment type are more reliable, he/she becomes necessary the trained technicians' use and experts. When results are compared obtained at different places, it is been in doubt if the operators worked in the same way in the several situations. The present work had as objective develops an electric-electronic penetrometer for the determination of the resistance of the soil to the penetration. The system, composed by a pothook and chain (worked by a group electric motorcycle-reducer), a load cell, a stem of steel containing a conical ferrule of solid angle of 30° (according to norm ASAE S 313.2), it is worked by an electric motor, for obtaining of the necessary pressure to nail the cone in the normal direction (perpendicular) to the soil, according to demand of the norm. The constant speed of 1896 mm/min, independently of the resistance of the soil, it is obtained through the installation of reducers and of the pothook and chain. The obtaining, registration and storage of the resistance data to the penetration of the soil are accomplished by an electronic system, formed by the following components: sensor of force (load cell), potenciometers used as sensor of depth, system of acquisition of data (microlloger ), system of storage of data, microcomputer and it programs for analysis... (Complete abstract, click eletronic address below)

Submitted by Aline Spaggiari Alcântara null (alineespagiari@hotmail.com) on 2017-08-23T18:54:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Aline_Spaggiari_Alcântara_com certificado.pdf: 709687 bytes, checksum: 8bb0eab1ed35f4e8f03e6b6857c24d46 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-08-23T20:08:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alcantara_as_me_jabo.pdf: 709687 bytes, checksum: 8bb0eab1ed35f4e8f03e6b6857c24d46 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T20:08:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alcantara_as_me_jabo.pdf: 709687 bytes, checksum: 8bb0eab1ed35f4e8f03e6b6857c24d46 (MD5) Previous issue date: 2017-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os fatores que mais influenciam no rendimento de tração são as condições do solo, as dimensões dos pneus, sua relação peso/potência e o tipo de construção do pneu (radial/diagonal). O uso de pneus específicos para determinado tipo de superfície de rolamento permite aumentar seu desempenho operacional. Logo, o detalhamento dos pneus, uso da carga necessária sobre o rodado, associados aos estudos da compactação do solo, pode indicar melhores condições de trabalho e consequentemente redução do consumo de combustível. Assim, objetivou-se avaliar a resistência mecânica à penetração do solo, recalque dos pneus e o consumo de combustível horário após o tráfego de dois tipos de pneus radiais traseiros (710/70R38 e 650/85R38) e dianteiros (600/70R28 e 600/65R28) combinados com quatro relações peso/potência do trator em área preparada para a cultura da cana-de-açúcar. O delineamento estatístico foi fatorial com parcelas subdivididas em blocos casualizado com quatro repetições, foi feita análise estatística pelo teste F e quando significativo foi realizado o teste Tukey a 5% probabilidade, para as interações entre tratamentos ajuste de regressão de maior expoente que apresentasse significância e mapas de isolinhas para melhor explicar o comportamento da variável. Os pneus e as relações peso/potência não interferiram na resistência mecânica do solo à penetração no presente trabalho. A compactação do solo aumenta conforme o aumento do número de passadas oferecendo maior resistência mecânica do solo à penetração, interferindo negativamente na camada 10 a 20 cm. Os mapas de isolinhas indicaram pontos de resistência do solo à penetração, que embora não críticos, mostram a importância da adequação dos tratores e seus equipamentos na redução da compactação do solo para melhor desenvolvimento da cultura a ser implantada. / The factors that most influence the yield of traction are soil conditions, tire size, weight / power relationship, and tire type (radial / diagonal). The use of specific tires for a certain type of rolling surface would increase their operational performance. Therefore, the characterization of the tire, use of the required load on the wheel associated with soil compaction studies, may indicate better working conditions and consequently reduced fuel consumption. The objective of this study was to evaluate the mechanical resistance to soil penetration, the area mobilized by the tires and the fuel consumption after traffic of two types of rear (710 / 70R38 and 650 / 85R38) and front (600 / 70R28 and 600 / 65R28) combined with four tractor weight / power relationship in an area prepared for sugarcane cultivation. The statistical design was a factorial with randomized blocks subdivided with four replicates, statistical analysis was performed by the F test and when significant the Tukey test was performed at 5% probability, for the interactions between treatments regression adjustment of higher exponent that presented significance and Maps to better explain the behavior of the variable. Tires and weight / power relationship did not interfere in the mechanical resistance of the soil to penetration in the present work. Soil compaction increases as the number of passes increases, giving the soil greater mechanical resistance to penetration, negatively interfering with layer 10 to 20 cm. The isoline maps indicated soil penetration resistance points, which although not critical, show the importance of the adequacy of the tractors and their equipment in the reduction of soil compaction for better development of the crop to be implanted.

