Содержание

Естественные и искусственные основания

Вернуться на страницу «Основания фундаментов»

Естественные и искусственные основания зданий и сооружений

Устойчивость и прочность зданий в значительной степени определяют основания и фундаменты. Грунтовая основа здания (сооружения) — массив грунта в почвенной среде, на который распространяются напряжения от нагрузок, передаваемых фундаментами через контактные поверхности.

Основания могут быть естественными и искусственными.

Естественное основание —  грунт, залегающий под фундаментом и в естественном состоянии имеет достаточную прочность, устойчивость, не дает недопустимых деформаций и не требует специальных мер для его укрепления.

Искусственное основание — искусственно уплотненный или укреплен грунт, в естественном состоянии не имеет достаточной несущей способности, то есть не может воспринимать нагрузки от возведенного здания.

Несущий слой грунта — это тот слой, который воспринимает нагрузки и передает его на более низкие, подстилающие слои.

Физико-механические свойства грунтов зависят от природы и структуры самих грунтов, а также от наличия или отсутствия грунтовых вод. В большинстве случаев грунтовые воды снижают несущую способность основания, а колебания их уровня может привести к неравномерным осадкам здания. Грунт, способен удерживать в своих порах воду, при промерзании пучится, поскольку вода при замерзании увеличивает объем. Силы, приводящие к пучению достаточно большие и могут вызвать недопустимые деформации здания (осадки, просадки, поднятия, горизонтальные перемещения, провалы).

Естественные основы должны:

— владеть малой и равномерной сжимаемостью, т.к. большое и неравномерное сжатие почвы может вызвать повреждения и разрушения здания;

— иметь достаточную несущую способность (прочность), которая определяется физико-механическими свойствами грунтов;

-не пучиниться, то есть не увеличиваться в объеме при замерзании и не уменьшаться при оттаивании;

— противостоять действию грунтовых вод;

— быть неподвижными. Большой угол наклона пластов может привести к скольжению одного пласта по другому (смещение), что может привести к разрушения здания.

 

Геомаркетинг » ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА АНАЛОГИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ИСКУССТВЕННЫХ ГРУНТОВ-АНАЛОГОВ

Korolev V.A., 2020. Application of the analogy method in creation of artificial analogous soils. Engineering Geology World, Vol. XV, No. 3, pp. 6–16, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2020-15-3-6-16.

The article analyzes the application of the analogy method for solving engineering-geological problems, in particular, at creation of artificial soils with given properties and analogous soils. The concept of the analogy method, its possibilities, methodology and the range of problems to be solved are given. It is noted that although this method has been used in engineering geology for almost a hundred years, some methodological issues are still remain poorly developed.

In particular, quantitative analogy criteria for solving a number of problems have not been characterized. The application of the analogy method to manufacture artificial soils with specified properties, including — for creation of analogous soils of various cosmic bodies, is substantiated in detail in the article. For this, the article had to solve the following tasks: 1) to outline the concept and features of the analogy method; 2) briefly describe its application in engineering geology; 3) to substantiate the analogy criteria in the manufacture of artificial soils with specified properties, including analogous soils. In this case, the central question is the choice of analogy criteria and their quantitative (rather than verbal) expression. Within the framework of the problem under consideration, quantitative criteria of analogy of soils mineral composition, their structure and various properties important for engineering-geological assessment are characterized. It is shown that the substantiation of the analogy method application in the manufacture of artificial soils with the given properties or analogous soils should be based on the quantitative assessment of the identity of the soils being compared using the analogy criteria.
The latter can be most reasonably applied in the comparative analysis of soils using mathematical and statistical methods that allow comparing soils in three groups of characteristics of their composition, structure, state and properties: numerical, functional (one and several variables) and complex. The analogy method can be successfully applied to the manufacture of soils analogous of the Moon, Mars and other cosmic bodies deposits, as well as to create artificial soils with given properties.

1. Buslaev S.P., Zashchirinsky A.M., Korolev V.A., Terterashvili A.V., 2004. Imitation of Phobos in ground experiments of mooring a
long-lived autonomous station. In collection of papers Topical issues of designing space systems and complexes. Issue 5. Publishing house of the Lavochkin Association, Moscow, pp. 447–454. (in Russian)
2. Vorontsov E.A., 2013. Use of modifications of the analogy method in engineering surveys for construction. Eurasian Scientific
Association, pp. 1–4. URL: https://esa-conference.ru/wp-content/uploads/files/pdf/Vorontsov-Evgenij-Anatolevich2.pdf (accessed: 11 August 2020). (in Russian)

3. Gladkova E.V., Korolev V.A., 2015. Substantiation of the engineering-geological model of the lunar soil to ensure the safety of the landing of spacecraft. Complex problems of technosphere safety, Materials of the 2nd International scientific and practical Conference, Vol. 5, Voronezh, 2015, pp. 99–104. (in Russian)
4. Gladkova E.V., Korolev V.A., 2016. Application of the similarity theory for engineering-geological modeling of analogous lunar soils. Engineering geology and geoecology. Fundamental problems and applied problems, Sergeevsky readings, Materials of the annual Session of the Russian Academy of Sciences Scientific Council on Geoecology, Engineering Geology and Hydrogeology, Issue 18, Moscow, 2016, pp. 592–596. (in Russian)
5. Dmitriev E.A., 1995. Mathematical statistics in soil science. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
6. Dudler I.V., Tyunina N.V., 2005. The concept of applying the method of engineering-geological analogies for construction and
reconstruction in urban areas. New ideas in Earth sciences, Proceedings of the VII International Conference, Vol. 4, Moscow, 2005, p. 72. (in Russian)
7. Kolichko A.V., 1985. Application of the method of engineering-geological analogies in the substantiation of projects of hydraulic structures. Gidrotekhnicheskoye Stroitelstvo, No. 6, pp. 3–7. (in Russian)
8. Kolichko A.V., 2000. Method of engineering-geological analogies. Problems and prospects. Collection of scientific works of
Hydroproject, Issue 159. Publishing house of the Institute Hydroproject JSC, Moscow, pp. 5–9. (in Russian)
9. Kolichko A.V., 2004. Application of the method of engineering-geological analogies in the substantiation of projects of hydraulic structures. Geoecology, No. 2, pp. 161–166. (in Russian)
10.
Kolomensky N.V., 1968. General method of engineering and geological research. Nedra, Moscow. (in Russian)
11. Korolev V.A., 2005. Anchor properties of soils-analogues of dispersed deposits of celestial bodies of the terrestrial group. Lomonosov readings-2005, Materials of the International Scientific Conference, Moscow, 2005. URL: http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1172784 (accessed: 11 August 2020). (in Russian)
12. Korolev V.A., 2016. Modeling of the grain-size composition of lunar soils. Inzhenernaya Geologiya, No. 5, pp. 40–50. (in Russian)
13. Korolev V.A., 2020. The methodology of scientific research in engineering geology. Sampoligrafist LLC, Moscow. (in Russian)
14. Korolev V.A., Kugubaev A.A., Gladkova E.V., 2012. To the method of creating engineering-geological models of the soils of the Moon and planets. Prospects for development of engineering survey in Russian Federation, Materials of the 8th All-Russian Conference of prospecting organizations, Moscow, 2012, pp.
25–27. (in Russian)
15. Korolev V.A., Minina M.V., 2017. A typification of lithotechnical systems for substantiating landslide engineering protection schemes. Inzhenernaya Geologiya, No. 2, pp. 38–51. (in Russian)
16. Korolev V.A., Trofimov V.T., 2016. Engineering geology: history, methodology and nomological foundations. КDU, Moscow.
(in Russian)
17. Kugubaev A.A., Korolev V.A., 2013. To the question of substantiating engineering-geological models of lunar soils. Sustainable development: tasks of geoecology, Sergeevsky readings, Materials of the annual Session of the Russian Academy of Sciences Scientific Council on Geoecology, Engineering Geology and Hydrogeology, Issue 15, Moscow, 2013, pp. 61–65. (in Russian)
18. Medvedev V.A., Korolev V.A., 2014. Creation of an engineering-geological model of the Martian regolith. Prospects for development of engineering survey in Russian Federation, Materials of the 10th All-Russian Conference of prospecting organizations, Moscow, 2014, pp.
10–16. (in Russian)
19. Penkova N.V., 2004. Application of methods of spatio-temporal analogies for optimization of complex hydrological surveys and studies. Gidrotekhnicheskoye Stroitelstvo, No. 2, pp. 30–35. (in Russian)
20. Rozovsky L.B., 1962. Questions of the theory of geological similarity and the use of full-scale models. Album of analogues for
forecasting the processing of loess banks of reservoirs. Geological and geographical sciences series, Vol. 152, Issue 11, Proceedings of the Mechnikov Odessa State University, Odessa, 1962. (in Russian)
21. Savarensky F.P., 1939. Engineering geology, 2nd edition. GONTI, Redaktsiya gornotoplivnoy i geologorazvedochnoy literatury, Moscow. (in Russian)
22. Slyuta E.N., 2014. Physical and mechanical properties of the lunar soil (review). Astronomicheskiy Vestnik, Vol. 48, No. 5.11,
pp. 358–382. (in Russian)
23. Tyunina N.V., 2008. Features of the application of the method of engineering-geological analogies in surveys in urban areas (for example, the city of Moscow). Extended abstract of PhD Thesis, Moscow State University of Civil Engineering, Moscow. (in Russian)
24. Shekhovtsova A.V., Korolev V.A., 2018. To the development of a soil analogue of Mars. Topical issues of geosciences in the concept of sustainable development of Belarus and neighboring states, Materials of the IV International scientific and practical Conference of young scientists, Vol. 1, Gomel, 2018, pp. 158–161. (in Russian)
25. Shekhovtsova A.V., Korolev V.A., 2019. To the creation of a soil-analogue of Mars. Geologists of the XXI century, Materials of the XIX All-Russian Scientific Conference of students, postgraduates and young professionals, Saratov, 2019, pp. 112–114. (in Russian)
26. Carrier W.D., 2003. Particle size distribution of lunar soil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 129, No. 10, pp. 956–959, https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2003)129:10(956).
27. He X.X., Xiao L., Huang J., Wan C.H., Wu T., Gao R., Yan S.W., He Q. , 2010. Lunar regolith simulant CUG-1A. Proceedings of the
41st Lunar and planetary science Conference, Woodlands, Texas, USA, 2010, No. 1183.
28. Hollocher K., 2003. Moonrocks: lunar geology and petrology. URL: http://minerva.union.edu/hollochk/moon_rocks/index.html (дата обращения: 11.08.2020).
29. Shekhovtsova A.V., Korolev V.A., 2019. Preliminary data analysis to create a model of martian eolian deposits. Topical issues of geosciences in the concept of sustainable development of Belarus and neighboring states, Materials of the V International scientific and practical Conference of young scientists, Vol. 1, Gomel, 2019, pp. 87–90.

