Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Фізичні властивості ґрунту

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒

План засвоєння і викладу матеріалу:

1. Поняття про фізичні властивості ґрунту.

2. Фізико-механічні властивості ґрунту.

3. Структура і структурність ґрунту.

1. Поняття про фізичні властивості ґрунту

Фізичні властивості ґрунту підрозділяються на основні та фізико-механічні.

До числа загальних фізичних властивостей відносяться:

- щільність;

- щільність твердої фази;

- пористість;

- аерація;

- питома поверхня.

Щільність ґрунту – це маса одиниці об'єму ґрунту з непорушеною структурою, тобто у природному стані. Величина щільності ґрунту коливається в межах:

- у мінеральних ґрунтах – 0,9-1,8 г/см³;

- у торфово-болотних – 0,15-0,40 г/см³.

На величину щільності ґрунту впливають мінералогічний і гранулометричний склад ґрунтів, уміст у них органічної речовини, структурність, а також будова (взаємне розташування часток твердої фази ґрунтів). Істотно впливає на щільність ґрунту, також, стан ґрунту. Пухкі ґрунти після оранки володіють найменшою щільністю, а потім після ущільнення вона збільшується до визначеної величини. Тому завдяки систематичному агротехнічному впливу верхні горизонти окультурених ґрунтів мають нижчі показники об'ємної маси.

Величина щільності ґрунту істотно впливає на водний, повітряний і тепловий режими ґрунтів, а отже, на розвиток рослин. Оптимальною щільністю на суглинних і глинистих ґрунтах є 1,00-1,25 г/см³. Подальше її збільшення викликає зниження врожайності сільськогосподарських культур.

Знаючи об'ємну масу можна підрахувати запас будь-якої сполуки в тому чи іншому шарі ґрунту за формулою

З = М·ОМ·А,

де: З – запас сполуки, т/га;

М – потужність горизонту, см;

ОМ – об'ємна маса, г/см³;

А – вміст сполуки, % від ваги ґрунту.

d – max у піску.

d - у суглинних: легких - 1,3-1,4; середніх - 1,4-1,5; важких - 1,5-1,6.

Отже, її практичне значення полягає в тому, що можна визначити властивості й склад ґрунту, кількість гумусу, структуру пористість.

D – max у глині.

Щільність ґрунту – вага одиниці об'єму твердої фази ґрунту. Ґрунти різних типів і навіть окремі ґрунтові горизонти мають неоднакову щільність. Для мінеральних ґрунтів вона коливається в межах 2,4-2,8 г/см³, для торфових - трохи більше 1 г/см³.

Щільність залежить від мінералогічного складу ґрунту і вмісту органічних речовин. Ґрунти, що містять мало гумусу й багато заліза, алюмінію мають велику щільність.

Пористість або шпаруватість – сумарний об'єм пор між частками твердої фази ґрунту, виражений у відсотках від загального об'єму ґрунту.

Загальна пористість обчислюється за показниками об'ємної маси і щільності:

де відношення:

d/D – об'єм твердої фази ґрунту, а за 1 приймається загальний об'єм ґрунту з усіма порами. Середні величини загальної пористості різних ґрунтів:

1. піщаних – 30-40%;

2. супіщаних – 40-45%;

3. суглинних – 50 %;

4. глинистих – > 52 % max;

5. торфових – 80 %.

Найнижча пористість у глеєвих горизонтах – 26-30%.

Величина пористості залежить від структурності, щільності, гранулометричного та мінералогічного складу ґрунтів.

Із загальною пористістю пов'язані найважливіші властивості ґрунту: водопроникність, вологоємність та повітроємність, газообмін між ґрунтом і атмосферою. При цьому враховується не тільки загальний об'єм пор, але й розмір самих пор. Розмір пор знаходиться в тісній залежності від гранулометричного й агрегатного складу ґрунту – чим легший ґрунт за гранулометричним складом, тим більший розмір пор.

Розрізняють пористість:

- капілярну - пори заповнені водою при вологості ґрунту = НВ;

- некапілярну - відповідає різниці між загальною і капілярною.

Коли капілярна пористість складає половину загальної - це оптимальне співвідношення (рис. 4.1.).

Р

некапілярна >0,5 мм	0,5 мм капілярна

	0,5-0,1 -макро	0,1-0,01 - мезо	0,01-0,001 -мікро
активна	пасивна

Рис.4.1.