Orientador: Carlos Eduardo Angeli Furlani / Banca: Danilo Cesar Checcio Grotta / Banca: Rouverson Pereira da Silva / Resumo: O uso intensificado de máquinas agrícolas em áreas de cana-de-açúcar contribui para o aumento do estado de compactação do solo e pode ter como consequência a redução de produtividade. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial da resistência mecânica do solo à penetração (RMSP) em áreas cultivadas com cana-de-açúcar de primeiro a quinto corte, com manejo totalmente mecanizado. As amostras de RMSP foram coletadas a cada 1 cm até a profundidade de 50 cm, na entrefileira e na fileira de plantio, utilizando-se penetrômetro eletrônico georreferenciado. Em cada área experimental foi determinado um grid amostral, sendo cada ponto de ensaio georreferenciado por meio de um receptor GPS acoplado ao penetrômetro. Os dados foram submetidos à análise de estatística descritiva e geoestatística, com o intuito de avaliar o comportamento geral dos dados e a dependência espacial da RMSP. Foram construídos mapas de isolinhas, utilizando o método de krigagem, para identificar áreas com valores de RMSP impeditivos para o desenvolvimento radicular da planta. Constatou-se que a área de primeiro corte não possui valores de RMSP considerados críticos (> 4 MPa) ao desenvolvimento da canade- açúcar, ao passo que áreas com segundo corte em diante apresentaram valores críticos em alguma camada de profundidade / Abstract: The intensified use of agricultural machinery in planting areas of the sugarcane contributes to the increase of the state of soil compaction and may have the effect of reducing productivity. The objective of this work was to study the spatial variability of soil mechanical resistance to penetration (RMSP) in areas cultivated with sugarcane from first to fifth cut, with management fully mechanized. The Samples of RMSP were collected in the between row and row of planting, every 1 cm to a depth of 50 cm, using a penetrometer electronic georeferenced. In each experimental area was given a sample grid, where each point was georeferenced by a GPS receiver attached to the penetrometer. Data were submitted to analysis of descriptive statistics and geostatistics in order to assess the general behavior of the data and the spatial dependence of the RMSP. Maps of isolines were constructed using the kriging method to identify areas with values of RMSP impede the development of the plant root. It was found that the area of the first cut does not have critical values (> 4 MPa) of the RMSP to the development of the sugarcane, while areas with a second cut in front of RMSP showed high values in some layer of depth / Mestre

Segundo estudo de 2015 da FAO, 33% da área agricultável mundial estão degradados. Um dos principais problemas é a compactação do solo, causada pelo tráfego de máquinas ou animais em solo acima da capacidade de suporte de carga ou fora da condição de trafegabilidade. A compactação do solo desencadeia problemas ambientais e agronômicos como erosão, lixiviação e baixa produtividade. Sua reversão é um processo lento, caro, violento e ineficiente, por isso a melhor saída é previni-la. Para tanto, uma recomendação é mapeá-la regularmente. Um indicador indireto da compactação é a resistência (ou impedância) mecânica do solo à penenetração. O penetrômetro é o instrumento que mede a resistência da introdução de uma haste de ponta cônica no solo; teoricamente, solos mais compactados oferecem maior resistência. Há uma variedade de modelos de penetrômetro no mercado e literatura: bancada ou campo, manual ou automático, estático (penetrógrafo) ou dinâmico (de impacto), com ou sem registro eletrônico de dados etc. Naturalmente, surge a dúvida se é possível comparar dados de penetrômetros diferentes. Alguns trabalhos debruçaram-se sobre essa hipótese, mas a literatura ainda é escassa. Nos poucos artigos publicados, não hão há consenso a respeito da comparabilidade entre penetrômetros diferentes, que ora concordam, ora divergem. No presente trabalho, compararam-se os penetrômetros de campo Sondaterra PI-60 (impacto), Falker PLG1020 (manual) e Falker Solotrack (automático). O experimento observacional foi realizado em um latossolo vermelho eutroférrico de texturas argilosa, argiloarenosa e franco-argiloarenosa em Pirassununga-SP. A resistência mecânica foi avaliada simultaneamente pelos três