Крупнообломочный грунт — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Cтраница 3
Для этого берется проба крупнообломочного грунта нарушенного сложения весом 2 — 2 5 кгс. Пробу испытывают на истирание во вращающемся полочном барабане ( рис. 2.2) с числом оборотов в интервале 50 — 70 в 1 мин. [31]
| I. Интегральная кривая гранулометрического состава песка в полулогарифмическом масштабе. [32] |
При меньшем содержании заполнителя свойства крупнообломочного грунта должны устанавливаться испытаниями грунта в целом. Для установления вида заполнителя из крупнообломочного грунта удаляют частицы крупнее 2 мм. Определяют следующие характеристики заполнителя: влажность, объемный вес и коэффициент пористости, а для глинистого заполнителя — дополнительно число пластичности и показатель консистенции. [33]
При использовании в теле насыпи мерзлых крупнообломочных грунтов невозможно обеспечить необходимое уплотнение в процессе строительства.
Пески крупные и средней крупности, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и скальные грунты при любом положении уровня грунтовых вод относятся к непучинистым грунтам. [35]
При опирании подобных несущих элементов на крупнообломочные грунты с песчаным заполнением и на песчаные грунты величину Rtt определяют по формуле (1.12), в которой коэффициент условий работы т к можно брать из норм проектирования свайных фундаментов. [36]
Расчетные давления R на основания, сложенные крупнообломочными грунтами
, вычисляются по формуле (3.38) ( 17) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов.
[37]| Значения коэффициентов My, Mq и М. [38] |
Если содержание заполнителя превышает 40 %, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя. [39]
ТМГ, если выше области закрепления массива залегают плотные глины и крупнообломочные грунты, или при проходке несвязных грунтов, если погружение забивкой на данную глубину окажется неосуществимым. [40]
На площадках, сложенных продуктами выветривания магматических пород, для устройства грунтовых подушек необходимо применять элювиальные крупнообломочные грунты с невыветрелыми и слабовыветрелыми обломками, а также элювиальные дресвянистые, крупные и средней крупности пески. В отдельных случаях может быть допущено устройство подушек из крупнообломочных грунтов с сильновыветрелыми обломками. [41]
Плотность сложения песчаных грунтоз.
[42] |
Разновидность песчаных грунтов по водонасыщенмо-стн оценивается степенью влажности Sr по тем же показателям, что и крупнообломочные грунты. [43]
К прочным относят грунты, которые могут служить основанием сооружений и обеспечивают их нормальную эксплуатацию: крупнообломочные грунты, плотные и средней плотности пески, твердые и пластичные пылевато-глинистые грунты. К слабым относят грунты, которые дают под нагрузкой большие деформации, неустойчивы и не могут служить основаниями сооружений: рыхлые пески, текучие пылевато-глинистые грунты, некоторые структурно-неустойчивые грунты. [44]
Металлические резервуары производственного или противопожарного водоснабжения должны, как правило, проектироваться на основаниях, сложенных крупнообломочными грунтами, или на подсыпках из такого же грунта с устройством теплоизоляции резервуара из несгораемых материалов и подогрева воды в нем.
[45]
Страницы: 1 2 3 4
Гранулометрический состав грунтов
Гранулометрический состав грунтов – это процентное соотношение не связанных в агрегаты первичных частиц материала. От него зависят многие свойства – пористость, плотность, просадочность, водопроницаемость. Эта характеристика лежит в основе ряда классификаций. Зная гранулометрический состав грунта, можно приблизительно представить его свойства и определить сферу применения.
- Гранулометрический состав грунтов
- Основные элементы грунта
- Агрегатный состав грунта
- Макроагрегаты
- Микроагрегаты
- Классификация грунтов по гранулометрическому составу
- Крупнообломочные
- Песчаные
- Глинистые
- Методы определения гранулометрического состава грунтов
- Лабораторные методы
- Ситовый метод
- Ареометрический метод
- Пипеточный метод
- Определение гранулометрического состава грунта в домашних условиях
- Влияние гранулометрического состава на область применения грунтов
Основные элементы грунта
Элементы грунта – это частицы, которые соединены между собой прочными химическими связями.
Они могут представлять собой кристаллы или аморфные соединения. Размеры частиц колеблются от тысячных долей миллиметра до десятков сантиметров. Зерна с приблизительно одинаковым диаметром объединяются во фракции.
По составу элементы грунта разделяются на:
- Минеральные частицы
Состоят из первичных и вторичных минералов. Первые – это частицы горной породы (песок, гравий). Вторые образовались в процессе химического выветривания (вторичные глинистые минералы). Химические элементы могут быть связаны кристаллическими, аморфными или коллоидными связями. - Органоминеральные частицы
В их состав входят органические и минеральные вещества (сапропель, ил, заторфованный грунт). - Органические частицы
Это частицы почвы, состоящие из гумуса и полуразложившихся растений (торф).
