Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-11T14:11:57Z No. of bitstreams: 1 Renato Paiva de Lima.pdf: 524535 bytes, checksum: 47be2d27255026d21fdeb8e8a90a484f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T14:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renato Paiva de Lima.pdf: 524535 bytes, checksum: 47be2d27255026d21fdeb8e8a90a484f (MD5) Previous issue date: 2013-07-18 / Models that predict pre-consolidation stress in Ultisol are scarce, given the importance of these soils for the production of sugarcane in the Northeast. The current study aimed to fit linear and nonlinear regression models and study the relationship of soil physical attributes on pre-consolidation stress (σp) variation. On a plot, 42 points were delimited to get samples in the layers 0-0.20 and 0.20-0.40 m, totaling 84 samples. Deformed and undeformed samples were collected to obtain the variables: water content (θ), bulk density (BD), soil resistance to penetration (RP), organic carbon (OC), clay content (C), plastic limit (PL) and liquid limit (LL), as well as the pre-consolidation stress (σp). Four models were fitted to predict the σp: linear multiple regression, two nonlinear multiple model and charge supporter capacity model. Was also held for each layer a principal component analysis was performed and, after obtaining the scores for those components retained, a linear multiple regression model was fitted for the σp data to establishment of the relationships. The average of σp was 73.0 kPa. The multiple linear regression model was the best fit soil conditions and management of the area in the two analyzed layers. Only soil bulk density and penetration resistance contributed significantly to variation σp models with the best settings. The θ and the OC showed negative relations with σp; while BD, RP, C, LL and PL showed positive relation. Higher values of σp are associated with higher values of BD, RP, C, LL and PL, as well as smaller values are linked with the increase of OC concentration and θ. / Modelos que predizem a tensão de pré-consolidação em Argissolo Amarelo distrocoeso são escassos na literatura, dada a importância desses solos para produção de cana-de-açúcar no Nordeste. O presente estudo teve como objetivos ajustar modelos de regressão lineares e não lineares e estudar as relações dos atributos físicos do solo na variação da tensão de pré-consolidação (σp). O trabalho foi realizado em área de Argisssolo Amarelo distrocoeso cultivado com cana-de-açúcar. Em um talhão, foram demarcados 42 pontos e coletadas amostras nas camadas 0-0,20 e 0,20-0,40 m, totalizando 84 pontos amostrais. Foram coletadas amostras deformadas e não deformadas para obtenção das variáveis: umidade do solo (θ), densidade do solo (DS), resistência à penetração (RP), carbono orgânico (CO), teor de argila (TA), limite de plasticidade (LP) e limite de liquidez (LL), além da tensão de pré-consolidação (σp). Foram ajustados quatro modelos para predição da σp: regressão linear múltipla, dois modelo não lineares e um modelo não linear de capacidade de suporte de carga, bem como, foi realizada análise de componentes principais, em cada uma das camadas estudadas, que após obtenção dos escores dos componentes principais retidos em cada camada de solo, um modelo de regressão linear múltiplo foi ajustado aos dados de σp para estabelecimento das relações. A σp média foi de 73,0 kPa; sendo o modelo de regressão linear múltipla o que melhor se ajustou as condições de solo e manejo da área nas duas camadas analisadas. Apenas a densidade do solo e a resistência à penetração contribuíram significativamente para variação da σp nos modelos com os melhores ajustes. A θ e o CO apresentaram relações negativas com a σp, enquanto DS, RP, TA, LL e LP positivas. Maiores valores de σp estão associados a maiores valores de DS, RP, TA, LL e LP, assim como os menores a um aumento da concentração de CO e da θ.