Глава 13 Проектирование искусственных оснований

13.1. ПОВЕРХНОСТНОЕ И ГЛУБИННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ

13.1.1. Общие положения

Уплотнение грунтов производится укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами, взрывами, статической нагрузкой от собственного веса грунта, а также от дополнительной пригрузки [4, 9].

При укатке на грунт передается наклонное давление, складывающееся из вертикального от собственного веса механизма и горизонтального, возникающего за счет тягового усилия. Наиболее эффективным для уплотнения грунта является наклонное давление, создаваемое перекатыванием колеса или барабана.

Трамбование грунта связано с ударами рабочего органа — трамбовки, поднятой на некоторую высоту, о грунт [9]. Уплотнение грунта происходит под воздействием передающейся на него ударной энергии и сопровождается перемещением частиц грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях. При этом только часть ударной энергии расходуется на уплотнение, а остальная поглощается грунтом за счет его упругого сжатия.

При уплотнении вибрацией и виброударами на грунт передаются колебательные и ударные воздействия от рабочего органа в результате чего происходит более плотная укладка грунта и его уплотнение. Вибрационные и виброударные воздействия различаются между собой по частоте и амплитуде колебаний. С уменьшением частоты и увеличением амплитуды колебаний вибрационные воздействия переходят в виброударные, а машины соответственно называют вибрационными и виброударными.

При взрывах грунты уплотняются под воздействием энергии ударной волны и колебаний грунта, возникающих при взрыве взрывчатого вещества. При этом лишь небольшая часть энергии взрыва расходуется на уплотнение грунта, остальная часть идет на его разуплотнение, упругое сжатие и т.п.

Методы уплотнения грунтов подразделяются на поверхностные, когда уплотняющее воздействие прикладывается с поверхности грунта, и глубинные — при передаче уплотняющего воздействия по всей или по определенной глубине массива грунта.

К поверхностным методам относятся уплотнение грунтов укаткой, тяжелыми трамбовками, трамбующими машинами, виброкатками, виброплитами и вибротрамбовками, подводными взрывами, а также вытрамбовывание котлованов; к глубинным методам — пробивкой скважин (грунтовыми сваями), глубинными вибраторами, глубинными взрывами, статическими нагрузками от собственного веса, а также от дополнительной пригрузки, в том числе с песчаными, бумажно-пластиковыми и другими дренами.

В процессе уплотнения укаткой, трамбованием, вибрацией, виброударами и взрывами уплотняющие воздействия на грунты передаются по определенным циклам, в результате чего на грунт воздействуют циклические нагрузки, характеризующиеся последовательной сменой процессов нагрузки и разгрузки [9]. В соответствии с этим в уплотняемом грунте происходят обратимые (упругие) и необратимые (остаточные) деформации, последние и обеспечивают повышение степени плотности грунтов. При уплотнении грунтов статической нагрузкой от их собственного веса, а также от дополнительной пригрузки происходят в основном необратимые деформации.

При любом режиме уплотнения для каждого вида грунта и уплотняющего воздействия процесс накопления остаточных деформаций и, следовательно, повышение степени плотности грунта могут происходить только до определенного предела после передачи на него определенной работы. Дальнейшее увеличение работы без изменения режима уплотнения сопровождается в основном обратимыми деформациями и не приводит практически к повышению степени плотности грунта (рис.  13.1).

Рис. 13.1. Понижение уплотняемой поверхности в зависимости от числа ударов (проходов)

а — от общего числа ударов; б — от каждых двух ударов; 1 — точка уплотнении до отказа

Такое состояние грунта, при котором в процессе уплотнения практически не происходит повышения его степени плотности, называется уплотнением до отказа, а повышение плотности сухого грунта при единичном приложении нагрузки, выражаемое часто понижением уплотняемой поверхности от одного удара или прохода, называется отказом [4]. При самоуплотнении грунтов от их собственного веса, а также от дополнительной нагрузки состояние уплотнения до отказа характеризуется условной стабилизацией осадки.

Уплотняемость грунтов определяется по методике стандартного уплотнения [1, 6]. Уплотнение производится трамбованием при различной влажности грунта 40 ударами груза весом 215 Н, сбрасываемого с высоты 30 см.

Рис. 13.2. Зависимость плотности сухого уплотненного глинистого грунта от влажности 1 — кривая стандартного уплотнения; 2 — оптимальная влажность; 3 — максимальная плотность ρdmax = 1,74 т/м3; при kcom = 1 и ω = ω0; 4 — kcom = 0,98 при ρd = 1,7 т/м3 и ω = 0,165÷0,195; 5 — kcom = 0,95 при ρd = l,65 т/м3 и ω = 0,153÷0,202; 6 — kcom = 0,92 при ρd = 1,6 т/м3 и ω = 0,145÷0,208

По результатам стандартного уплотнения строится график зависимости плотности сухого уплотнения грунта от влажности (рис.  13.2). Из графика видно, что максимальное значение плотности сухого грунта достигается при определенной его влажности, называемой оптимальной, и уплотняемость каждого вида грунта определяется максимальной плотностью и оптимальной влажностью.

Максимальная плотность уплотненного грунта — это наибольшее значение плотности сухого грунта, достигаемое при оптимальной влажности и принятых режимах, методах и энергии уплотнения.

Оптимальной влажностью называют влажность, при которой достигается максимальная плотность уплотненного грунта и требуется наименьшая затрата работы для достижения максимальной плотности грунта при заданном режиме уплотнения. Оптимальную влажность глинистых грунтов, уплотняемых трамбованием, при отсутствии данных непосредственного ее определения рекомендуется принимать ω0 = ωp – (0,01÷0,03), а укаткой ω0 = ωv (где ωp — влажность на границе раскатывания).

Уплотнение грунтов обычно производится до определенной степени плотности, выражаемой через коэффициент уплотнения kcom, представляющий собой отношение заданного или фактически полученного значения плотности сухого уплотненного грунта ρd к его максимальному значению по стандартному уплотнению ρd. max, т.е. kcom = ρdd.max.

Каждому значению коэффициента уплотнения соответствует определенный диапазон допускаемого изменения влажности уплотняемого грунта, за который принимаются крайние значения влажности по кривой стандартного уплотнения (см. рис. 13.2) или отношение крайних значений влажности ω к оптимальной ω0, т.е. kω = ω/ω0 (табл. 13.1).

При уплотнении грунтов максимальная степень плотности достигается на поверхности приложения уплотняющего воздействия, а по глубине и в стороны — снижается. В связи с этим выделяются зона распространения уплотнения и уплотненная зона грунта.

Зона распространения уплотнения представляет собой толщу грунта h´com в пределах которой происходит повышение его плотности. Эта зона распространяется от уплотненной поверхности на глубину, на которой плотность сухого грунта повышается не менее чем на 0,02 т/м3 по сравнению со значением ее до уплотнения.

За уплотненную зону принимают толщу грунта, в пределах которой плотность сухого грунта не ниже заданного или допустимого ее минимального значения.

Уплотнение грунтов сопровождается не только повышением степени его плотности, но и соответствующим понижением уплотненной поверхности (см. рис. 13.1).

ТАБЛИЦА 13.1. ЗНАЧЕНИЯ ДИАПАЗОНОВ ДОПУСКАЕМОГО ИЗМЕНЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ УПЛОТНЯЕМЫХ ГРУНТОВ
Грунты Диапазон допускаемого изменения влажности грунта при kcom
0,98 0,95 0,92
Крупные, средние, мелкие пески Не ограничивается
Пылеватые пески 0,6—1,35 0,5—1,45 0,4—1,6
Супеси 0,8—1,2 0,75—1,35 0,65—1,4
Суглинки 0,85—1,15 0,8—1,2 0,7—1,3
Глины 0,9—1,1 0,85—1,15 0,76—1,2

Понижение уплотненной поверхности представляет собой разность отметок ее до и после уплотнения и определяется по результатам опытных работ или вычисляется по формуле

Δh = (1 – ρ´dd. com)h´commcom,

(13.1)

где ρ´d — среднее значение плотности сухого грунта до уплотнения; ρd.com — среднее значение плотности сухого грунта в пределах зоны распространения уплотнения; h´com; mcom — коэффициент, учитывающий боковое расширение грунта в стороны и выпор его, принимаемый равным mcom = 1÷1,2.

ГОСТ 22733-2002. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

Крутов В.И., Галицкий В.Г., Мусаелян А.А. Уплотнение просадочных грунтов

Руководство по лабораторному контролю при производстве земляных работ

Руководство по устройству обратных засыпок котлованов с подготовкой оснований под технологическое оборудование и полы на просадочных грунтах

Хархута Н.Я., Васильев Ю.М. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог

Искусственные основания — Строительство зданий

Искусственные основания

К специальным мероприятиям, способствующим повышению прочности грунта, относятся уплотнение, цементация, силикатизация и забивка свай.

Уплотняют грунт с помощью вибраторов и механических трамбовок без ввода дополнительных компонентов или втрамбованием в грунт гравия или щебня на глубину 15—20 см. Последний способ применяют при разрыхленном основании для фундаментов с шириной подошвы не более 1 м.

Усилить грунт можно также путем замены слабого грунта основания песчаной подушкой, укладываемой отдельными слоями в 15 —20 см с поливкой их водой и трамбовкой. Одним из способов уплотнения грунта, приводящих к высоким показателям прочности его, является забивка специальных свай-Вкладышей с последующим извлечением их из земли. Отверстия, оставляемые сваями (диаметр и глубину их принимают в зависимости от особенностей уплотняемого грунта), плотно засыпают песком или тощим бетоном.

Рис. 1. Схема работы свай в грунте: а — сваи-стойки; б — сваи висячие; 1 — растительный грунт; 2 — водоносный песок; з — торф; 4 — слабый суглинок; 5 — скала

Цементацию грунта производят при трещиноватых скальных породах и грунтах, состоящих из крупнозернистого песка или гравия.

При помощи металлических труб с отверстиями по всей длине цементный раствор состава 1 : 1 (цемент, песок) нагнетается в свободные пространства (трещины и поры) этих видов грунтов. Затвердевший раствор образует монолитное основание с большой несущей способностью.