По форме зерен частицы разделяются на:
- Окатанные
Поверхность их зерен гладкая.
Обычно это происходит из-за того, что грунт долгое время находился в воде и постепенно отшлифовывался. - Неокатанные
Поверхность шероховатая, с острыми углами и сколами. Чаще всего это зерна горных пород, отколовшиеся от основного монолита из-за процессов выветривания.
Обычно это происходит из-за того, что грунт долгое время находился в воде и постепенно отшлифовывался.В таблице приведена классификация элементов грунта в зависимости от их диаметра, с учетом формы зерен.
| Элементы грунта | Описание грунта | Фракции | Размер фракций (мм) |
| Валуны (окатанные частицы) и глыбы (неокатанные) | Встречаются в скальных трещиноватых и разборных грунтах. | Крупные | Более 800 |
| Средние | От 400 до 800 | ||
| Мелкие | От 200 до 400 | ||
| Галька (окатанная) и щебень (неокатанный) | Входят в состав галечниковых и щебнистых грунтов (скальные грунты со средней степенью выветривания). Галька встречается на дне водоемов или в местах, где они раньше находились. Щебень чаще получают искусственно, при дроблении горной породы. | Крупные | От 100 до 200 |
| Средние | От 60 до 100 | ||
| Мелкие | От 10 до 60 | ||
| Гравий (окатанный) и дресва (неокатанный) | Встречаются в гравелистых и дресвяных грунтах с высокой степенью выветривания. | Крупные | От 5 до 10 |
| Мелкие | От 2 до 5 | ||
| Песчаные частицы | Состоят в основном из оксида кремния, входят в состав песчаных грунтов, супесей и суглинков. | Грубые | От 1 до 2 |
| Крупные | От 0,5 до 1 | ||
| Средние | От 0,25 до 0,5 | ||
| Мелкие | От 0,10 до 0,25 | ||
| Тонкие | от 0,05 до 0,10 | ||
| Пылеватые частицы | Составляют основную часть лессов и лессовидных суглинков. | Крупные | От 0,01 до 0,05 |
| Мелкие | От 0,002 до 0,01 | ||
| Глинистые частицы | Состоят из глинистых минералов (алюмосиликатов и силикатов). Входят в состав глинистых грунтов, суглинков и супесей. | ||
| Илистые частицы | Чаще всего образуются на дне водоемов, имеют органоминеральный состав. | Грубые | От 0,0005 до 0,001 |
| Тонкие | От 0,0001 до 0,0005 | ||
| Коллоидные частицы | Одна из составляющих плодородной почвы, обеспечивает поглотительную способность грунта. Коллоиды состоят из глинистых минеральных, органических соединений. | Менее 0,0001 |
В упрощенном варианте все частицы с диаметром более 0,01 мм принято называть физическим песком, а с размером до 0,01 мм – физической глиной. В почвах зерна с размерами больше 1 мм называют скелетом (хрящом), а физическую глину и песок – мелкоземом.
Агрегатный состав грунта
Элементарные частицы грунта могут скрепляться между собой, образуя агрегаты разного размера. Это значительно изменяет структуру и некоторые свойства грунта. Например, повышается водопроницаемость, уменьшается просадочность. В почве благодаря агрегатной структуре усиливаются процессы разложения органики, улучшается аэрация, повышается плодородие.
В минеральных (строительных) грунтах в роли цементирующего вещества выступают мергели, оксиды железа, карбонаты. Они сцепляют между собой крупные обломки, мелкие песчаные, пылевидные и глинистые частицы. В почве элементы грунта склеиваются полисахаридами, гуминовыми веществами.
Агрегаты разделяются по размеру на:
- Макроагрегаты – больше 0,25 мм в диаметре.
- Микроагрегаты – до 0,25 мм в диаметре.
Макроагрегаты
К макроагрегатам минерального грунта относятся конгломераты и брекчии. Конгломераты – это сцепленные между собой окатанные частицы (галька, гравий).
Брекчии – угловатые обломки породы. Агрегаты состоят из одной или нескольких пород.