Soil compaction under traffic of animals has become an increasingly significant problem in soils used for crop-livestock integration. The objective of this study was to determine the effect of integration crop-livestock and different soil management systems on their attributes water and mechanical and relate them to the development and productivity of soybean. The specific objectives were: to investigate the effect of the absence of animal trampling on the water and mechanical attributes of soil and growth of soybean; to evaluate susceptibility to soil compaction by the parameters of the compressibility of the soil; determine the relationship of permeability to air with the tension of the water and soil pore space; evaluate the relationship between plant growth and water content; evaluate the residual effect of chiseling. The experiment was installed in 2007, in a commercial agricultural area in the municipality of Ibirubá (RS). The soil of the place is classified as Oxisol. Bulk density (Ds), macroporosity (Ma), microporosity (Mi) total porosity (Pt) resistance to penetration (RP) and soil moisture (θ), emergence and plant height, root growth and yield of soybean were evaluated. The experimental design was randomized blocks with three replications. The treatments were: tillage without grazing (SDS / P), tillage with grazing (SDC / P) and chiseling (Esc). The Ds, Mi, Ma, En, CRA and Ka were determined in soil samples collected with the structure preserved in layers: 0-0,07; 0,07- 0,15 e 0,20-0,30 m in three periods: before grazing (August 2007), post-grazing (December 2007) and post-grazing (October 2008). The soil compression curve in balanced sample was determined in tension of 0.03 MPa in the first two layers above. The results indicated that the chiseling sporadic in soils under crop-livestock integration without tillage provides soil hydro-physical conditions less favorable for the development of plants. The preparation with chisel negatively affected grain yield of soybean. The soil whit chiseling had its proprieties changed by the treading of animals, reducing the residual effect of it. The absence of animals did not promote significant changes in Ds, Mi, Ma and Pt managed under the soil tillage. The chiseling decreased soil moisture compared to other treatments. The PR showed a direct relationship with soil moisture, for below 20% obtained values above 2 MPa for RP were. In SD/CP, the root system showed deviation of growth in depth, especially in the 0-0,07 m layer. The deviation unobserved in SD/SP and Esc. The same behavior was not observed in SD/SP and Esc. in years with water deficit. The plant height in SD/SP was higher than in other treatments and the lowest grain yield was obtained in Esc. Highest Ka was observed in lower potential matric and the surface layer of soil, where there is greater presence of macroporosity, with reduction in depth. A direct relationship between the soil Ka and εa was observed. The pressure applied by the traffic of animals increased the values of σp in the surface layer. With chiseling of the soil, the surface layer had less ability to support loads and greater susceptibility to compaction. / A compactação do solo sob tráfego de animais vem se tornando um problema crescente em solos utilizados sob integração lavoura-pecuária. O objetivo deste estudo foi de determinar o efeito da integração lavoura-pecuária e diferentes manejos de manejo do solo nos seus atributos hídricos e mecânicos e relacioná-los com o desenvolvimento e a produtividade da soja. Os objetivos específicos foram: verificar o efeito da ausência do pisoteio animal sobre os atributos hídricos e mecânicos do solo e crescimento da soja; avaliar a suscetibilidade do solo à compactação, através dos parâmetros de compressibilidade do solo; verificar a relação da permeabilidade ao ar com a tensão da água e o espaço poroso do solo; avaliar a relação entre o crescimento das plantas e conteúdo de água; avaliar o efeito residual da escarificação. O experimento foi instalado no ano de 2007, numa área agrícola comercial, no município de Ibirubá (RS). O solo do local é classificado como Latossolo Vermelho distrófico. Avaliaram-se a densidade (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi) e porosidade total (Pt) a resistência do solo à penetração (RP) e a umidade (θ)do solo, bem como emergência e altura de planta, crescimento radicular e produtividade da soja. O delineamento experimental foi blocos ao acaso com três repetições. Os tratamentos foram: semeadura direta sem pastejo (SD/SP), semeadura direta com pastejo (SD/CP) e escarificado (Esc). A Ds, Mi, Ma, Pt, CRA e a Ka foram determinadas em amostras de solo coletada com estrutura preservada nas camadas de 0-0,07; 0,07- 0,15 e 0,20-0,30 m, em três épocas: antes do pastejo (agosto de 2007), pós-pastejo (dezembro de 2007) e pós-pastejo (outubro de 2008). A curva de compressão do solo foi determinada em amostra equilibrada na tensão de 0,03 MPa nas duas primeiras camadas acima citadas. Os resultados indicaram que a escarificação em solos sob integração lavoura-pecuária sob plantio direto proporciona condições físico-hídrica do solo menos favoráveis ao desenvolvimento das plantas, afetando negativamente o rendimento de grãos da cultura da soja. O solo escarificado sofreu alterações impostas pelo pisoteio dos animais, reduzindo o efeito residual do mesmo. A ausência dos animais não promoveu alterações expressivas na Ds, Mi, Ma e Pt no solo manejado sob plantio direto. A escarificação diminuiu a retenção de água comparado com solo não escarificado. A RP apresentou relação direta com a umidade, abaixo de 20 % obteve-se valores acima de 2 MPa de RP. Na SD/CP o sistema radicular apresentou desvio de crescimento em profundidade, principalmente na camada 0-0,07 m, desvio não observado na SD/SP e no Esc. A altura de planta no SD/SP foi maior do que nos demais tratamentos e a menor produtividade de grãos foram obtidos no Esc. em ano com déficit hídrico. A maior Ka foi observada nos menores potenciais matriciais e na camada superficial do solo, onde há maior presença de macroporos, com redução em profundidade. Obteve-se uma relação direta entre a Ka e o εa do solo. A pressão aplicada pelo tráfego dos animais elevou os valores de σp na camada superficial. Com a escarificação do solo a camada superficial, houve menor capacidade de suporte, ou seja, maior suscetibilidade à compactação.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil quality has been widely studied since the soil is recognized as a key resource in agricultural production. Thus, it is necessary to assess a range of indicators of soil quality, in order to monitor parameters that indicate quality or soil degradation in agricultural activities. The objective was to assess indicators of physical and hydrical soil quality, for different soil tillage, management and levels of traffic. The specific objectives were: to determine critical limits of soil density where mechanical penetration resistance and aeration porosity are restrictive to crop growth, using a methodology of the least limiting water range (LLWR); evaluate plant water available in different states of soil compaction with the period in which the soil moisture is below or above the physical conditions considered optimal, determined by the LLWR; evaluate soil compaction through the parameters of soil compressibility; and verify relationships between air permeability, continuity of soil pores and water retention curve. The experiment was established in 2001 in an Oxisol, in the experimental station of Embrapa Trigo in Passo Fundo-RS. The soil management under study were: chisel plowed six months ago, chisel plowed twelve months ago, chisel plowed eighteen months ago, continuous no-tillage for 13 years, and native forest; all with and without traffic. Soil sample were collected with preserved structure in each treatment, in both levels of traffic, in three soil layers (0.00-0.06, 0.10-0.15, and 0.20-0.25m). The soil samples were equilibrated at -0004, - 0006, -0008, -0.01, -0.03, -0.05, -0.07, -0.1, -0.5 and -1.5MPa and then used for determining soil bulk density, resistance to penetration, volumetric moisture, and air conductivity. The soil compression curve was obtained in the tension of 0.03MPa. Increased bulk density caused a reduction in the LLWR associated to the effects of soil resistance to penetration and aeration porosity that, respectively, determined the lower and upper limits of available water. The chisel plow treatment had lower physical