penetrômetros em oito camadas entre 0,00-0,40 m, abaixo, dentro e acima do intervalo friável do local (10,2-35,1%(v/v)). Sob a mesma condição de umidade do solo, os três penetrômetros concordaram (não houve diferença estatística a 5%) em 58% das observações. Acordaram mais entre si os penetrômetros manual-automático (76%) e impacto-automático (70% das observações). Mesmo onde divergiram, as diferenças mínima, média e máxima de resistência foram respectivamente de 0,61; 0,91 e 1,23 MPa (excluindo-se a camada superficial 0,00-0,05 m), não interferindo no diagnóstico prático da compactação do solo. Em geral, PI-60 > Soltorack > PLG1020 (2,31; 2,14 e 1,91 MPa respectivamente). A compatibilidade entre penetrômetros abaixo, dentro e acima do intervalo friável foi a mesma: 31%, 36% e 33% das observações na mesma ordem. Não houve convergência em apenas três observações (de 120), todas na camada superficial. A resistência variou inversamente com a umidade do solo nos três penetrômetros, concordando com resultados semelhantes na literatura. Em média, a resistência diminuiu de 0,0596 MPa a cada acréscimo de 1% na umidade volumétrica (R2 = 0,44). Concluiu-se que é seguro comparar valores de resistência de penetrômetros diferentes desde que tenham sido coletados sob a mesma condição de umidade do solo. / According to a 2015 FAO study, 33% of the world\'s arable land is degraded. One of the main problems is soil compaction, caused by the traffic of machines or animals on soil over the load bearing capacity or outside of the trafficable condition. Soil compaction triggers environmental and agronomic problems such as erosion, leaching and low productivity. Its reversal is a slow, expensive, violent and inefficient process, so the best way out is to prevent it. To do so, a recommendation is to map it regularly. An indirect indicator of compaction is the mechanical resistance (or impedance) of the soil to penetration. The penetrometer is the instrument that measures the resistance of the introduction of a conical tipped rod into the ground; theoretically, more compacted soils offer greater resistance. There are a variety of penetrometer models in the market and literature: bench or field, manual or automatic, static (penetrograph) or dynamic (impact), with or without electronic data record etc. Of course, the question arises whether it is possible to compare data from different penetrometers. Some papers have dealt with this hypothesis, but the literature is still scarce. In the few articles published, there is no consensus about the comparability between different penetrometers, which now agree, or differ. In the present work, we compared the field sensors Sondaterra PI-60 (manual dynamic), Falker PLG1020 (manual static) and Falker Solotrack (automatic static). The observational experiment was carried out in a red eutroferric latosol (USDA oxisol) of clay, sandy clay and sandy clay loam textures in Pirassununga-SP, Brazil. The mechanical strength was evaluated simultaneously by the three penetrometers in eight layers between 0,00-0,40 m, below, within and above the friable interval of the site (10.2-35.1%(v/v)). Under the same soil moisture condition, the three penetrometers agreed (there was no statistical difference at 5%) in 58% of the observations. Best agreed among themselves the automatic-manual static (76%) and automatic-dynamic (70% of observations) penetrometers. Even where they diverged, the minimum, mean and maximum resistance differences were respectively 0.61; 0.91 and 1.23 MPa (excluding the superficial layer 0.00-0.05 m), values that do not interfere with the practical diagnosis of soil compaction. In general, PI-60 > Solotrack > PLG1020 (2.31, 2.14 and 1.91 MPa respectively). The compatibility between penetrometers below, within and above the friable interval was the same: 31%, 36% and 33% of observations in the same order. There was no convergence in only three observations (of 120), all in the superficial layer. The resistance varied inversely with soil moisture in the three penetrometers, agreeing with similar results in the literature. On average, the resistance decreased by 0.0596 MPa for each increment of 1% in the volumetric humidity (R2 = 0.44). It was concluded that it is safe to compare resistance values from different penetrometers provided they have been collected under the same soil moisture condition.