По диаметру они разделяются на:
- Валунные конгломераты (глыбовые брекчии) – 10-100 см
- Крупногалечные конгломераты (крупнощебенистые брекчии) – 5-10 см
- Среднегалечные конгломераты (среднещебенистые брекчии) – 2,5-5 см
- Мелкогалечные конгломераты (мелкощебенистые брекчии) – 1-2,5 см
Макроагрегаты почвы разделяются на типы и роды:
- Кубовидный тип с плохо выраженными гранями и слабо оформленными агрегатами (роды):
— Глыбистый – 5-10 см и больше
— Комковый – 1-5 см
— Пылеватый – до 0,5 см - Кубовидный тип с хорошо оформленными агрегатами и выраженными гранями (роды):
— Ореховатый – 7-10 мм
— Зернистый – 0,5-5 мм - Призмовидный тип (роды):
— Столбовидный (с плохо выраженными гранями) – 3-5 см
— Столбчатый (с хорошо выраженными гранями) – 3-5 см
— Призматический – 1-5 см - Плитовидный тип (роды):
— Плиточный – 1-5 мм
— Чешуйчатый – 1-3 мм
Оптимальной для почвы считается ореховатая и зернистая структура.
Именно такие агрегаты встречаются в черноземе.
Микроагрегаты
В состав микроагрегатов входят пылевидные и глинистые частицы. Они сцепляются между собой коллоидными и цементирующими связями. В качестве склеивающих компонентов выступают гумус, полисахариды, минеральные вещества (карбонаты, оксиды железа, глинистые минералы).
Микроагрегатный состав нестабильный, он зависит от условий внешней среды. При увлажнении грунта количество агрегатов увеличивается. При высушивании они распадаются на элементарные частицы.
Для определения микроагрегатного состава пробу грунта просевают через серию сит. Частицы, задержавшиеся на сите с ячейками 0,1 мм, промывают до чистой воды. Все элементы, которые останутся после промывки, считаются микроагрегатами. Их просушивают и взвешивают. Для получения точных результатов пробы предварительно замачивают в воде и кипятят в течении часа.
Микроагрегатный анализ грунта дополняет гранулометрический. Он позволяет точнее определить структуру и дисперсность материала.
Микроагрегаты в некоторых грунтах, особенно глинистых, занимают большую часть объема. Это изменяет свойства материала, глина по своим характеристикам становится похожей на мелкий песок.
Классификация грунтов по гранулометрическому составу
По гранулометрическому составу грунты разделяют на 3 основные группы:
- Крупнообломочные
- Песчаные
- Глинистые
Крупнообломочные
Так называют грунты с диаметром зерен, превышающим 2 мм. В таблице подана их классификация.
| Название крупнообломочного грунта | Диаметр частиц | Процентное содержание частиц |
| Валунный с окатанными частицами или глыбовый с не окатанными | Более 200 мм | Более 50% |
| Галечниковый с окатанными частицами и щебенистый с не окатанными | Более 10 мм | Более 50% |
| Гравийный с окатанными частицами и дресвяный с не окатанными | Более 2 мм | Более 50% |
Если в крупнообломочном грунте содержится больше 40% песка или 30% глины, то эти материалы включаются в название.
Например, дресвяно-песчаный, щебенисто-глинистый грунт, песчано-гравийная смесь. Когда в грунте присутствует больше 50% ракушки, то его называют ракушечным, при наличии 25-50% таких примесей – с ракушкой.
Песчаные
В песчаных грунтах содержатся частицы с диаметром 0,1-2 мм и выше. Их разновидности представлены в таблице.
| Название песчаного грунта | Диаметр частиц | Процентное содержание |
| Гравелистый | Более 2 мм | Более 25% |
| Крупный | Более 0,5 мм | Более 50% |
| Средней крупности | Более 0,25 мм | Более 50% |
| Мелкий | Более 0,1 мм | Более 75% |
| Пылеватый | Более 0,1 мм | Менее 75% |
Крупнообломочные и песчаные грунты разделяются по степени неоднородности (Cu) на:
- Однородные (Cu меньше 3)
- Неоднородные (Cu больше 3)
Степень неоднородности определяется по формуле: Cu=d60/d10, где d60 и d10 – диаметр частиц, меньше которого в грунте находится 60% и 10% зерен соответственно.
Глинистые
Глинистые грунты состоят из частиц с диаметром менее 0,01 мм. Но в них практически всегда есть примеси песка.
В таблице поданы виды глинистых грунтов в зависимости от количества песчаных частиц в них.
| Название грунта | Содержание песчаных частиц (с диаметром от 0,05 до 2 мм) | |
| Супесь | песчанистая | Более 50% |
| пылеватая | Менее 50% | |
| Суглинок | легкий песчанистый | Более 40% |
| лёгкий пылеватый | Менее 40% | |
| тяжёлый песчанистый | Более 40% | |
| тяжёлый пылеватый | Менее 40% | |
| Глина | лёгкая песчанистая | Более 40% |
| лёгкая пылеватая | Менее 40% | |
| тяжёлая | Не регламентируется | |
Супесь, суглинок и глина классифицируются также по числу пластичности.
У супесей оно равно 1-7, у легких суглинков 7-12, у тяжелых – 12-17, у легкой глины 17-27, у тяжелой превышает 27.