restriction based on the resistance to penetration, with a value of critical soil density equal 1.60Mg m-3. The LLWR was more sensitive to changes in soil structure than the available water, reflecting better physical quality of the soil for the growth of crops. Air permeability showed high variability that can be observed by the change in bulk density and by the relationship with the matric potential and pore size distribution. The low values of pore continuity index indicate reduced pore space and low presence of large pores. The preconsolidation stress was not affected by the different soil managements. Susceptibility to soil compaction showed statistical interaction between the soil management and traffic in the two uppermost soil layers (0.00-0.06 and 0.10-0.15m). Therefore, the physical and hydrical indicators were influenced by changes in soil structure. Traffic on chisel plowed soil had greater influence on those indicators. / A qualidade do solo tem sido amplamente estudada por esta ser considerada um recurso fundamental na produção agrícola. Assim, torna-se necessário avaliar uma série de indicadores, entre eles os de qualidade do solo, a fim de monitorar parâmetros que indiquem a qualidade ou degradação do solo nas ações agrícolas. O objetivo deste estudo foi avaliar indicadores físicohídricos de qualidade do solo, em diferentes preparos e sistemas de manejos do solo e dois níveis de tráfego. Os objetivos específicos foram: determinar limites críticos de densidade do solo onde a resistência mecânica à penetração e a porosidade de aeração são restritivos ao desenvolvimento das plantas, utilizando a metodologia do intervalo hídrico ótimo (IHO); avaliar a água disponível às plantas nos diferentes estados de compactação do solo, com o período em que o solo apresenta umidade abaixo ou acima das condições físicas consideradas ótimas, determinadas pelo IHO; avaliar a compactação do solo através dos parâmetros de compressibilidade do solo; e verificar a relação entre permeabilidade ao ar, continuidade de poros e curva característica de água no solo. O experimento foi implantado no ano de 2001, em um Latossolo Vermelho Distrófico, na área experimental da Embrapa Trigo, Passo Fundo-RS. Os manejos do solo em estudo foram: escarificado há seis meses, escarificado há doze meses, escarificado há dezoito meses, plantio direto contínuo por 13 anos e mata nativa; todos com e sem tráfego. Foram coletadas amostras de solo, com estrutura preservada, em cada condição de manejo, nos dois níveis de tráfego em três camadas (0,00 a 0,06; 0,10 a 0,15 e 0,20 a 0,25 m). As amostras foram equilibradas nos potenciais matriciais de -0,004; -0,006; -0,008; -0,01; -0,03; - 0,05; -0,07; -0,1; -0,5 e -1,5 MPa e, após, utilizadas para a determinação da densidade do solo, resistência à penetração, umidade volumétrica e condutividade do solo ao ar. A curva de compressão do solo foi obtida na tensão de 0,03 MPa. O aumento da densidade do solo influenciou na redução do IHO associada aos efeitos da resistência do solo à penetração e da porosidade de aeração que determinaram, respectivamente, o limite inferior e o superior de água disponível. O manejo escarificado foi o que apresentou menor restrição física quanto à resistência à penetração com valor de densidade do solo crítica igual a 1,60 Mg m-3. O IHO foi mais sensível às variações da estrutura do solo do que à água disponível, refletindo melhor a qualidade física do solo para o crescimento das culturas. A permeabilidade do solo ao ar apresentou elevada variabilidade amostral, podendo ser observada pela variação da densidade do solo e com as relações com o potencial matricial e a distribuição do tamanho de poros. Os baixos valores do índice de continuidade de poros indicam redução do espaço poroso e baixa presença de poros maiores. A pressão de preconsolidação não apresentou diferença significativa para os diferentes manejos. A susceptibilidade à compactação apresentou interação entre os manejos do solo e trafegabilidade nas duas camadas mais superficiais do solo (0,00 a 0,06 e 0,10 a 0,15 m). Portanto, os indicadores físico-hídricos foram influenciados pelas modificações na estrutura do solo. O tráfego sobre solo escarificado teve maior influência nos atributos físicohídricos do solo.