Пористість аерації або повітрозабезпеченість – це пори, що заповнені повітрям:

А=Р–W_об

Ця величина повинна складати не менше 20 % загального об'єму ґрунту.

Питома поверхня ґрунту – сумарна поверхня всіх часток ґрунту, як зовнішня, так і внутрішня. Вона виражається в м²/г і варіюється від 1-2 м²/г у піщаних до 200-300 м²/г у важких глинистих ґрунтах.

Фізико-механічні властивості:

1) питома поверхня – 1-2 см²/г у піщаних; 200-300 см²/г у глинистих;

2) деформація (при будівництві й експлуатації зрошувальних і осушувальних земель);

3) осідання – зниження геодезичної позначки;

4) осідання – місцеве локальне зниження горизонтальної позначки землі (плавуни, водоймища, відкачка води) причини – боротьба;

5) пластичність – текучість (найбільш пластичні глинисті та Na);

6) липкість або прилипання (пов'язана з нею спілість);

7) набрякання – усадка осідання?:

8) механічна (видалення води);

9) біохімічна (мінерал);

10) ерозія;

11) зв'язність;

12) твердість;

13) структура.

2. Фізико-механічні властивості ґрунту

Ряд процесів, що відбуваються у ґрунті, визначаються його фізико-механічними властивостями, які проявляються при дії зовнішніх навантажень і діляться на:

Деформаційні – характеризують зміни ґрунту при навантаженнях, які не призводять до його механічного руйнування. До них відноситься:

Зачатість - відбувається при механічному обробітку ґрунту. Тяжка техніка залежить від гранулометричного, мінерального характеру породності, оструктуреності, вологості, гідрофільності колоїдної фракції. Монтморилоніти й органічна речовина.

Викликають збільшення ущільнення при навантаженнях.

Міцність - характеризують зміни ґрунту при навантаженнях, що викликають його руйнування. Зсув, розрив.

Зв'язність – твердість.

Геологічні – характеризують поведінку ґрунту під тиском у часі.

В'язкість – пластичність – липкість – набухання.

При будівництві й експлуатації зрошувальних і осушувальних земель спостерігається просідання й осідання ґрунтів.

Осідання – це рівномірне зменшення ґрунту в об'ємі та зниження геодезичної позначки на великій площі. Найчастіше спостерігається при осушенні. Його величина залежить від фізичних і водних властивостей ґрунту. Найбільше осідання спостерігається в торфових ґрунтах, найменше – у глинистих.

Величину осідання необхідно враховувати при будівництві гідротехнічних споруд на осушуваних землях: шлюзів-регуляторів, переїздів, мостів.

Осідання ґрунтів – це місцеве локальне зниження горизонтальної позначки землі. Спостерігається на берегах каналів, поблизу водоприймачів, а також поблизу і під гідротехнічними спорудами.

Причини осідання – велика бічна фільтрація води з каналу, значна відкачка ґрунтових вод, шаруватість ґрунтів за гранулометричним складом, і наявність на певній глибині пісків-пливунів.

Боротьба з осіданням ґрунтів – будь-якими шляхами зменшити бічну фільтрацію, необхідно проводити замулювання укосів каналу – кольматаж.

З фізико-механічних властивостей найважливішими є пластичність, липкість, набрякання, осідання, зв'язність, твердість та опірність при обробітку.

Пластичність – здатність зволоженого ґрунту змінювати форму під впливом зовнішньої сили без порушення суцільності.

У залежності від ступеня зволоження характер пластичності змінюється, а також обумовлюється наявністю часток мулу.

Сухий ґрунт пластичністю не володіє, при надлишку вологи починає текти, а отже, також не має пластичності. Тому, пластичність ґрунту характеризують як різницю між величиною вологості, при якій він починає текти (це верхня межа пластичності й одночасно нижня межа текучості) та тією вологістю, при якій шматок ґрунту можна ще скачати в тонкий шнур.

Чим більшою є ця різниця, тим еластичнішим є ґрунт. Найеластичнішими є глинисті за гранулометричним складом ґрунти й ґрунти, що насичені натрієм. Піски зовсім не пластичні, оскільки високий вміст гумусу, насиченість Ca, Mg знижує пластичність.