В глинистых грунтах могут присутствовать частицы с диаметром более 2 мм. В таблице поданы их особенности.
| Название грунта | Диаметр частиц | Процентное содержание |
| Глина, суглинок или супесь с галькой (щебнем) | 10-200 мм | 15-25% |
| Галечниковая (щебнистая) глина, суглинок или супесь | 10-200 мм | 25-50% |
| Глина, суглинок или супесь с гравием (дресвой) | 2-10 мм | 15-25% |
| Гравийная (дресвяная) глина, супесь или суглинок | 2-10 мм | 25-50% |
Дальше мы расскажем о том, как определяется гранулометрический состав разных грунтов.
Методы определения гранулометрического состава грунтов
Существуют прямые и непрямые методы определения гранулометрического состава грунта.
К прямым относится непосредственное измерение частиц. Если в крупнообломочных материалах это сделать можно, то для глинистых и песчаных грунтов приходится использовать дорогое оборудование (электронные или световые микроскопы). Поэтому на практике чаще используют непрямые методики.
В большинстве случаев определить гранулометрический состав можно только в лабораторных условиях. Однако есть и более простые способы, которыми можно воспользоваться, не имея под рукой специальных приспособлений. Обо всем этом мы расскажем далее.
Лабораторные методы
Гранулометрический состав грунтов определяют такими методами:
- Ситовым
- Ареометрическим
- Пипеточным
Детальнее о них вы можете прочитать дальше.
Ситовый метод
Ситовый метод используется для определения гранулометрического состава крупнообломочных и песчаных грунтов. Размеры большинства зерен в них превышают 0,1 мм.
При ситовом методе пробу грунта просеивают через серию сит с диаметром отверстий 10, 5, 2, 1, 0,5, 0,25 и 0,1 мм.
Предварительно образец растирают в ступе, чтобы избавиться от комков и выделить все элементарные частицы.
При анализе грунта с частицами от 10 мм до 0,1 мм используют промывку водой. Пробу выкладывают на сито с диаметром ячеек 0,1 мм. Струей промывают ее, пока вода не станет чистой. Затем оставшиеся частицы высушивают и разделяют на фракции.
При ситовом методе выделяют следующие фракции грунта:
- Более 10 мм
- 10-5
- 5-2
- 2-1
- 1-0,5
- 0,5-0,25
- 0,25-0,1
Для определения гранулометрического состава каждую фракцию взвешивают. Затем вычисляют ее процентное содержание – вес фракции разделяют на общий вес пробы и умножают на 100.
Ареометрический метод
Ареометрический метод определения гранулометрического состава используется для грунтов с диаметром частиц менее 0,1 мм. Его суть – в измерении плотности суспензии грунта через определенные промежутки времени с помощью прибора ареометра.
Пробу грунта измельчают и просеивают через сита с разным диаметром. Частицы, которые остались на сите 0,1 мм, дополнительно смывают водой. Смешивают пробу весом около 30 г, которая прошла через самое мелкое сито, и разбавляют ее дистиллированной водой (около 200 мл). Добавляют в полученную суспензию 25% раствор аммиака и кипятят смесь 30 минут (пески и супеси) или 1 час (суглинки).
Когда проба остынет, к ней добавляют стабилизатор — пирофосфорнокислый натрий (4% или 6,7% раствор). Суспензию взбалтывают и опускают в нее ареометр.
Замеры делают с определенными промежутками времени:
- 1 минута (для частиц с диаметром менее 0,05 мм)
- 30 минут (для частиц с диаметром более 0,01 мм)
- 11 часов (для частиц с диаметром более 0,02 мм)
Данные замеров фиксируют в специальном журнале. Затем по формуле вычисляют процентное содержание каждой фракции. Для зерен размером до 0,1 мм это делают так же, как при ситовом методе. Для фракций 0,1-0,05, 0,05-0,01, 0,01-0,002 используется формула, в которой учитываются плотность воды, плотность частиц, масса зерен с диаметром менее 0,1 мм и процентное содержание частиц с диаметром более 1 мм.
Пипеточный метод
При пипеточном методе суспензия из мелких частиц грунта готовится так же, как и при ареометрическом. Измерение объема частиц с разным диаметром делают с помощью специальной пипетки с боковыми отверстиями. Она имеет трехходовой канал, который соединяется с аспиратором и колбой с дистиллированной водой.
Перед взятием проб колоба с суспензией взбалтывается на протяжении 1 минуты. Когда частицы осядут в нее опускается пипетка. В верхних слоях концентрируются микрочастицы с диаметром 0,001-0,002 мм. В нижних оседают более крупные зерна.