Силикатизация грунта состоит в том, что в грунты, главным образом песчаные, последовательно нагнетают водные растворы жидкого стекла и хлористого кальция, в результате химической реакции которых с грунтом происходит его окаменение. Свайные основания. При строительстве зданий и сооружений на слабых грунтах прибегают к устройству свайных оснований с применением свай из разнообразных материалов, различной формы, сечений и размеров*.

В гражданском строительстве применяют главным образом сваи бетонные и железобетонные. Преимущественно используют железобетонные предварительно напряженные сваи. Деревянные сваи допускается применять в районах, богатых лесным материалом, при грунтовых условиях, благоприятных для их применения.

Рис. 2. Разрезы свайных фундаментов: а — с нижним ростверком; 1 — свая; 2 — элемент ростверка; 3 — продольная панель; 4 — настил перекрытия; б — с верхним ростверком; 1 — свая; 2 — бетонный оголовок; 3 — цокольная панель; 4 — элемент ростверка

Свайные основания устраивают из забивных и набивных свай, располагаемых в основании здания в рядовом или шахматном порядке.

Забивные сваи, т. е. заранее изготовленные, по материалу бывают деревянными и железобетонными. В практике строительства наибольшее распространение имеют забивные железобетонные сваи: квадратные или прямоугольные (сплошные или полые) и сваи круглые (полые или трубчатые).

Набивные сваи изготовляют непосредственно в грунте, для чего в грунт опускают специальные металлические обсадные трубы, которые затем постепенно извлекают, а освобождающееся пространство заполняют бетоном или железобетоном. При наличии действующих агрессивных вод металлические трубы, заполненные бетоном, оставляют в грунте.

По характеру работы сваи различают на стойчатые (сваи-стойки) и висячие (рис. 1).

Стойчатые сваи применяют при наличии залегания прочного грунта на относительно небольшой глубине (до 20 м). Пронизывая всю толщу слабого грунта, они достигают прочного и передают ему своими нижними концами всю находящуюся выше нагрузку, работая при этом как стойки.

Висячие сваи применяют при наличии слабого грунта, залегающего пластом большой мощности. Они передают воспринимаемую ими нагрузку на слабый грунт главным образом благодаря возникновению сил трения между боковой поверхностью сваи и окружающим ее грунтом.

Вторым элементом свайного основания является ростверк — конструкция, в которую заделывают верхние концы забивных железобетонных свай после срубки.

На рис. 2 приведены разрезы свайного фундамента с нижним и верхним ростверком. В гражданском строительстве, кроме сборных, применяют сборно-монолитные и монолитные ростверки. Предпочитают ростверки из сборных элементов, что особенно целесообразно при больших объемах работ, а также в зимних условиях.

Искусственные основания устраивают для повышения несущей способности грунта или для передачи нагрузок на слои грунта, имеющие большую прочность, но залегающие на глубине ниже подошвы фундамента.

Для поверхностного уплотнения слабого грунта применяют пневматические трамбовки, а также трамбовочные плиты массой 1—2 т, подвешиваемые к стрелам кранов и сбрасываемые с высоты 3—4 м. Грунт при этом уплотняется на глубину до 1 ж и более. На больших площадках грунт можно укатывать катками. Песчаные грунты целесообразно уплотнять поверхностными вибраторами, для глинистых грунтов этот способ менее эффективен.

Для глубинного уплотнения слабых грунтов используют песчаную или гравийно-песчаную смесь. В грунт вибропогружателем забивают стальные трубы диаметром 400—500 мм, снабженные внизу наконечником, раскрывающимся при вытаскивании труб на поверхность. Трубы погружают в грунт, заполняют песком или гра-вийно-песчаной смесью, а затем извлекают. При подъеме труб под воздействием вибрации песок или смесь уплотняется, причем зона уплотнения грунта равна примерно трем диаметрам скважины. Стабилизацию и искусственное закрепление грунтов производят в соответствии с главой СНиП Ш-Б.5-62 «Стабилизация и искусственное закрепление грунтов. Правила организации и приемки работ».

Цементацию грунта выполняют путем нагнетания в грунт по заранее забитым перфорированным трубам жидкого цементного раствора или молока с последующим извлечением. Раствор, проникая в поры грунта, затвердевает и образует прочный массив. Цементации подвергают грунты, состоящие из крупных и средних песков. Силикатизацию грунта осуществляют путем нагнетания (как и при цементации) жидкого стекла и хлористого кальция Этот способ применяется при упрочнении песков, пылеватых песков и лёссовых грунтов. При силикатизации пылеватых песков в раствор жидкого стекла добавляют фосфорную кислоту. В крупнозернистые пески и трещиноватые скальные породы для упрочнения и прекращения фильтрации воды нагнетают горячий битум; средне- и мелкозернистые пески могут закрепляться холодной битумной эмульсией. В некоторых случаях слабый грунт под фундаментами удаляют, заменяя его более прочным, т. е. создают подушку. В малоэтажном строительстве устраивают песчаные подушки из среднего и крупного песка с вибрацией и увлажнением. Подушки могут выполняться также из гравия, камня и цементно-грунтовой смеси,

Читать далее:
Полы в здании
Каркасы многоэтажных зданий
Естественные и искусственные основания
Классификация зданий
Конструкции лестниц
Общие сведения о лестницах и лифтах
Ворота производственных и складских зданий
Двери гражданских и промышленных зданий
Окна гражданских и промышленных зданий
Заполнение оконных, дверных и воротных проемов


Приборное подводно-техническое обследование искусственных водоёмов и хвостохранилищ

Искусственные водоёмы и хвостохранилища, расположенные в сложных климатических условиях и имеющие ложе из многолетнемерзлых грунтов, являются сложными гидротехническими сооружениями и нуждаются в периодических многофакторных обследованиях. Из-за особенностей расположения, строения и эксплуатации подобных объектов простых гидрологических и гидрографических работ бывает недостаточно для получения полной информации о техническом состоянии. Современные методы изысканий дают возможность получения более детальной и разносторонней картины.

Важно помнить, что гидротехнические сооружения, о которых идет речь, являются объектами, к которым применимы классические технологии использования многолучевых эхолотов (МЛЭ). Небольшая глубина водоёмов несколько увеличивает время производства работ из-за узкой полосы захвата приборов и необходимости вести съемку с существенными перекрытиями во избежание пропусков и слепых зон на дне, по сравнению с классическими промерными работами, но даёт значительно больше полезной информации. Результатом съемки при помощи МЛЭ является полноценная трёхмерная цифровая модель подводного рельефа со всеми находящимися на нем объектами.

  

Подробность полученной модели позволяет обнаруживать объекты и формы рельефа размером от 10-15 сантиметров, в отличие от классической батиметрической карты. Данная модель позволяет вовремя обнаружить просадки и пучения грунтов, выходящие на поверхность трещины, все возможные промывы и навалы грунтов, техногенные и природные объекты на дне водоёма, определить их линейные размеры и объёмы. При периодическом производстве обследований анализ цифровых моделей, полученных по изысканиям разных лет, позволяет строить разностные карты, следить за происходящими изменениями рельефа, равномерностью заполнения водоёмов осадочными отложениями, прогрессом трещин, пучений и вымываний грунтов.

  

 

Данные методы гидроакустических изысканий так же применимы к вертикальным и наклонным поверхностям дамб и подводных поверхностей бетонных гидротехнических сооружений, что позволяет обнаруживать трещины, зоны размыва и разуплотнения бетона, прочие дефекты сооружений.

В случае необходимости идентификации или сбора более подробной информации о конкретном объекте или дефекте, обнаруженном гидроакустическими методами, производится подводное визуальное обследование. Для выполнения визуального обследования используются либо подводные телеуправляемые аппараты (ПТА), либо водолазные телевизионные комплексы. Использование ПТА является более целесообразным, поскольку не требует развертывания водолазной станции, подготовкой водолазных спусков и не несет в себе рисков для человека, кроме того, спуски аппарата проходят быстрее (аппарату не нужно отдыхать, у него не заканчивается воздух и ограничений времени нахождения под водой), а по качеству получаемой информации не уступают спускам водолаза. На ПТА устанавливаются камеры с высоким разрешением, механические и лазерные измерительные приборы, гидроакустические системы позиционирования и ориентирования в пространстве. При помощи специализированного программного обеспечения ПТА выводится в интересующее место по ранее полученной цифровой модели рельефа дна или подводной поверхности ГТС. Полученная, в результате визуального обследования информация, наносится на цифровые модели. При отсутствии видимости, необходимой для получения достаточно качественного изображения, могут быть использованы специализированные высокочастотные многолучевые эхолоты (звуковизоры), предназначенные именно для установки на ПТА.

Для более детального изучения грунтов и осадочных отложений используются различные геофизические методы. Их применение уже получило достаточно широкое распространение при производстве изысканий на суше и бровках водоемов, по гребням дамб и плотин. Большинство из них доступны и на водоёмах как по льду, так и по открытой водной поверхности.

Метод сплошных электрических зондирований — электротомография.

Как известно, в многолетнемерзлых породах происходят различные экзогенные процессы и явления, вызванные колебаниями тепломассообмена на земной поверхности и в подстилающих горных породах (термокарст, морозное пучение, морозобойное растрескивание и так далее), механическим и тепловым воздействием на мерзлые и оттаивающие породы водных масс, многолетними колебаниями водного баланса поверхности (термоэрозия, термоабразия и так далее), гравитацией, поверхностным и внутригрунтовым стоком вод (курумообразование. криодесерпция и так далее). Мерзлые породы являются несовершенными диэлектриками, то есть материалами, обладающими одновременно свойствами диэлектриков и проводников. Удельное электрическое сопротивление резко повышается при переходе грунтов из талого состояния в мерзлое. На этой особенности и основывается метод электротомографии.

На обследуемом участке разбивается ряд профилей, на которых требуется получение геоэлектрического разреза. Профили закрепляются на местности любым удобным способом (в зависимости от состояния водной поверхности — открытая вода или лёд). По вынесенным в натуру линиям раскладываются электроразведочные косы с электродами, через которые пропускается постоянный или низкочастотный переменный ток. Измеряется сила тока и напряжение между приёмными электродами. Из полученных данных вычисляют удельное электрическое сопротивление по обследуемому разрезу. В зависимости от способов расстановки электродов, данная методика позволяет исследовать геоэлектрический разрез на глубину до 120 метров.