Today mines produce metals which are used for everyday products by people worldwide. When metals are produced, waste products known as tailings are generated. These tailings are commonly stored in impoundments, surrounded by embankment dams. The demands from the society are constantly increasing regarding the quality and safety of dams. One step in development towards a better control regarding safety and quality of tailing dams, could be to compact the beach. Today there is a lack of methods to easy check the dry densities over large areas for a compacted material. Since these dams can be large structures with embankment lengths of several kilometers, it is necessary to be able to check the density with a fast method. In this thesis it was investigated if the dry density, and correspondingly the compaction, can be checked with a Dynamic Cone Penetrometer (DCP). In the thesis the dry density of tailings was compared with penetration rate of the DCP. A laboratory setup was made with a test box filled with tailings provided by Boliden AB from the Aitik mine. Six different box tests were performed, each test with different compaction. From the tests a trend was observed, for which the tailings increased in density as the DCP indexes showed an increased resistance. A relationship between DCP index and dry densities was found. Though a relationship was found, it is important to emphasize that the tests were carried out in an environment that was easy to control. One test with high water content showed that water was influencing the DCP index results. Therefore it was concluded that if the DCP will be used in field, the water content also has to be checked.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JORGE_SILVA_DISSERTACAO__19_07_12[1].pdf: 1486326 bytes, checksum: 2ce060d8b0abed9ce242dcec6fa51a53 (MD5) Previous issue date: 2012-06-28 / O cultivo de espécies florestais arbóreas integradas à pastagens tem despertado cada vez mais o interesse dos produtores brasileiros. Com a adesão aos sistemas agroflorestais (SAF s), há uma racionalização do uso dos recursos naturais, buscando-se aumentar o equilíbrio ecológico, minimizando os impactos ambientais e reduzindo a degradação ambiental. O objetivo da pesquisa foi avaliar os atributos do solo em função da distribuição de bolos fecais bovinos. A pesquisa foi conduzida no município de Tapejara, Noroeste do Estado do Paraná, em áreas com pastagem arborizada (PA), com Grevillea robusta A., cultivadas em renques nivelados, outra áreas com pastagem a pleno sol (PS). O delineamento experimental foi constituído de dois tratamentos: a PA composta de 95 parcelas e a PS com 120 parcelas, em ambos os casos com 0,04 ha cada. Colocou-se 65 (UA) unidade animal alternadamente nos dois sistemas. Após a saída dos animais, contou-se os bolos fecais depositada em cada parcela, repetindo-se o procedimento a cada trinta dias, por seis vezes. Agrupou-se a deposição dos bolos fecais em cinco faixas de deposições 1: até 1,9; 2: 2,0-3,9; 3: 4,0-5,9; 4: 6,0-7,9; 5: igual e/ou superior a 8,0. Para os níveis de fertilidade e compactação do solo, observou-se o agrupamento de deposição de bolos fecais nas parcelas. A coleta das amostras de solo para análise química foi realizada em três profundidades: 0,0 2,5; 2,5 5,0 e 5,0 20 cm, em três repetições. Para os níveis de compactação do solo, em ambos sistemas ficou evidenciado que a concentração acima de 7,9 deposições de bolos fecais, há maior compactação nas camadas entre 15 a 35 cm de profundidade do solo. Para a fertilidade do solo, a pastagem sombreada propiciou maiores valores de pH, M.O. e teores de macronutrientes, principalmente nas camadas superficiais do solo. Para os teores de micronutrientes, a pastagem a pleno sol, foi superior a arborizada. Constatou-se que para o sistema arborizado a distribuição de bolos fecais foram concentrados, e para o sistema não arborizado, a distribuição foi uniforme.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JORGE_SILVA_DISSERTACAO__19_07_12[1].pdf: 1486326 bytes, checksum: 2ce060d8b0abed9ce242dcec6fa51a53 (MD5) Previous issue date: 2012-06-28 / O cultivo de espécies florestais arbóreas integradas à pastagens tem despertado cada vez mais o interesse dos produtores brasileiros. Com a adesão aos sistemas agroflorestais (SAF s), há uma racionalização do uso dos recursos naturais, buscando-se aumentar o equilíbrio ecológico, minimizando os impactos ambientais e reduzindo a degradação ambiental. O objetivo da pesquisa foi avaliar os atributos do solo em função da distribuição de bolos fecais bovinos. A pesquisa foi conduzida no município de Tapejara, Noroeste do Estado do Paraná, em áreas com pastagem arborizada (PA), com Grevillea robusta A., cultivadas em renques nivelados, outra áreas com pastagem a pleno sol (PS). O delineamento experimental foi constituído de dois tratamentos: a PA composta de 95 parcelas e a PS com 120 parcelas, em ambos os casos com 0,04 ha cada. Colocou-se 65 (UA) unidade animal alternadamente nos dois sistemas. Após a saída