Пипетка опускается на разную глубину, где и проводятся заборы проб:
- На 7 см в течение 30 с – частицы менее 0,001 и 0,002 мм
- На 10 см в течение 10-15 с – частицы менее 0,005 и 0,01 мм
- На 25 см в течение 25 с – частицы менее 0,05 мм
После забора проб их высушивают и взвешивают. Затем по формуле высчитывают процентное содержание.
Определение гранулометрического состава грунта в домашних условиях
Самостоятельно можно лишь приблизительно определить гранулометрический состав, отличить один вид грунта от другого.
Чаще всего это делается для мелкозернистых глинистых и песчаных грунтов.
Вот несколько методов:
- Чтобы отличить глину, суглинок и супесь, образец смачивают, затем делают шнур или шар. Супесь быстро распадается, не держит формы. Суглинок скатывается в шнур, но по его краям появляются трещины, он быстро распадается при подсушивании. Глина хорошо держит форму, сохраняет ее даже после высушивания.
- Образец грунта размачивают в стакане с водой. На дно будут оседать крупные песчинки, а мелкие частицы расположатся вверху. Обычной линейкой измеряют высоту осадка, а затем по объему вычисляют процентное содержание глинистых и песчаных частиц. Например, высота осадка 10 см. Из этого 3 см занимает песок, а 6 см глина. Значит в грунте около 30% песчаных частиц и до 60% глинистых. Скорее всего вы имеете дело с суглинком.
- Различить разные виды грунтов можно на ощупь. Глина с трудом растирается, частицы тонкие, мягкие. В суглинке ощущаются песчинки, а в супеси лишь слегка прощупываются пылевидные и глинистые частички.
Повторим, эти три способа позволяют определить гранулометрический состав лишь примерно. Перед началом ответственных работ стоит заказать анализ в лаборатории. В каких случаях стоит знать гранулометрический состав грунта, мы опишем дальше.
Влияние гранулометрического состава на область применения грунтов
Гранулометрический состав грунта влияет на многие его свойства – водопроницаемость, влагоемкость, плотность, прочность, просадочность. Поэтому при выборе материала или оценке грунта на участке важно ориентироваться на этот показатель.
Вот несколько рекомендаций по выбору грунта:
- Для устройства основания под фундаментами и дорожным полотном
Основанием может служить природный грунт на участке или привозной. Второй вариант используют в тех случаях, когда грунт приходится укреплять, частично или полностью заменять. На участках чаще всего попадаются глинистые или песчаные грунты, гораздо реже – скальный с разной степенью выветривания.
Одно из самых надежных оснований – галечниковый или щебенистый грунт. Он хорошо пропускает воду, крупные зерна прочные и выдерживают большие нагрузки. Желательно, чтобы грунт был неоднородным. Тогда он лучше уплотняется, менее подвержен сдвигу (мелкие зерна заклинивают крупные). Хорошей прочностью обладает глина. Мелкие частицы соединяются между собой коллоидными связями, образуя сплошной твердый массив с низкой водопроницаемостью. Но глинистые грунты склонны к набуханию и морозному пучению.
Не лучшим основанием будет мелкий песок и грунт с большим содержанием пылевидных частиц (лес и лессовидный суглинок). Эти материалы обладают высокой просадочностью. Такой грунт на участке нужно либо заменять, либо укреплять скалой, щебнем, гравием.
Подробнее об этом читайте в статье Грунт для фундамента. - Для выравнивания участков
Для выравнивания участков лучше всего использовать мелкозернистый грунт с однородным гранулометрическим составом. Подойдет песок, суглинок, супесь. Также с этой целью можно использовать мелкий гравий или дресву (фракция 2-5), без крупных включений. - Для засыпки пазух фундамента
Пазухи фундамента нужно засыпать материалом, который пропускает воду так же или меньше, чем основной грунт на участке. Лучше всего брать мелкозернистый суглинок, глину или супесь. - Для гидроизоляции
Грунт для гидроизоляции используют при оборудовании колодцев. Лучше всего в этом случае подойдет глина. Ее мелкие зерна хорошо утрамбовываются и образуют водонепроницаемый слой за счет коллоидных связей. - Для засыпки ям, траншей, котлованов
Для засыпки ям, траншей и котлованов можно брать грунт с любым гранулометрическим составом. Здесь в первую очередь обращают на стоимость материала. Часто используют котлованный грунт. Если в ямах и траншеях проложены коммуникации, лучше засыпать их песком, дресвой или гравием. Эти грунты хорошо пропускают воду, не набухают и не пучинятся.