В результате изысканий составляют подробные описания электроразведочных профилей, строят карты распределения удельных сопротивлений по горизонтам, геоэлектрические разрезы, на которые наносят имеющуюся геологическую информацию.

Графические и текстовые материалы позволяют оценить ситуацию с оттаиванием грунтов по всей площади ложа водоёма, проследить влияние деятельности человека на растепление грунтов, определить пограничные значения и места возможной фильтрации воды, обнаружить не выходящие на поверхность образования и полости в грунтах, планировать дальнейшие геологические изыскания или работы.

Так на геоэлектрическом разрезе хорошо прослеживаются вялая мерзлота и мерзлые грунты (представлены оттенками синего) и зона растепления в виде талых и водонасыщенных пород (представлены оттенками красного) через которые и происходит фильтрация воды.

При наличии периодичности изысканий строят разностные карты, модели прогрессирования и распространения образований, мест фильтраций и растеплений.

На этом бы хотелось и остановиться. Современные технологии позволяют проводить полноценные многофакторные обследования с получением большого количества разнообразных результатов и материалов. По данным обследований производится многофакторная оценка безопасности сложных гидротехнических сооружений в сложных климатических условиях. При этом значительно упрощается работа большого количества служб и специалистов не только на сухопутных, но и на обводненных участках объектов. Совокупность применяемых методов требует все меньше времени на выполнение изысканий, предлагая все большую точность и подробность получаемых данных, делает возможным использование отчетных материалов более простым и доступным. Мы будем продолжать развивать данные технологии, повышать их информативность и точность и надеяться на заинтересованности в их применении на гидротехнических сооружениях, расположенных на многолетнемерзлых грунтах.

Грунт (субстрат) для аквариума — как выбрать, на что обращать внимание

Грунт или субстрат служит не только декоративным элементом аквариума, но и важной частью внутренней экосистемы. Он является местом для укоренения водных растений и средой обитания полезных нитрифицирующих бактерий, участвующих в азотном цикле, что особенно актуально в случае использования донного фильтра. Кроме того, некоторые виды рыб инстинктивно закапываться в грунт в случае опасности или под влиянием сезонных факторов, другие кормятся исключительно у дна, просеивая частички грунта ртом в поисках пищи, а третьи откладывают икру непосредственно на субстрат, делая в нём небольшие ямки.

Вариантов грунта существует огромное количество, условно его можно подразделить на три основные группы: натуральный, искусственный и почва.

Натуральный — песок, гравий, дроблённые и шлифованные горные породы. Всё то, что обычно является природным субстратом в реках и озёрах. Чтобы повысить привлекательность для покупателей натуральный грунт могут покрывают безопасной цветной эмалью, синтетическими смолами и т. п.

Искусственный — изготавливается из нескольких типов пластика или спечённого стекла, а также из различных полимерных материалов. Могут обладать такими свойствами, как изменение цвета со временем, эффект «хамелеона», пластичность, свечение и т. д. Преимущественно используется как украшение.

Важно Тип грунта в первую очередь подбирается исходя из потребностей рыбок и растений, а ваше желание как можно ярче или оригинально украсить аквариум должно отойти на второй план.


При выборе грунта следует уделить внимание на следующие параметры: воздействие на гидрохимический состав воды, размер зёрен (частиц грунта) и цвет.

Воздействие на гидрохимический состав воды

Так же, как и натуральные элементы оформления, некоторые виды природного грунта могут оказывать влияние на гидрохимический состав воды. Например, доломитовая или мраморная крошка повышает показатель dGH, а субстрат на основе антрацита подкисляет воду. Нейтральными свойствами обладают искусственные грунты, а также песок, дроблённый и шлифованный гранит, базальт, кварц и другие. Почва для аквариума, как правило, подкисляет и смягчает воду, что является идеальной средой для роста большинства растений.
Например, не стоит использовать субстрат из мраморной крошки (увеличивает dGH) при содержании рыбок Бетта, гурами, большинства тетр, данио и других. Зато он подойдёт для цихлид из озёр Малави и Танганьика.

Размер зёрен (частиц грунта)

Размер частиц грунта должен определяться теми видами рыб и растений, которые планируются содержать в аквариуме. Главное условие грунта — он должен быть пористым, чтобы обеспечивать обменные процессы. Например, мелкий песок быстро слёживается и корни растений в нём будут загнивать, кроме того в таком субстрате затруднена циркуляция воды из-за чего он «скиснет», начнут образовываться пузырьки болотных газов (метан, сероводород).
При использовании донного фильтра грунт подбирается таким образом, чтобы его частицы не забивали фильтр и обеспечивали свободный ток воды сквозь него.

Типы грунта по размеру частиц и область применения

До 0.5 мм — мелкий песок такой фракции используется главным образом для декорирования. Толстый слой быстро слёживается и непригоден для укоренения растений. Гранулированная структура аквариумной почвы напротив, противостоит слёживанию и заиливанию, применима для растений. Обычно, мелкозерновую почву используют совместно с крупнозерновой. Мелкая фракция безопасна для донных рыбок. Не подходит при содержании крупных рыб. Во время движения они могут поднимать взвесь из частиц, которые скорее всего попадут в систему фильтрации.

1–2 мм — независимо от того, обычный это грунт или почва, субстрат с подобным размером частиц подойдёт при содержании практически для всех видов рыб среднего и малого размеров, особенно для тех, кто живёт возле дна и просеивает его через жабры, а также для большинства растений. Ввиду малого размера частиц насыпать толстый слой грунта не рекомендуется. В больших аквариумах желательно смешивать с крупным, для формирования нужной высоты субстрата, либо насыпать тонкий слой возле передней стенки. Аналогично с мелкозерновым грунтом не подходит при содержании крупных рыб.

3–5 мм — «золотая середина», подходит для всех рыб и аквариумов любого размера, а также для большинства крупных укореняющихся растений. В таком грунте медленнее происходит заиливание, а также возможна организация донного фильтра. Исключением являются рыбы, которым нужен мелкий субстрат.

Более 5 мм — слой субстрата из столь крупных частиц, как правило, не подходит для растений при использовании в чистом виде. Если смешать с мелким грунтом, то укоренение станет возможным. Будет уместен в аквариумах с рыбами, которым не важно наличие грунта как такового, например, для тех кто обитает в толще воды и у поверхности. Подобный грунт из гравия незаменим в аквариумах, имитирующих дно реки с бурным течением, к примеру при содержании гольцов.

Цвет грунта

Наверное, самый спорный аспект при выборе грунта. Редакция нашего сайта уверена, что для пресноводного аквариума с тропическими рыбами стоит использовать субстраты естественных цветов и оттенков, встречающихся в природе. Применение исключительно светлого или яркого цветного грунта может сказаться на окраске рыбок, она станет тусклой, блеклой — это процесс приспособления к окружающей среде. Цветной грунт желательно использовать в ограниченных количествах при оформлении.

В продаже не редко можно встретить грунт, опасный для обитателей аквариума — зачастую он представляет собой ярко окрашенный гравий кустарного производства, который покрывается обычной водостойкой краской или эмалью, используемые в строительстве при покраске стен. В воде такой грунт будет выделять ядовитые для рыб и растений вещества. Явными признаками подделки являются сколотая осыпающаяся краска, резкий запах, который можно ощутить даже сквозь пакет, отсутствие какой-либо маркировки о производителе.

Приобретение и подготовка грунта

Грунт можно приобрести в зоомагазинах, через Интернет, либо собрать его самостоятельно, однако последнее менее предпочтительно, поскольку велика вероятность занести в аквариум патогенные микроорганизмы и/или опасные вещества, соединения. Риски особенно велики, если сбор происходит вблизи крупных населённых пунктов.

Покупной грунт, за исключением почвы для аквариума, обычно промывают в проточной воде для удаления пыли, мелких сколотых частичек, возникающих при транспортировке. Некоторые производители поставляют уже обработанные, практически стерильные грунты, не требующие промывки. Аквариумная почва подготавливается согласно инструкции производителя на упаковке.

В случае, когда материал для грунта был собран в природных водоёмах или других местах, потребуется тщательная обработка, чтобы удалить мусор и различные загрязнения, а также уничтожить патогенные микроорганизмы. Для этого грунт необходимо промыть, постоянно встряхивая и перемешивая, до тех пор, пока вода не станет прозрачной. Затем грунт подвергают термической обработке — кипятят в воде и прокаливают, например, в духовом шкафу. Но и это не даёт никакой гарантии, что какие-либо вещества не остались на поверхности грунта или не превратились в другие соединения, поэтому сбор субстрата для аквариум в природе всегда сопряжён с риском.

Применение искусственного засоления грунтов

Известно большое количество методов, с помощью которых обеспечивается производство земляных работ зимой, однако не все они могут быть успешно применены в гражданском и промышленном строительстве. Например, вследствие быстрой изнашиваемости механизмов, тросов, режущих приспособлений, а также вредного воздействия ударных нагрузок на подземные части зданий и сооружений строители не всегда и не везде могут применить механические способы подготовки мерзлых грунтов к разработке в зимнее время, тем более, что с применением последних эта задача решается односторонне — обеспечивается лишь разработка мерзлого грунта, а хорошего же уплотнения его при отрицательных температурах достичь невозможно. К числу общих недостатков поверхностных способов оттаивания мерзлых грунтов можно отнести следующие:

1. Низкий коэффициент полезного действия из-за больших потерь тепла в атмосферу.

2. Медленный процесс оттаивания мерзлого грунта вследствие одностороннего теплового воздействия на него, особенно в случае глубокого сезонного промерзания.

3. Понижение теплопроводности верхнего слоя грунта в результате его высушивания, из-за чего замедляется оттаивание нижних слоев мерзлого грунта.

4. Возможность оттаивания мерзлой толщи грунта на сравнительно небольшую глубину, что приводит к послойному выполнению работ, которые затрудняют использование землеройных механизмов.

Глубинные методы оттаивания мерзлых грунтов также имеют недостатки:

1. Необходимость бурения скважин в мерзлом грунте.

2. Наличие в скважине воздушной прослойки между иглой и грунтом, снижающей эффект действия иглы.

3. Потребность в значительной установочной мощности.