dos animais, contou-se os bolos fecais depositada em cada parcela, repetindo-se o procedimento a cada trinta dias, por seis vezes. Agrupou-se a deposição dos bolos fecais em cinco faixas de deposições 1: até 1,9; 2: 2,0-3,9; 3: 4,0-5,9; 4: 6,0-7,9; 5: igual e/ou superior a 8,0. Para os níveis de fertilidade e compactação do solo, observou-se o agrupamento de deposição de bolos fecais nas parcelas. A coleta das amostras de solo para análise química foi realizada em três profundidades: 0,0 2,5; 2,5 5,0 e 5,0 20 cm, em três repetições. Para os níveis de compactação do solo, em ambos sistemas ficou evidenciado que a concentração acima de 7,9 deposições de bolos fecais, há maior compactação nas camadas entre 15 a 35 cm de profundidade do solo. Para a fertilidade do solo, a pastagem sombreada propiciou maiores valores de pH, M.O. e teores de macronutrientes, principalmente nas camadas superficiais do solo. Para os teores de micronutrientes, a pastagem a pleno sol, foi superior a arborizada. Constatou-se que para o sistema arborizado a distribuição de bolos fecais foram concentrados, e para o sistema não arborizado, a distribuição foi uniforme.

Resumo: A maioria dos penetrômetros e penetrógrafos utilizados no mundo e, principalmente no Brasil, são manuais, ou seja, o operador do equipamento fornece a força necessária para cravar o cone no solo. Esta operação, além de estar limitada ao esforço máximo que o operador pode fornecer, não garante a velocidade constante de penetração, faltando, portanto, sensibilidade para variar instantaneamente a força de recalque em função das variações naturais de resistência do solo ao longo do perfil avaliado. Para que os dados obtidos com este tipo de equipamento sejam confiáveis, torna-se necessário a utilização de técnicos treinados e experientes. Quando são comparados resultados obtidos em diferentes localidades, há sempre a dúvida se os operadores trabalharam da mesma maneira nas diversas situações. Assim, de acordo com o exposto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um penetrômetro elétrico-eletrônico para a determinação da resistência do solo à penetração. O sistema, composto por uma cremalheira (acionada por um conjunto moto-redutor elétrico), uma célula de carga, uma haste de aço contendo uma ponteira cônica de ângulo sólido de 30° (conforme norma ASAE S 313.2), é acionado por um motor elétrico, para obtenção da pressão necessária para cravar o cone na direção normal ao solo, à uma velocidade constante de acordo com ASAE S313.2. A velocidade constante de 1896 mm/min, independentemente da resistência do solo, foi obtida através da instalação de redutores e da cremalheira projetada. A obtenção, registro e armazenamento dos dados de resistência do solo à penetração são realizados por um sistema eletrônico, formado pelos seguintes componentes: sensor de força (célula de carga), potenciômetro utilizado como sensor de profundidade , sistema de aquisição de dados ("microlloger") ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The great majority of penetrometers and penetrographers used in the world and, mainly in Brazil, they are manual, in other words, the operator of the equipment supplies the necessary force to nail the cone in the soil. This operation, besides being limited to the maximum effort that a person can supply, doesn't guarantee the constant speed of penetration, being difficult that the operator is enough sensitive to vary the force instantly of it presses down in function of the natural variations of resistance of the soil along the wanted profile. So that the lifted up data with this equipment type are more reliable, he/she becomes necessary the trained technicians' use and experts. When results are compared obtained at different places, it is been in doubt if the operators worked in the same way in the several situations. The present work had as objective develops an electric-electronic penetrometer for the determination of the resistance of the soil to the penetration. The system, composed by a pothook and chain (worked by a group electric motorcycle-reducer), a load cell, a stem of steel containing a conical ferrule of solid angle of 30° (according to norm ASAE S 313.2), it is worked by an electric motor, for obtaining of the necessary pressure to nail the cone in the normal direction (perpendicular) to the soil, according to demand of the norm. The constant speed of 1896 mm/min, independently of the resistance of the soil, it is obtained through the installation of reducers and of the pothook and chain. The obtaining, registration and storage of the resistance data to the penetration of the soil are accomplished by an electronic system, formed by the following components: sensor of force (load cell), potenciometers used as sensor of depth, system of acquisition of data (microlloger "), system of storage of data, microcomputer and it programs for analysis... (Complete abstract, click eletronic address below) / Orientador: João Eduardo Guarnetti dos Santos / Coorientador: Kleber Pereira Lanças / Banca: Reginaldo Barbosa da Silva / Banca: Nilson Salvador / Mestre