Подробнее об этом читайте в статье Грунт для обратной засыпки. - Для засыпки временных и грунтовых дорог, ремонта дорог
Для грунтовых дорог следует использовать материалы со средним размером зерен 2-10 мм (гравий, галечник, дресву). Желательно, чтобы в них не было включений глины и мелкого песка. Такие частицы быстро смываются водой, дорога разрушается. Временные проезды можно засыпать песком или супесью. Если по временной дороге будет ездить тяжелая техника, лучше использовать крупнообломочный грунт, как и на грунтовках. - Для обустройства обочин и насыпей
Для обочин и насыпей можно использовать как крупнообломочные грунты, так и песчаные или глинистые. Очень важно, чтобы частицы материала имели шероховатую поверхность. Окатанные зерна плохо сцепляются между собой, поэтому насыпи становятся неустойчивыми. - Для укрепления грунта
Грунт укрепляют, чтобы увеличить его прочность и уменьшить просадочность. Лучше всего для этого подходят крупнообломочные разновидности – галечник, щебень, гравий. Гранулометрический состав их может быть неоднородным – частицы разного размера при трамбовке создают эффект расклинцовки и образуют прочный слой, устойчивый к сдвигам и вертикальным нагрузкам. - Для изготовления бетона низких марок
Для изготовления бетона используют крупнообломочные грунты – гравий, щебень. В них не должно быть пылевидных и глинистых частиц, которые создают пленку на поверхности крупных зерен и ухудшают адгезию. Включения песка вполне приемлемы. Песчаные грунты без примесей глины также используются в качестве наполнителя для бетона.
Также с этой целью можно использовать мелкий гравий или дресву (фракция 2-5), без крупных включений.
Гранулометрический состав их может быть неоднородным – частицы разного размера при трамбовке создают эффект расклинцовки и образуют прочный слой, устойчивый к сдвигам и вертикальным нагрузкам.Гранулометрический состав грунта – это лишь одна из характеристик, на которую стоит ориентироваться при выборе материала. Но от нее зависят многие другие свойства. Уже по названию грунта вы можете сориентироваться, из каких зерен он состоит. Но в ряде случаев лучше воспользоваться услугами специалистов, чтобы точно определить гранулометрический состав. В первую очередь это касается грунтов под фундаментами, для возведения насыпей или изготовления бетона.
Текстура почвы | Почвы — Часть 2: Физические свойства почвы и почвенной воды
При внимательном рассмотрении почвы ясно видно, что состав минеральной части весьма изменчив. Почва состоит из мелких частиц. Эти мелкие частицы являются результатом выветривания массивных пород различной минералогии с образованием более мелких фрагментов горных пород и, наконец, частиц почвы. Частицы почвы различаются по размеру, форме и химическому составу. Некоторые из них настолько малы, что их можно увидеть только в микроскоп.
Установлены три категории почвенных частиц — песок, ил и глина. Эти три группы называются почвы отделяет . Три группы разделены по размеру частиц. Частицы глины самые маленькие, а частицы песка самые большие. Диапазоны размеров почвенных сепараторов и относительный размер частиц показаны на Рис. 2.2 .
Рисунок 2.2. Относительный размер почвенных расслоений.
Частицы песка хорошо видны, но чтобы увидеть частицы ила, необходимо использовать микроскоп.
Чтобы увидеть частицы глины, нужен электронный микроскоп. По сравнению со сферами, которые мы знаем и понимаем, частица песка может быть эквивалентна баскетбольному мячу; частица ила на мяч для гольфа; и глиняная частица на головку булавки.
Доля различных частиц почвы в почве определяет ее текстуру почвы. Различают 12 классов механического состава почвы. Например, если большинство частиц крупные и грубые, почва называется песком. Он выглядит и ощущается песчаным. В илистом грунте преобладают частицы среднего размера и на ощупь он напоминает муку. Частицы почвы небольшого размера в основном составляют глинистую почву, которая во влажном состоянии кажется скользкой или жирной.
Лабораторная процедура, используемая для идентификации почвенных частиц, известна как механический анализ . Этот процесс регистрирует время, необходимое частицам почвы определенного веса, чтобы упасть на дно высокого цилиндра, наполненного водой. Текстурный треугольник можно использовать для определения класса текстуры почвы по результатам механического анализа ( Рисунок 2.
3 ). Часто в анализе используется 100 единиц почвы, так что сумма весов трех частей почвы составляет всего 100 и может быть легко преобразована в проценты. Текстурный треугольник представляет все возможные комбинации почвенных сепараторов.
Рисунок 2.3. Текстурный треугольник почвы и текстурные классы (изображение из USDA-NRCS).
Три стороны текстурного треугольника представляют увеличивающееся или уменьшающееся процентное содержание частиц песка, ила и глины. Текстурный треугольник прост в использовании, как только он понят. Предположим, что у вас есть почва, состоящая на 60 процентов из глины, на 20 процентов из ила и на 20 процентов из песка. Процент глины указан в левой части треугольника. От нижнего левого угла к вершине треугольника процент глины увеличивается от 0 до 100 процентов. Двигайтесь вдоль левой стороны треугольника, пока не достигнете 60-процентной глины. Затем на 60-процентной глине нарисуйте линию, параллельную основанию треугольника.