Липкість чи прилипання – здатність ґрунту прилипати до різних поверхонь. Сухий ґрунт липкістю не володіє. Зі збільшенням вологості вона спочатку збільшується (вологість до верхньої межі пластичності), потім починає зменшуватися.

Липкість вимірюється силою, вираженою в гр. і необхідною для того, щоб відірвати від поверхні ґрунту металеву пластину (S=1см²). Вона залежить від гранулометричного складу, кількості гумусу, вологості ґрунту, складу поглинених основ.

З липкістю пов'язана така важлива агрономічна властивість ґрунту як спілість. Якщо при обробітку ґрунту до знарядь не прилипає ґрунт, а кришиться на грудки, то це фізична спілість. Вона раніше настає в піщаних і супіщаних за гранулометричним складом ґрунтах і більш гумусованих.

Виділяють, також біологічну спілість ґрунту – стан ґрунту, при якому активно проявляються біологічні процеси.

Набрякання – збільшення об'єму ґрунту при зволоженні. Величина набрякання залежить від механічного і мінералогічного складу колоїдів. Максимальне набрякання властиве мінералам групи монтморилоніту, мінімальне – каолініту. Органічні колоїди при зволоженні також сильно збільшуються в об'ємі. Набрякання ґрунтів, насичених одновалентними катіонами (Na, Li) значно більше, ніж насичених 2-х і 3-х валентними.

Зв'язність ґрунту – здатність ґрунтів опиратися зовнішньому впливу, що прагне роз'єднати частки ґрунту. Викликається силами зчеплення між часточками ґрунту. Вона залежить від гранулометричного і мінералогічного складу, структури, вологості. Її вимірюють опором зразків ґрунту роздавлюванню, зрушенню.

Твердість ґрунту – це опір ґрунту руйнуванню при обробітку. Вона визначається особливими приладами – твердомірами і виражається в кг/см². Зі збільшенням вологості твердість ґрунтів зменшується. За твердістю ґрунти розрізняють: пухкі, ущільнені, тверді, дуже тверді.

3. Структура і структурність ґрунту

Структура ґрунту – вміст у ньому грудок і агрегатів різної величини.

Структурність – здатність ґрунту утворювати структуру.

Структура є важливою фізичною характеристикою ґрунту і залежить від гранулометричного складу, складу поглинених катіонів (Ca, Mg, Na), наявності колоїдних речовин, рослинності, проморожування ґрунту, хробаків і вологості.

Агрегати чи структурні відокремлення по різному ставляться до впливу води. Ті, котрі зберігають міцність у воді впродовж тривалого часу, називаються водостійкі (чорноземи). Ґрунти солонців, де в складі поглинених катіонів переважає Na, при зануренні у воду одразу розпливаються.

Піщані й супіщані ґрунти – безструктурні, тому що в них майже цілком відсутні колоїди (глинисті частки і гумус), тобто цемент, клей, що необхідний для утворення структури.

Суглинні та глинисті пухкі ґрунти в сухому стані можуть розпадатися на міцні брили, а при зануренні у воду вони легко розпливаються на дрібні агрегати (‹0,25 мм у діаметрі) і вони називаються мікроструктурою. Вона як правило водостійка, переважає в сіроземних ґрунтах зони сухих степів і напівпустель.

Розрізняють наступні типи і види структури:

Брилиста, грудкувата, крупно- середньо- дрібно- зерниста, горіхувата, кубовидна, призматична, стовпчаста, плиткова, листова пластинчаста.

Найсприятливішою є грудкувато-зерниста, зернисто-грудкувата і горіхувато-зерниста.

Структура ґрунту впливає на водний, повітряний, тепловий і поживний режими.

Структурні ґрунти водопроникні, тому вони менше піддаються водній та вітровій ерозії. Вода в таких ґрунтах знаходиться в грудках, а між ними - повітря, тому структурні ґрунти добре забезпечені і водою і повітрям, а поживні речовини є доступними для рослин.

Тому у нашій державі і за рубежем почалися пошуки методів штучного оструктурювання ґрунтів шляхом внесення в них невеликих кількостей речовин, що клеять – структуроутворювачів. Вони представляють собою органічні полімерні сполуки. Однак надійних і економічно вигідних способів оструктурювання ґрунтів поки ще не розроблено.

Лекція 6.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 Следующая ⇒