Vid utvidgning av befintliga hamnar kan den relativt nya metoden stabiliserade/solidifierade (S/S) förorenade muddermassor användas i anslutning till spont. S/S metoden används för att binda föroreningarna fysikaliskt eller stänga in dem samt för att förbättra massornas hållfasthets- och deformationsegenskaper. Istället för att deponera dessa, ofta förorenade, muddermassor till ett högt pris kan det återanvändas i hamnkonstruktionen som ett byggmaterial. Det finns få rapporter som behandlar stabiliserade massor i anslutning till spont och hur de samverkar, vilket gör att det inte finns tydliga riktlinjer för hur metoden ska användas. Dessutom finns det stora osäkerheter kring hur utvecklingen av den odränerade skjuvhållfastheten ökar över tid och hur den kan tas hänsyn till vid projekteringen och därför kan metoden inte utnyttjas på ett effektivt sätt. Den odränerade skjuvhållfastheten utvärderas som halva tryckhållfastheten. Syftet med studien är att kunna prognostisera hur jordtrycket mot en spont beror på de S/S -behandlade muddermassornas egenskaper. Vidare har en projekteringsmetodik till S/S massor i anslutning till spont föreslagits. För att svara på detta har en litteraturstudie gjorts för att samla bakgrundsinformation och skapa en djupare förståelse för ämnet. Därefter gjordes en parameterstudie i FEM-programmet PLAXIS. Resultatet från parameterstudien kunde sedan jämföras med tidigare fält- och laboratorieförsök där egenskapernas förändringar över tid har studerats. Med detta som bakgrund kunde en projekteringsmetodik föreslås. Muddermassorna kan initialt liknas vid en vätska som orsakar ett hydrostatiskt tryck mot sponten. Med tiden kommer massorna härda och därigenom ökar hållfastheten, detta gör så att det horisontella jordtrycket minskar samtidigt som en vertikal pålastning sker vilket ökar det horisontella jordtrycket. Från litteraturstudien kunde det även ses att muddermassornas slutgiltiga hållfasthet och tillväxt beror på bindemedelsmängd och kombination som i sin tur måste anpassas efter muddermassornas vattenkvot och organisk halt. Från parameterstudien kan slutsatsen dras att en av faktorerna som har en större påverkan är hur hög skjuvhållfastheten är efter första härdningen när alla muddermassor har pumpats på plats samt förhållandet mellan skjuvhållfastheten och elasticitetsmodulen och hur de utvecklas. I den föreslagna projekteringsmetoden rekommenderas att dräneringstyp odränerad A och materialmodell Mohr-Coulomb ska användas vid simuleringar. Då det finns så stora osäkerheter kring S/S muddermassor anses materialmodell Mohr-Coulomb vara fullt tillräcklig jämfört med andra mer avancerade modeller då det finns stora osäkerheter kring indatan. Dräneringstyp odränerad A är den mer avancerade dräneringstypen av de tre och tar hänsyn till fler parametrar. Eftersom det kommer ske en utveckling av friktionsvinkel kommer modellen ge en bättre representation. / When expanding existing ports, the relatively new method ofvstabilized/solidified (S/S) contaminated dredged material can be used in connection with a sheet pile wall. The S/S method is used to physically bind the contaminants or trap them and to improve the strength and deformation properties of the masses. Instead of depositing these, often polluted, dredged materials at a high price, it can be reused in the port construction as a buildingmaterial. There are few reports that deal with stabilized masses in connection with a sheet pile wall and how they interact, which means that there are no clear guidelines for how the method should be used. In addition, there are great uncertainties about how the development of the undrained shear strength increases over time and how it can be taken into account in the design and therefore the method cannot be used in an efficient manner. The undrained shear strength is evaluated as half of the compressive strength. The purpose of the study is to be able to forecast how the earth pressure against a sheet pile wall depends on the properties of the S/S-treated dredged material. Furthermore, a design methodology for S/S material in connection with sheet pile wall has been proposed. To answer this, a literature study has been done to gather background information and create a deeper understanding of the subject. A parameter study was also done in the FEM-program PLAXIS. The results from the parameter study could then be compared with previous field and laboratory experiments where the changes in properties over time have been studied. With this as a background, a design methodology could be proposed. The dredged masses can initially be likened to a liquid which causes a hydrostatic pressure against the sheet pile wall. Over time, the masses will harden and thereby increase the shear strength, this means that the horizontal earth pressure decreases at the same time as a vertical loading takes place, which increases the horizontal earth pressure. From the literature study, it could also be seen that the final shear strength and growth of the dredged material depends on the amount of binder and combination, which in turn must be adapted to the water content and the organic content. From the parameter study, it can be concluded that one of the factors that has a greater impact is how high the shear strength is after the first hardening when all dredged materials have been pumped in place and the relationship between the shear strength and modulus of elasticity and the development. In the proposed design method, it is recommended that drainage type undrained A and material model Mohr-Coulomb should be used in simulations. As there are such large uncertainties regarding S/S dredged materials, the Mohr-Coulomb material model is considered to be fully sufficient compared with other more advanced models as there are large uncertainties regarding the input data. Drainage type undrained A is the more advanced drainage type of the three tested and takes the materials friction angle into account. Which will give a better representation.