Процент ила указан вдоль правой стороны треугольника. От вершины треугольника к правому нижнему процент ила увеличивается от 0 до 100 процентов. Двигайтесь по правой стороне треугольника, пока не достигнете 20-процентного ила. Теперь нарисуйте линию на уровне 20 процентов ила, параллельную левой стороне треугольника. Нижняя часть треугольника определяет процентное содержание песка. От нижнего правого угла к нижнему левому углу процент песка увеличивается от 0 процентов до 100 процентов. Двигайтесь по основанию треугольника, пока не достигнете 20-процентного песка. Нарисуйте линию на уровне 20 процентов песка, параллельную правой стороне треугольника. Точка, в которой пересекаются эти три линии, определяет текстуру почвы.
Определение гранулометрического состава почв в Таблица 2.1 . Класс текстуры почвы, который вы определяете по треугольнику, должен соответствовать указанному в списке.
| Глина процентная | Процент ила | Процентный песок | Текстурный класс |
|---|---|---|---|
| 24 | 37 | 39 | Суглинок |
| 8 | 10 | 82 | Суглинистый песок |
| 35 | 52 | 13 | Суглинок пылеватый |
Таблица 2.
1. Почвенные сепараторы и текстурный класс
Используя образцы с известной структурой и при большой практике, можно определить текстуру почвы путем текстурирования вручную. При этой процедуре увлажненная почва обрабатывается между большим и остальными пальцами, чтобы сформировать ленту. Оценивается процентное содержание песка и глины. Руководство по оценке гранулометрического состава почвы вручную приведено в 9.0006 Таблица 2.2 .
| Текстурная группа почв | Класс текстуры почвы | Текстурирование на ощупь |
|---|---|---|
| От грубого до очень грубого | песок, супесь | зернистый – не образует лент и не оставляет пятен на руках |
| среднетяжелая | супесь | зернистый — оставляет пятна на руках, не образует ленты — разбивается на мелкие кусочки |
| средний | суглинок, пылеватый суглинок, ил | гладкая и похожая на муку, не образующая лент, распадается на кусочки длиной около 1/2 дюйма или меньше |
| умеренно тонкий | супесь, супесь, суглинок, пылеватая супесь, пылеватая глина, глина | формы ленты; глины из более длинных лент, чем суглинки. Суглинок кажется песчаным. |
Таблица 2.2. Текстура почвы, определенная классом текстуры почвы и оцененная вручную
Некоторые мелкие фрагменты горных пород могут присутствовать в почве в виде камней или гравия. Хотя эти фрагменты породы играют роль в физических свойствах и процессах почвы, они не учитываются при определении гранулометрического состава почвы.
Структура почвы или класс текстуры, описанные здесь, совпадают с текстурой почвы, упомянутой в Почвы. Часть 1: Происхождение и развитие почвы . Илистый суглинок Холдреджа, например, описывает текстуру поверхностного горизонта. Он будет содержать от 0 до 27 процентов глины, от 50 до 80 процентов ила и от 0 до 50 процентов песка.
Почвы разных классов гранулометрического состава часто имеют одинаковое количество отдельной почвы и ведут себя одинаково. В связи с этим часто говорят о мелкозернистых и крупнозернистых почвах. В мелкозернистых почвах преобладает глина, в крупнозернистых – песок.
Почвы среднего гранулометрического состава имеют преобладание ила. Используя эту концепцию, 12 классов текстуры почвы были объединены в три группы.
Предыдущая страница Следующая страница
11.3: Свойства почвы — Науки о Земле LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 16124
- Майкл Э. Риттер
- Университет Висконсин-Стивенс-Пойнт через физическую среду
Почвы могут быть чрезвычайно сложными системами органических и неорганических компонентов. Здесь мы сосредоточимся на нескольких наиболее важных свойствах, текстуре, структуре, цвете и химическом составе
.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Суглинистая сельскохозяйственная почва (источник NRCS. Используется с разрешения)Текстура почвы
Структура почвы относится к относительной пропорции частиц песка, ила и глины в образце почвы. Частицы глинистого размера являются наименьшими и имеют размер менее 0,002 мм. Ил представляет собой частицы среднего размера размером от 0,002 до 0,05 мм. Самая крупная частица – это песок диаметром от 0,05 мм для мелкого песка до 2,0 мм для очень крупного песка. Почвы, в которых преобладает глина, называются почвами с тонкой структурой, а почвы с преобладанием более крупных частиц называются почвами с грубой структурой. Почвоведы группируют текстуры почвы по классам текстуры почвы. А 9Треугольник текстуры почвы 0006 используется для классификации класса текстуры (см. ниже).