Применяя мероприятия, направленные на сохранение в верхних слоях грунта тепла, аккумулированного в них в летнее время, можно предохранить его от промерзания зимой до начала разработки. Однако в процессе экскавации, транспортировки, укладки его за пазухи фундаментов или уплотнении в условиях значительных отрицательных температур грунт будет интенсивно промерзать. Процесс промораживания такого грунта происходит с еще большей скоростью, если устраивать перерывы в работе. С применением же метода искусственного засоления грунтов могут весьма успешно решаться многие вопросы производства земляных работ в зимнее время как в гражданском, так и в промышленном, строительстве.

Поэтому исследования этого метода в полупроизводственных условиях, на многих крупных стройках Европейской части и в восточных районах нашей страны, представляют особый интерес.

При исследованиях в суровых климатических условиях подготовку грунтов к разработке в зимнее время осуществляли двумя способами: по первому — путем заблаговременной укладки соли хлористого натрия на поверхность земли, а по второму — путем добавления соли в грунт при его перелопачивании. Первый способ — наиболее простой,— испытывался в течение двух лет. В осенние периоды на участке, представленном делювиальными суглинками, после снятия растительного слоя на поверхность отдельных площадок было уложено различное количество технического хлористого натрия: 2; 4; 8; 10 и 15 кг/м2. При этом имелось в виду, что за осенний и частично зимний периоды соль проникнет на некоторую глубину в грунт. В течение зимы на всех площадках сохранялся снежный покров, который к концу зимы составлял приблизительно 0,5 м. В марте, когда глубина промерзания почти достигла максимального значения, а температура воздуха еще удерживалась в пределах от —20 до —27°, проводилось шурфование. Оказалось, что грунты, на поверхность которых было уложено 2; 4 и 8 кг/м2 соли хлористого натрия, находились в незамерзшем состоянии соответственно на глубину 20, 40 и 70 см.

В месте укладки 15 кг/м2 указанной соли грунт на всю толщу сезонного промерзания находился в пластичном состоянии. В связи с этим шурфы здесь проходили зимой на всю глубину только с помощью лопаты. На площадках, где не производилось искусственного засоления грунта в осенний период, проходка шурфов в мерзлом грунте выполнялась с применением пневматического инструмента.

Малое засоление наблюдалось на глубине, где температура грунта была близка к 0°. Однако грунт на площадках, подвергавшихся засолению хлористым натрием в количестве 15 кг/м2, от поверхности до границы промерзания (до 1,5 м) находился зимой в пластичном состоянии. Это объясняется тем, что температура грунта на большей глубине слоя промерзания выше, чем в поверхностных слоях.

Поэтому для обеспечения пластических свойств грунта, расположенного на больших глубинах, требуется меньшая концентрация раствора. Необходимая концентрация раствора водорастворимой соли в грунте на соответствующих глубинах, обеспечивающая его пластичное состояние, зависит от температуры грунта, его влажности и гранулометрического состава на этих горизонтах. На основании результатов вторичного шурфования выполненного через 20 дней после первого, было установлено, что эпюра распределения соли по глубине по своему характеру подобна первой. Во втором случае максимальная концентрация раствора NaCl в грунте была отмечена на глубине 0,4 м, в то время как при первом шурфовании — на глубине 0,2 м.

Это обстоятельство указывает на то, что происходит медленное перераспределение концентрации раствора в толще грунта при отрицательной температуре. Общее увеличение концентрации раствора в верхнем слое грунта за рассматриваемый период времени, видимо, объясняется одновременным уменьшением влажности грунта. Таким образом, проведенные наблюдения в натурных условиях показали, что в результате укладки осенью на поверхность делювиальных суглинков технического хлористого натрия в количестве 15 кг/см2 даже в суровых климатических условиях района Братска произошло их засоление почти на всю толщу сезонного промерзания (при наличии снежного покрова), благодаря чему представилась возможность легко обеспечить разработку этих грунтов зимой. Производилось искусственное засоление трех разновидностей грунтов — мелкозернистого песка, супеси и суглинка. Влажность суглинков в естественном состоянии к моменту засоления была в пределах 15—27,9%, супесей 15—21 %, а мелкозернистых песков — 5,8—12,8 %.

Засоление этих грунтов осуществлялось в сентябре путем укладки на поверхность различного количества соли (10; 15 и 25 кг/м2), а также разлива на поверхность грунта раствора NaCl 30-процентной концентрации. Проверка состояния засоленных грунтов была произведена при шурфовании в марте. Результаты этих опытов также подтвердили возможность искусственного засоления грунтов в условиях их естественного залегания. При заблаговременном засолении грунтов с поверхности как солью, так и раствором произошло проникновение солевого раствора в глубину. Причем лучшие результаты, как и прежде, получились на тех площадках, которые были обработаны с поверхности большим количеством соли.

Засоление грунтов раствором оказалось менее эффективно, чем солью. Площадки, на поверхность которых разливался концентрированный раствор, имели в толще сезонного промерзания зимой отдельные линзы мерзлого грунта. Общее количество их в суглинке составляло приблизительно 15% объема грунта, отрытого в пределах слоя сезонного промерзания, в супесях—около 20%, а в мелкозернистом песке — 25—30%. Концентрация раствора NaCl во всех трех разновидностях грунта, установленная при шурфовании на отдельных глубинах, при обоих методах засоления оказалась небольшой, так как часть соли осталась на поверхности грунта и не успела раствориться и проникнуть в грунт, поскольку засоление было произведено с опозданием. Но несмотря на это разработку грунтов в конце зимы удалось осуществить сравнительно легко, так как температуры в слое сезонного промерзания в результате начавшегося потепления стали повышаться.

Температура воздуха в конце марта в этом районе повысилась до —2 . Максимальная концентрация раствора в суглинке, равная 5%,была отмечена 28 марта. на глубине 0,4 м, а температура грунта на этой же глубине была всего лишь —2,5°.

Таким образом, эти эксперименты показали, что даже в том случае, когда концентрация раствора в грунте незначительна, можно осуществить разработку искусственно засоленного грунта в конце зимы, не дожидаясь перехода его температур в область положительных значений.

Чтобы установить состояние грунта и возможность его разработки, на засоленных площадках 15 марта были пройдены шурфы на глубину 1,5 м. В одном из шурфов с помощью заленивленных термометров устанавливалось распределение температуры по глубине. Определенная таким образом 15 марта глубина проникновения нулевой изотермы с помощью термометров совпала с зафиксированной по мерзлотомерам.

Она была отмечена на глубине 0,8 м. Несмотря на то, что грунт в пределах засоленных площадок до глубины 0,8 м имел отрицательную температуру, он находился в пластичном состоянии и при шурфовании на всю толщу сезонного промерзания легко разрабатывался с помощью лопаты. Следовательно, искусственно заголенная глина может разрабатываться зимой обычными землеройными механизмами, применяемыми летом.

Следует заметить, что штыкование, выполнявшееся периодически зимой на засоленных площадках, также указывало на то, что грунт в зоне сезонного промерзания до шурфования находился в пластичном состоянии. Характер распределения соли по глубине, установленный специальными определениями на всех засоленных площадках, был почти одинаков. Максимальная засоленность была в верхних слоях грунта, а с глубиной она уменьшалась.

Таким образом, искусственное засоление глин с поверхности техническим хлористым натрием даже в количестве 6—10 кг/м2 обеспечило пластичное их состояние на всю толщу сезонного промерзания в течение относительно суровой зимы. Применение этого метода дало возможность разрабатывать зимой котлованы в ленточной глине.

Этот метод стал применяться с целью предохранения очень пучинистых грунтов оснований строящихся зданий от замерзания при возведении фундаментов в зимнее время. Для этого работы выполнялись в следующем порядке. Осуществив откопку грунта на определенном участке до проектной глубины, строители немедленно производили искусственное засоление грунта дна котлована техническим хлористым натрием равномерно из расчета 4—6 кг на 1 м2. Сразу же после засоления грунта, не допуская его промораживания, устраивалась песчаная подушка слоем в 10 см. Песок при этом имел положительную температуру и укладывался на дно котлована с тщательным трамбованием для получения равномерной плотности.

Слой уложенного песка утеплял с поверхности засоленный грунт, и поэтому процесс диффузии солей опережал промораживание грунта. Затем на песчаную подушку укладывались фундаментные блоки, которые с боков и на всю их высоту засыпались с трамбованием местным искусственно засоленным грунтом, оставшимся после разработки котлована, или песком (рис. 30). Чтобы избежать повышения электропроводности грунта и появления блуждающих токов, около электрических и телефонных кабелей искусственное засоление грунта не производилось.

Промерзания грунта зимой в основаниях построенных зданий не наблюдалось. Никаких видимых деформаций несущих конструкций, как в процессе возведения, так и после сдачи их в эксплуатацию, не обнаружено. Примеры применения способа искусственного засоления грунтов в гражданском и промышленном строительстве и на других стройках, где в пределах верхнего слоя встречаются, как уже отмечалось, три разновидности грунтов: мелкозернистый песок, супесь и суглинок. Предварительная обработка этих грунтов производилась хлористым натрием также с целью обеспечения разработки их в зимнее время при проходке траншей и предохранения основания котлованов от замерзания и пучения.

Рис.30. Устройство фундаментов зданий зимой на пучинистых грунтах 1 — техническая соль NaCl; 2 — песок; 3 — песок или уплотненный искусственно засоленный грунт

При использовании метода искусственного засоления грунтов с поверхности разработка зимой 1 м3 засоленного грунта обходится на дешевле, чем при рыхлении мерзлого грунта клин-бабой. Применение искусственного засоления грунтов, кроме того, облегчает транспортировку грунта зимой, позволяет производить лишь обратную засыпку пазух фундаментов и траншей, а также необходимое уплотнение грунта.

Известен и другой метод искусственного засоления, который сводится к применению раствора водорастворимой соли зимой для разрушения кристаллов льда мерзлого грунта, цементирующих минеральные частицы.

Оттаивание грунта зимой производили путем разлива насыщенного раствора хлористого натрия на поверхность спланированных площадок или путем заполнения раствором скважин или борозд. По данным строительной организации, применявшей этот метод, было установлено, что концентрация раствора соли, проникающего в грунт по мере плавления кристаллов льда, постепенно понижается. Оттаивание грунтов таким способом .npoисходит с различной скоростью в течение от 3 до 18 дней и зависит от многих факторов — гранулометрического и минералогического составов грунта, его влажности, температуры, вида и концентрации раствора, способа внесения его в грунт и других.