Portable Free Fall Penetrometers (PFFPs) are lightweight tools used for rapid and economic characterization of surficial subaqueous sediments. PFFPs vary in weight, shape and size with options for using add-on units. The different configurations enable deployments in various environments and water depths, including the nearshore zone where conventional methods are challenged by energetic hydrodynamics and limited navigable depth. Moreover, PFFPs offer an opportunity to reduce the high site investigation costs associated with conventional offshore geotechnical site investigation methods. These costs are often a major obstacle for small projects serving remote communities or testing novel renewable energy harvesting machines. However, PFFPs still face issues regarding data analysis and interpretation, particularly in energetic sandy nearshore areas. This includes a lack of data and accepted analysis methods for such environments. Therefore, the goal of this research was to advance data interpretation and sediments characterization methods using PFFPs with emphasis on deployments in energetic nearshore environments. PFFP tests were conducted in the nearshore areas of: Yakutat Bay, AK; Cannon Beach, AK; and the U.S. Army Corps of Engineers' Field Research Facility's beach, Duck, NC. From the measurements, the research goal was addressed by: (1) introducing a methodology to create a regional sediment classification scheme utilizing the PFFP deceleration and pore pressure measurements, sediment traces on the probe upon retrieval, and previous literature; (2) investigating the effect of wave forcing on the sediments' behavior through correlating variations in sediment strength to wave climate, sandbar migration, and depth of closure, as well as identifying areas of significant sediment mobilization processes; and (3) estimating the relative density and friction angle of sand in energetic nearshore areas from PFFP measurements. For the latter, the field data was supported by vacuum triaxial tests and PFFP deployments under controlled laboratory conditions on sand samples prepared at different relative densities. The research outcomes address gaps in knowledge with regard to the limited studies available that investigate the sand geotechnical properties in energetic nearshore areas. More specifically, the research contributes to the understanding of surficial sediment geotechnical properties in energetic nearshore areas and the enhancement of sediment characterization and interpretation methods. / PHD

In-situ geotechnical testing of surficial sediment layers in areas of active sediment dynamics can provide essential information about physical and geotechnical variations of sediment properties with regards to active sediment remobilization processes. For example, portable free fall penetrometers (PFFPs) can assist with the detection of mobile sediment layers. They are easy to deploy, and can provide a large spatial coverage in a time- and cost-effective manner. However, they often struggle to provide more detailed information about the properties of mobile sediment layers due to a lack of calibration and validation in existing data sets. Currently, existing sediment samplers often disturb, or ignore the uppermost sediment layers. Simultaneous sediment sampling and geotechnical profiling is needed to fill this gap, and to drive data interpretation forward. A field investigation of surficial sediments was conducted in the wetland waterways of coastal Louisiana in 2014. In-situ tests were conducted using PFFP, and disturbed sediment samples were collected in selected locations. The results allowed us to map changes in sediment strength and stratification, and correlate the geotechnical results to local site characteristics. However, the need for high quality sediment samples for calibration and validation was emphasized by the results. Three different sediment sampler add-on units targeting mobile layers were designed and manufactured based on lessons-learned from the literature. The designs were tested in the laboratory and in the field (Yakutat, Alaska and York River, Virginia) in 2017. The samples were analyzed to understand the influence of different sampler characteristics on collected sample quality, and, to define mobile layer sampler characteristics that enable simultaneous geotechnical testing and the collection of high quality samples. Following field survey campaigns in the York River, Virginia in 2016 allowed to assess surficial sediment layer characteristics and behavior based on a coupled analysis of geotechnical data from in-situ PFFP tests and the sedimentological data collected using box cores and the novel sediment sampler. In summary, novel strategies and instrumentation to carry out simultaneous sediment sampling and geotechnical profiling of seabed surface layers were tested, and new pathways for geotechnical data analysis for the investigation of mobile seabed layers were presented. / PHD