Рисунок \(\PageIndex{2}\): Треугольник текстуры почвы Стороны треугольника текстуры почвы масштабируются для процентного содержания песка, ила и глины.
Процентное содержание глины на левой стороне треугольника читается слева направо по треугольнику (пунктирные линии). Ил проходит сверху вниз по правой стороне и читается справа вверху влево внизу (светлые пунктирные линии). Процентное содержание песка увеличивается справа налево вдоль основания треугольника. Песок читается от нижнего правого угла к верхнему левому углу треугольника (жирные, сплошные линии). Границы классов механического состава почвы выделены синим цветом. Пересечение трех размеров треугольника дает класс текстуры. Например, если у вас есть почва с 20% глины, 60% ила и 20% песка, она относится к классу «илистых суглинков».
Самооценка \(\PageIndex{1}\)
Каков класс механического состава почвы, содержащей 45 % глины, 45 % ила и 10 % песка?
Щелевой суглинок, глина, пылеватая глина или пылеватая глина Суглинок?
- Ответить
Илистая глина
Текстура почвы влияет на многие другие свойства, такие как структура, химический состав и, что особенно важно, на пористость и проницаемость почвы.
Пористость почвы относится к количеству пор или открытого пространства между частицами почвы. Поры образуются в результате контактов между частицами почвы неправильной формы. Мелкозернистая почва имеет больше пор, чем крупнозернистая, потому что в единицу объема можно упаковать больше мелких частиц, чем более крупных. Большее количество частиц в единице объема создает больше контактов между поверхностями неправильной формы и, следовательно, больше порового пространства. В результате мелкозернистые глинистые почвы содержат больше воды, чем крупнозернистые песчаные почвы. Проницаемость — степень связи между порами почвы. Высокопроницаемая почва – это почва, в которой вода легко проходит через нее. Почвы с грубой текстурой, как правило, имеют большие, хорошо связанные между собой поровые пространства и, следовательно, высокую проницаемость.
Структура почвы
Структура почвы — это то, как частицы почвы объединяются в так называемые педы.
Педы бывают разных форм в зависимости от текстуры, состава и окружающей среды.
Гранулированный или структура крошки, похожая на крошку печенья. Они имеют тенденцию образовывать открытую структуру, которая позволяет воде и воздуху проникать в почву. Платиновая структура выглядит как стопки обеденных тарелок, наложенных одна на другую. Плитчатая конструкция имеет тенденцию препятствовать движению воды и корней растений вниз через почву. Следовательно, открытые структуры, как правило, лучше подходят для сельскохозяйственных почв.
Насыпная плотность грунта – это масса единицы объема, включая поровое пространство. Объемная плотность увеличивается с содержанием глины и считается мерой плотности почвы. Чем больше насыпная плотность, тем более уплотнен грунт. Компактные грунты имеют низкую водопроницаемость, препятствующую движению воды.
Использование тяжелой сельскохозяйственной техники может привести к уплотнению почвы, особенно во влажной глинистой почве. Уплотнение почвы приводит к уменьшению инфильтрации и увеличению стока и эрозии.
Химия почвы
По мере того, как растительный материал умирает и разлагается, он добавляет органические вещества в виде гумуса в почву. Гумус улучшает удержание влаги в почве, влияя на химический состав почвы. Катионы, такие как кальций, магний, натрий и калий, притягиваются и удерживаются гумусом. Эти катионы довольно слабо связаны с гумусом и могут быть заменены ионами металлов, такими как железо и алюминий, высвобождая их в почву для использования растениями. Почвы, обладающие способностью поглощать и удерживать обменные катионы, обладают высокой катионообменной емкостью. Почвы с высокой емкостью катионного обмена более плодородны, чем почвы с низкой обменной способностью.
Концентрация ионов водорода в почве измеряется по шкале pH .
pH почвы колеблется от 3 до 10. Чистая вода имеет pH 7, что считается нейтральным, значения pH больше семи считаются основными или щелочными , ниже семи кислыми . Большинство хороших сельскохозяйственных почв имеют pH от 5 до 7. Хотя кислые почвы представляют проблему для сельского хозяйства из-за отсутствия в них питательных веществ, щелочные почвы также могут представлять проблему. Щелочные почвы могут содержать заметные количества натрия, которые превышают толерантность растений, способствуют высокой объемной плотности и плохой структуре почвы. Щелочные почвы распространены в полузасушливых районах.
Эта страница под названием 11.3: Свойства почвы распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA. Автор, ремикс и/или куратор Майкл Э. Риттер (The Physical Environment) использует исходный контент, отредактированный в соответствии со стилем и стандартами платформа LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.