Такой метод целесообразно применять для осуществления разработки котлованов и траншей зимой в гравелистых, гравийно-песчаных, песчаных и супесчаных грунтах в том случае, когда отрицательная температура их на глубине 20 см не ниже —10° и глубина промерзания не более 2 м, а в легких суглинках не превышает 0,8 м. Перед тем как разлить раствор на поверхность грунта, производят обвалование площадки по контуру талым грунтом, предварительно удалив с нее растительный слой. Если площадка имеет уклон, то разбивают ее на террасы. Перед разливом раствора делают наклевку поверхности клин-бабой из расчета 1 удар на 1 м2 поверхности грунта.

Раствор приблизительно 26-процентной концентрации разливают в 2—3 приема, устраивая перерывы по 5—6 часов. В каждый прием расходуют по 20—30 л раствора на 1 м2. Максимальный расход раствора составляет около 80 л на 1 м2 поверхности грунта. При оттаивании грунтов раствором через скважины работы сводятся к бурению скважин диаметром 15—20 см в шахматном порядке на расстоянии приблизительно 1,2 м одна от другой, а затем к заполнению их раствором. Рекомендуется принимать в песчаных и супесчаных грунтах при промерзании их на 1,5—2,0 м не более 50 см, а для легких суглинков 0,6—0,7 глубины их промерзания. Глубинное оттаивание грунтов можно производить раствором и через борозды, нарезаемые барами. Глубина этих борозд может быть 30—40 см, а расстояние между ними — 90—110 см.

Большие исследования проведены с целью уменьшения воздействия сил пучения грунта на подземные части легких зданий и сооружений. Изучен характер пучения грунтов в процессе промерзания, установлено распределение касательных сил пучения по боковой поверхности фундаментов, определены зависимости величины этих сил от температуры, влажности и вида грунта, а также выявлена эффективность отдельных противопучинистых мероприятий. Как известно, суммарную величину касательных сил выпучивания Твып, действующую на фундамент, можно вычислить по формуле:

где u — периметр сечения фундамента в см; Тк — удельная касательная сила выпучивания, действующая на 1 см периметра сечения фундамента, в кг/см; h — глубина промерзания грунта за зиму в см; Ө—абсолютное значение средней температуры поверхности грунта в наиболее холодный месяц зимы в °С; с и b — параметры; с с размерностью кг/см2, a b — кг/см2-град; (для моренного суглинка — с = 0,5, с = 0,12; для пылеватого тяжелого суглинка с = 0,4, b = 0,10; для пылеватой тяжелой супеси с = 0,4, b=0,16). Устойчивое положение фундамента будет обеспечиваться в том случае, когда:

где Nи — нормативная нагрузка на фундамент от веса конструкций, возведенных на момент развития касательных сил пучения, в кг; Gн — нормативная нагрузка от веса фундамента с учетом веса грунта, лежащего на его уступах, в кг;

Qнт — нормативная сила, удерживающая фундамент от выпучивания вследствие трения его о талый грунт, в кг; т — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9; u — коэффициент перегрузки, принимаемый равным 1,1-1,2.

При расчетах для повышения устойчивости фундаментов в условиях воздействия на них касательных сил пучения следует идти по пути увеличения правой части неравенства или, наоборот, как это часто бывает, по пути уменьшения его левой части. Одним из перспективных мероприятий, обеспечивающих устойчивость фундаментов при отрицательных температурах, является уменьшение прочности смерзания грунта с их боковыми гранями путем искусственного засоления грунта вокруг них водорастворимыми солями. Величина удерживающих сил взаимодействия между грунтом и боковой поверхностью фундамента при температуре выше температуры замерзания засоленного грунта будет обусловлена трением и сцеплением. Силы смерзания засоленного грунта с бетоном будут развиваться только в пределах глубины, на которой температура грунта ниже температуры начала замерзания засоленного грунта. При этом силы смерзания вследствие малой прочности мерзлых засоленных грунтов и их пластичности даже при относительно низких температурах будут во много раз меньше, чем у незасоленных грунтов. В этом случае суммарную силу выпучивания, действующую на фундамент, можно определить по формуле, аналогичной выражению:

где Ө3 — температура начала замерзания засоленного грунта в °С; h — глубина проникновения в грунт температуры Ө3 в см.

Параметры с и b должны определяться экспериментальным путем для грунта с данной концентрацией раствора. Если в результате засоления получится концентрация грунтового раствора, при которой температура начала замерзания окажется ниже температуры поверхности грунта, то грунт около фундамента в течение всей зимы будет находиться в незамерзшем состоянии, а следовательно, не будет испытывать пучения. В таком случае касательные силы выпучивания будут равны нулю.

Сравнение и характеристика искусственных грунтов ОЭСР

‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка. querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove («расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = переключатель.родительский элемент если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle. setAttribute(«aria-expanded», !expanded) форма.скрытый = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный. domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма. setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие. preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle. setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Является ли искусственная почва следующей зеленой революцией в сельском хозяйстве? – Глобалгоалскаст

Аманда Фридланд

Продовольственная безопасность является одной из самых серьезных проблем, с которыми сталкиваются многие страны.Вот почему это центральная часть Цели устойчивого развития 2 — «Нулевой голод». Огромные успехи были достигнуты за счет улучшения сельскохозяйственных культур и методов ведения сельского хозяйства. Теперь исследователи в Персидском заливе работают над еще одним прорывом, который может иметь серьезные глобальные последствия. В настоящее время они находятся в процессе создания искусственной почвы, которая позволила бы пустыне цвести.

Поскольку 100 процентов населения мира зависит от сельского хозяйства, многие страны имеют ограниченные ресурсы из-за топографии, которая не позволяет собирать урожай.

Например, из трех экологических зон в Объединенных Арабских Эмиратах — Северо-Восточной горы, Пустыни и Морского побережья — пустыня занимает почти 80 процентов территории страны, существенно ограничивая сельскохозяйственную деятельность относительно небольшой территорией вдоль Персидского залива. Для многих стран мира подобные условия создают серьезную проблему для пропитания населения и роста экономики.

Имея в виду эту проблему, д-р Саид Альхассан Альхазраджи, адъюнкт-профессор химического машиностроения в Университете Халифа в Абу-Даби, и Кевин Халик, исследователь из Dr. Команда Алхазраджи в настоящее время разрабатывает искусственную почву, которая будет поддерживать сельское хозяйство в пустыне.

Университет недавно объявил об обнадеживающих результатах своих исследований по разработке этой почвы, состоящей из ингредиентов и свойств, необходимых для роста растений и растительности в неплодородном климате. Команда начала свой эксперимент с посадки семян томатов в почву, что привело к их росту. Таким образом, была подана предварительная заявка на патент, чтобы обеспечить дальнейшее развитие исследования и потенциальную коммерциализацию.

В патенте описывается метод подготовки настраиваемой плодородной почвы, напоминающей почву в таких странах, как Таиланд и Украина, что позволит пользователям выращивать различные культуры в зависимости от их потребностей, такие как рис или пшеница. В отличие от большинства почв, для этой требуется меньше орошения, поскольку в ней будут использоваться материалы, которые поглощают и удерживают воду в течение более длительного периода времени.

По словам д-ра Арифа Султана Аль Хаммади, исполнительного вице-президента Халифского университета науки и технологий, «искусственная почва, разработанная нашим факультетом, отражает наше стремление сосредоточиться на исследованиях, которые остаются актуальными для региона, и внедрять инновации в областях, которые не приносят пользы. только ОАЭ и регион, но и весь мир.

Недавно в ОАЭ был создан Совет по продовольственной безопасности Эмиратов с целью реализации Национальной стратегии продовольственной безопасности страны. Это включает в себя применение устойчивых методов ведения сельского хозяйства, которые повышают производительность и производство, обеспечивая при этом доступ к безопасным, питательным и достаточным продуктам питания круглый год. Разработка искусственной почвы не только приблизит ОАЭ на один шаг к достижению их целей, но также потенциально может повлиять на жизнь миллионов людей во всем мире, дав им чувство продовольственной безопасности, которого раньше не удавалось достичь.

Внедрение этого нового типа технологии также может быть использовано для восстановления пустынь, таких как Залив и Сахель, где пустыня медленно сползает на юг, пожирая существующие сельскохозяйственные угодья. Учитывая, что 80-95 процентов почвы состоит из песка пустыни Абу-Даби, использование этой новой формы ведения сельского хозяйства может помочь замедлить процесс опустынивания.

Если эту искусственную почву можно будет внедрить в массовом масштабе, мы потенциально сможем жить в то время, когда сможем предлагать решения, положительно влияющие как на людей, так и на окружающую среду.

(PDF) Новый протокол для искусственной почвы для анализа микробиологических процессов в почве

246 B. Guenet et al. / Applied Soil Ecology 48 (2011) 243–246

Приложение A. Дополнительные данные

Дополнительные данные, связанные с этой статьей, можно найти в онлайн-версии

по адресу doi:10.1016/j.apsoil.2011.04.002.

Ссылки

Альваро-Фуэнтес, Дж. , Кантеро-Мартинес, К., Лопес, М.В., Паустиан, К., Denef, K., Stew-

art, CE, Arrue, JL, 2009. Агрегация почвы и стабилизация почвенного органического углерода:

эффекты управления в полузасушливых средиземноморских агроэкосистемах. Почвовед. соц.

Ам. Дж. 73, 1519–1529.

Атлас, Р.М., Барта, Р., 1998. Микробная экология: основы и приложения, 4-е изд.

. The Benjamin/Cummings Publishing Co. Inc.

Ball, B.C., Robertson, E.A.G., 1994. Структура почвы и транспортные свойства, связанные

с плохим ростом масличного рапса в почве, засеянной прямым посевом во влажном состоянии.Почва Рез.

31, 119–133.

Баро, С., Блуэн, М., Фонтен, С., Жуке, П., Лата, Дж., Матье, Дж., 2007. Рассказ о четырех

историях: экология почвы, теория, эволюция и система публикаций. PLoS One, 2.

Bernard, L., Mougel, C., Maron, P., Nowak, V., Léveque, J., Henault, C., Haichar, FE,

Berge, O., Marol, C., Balesdent, J., Gibiat, F., Lemanceau, P. , Ranjard, L., 2007.

Динамика и идентификация почвенных микробных популяций, активно ассимилирующих

углерод из остатков пшеницы, меченных 13C, по оценке Методы ДНК- и РНК-SIP

.Окружающая среда. микробиол. 9, 752–764.

Благодатская Е., Кузяков Ю., 2008. Механизмы реальных и кажущихся эффектов прайминга

и их зависимость от микробной биомассы почвы и структуры сообщества: критический обзор. биол. Плодородный. Почвы 45, 115–131.

