[发明专利]一种获取耕作层土壤弹性模量的方法

摘要

一种获取耕作层土壤弹性模量的方法，包括以下步骤利用TYD‑1型土壤硬度计获得土壤硬度值，根据该实测值和硬度计压缩试验的回归结果，求出硬度计锥头实际贯入深度和阻力。将土工试验得到的土壤实测参数包括密度、含水率、内聚力、内摩擦角，及根据设定的弹性模量值转化得到的剪切模量和体积模量作为材料参数，基于多物质ALE流固耦合方法建立锥头‑空气‑土壤系统动力学仿真模型进行仿真试验。通过控制单一变量法不断调整设定的弹性模量值，当仿真试验中锥头的贯入深度和阻力与实际值相接近，误差在±2％以内时，此时设定的弹性模量即为反求的弹性模量。本发明所述的反求方法可用于获取耕作层土壤的弹性模量。

主权项

一种获取耕作层土壤弹性模量的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，利用TYD‑1型土壤硬度计获得土壤硬度值D，根据该实测值和硬度计压缩试验的回归结果，求出硬度计锥头插入土壤时的实际贯入深度h和阻力F；所述硬度计锥头插入土壤时的实际贯入深度h和阻力F的计算方法为：利用硬度计压缩试验的回归结果得到土壤硬度值D与硬度计锥头插入土壤时的实际贯入深度h之间的关系；得到实际贯入深度h与硬度计锥头插入土壤时受到的实际贯入阻力F之间的关系，然后代入实测土壤硬度值D，得出实际贯入深度h和阻力F，所述土壤硬度值D与硬度计锥头插入土壤时的实际贯入深度h之间的关系为：D＝2103.9e‑0.14h.........................................(1)其中D为土壤硬度，单位N·cm‑2；h为贯入深度，单位mm，所述实际贯入深度h与硬度计锥头插入土壤时受到的实际贯入阻力F之间的关系为：F＝‑3.21h+162.96.................................................(2)其中F为贯入阻力，单位N；h为贯入深度，单位mm，第二步，根据土工试验规程中的物理试验方法测取土壤的参数包括密度、含水率、内聚力、内摩擦角，将上述所测取的土壤参数，及根据设定的弹性模量值转化得到的剪切模量和体积模量作为材料参数，基于多物质ALE流固耦合方法建立锥头‑空气‑土壤系统动力学数值模拟仿真模型进行仿真试验，通过控制单一变量法不断调整设定的弹性模量值，当仿真试验中锥头的贯入深度和阻力与实际值相接近，误差在±2％以内时，此时数值模拟模型中设定的弹性模量即为反求的土壤弹性模量值。