Bonkowski, M., Roy, J., 2005. Микробное разнообразие почвы и функционирование почвы влияют на конкуренцию между травами в экспериментальных микрокосмах. Экология 143, 232–240.

Боссайт, Х., Денеф, К., Six, J., Frey, S.D., Merckx, R., Paustian, K., 2001. Влияние

микробных популяций и качества остатков на стабильность агрегатов. заявл. Экологичность почвы.

16, 195–208.

Bronick, C.J., Lal, R., 2005. Структура почвы и управление ею: обзор. Геодерма 124,

3–22.

Craine, J. M., Morrow, C., Fierer, N., 2007. Ограничение микробного азота увеличивает

разложение. Экология 88, 2105–2113.

Ellis, R., 2004. Микрокосмы искусственной почвы: инструмент для изучения микробной аутэкологии

в контролируемых условиях.Дж. Микробиол. Методы 56, 287–290.

Фонтейн, С., Мариотти, А., Аббади, Л., 2003. Первичный эффект органического вещества:

вопрос микробной конкуренции? Почвенная биол. Биохим. 35, 837–843.

Gregory, AS, Watts, CW, Whalley, WR, Kuan, HL, Griffiths, BS, Hallett, PD,

Whitmore, AP, 2007. Физическая устойчивость почвы к полевому уплотнению и взаимодействие

с ростом растений и структура микробного сообщества. Евро. J. Soil

Sci.58, 1221–1232.

Hashimoto, T., Whang, K., Nagaoka, K., 2006. Количественная оценка и филогенетическая характеристика

олиготрофных денитрифицирующих бактерий, населяющих

подповерхностную возвышенную почву, с использованием улучшенной культивируемости. биол. Плодородный. Почвы 42,

179–185.

Hinsinger, P., Bengough, A.G., Vetterlein, D., Young, I.M., 2009. Ризосфера: био-

физика, биогеохимия и экологическая значимость. Растительная почва 321, 117–152.

Ильштедт, Ю., Nordgren, A., Malmer, A., 2006. Химические и микробные свойства почвы

после нарушения гусеничными тракторами в лесной плантации Малайзии. Лес

Экол. Управление 225, 313–319.

Кеммитт, С.Дж., Ланьон, К.В., Уэйт, И.С., Вен, К., Аддискотт, Т.М., Берд, NRA,

О’Доннелл, А.Г., Брукс, ПК, 2008. Минерализация органического вещества естественной почвы

тер не регулируется размером, активностью или составом почвенной микробной

биомассы — новая перспектива.Почвенная биол. Биохим. 40, 61–73.

Kilham, S.S., Kreeger, D.A., Lynn, S.G., Goulden, C.E., Herrera, L., 1998. COMBO: определенная пресноводная культуральная среда

для водорослей и зоопланктона. Гидробиология

337, 147–159.

Laossi, K. -L., Noguera, DC, Bartolome-Lasa, A., Mathieu, J., Blouin, M., Barot, S., 2009. четыре

однолетних растений и их относительный репродуктивный потенциал.Почвенная биол. Биохим. 41,

1668–1773.

Мадхок М.Р., 1937. Искусственная почва как среда для изучения некоторых микробиологических процессов. Почвовед. 44, 319–322.

ОЭСР, 2004 г. Руководство по тестированию химических веществ № 222, Испытание на размножение дождевых червей (Eisenia fetida/andrei). Организация экономического сотрудничества и развития

, Париж, Франция.

Падманабхан П., Падманабхан С., ДеРито К., Грей А., Гэннон Д., Снейп Дж.R., Tsai,

CS, Park, W., Jeon, C., Madsen, EL, 2003. Дыхание меченных 13C субстратов

, добавленных в почву в поле, и последующий анализ гена 16S рРНК 13C-меченого

. ДНК почвы

. заявл. Окружающая среда. микробиол. 69, 1614–1622.

Проссер, Д.И., Боханнан, Б.Дж., Кертис, Т.П., Эллис, Р.Дж., Файерстоун, М.К., Фреклтон, Р.П.,

Грин, Д. Л., Грин, Л.Е., Киллхэм, К., Леннон, Дж.Дж., Осборн, А.М., Солан , M., van der

Gast, CJ, Young, P., 2007. Роль экологической теории в микробной экологии. Нац.

Ред. Микробиолог. 5, 384–392.

Quiquampoix, H., Servagent-Noinville, S., Baron, M.-H., 2002. Адсорбция ферментов

на минеральных поверхностях почвы и последствия для каталитической активности. В: Бернс,

Р. Г., Дик, Р. П. (ред.), Ферменты в окружающей среде. Марсель Деккер, Нью-Йорк,

, стр. 285–306.

Основная группа разработчиков R, 2008 г. R: язык и среда для статистических

вычислений.R Foundation for Statistical Computing, Вена, Австрия.

Sarathchandra, SU, Burch, G., Cox, NR, 1997. Модели роста бактериальных сообществ в ризоплане и ризосфере белого клевера (Trifolium repens L.) и

райграса пастбищного (Lolium perenne L. ) на многолетних пастбищах. заявл. Экологичность почвы. 6,

293–299.

Старк, К., Кондрон, Л.М., Стюарт, А., Ди, Х. Дж., О’Каллаган, М., 2007. Влияние

органических и минеральных добавок на микробные свойства почвы и процессы.

Заявл. Экологичность почвы. 35, 79–93.

Whalley, W.R., Riseley, B., Leeds-Harrison, P.B., Bird, NRA, Leech, P.K., Adderley,

WP, 2005. Структурные различия между насыпной и ризосферной почвой. Евро. J. Soil

Sci. 56, 353–360.

Искусственные почвы выявляют индивидуальные факторы контроля микробных процессов

РЕФЕРАТ

Свойства матрицы почвы влияют на поведение микробов, лежащее в основе круговорота питательных веществ, образования парниковых газов и почвообразования.Однако динамическая и неоднородная природа почв затрудняет распутывание влияния различных свойств матрицы на поведение микробов. Чтобы решить эту проблему, мы разработали настраиваемый рецепт искусственной почвы и использовали эти материалы для изучения абиотических механизмов, управляющих ростом микробов в почве и коммуникацией. Когда мы использовали стандартизированные матрицы с различной текстурой для культивирования биосенсоров, сообщающих о газе, мы обнаружили, что грамотрицательные бактерии лучше всего росли в синтетических илистых почвах, оставаясь активными в широком диапазоне потенциалов почвенной матрицы, в то время как грамположительные бактерии предпочитали песчаные почвы, образуя споры. при низком водном потенциале.Текстура почвы, минералогия и щелочность снижают биодоступность сигнальной молекулы ацилгомосеринлактона (АГЛ), которая контролирует поведение микробов на уровне сообщества. Текстура контролировала время обнаружения АГЛ, в то время как биодоступность АГЛ снижалась примерно в 10 5 раз за счет минералогии и в ∼10 3 раз за счет щелочности. Наконец, мы построили искусственные почвы с рядом сложностей, которые сходятся в свойствах одного Mollisol. По мере того, как сложность искусственной почвы становилась все более похожей на Mollisol, поведение микробов приближалось к поведению, происходящему в естественной почве, за заметным исключением органических веществ.Свойствами, которые вели себя аддитивно, были текстура почвы, pH и минералогия, в то время как органическое вещество не реагировало, что позволяет предположить, что его поведение в почве является эмерджентным свойством.

ВАЖНОСТЬ Понимание механизмов экологического контроля почвенных микробов затруднено, поскольку многие абиотические параметры изменяются одновременно и неконтролируемо при сравнении различных естественных почв, что не позволяет механистически определить влияние любого отдельного параметра почвы на поведение микробов. Мы описываем, как текстура почвы, минералогия, pH и содержание органических веществ могут индивидуально варьироваться в искусственных почвах, чтобы изучить их влияние на почвенные микробы.Используя микробные биосенсоры, которые сообщают о выработке редкого газа-индикатора, мы определяем свойства почвы, которые контролируют рост микробов и ослабляют биодоступность диффундирующего химического вещества, используемого для контроля поведения на уровне сообщества. Мы обнаружили, что искусственные почвы по-разному влияют на биодоступность сигнала и рост грамотрицательных и грамположительных микробов. Мы показываем, что некоторые свойства почвы оказывают аддитивное влияние на биодоступность сигнала, в то время как другие проявляют эмерджентные свойства. Эти искусственные почвы полезны для изучения механизмов, лежащих в основе почвенного контроля микробной приспособленности, передачи сигналов и переноса генов.

Заявление о конкурирующих интересах

Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Рука Ориона — Encyclopedia Galactica

Вспомогательная технология, которая используется вместо почвы или в сочетании с ней.

Искусственные почвы используются на колонизированных планетах и ​​в космических средах обитания для поддержки роста растений либо как часть биосферы или другой экологической системы жизнеобеспечения, либо для выращивания различных культур. Почвы встречаются в природе на планетах-садах, таких как Земля, где они образуются в результате действия специализированных организмов и выветривания реголита.Планета-сад, такая как Земля, может поддерживать многие тысячи различных типов почв, но, поскольку доступ к почвам Земли строго ограничен Богиней ГЕЯ, почти все почвы в Сфере Террагена были разработаны или приобретены где-либо еще.

Естественные и умеренно измененные почвы
Большинство типов почв, возникших на Земле, были получены из образцов почвы, которые были отправлены с самыми ранними колониальными миссиями до Технокалипсиса или вывезены контрабандой во время Великого изгнания. Некоторые образцы почвы были переданы GAIA избранным лицам, и они очень ценны. Большинство сохранившихся неизмененных почв старой Земли представляют собой mollisols или alfisols , относительно распространенные на Земле, но редко встречающиеся в других местах. В большинстве случаев те почвы Terragen, которые можно получить, были изменены и изменены различными способами в течение последних десяти тысяч лет, часто содержат генетически модифицированные почвенные организмы, добавленные удобрения или искусственные матричные материалы.

Ряд почв, которые часто используются для почвообразования, представляют собой немодифицированные или слегка модифицированные ксеносоли , типы почв, происходящие из инопланетных миров-садов. Очень популярен и широко распространен мульчсол планеты Деревья, как в измененном, так и в неизмененном виде; также широко распространен ксеноподзол, полученный из степей Эльмо. Однако микроорганизмы в этих ксенозолях часто несовместимы с микробами Terragen и могут отравить необработанных дождевых червей.


Биосоли
В результате биотехнологических исследований был получен широкий спектр сложных типов почв, радикально отличающихся от естественных почв на большинстве планет Гайи, хотя в некоторых случаях эти биотехнологические типы почв вдохновлены ксенобиологическими примерами.

Одним из широко распространенных типов биосолей является квазиколониальный организм, способный выращивать множество специализированных вспомогательных организмов из своего большого запаса доступных геномов. В большинстве случаев эти биозоли адаптируются к местной среде и управляют ею, удерживая воду и питательные вещества по мере необходимости и удаляя ненужные, токсичные или коммерчески ценные элементы для сбора или удаления. Биозоли часто способны к широкому спектру поведения, и самые сложные примеры могут быть предразумными, разумными или полностью софонтными.

Многие биосоли полагаются на микоризу или эквивалентную биологическую структуру для доставки воды и питательных веществ прямо к корням; это очень тонкие трубчатые структуры, которые проникают в корень и другие ткани, как правило, в рамках симбиотических отношений с конкретным растением.


Механозоли и синанозоли
Типы почв Hylotech часто используются в небольших местах обитания и других местах с ограниченным пространством. Механозоль может снабжать растение или другие автотрофы определенным количеством воды и питательных веществ, часто используя гидропонные или аэропонные системы доставки.Используя узкоспециализированную форму полезного тумана (иногда известного как садовая паста), механозоли могут быстро производить значительное количество биомассы, требуя при этом минимальных ресурсов. Механозоли часто являются частью механосистемы и могут стать независимыми или дикими при определенных обстоятельствах.

Большинство механоземов менее массивны, чем естественные почвы или биозоли; это связано с тем, что они используют более прочные материалы для поддержки биомассы, такие материалы, как алмазоид или карборундоид, изготовленные из минералов и атмосферных газов.Они также могут доставлять воду и питательные вещества прямо к корням, не полагаясь на перколяцию.

Почвы, представляющие собой гибрид механосолей и биозолей, известны как синанозоли, поскольку они основаны на синанотехнологии. Эти гибридные типы в настоящее время являются наиболее распространенным типом почвы в Сфере Терраген. Иногда механозем может быть первой стадией развития новой биосферы, подготавливая планетарную поверхность к последующему внедрению биозоля, синанозоля или природного грунта.


Sapientsols
Большинство современных типов почв автономны или умны, способны регулировать свой собственный рост и адаптироваться к меняющимся условиям. Во многих случаях эти структуры будут изменять свою локальную среду, чтобы соответствовать определенным целям. Многие почвенные системы, по крайней мере, предразумны и часто имеют удобный характер; почвы уровня vot являются обычным явлением. Реже встречаются действительно софонтные почвы, которые иногда являются единственными софонтными обитателями (или обитателями) относительно большой космической среды обитания — несколько мест в сфере Террагена населены разумными почвами, которые выращивают на себе растения и целые (несофонтные) биосферы. в качестве хобби.Несколько мегаструктур и других локаций подняты на прозрачные объекты на почве; большинство (но не все) расположены в Zoeific Biopolity, но некоторые из них находятся в MPA, и некоторые из этих сущностей настолько нетипичны, что присоединились к Panvirtuality.

Использование газовых биосенсоров и искусственных почв для понимания биологических коммуникаций в почвах

Автор

Дель Валле Кессра, Иленн Дирсе

Советник

Силберг, Джонатан Дж.; Масиелло, Кэролайн А.

Аннотация

Микробы работают сообща, управляя ризосферными процессами, такими как круговорот питательных веществ и производство парниковых газов. Эта координация часто опосредована химической связью через диффундирующие сигнальные молекулы. Понимание того, как микробы будут функционировать как сообщества in situ и реагировать на возмущения окружающей среды, имеет решающее значение для прогнозирования экологических процессов в будущем. Достижения в методах анализа окружающей среды (например, омики) теперь позволяют нам получать подробную информацию о микробном разнообразии почвы и метаболической активности. Однако эти методы позволяют получить снимки поведения микробов и требуют уничтожения образцов почвы, что затрудняет динамические измерения. Кроме того, сложность и неоднородность почвы затрудняют изучение динамического поведения микробов в их экологическом контексте и анализ причинно-следственных факторов, изменяющих их реакцию. В этой диссертации я рассматриваю потенциал синтетической биологии в дополнение к методам омики. Затем я описываю свои усилия по разработке биосенсоров, способных обнаруживать и сообщать о взаимодействии между растениями и микробами в почве.Я применил эти биосенсоры к различным естественным почвам и обнаружил, что органический углерод, накапливающийся в почве, ослабляет сигнал растений и микробов. Величина ослабления зависит от химической структуры сигнала и наличия ионов металлов. Кроме того, я опишу свои усилия по разработке искусственных почв, полезных для изучения того, как свойства отдельных почв контролируют биодоступность межклеточных сигналов. Эти упрощенные матрицы были разработаны с экологически значимыми характеристиками, которые можно проектировать и с высокой степенью воспроизводимости, что позволяет контролировать отдельные параметры почвы. Объединив эти синтетические почвы с газовыми биосенсорами, я количественно оценил влияние размера частиц, минералогии и рН почвы на биодоступность микробно-микробного сигнального ацил-гомосеринлактона. Эти результаты показывают, как биосенсоры можно комбинировать с искусственными и естественными почвами для понимания химической биодоступности и периода полураспада in situ. Наконец, я описываю разработку нового преобразователя сигналов для синтетической биологии, который позволяет преобразовывать сигнал подземного индикаторного газа в энергонезависимый сигнал на границе раздела почва-воздух.

Ключевое слово

биосенсоры; искусственные грунты; сотовая связь

Цитата

Дель Валье Кессра, Иленн Дирс. «Использование газовых биосенсоров и искусственных почв для понимания биологических коммуникаций в почвах». (2021) Дисс., Университет Райса. https://hdl.handle.net/1911/110469.

Искусственные грунты обеспечивают жизнь тепличным растениям

FILLMORE — Пытаетесь откопать хорошую грязь в садоводстве? Вы можете перестать искать, потому что настоящая грязь на выращивании растений заключается в том, что вам это может вообще не понадобиться.

Сегодня практически все тепличные культуры и многие контейнерные растения выращивают на искусственных или искусственных почвах.

Многие садоводы в настоящее время приступают к пересадке растений, а в ближайшие несколько месяцев многие другие плантируют выращивание в контейнерах. Это две критически важные области, где высококачественные искусственные почвы, а не верхний слой почвы, могут помочь вам стать более успешным садоводом.

Верхний слой почвы находится под угрозой исчезновения в штате Юта, и его может быть трудно использовать. Когда вы используете верхний слой почвы в горшке, он может стать твердым, а дренаж и аэрация исчезнут.Верхний слой почвы содержит семена сорняков, болезнетворные организмы и насекомых, что еще больше ограничивает его полезность при выращивании комнатных и уличных растений.

Искусственные или искусственные почвы, с другой стороны, используют различные продукты для обеспечения необходимого веса, дренажа воздуха и воды, а также способности удерживать воду и питательные вещества для растений.

Sun Gro, крупная компания по производству почвы для коммерческих производителей в США, открыла в 1995 году в Филлморе современное предприятие по производству и смешиванию почвы.Дин Дэниел, управляющий заводом, сказал, что завод производит десятки стандартных и нестандартных смесей для производителей.

«Мы не пытаемся быть самым дешевым продуктом на рынке, мы стараемся быть лучшими», — сказал Даниэль. Все наши продукты проходят «строгие испытания и гарантируются, так что производителям никогда не придется задаваться вопросом, будут ли у их растений проблемы с почвой».

Sun Gro тестирует все критические факторы ингредиентов, прежде чем добавлять их в почву. «Уровень соли должен быть ниже определенного критического уровня, иначе растения быстро повреждаются», — сказал Дэниел.«Многие продукты, в том числе навоз животных, содержат большое количество солей, поэтому мы должны убедиться, что то, что мы добавляем, никогда не вызывает проблем».

Компания также проверяет рН каждой партии. pH является мерой щелочности или кислотности почвы.

Настоящий секрет искусственных почв, по словам Даниэля, заключается в создании продукта, который позволяет выращивать здоровые, привлекательные растения. Для коммерческих производителей ключом является постоянство и качество.

«У нас на складе есть 12 различных компонентов смеси», — сказал он.«Основой для наших смесей является торфяной мох, привезенный из Канады».

Кора – еще одна важная часть смесей компании. «Для наших коммерческих смесей мы используем кору пихты из Монтаны. Мы также используем кору из Эскаланте в наших продуктах для домовладельцев», — сказал Даниэль.

«Здесь, в округе Миллард, мы добываем золу из вулканической породы. Вулканы прямо через дорогу — настоящее чудо природы. Местная фирма измельчает материал в соответствии с нашими спецификациями, и мы добавляем его в нашу смесь.»

Компания использует компостированную посадочную смесь собственного производства, а также два сорта перлита и два сорта вермикулита, которые поступают от коммерческих поставщиков из других областей страны.

Одна поправка, которая становится все более популярной, изготавливается из внешней шелухи кокосовых орехов. «Мы также используем все больше и больше кокосового волокна, сделанного из кокосовых орехов. Это интересное дополнение очень хорошо удерживает воду», — сказал Даниэль. «Мы получаем наш из Индии, потому что он имеет лучшее качество для наших коммерческих смесей».

Предприятие Fillmore сертифицировано Институтом обзора органических материалов, что означает, что оно может производить смеси, сертифицированные для органических фермеров, тепличных хозяйств и садоводов.

Ассортимент продукции, выпускаемой предприятием, поражает воображение. В настоящее время компания производит 134 нестандартных смеси для производителей. Материал упакован в мешки объемом от 2 кварт до 3 кубических футов. Товар также можно купить оптом.

Во время посещения их предприятия я имел возможность убедиться, насколько важны все эти компоненты для роста растений. Компоненты должны быть тщательно смешаны и иметь правильную добавку для выращивания выдающихся товарных культур. Гектары мам, пуансеттии, клумбовых растений и других растений свидетельствуют о том, что основой хорошего роста всех растений является хорошая смесь для выращивания.

А как насчет домашних садоводов? Хотя Даниэль отдает предпочтение продуктам своей компании, он советует искать продукты, которые пользуются успехом у коммерческих производителей и регулярно проверяются на качество. Все остальное — рецепт неминуемой катастрофы.


Ларри А. Сагерс — региональный садовод Службы повышения квалификации Университета штата Юта в День Благодарения.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.