Песчаный грунт плотность: Классификация грунтов | ЕвроДор

Классификация грунтов | ЕвроДор

Физико-механические и физические свойства грунтов оказывают существенное влияние на конструкцию земляного полотна, способы производства работ и, в конечном итоге, на стоимость всей автомобильной дороги.

Грунты, используемые для возведения насыпей, разделяют на четыре основные группы: скальные, добываемые путем разрушения естественных сплошных или трещиноватых скальных массивов; крупнообломочные, залегающие в естественных условиях в виде аллювиальных и делювиальных отложений; песчаные; глинистые.    По своим физико-механическим свойствам грунты, залегающие в верхней толще земной коры, подразделяют:

• • Щебенистый грунт – не окатанные остроугольные разрушенные горные породы размером частиц до 200 мм и насыпной плотностью 1750…1900 кг/м3, естественной влажностью 2…6 % и коэффициентом разрыхления 1,3…1,4.
  • Гравелистый грунт – обломочная горная порода, состоящая из несцементированных окатанных зерен размером до 70 мм. Окатанные частицы от 70 до 200 мм принято называть галькой. Насыпная плотность гравелистого грунта достигает 1700…1900 кг/м3, естественная влажность – 2…8 % и коэффициент разрыхления – 1,14…1,28.
  • Песок – рыхлая горная порода, состоящая из обломков различных минералов и пород в виде зерен диаметром от 0,12 до 5 мм. Песок подразделяют на крупный с преобладанием фракции 0.5…5 мм, средний с преобладанием фракции 0,25…0,5 мм; мелкий с содержанием частиц 0,1…0,25 мм более 50%. Песок, в котором преобладает фракция менее 0,1 мм, называют пылеватым. Насыпная плотность песка – 1500… 1600 кг/м3, естественная влажность – 8…12% и коэффициент разрыхления – 1,0…1,1.
  • Супесь – грунт, содержащий от 30 до 50 % песчаных частиц. Насыпная плотность 1500…1600 кг/м3, естественная влажность – 10…15 %, коэффициент разрыхления – 1,2…1,3, число пластичности – 1…7.
  • Глина представляет собой силикат, содержащий глинозем, кремнезем, примеси песка, извести и др.
    , а также химически связанную воду. Глина содержит частиц мельче 0,005 мм более 30 %. При содержании в глине частиц мельче 0,005 мм более 60 %, ее называют тяжелой. Плотность глины при естественной влажности – 20…30 % составляет 1500…1600 кг/м3. Коэффициент разрыхления – 1,15…1,30. Число пластичности, в зависимости от содержания глинистых частиц, – 17…27.
  • Суглинок – грунт, содержащий от 10 до 30 % глинистых частиц. Плотность суглинка при естественной влажности 14…19 % составляет от 1500 до 1600 кг/м3. Коэффициент разрыхления изменяется в пределах от 1,2 до 1,3. Суглинок с числом пластичности 7…12 называют легким, а с числом пластичности свыше 12 – тяжелым.
  • Растительный грунт имеет в своем составе гумуса от 4 до 22 %. По механическим свойствам приближается к тяжелым суглинкам. Плотность растительного грунта при влажности 20…25 % составляет 1200…1300 кг/м3, а коэффициент разрыхления – 1,3…1,4.

Пригодность грунта для сооружения земляного полотна определяется его дорожно-строительными свойствами.

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на их порочность и устойчивость в земляном полотне. К таким грунтам относят: скальные не размягчаемые породы, крупнообломочные, песчаные (кроме мелких и пылеватых), супеси крупные и легкие.

Общая плотность грунта – описание свойства и определение

Общая плотность – это характеристика грунта с естественной влажностью и ненарушенным сложением. Она состоит из показателей всех трех фаз материала (твердой, жидкой, газообразной). На нее оказывают влияние плотность твердых частиц, их форма и размеры, вид и количество пор, влажность.

• Общая плотность грунта
• Определение общей плотности грунта
• Метод режущего кольца
• Взвешивание парафинированного образца в воде
• Взвешивание в нейтральной жидкости
• Метод замера образца правильной формы
• Метод лунки
• Радиоизотопный метод
• Практическое значение показателя общей плотности

Общая плотность выше у минеральных грунтов – например, у скалы, состоящей из сплошного массива прочных пород (габбро, базальта, гранита, серпентинита). Плотность снижается в процессе выветривания, когда в породе появляются трещины и поры, при ее распаде на отдельные части. Низкой плотностью обладают органические грунты (например, торф).

У дисперсных грунтов (состоящих из отдельных зерен, не связанных между собой) плотность зависит от размера и формы частиц. Она выше у материалов с мелкими окатанными зернами (например, у речного песка).

У грунтов с крупными зернами плотность больше зависит от минералов, из которых они состоят. Но даже при высоком показателе у частиц, общая плотность может быть низкой. Это происходит из-за высокой пористости – между крупными кусками породы есть много пустого пространства с практически нулевой плотностью.

Уменьшается общая плотность при высокой пористости, если пространство между зернами грунта заполнено воздухом. При большой влажности показатель, наоборот, может увеличиваться.

Плотность органических веществ намного ниже, чем у минералов. Но она повышается в ходе разложения органики.

Это четко видно на примере торфа. Верховой тип, в котором много неразложившихся остатков растений, имеет более низкую плотность, чем низинный.

В таблице даны усредненные показатели плотности основных разновидностей грунтов.

Разновидность грунта			Плотность минимальная (кг/м3)	Плотность средняя (кг/м3)	Плотность максимальная (кг/м3)
Связные скальные грунты магматического происхождения	Выветренные		2500	—	2900
	Без признаков выветривания		3000	—	3300
	Гранит, габбро, диорит, гнейсы, сиениты	Крупнозернистые, выветренные, низкой прочности	—	2500	—
		Среднезернистые, выветренные, средней прочности	—	2600	—
		Мелкозернистые, выветренные, прочные	—	2700	—
		Крупнозернистые, без выветривания, прочные	—	2800	—
		Среднезернистые, без выветривания, очень прочные	—	2900	—
		Мелкозернистые, без выветривания, очень прочные	—	3100	—
		Микрозернистые, порфировые, без выветривания, очень прочные	—	3300	—
	Андезит, базальт, порфирит	Сильно выветренные, слабые	—	2600	—
		Слабо выветренные, прочные	—	2700	—
		Со следами выветривания, очень прочные	—	2800	—
		Без признаков выветривания, очень прочные	—	3100	—
		Микроструктурные, без признаков выветривания, очень прочные	—	3300	—
	Диабазы	Сильно выветренные, с низкой прочностью	—	2600	—
		Слабо выветренные, прочные	—	2700	—
		Без выветривания, прочные	—	2800	—
		Без выветривания, очень прочные	—	2900	—
Связные скальные грунты метаморфического происхождения	Выветренные, метаморфические		2400	—	2600
	Метаморфические, без признаков выветривания		2100	—	1900
	Серпентинит	Выветренные, слабые	—	2400	—
		Средней прочности	—	2500	—
		Очень прочные	—	2600	—
	Кварциты	Сланцевые, сильно выветренные, средней прочности	—	2500	—
		Средней степени выветривания, прочные	—	2600	—
		Слабо выветренные, очень прочные	—	2700	—
		Без признаков выветривания, очень прочные	—	2800	—
		Мелкозернистые, без выветривания	—	3000	—
	Мрамор прочный		—	2700	—
	Сланцы	Выветренные, низкой прочности	—	200	—
		Окварцованные, прочные	—	2300	—
		Песчаные, прочные	—	2500	—
		Кремнистые, очень прочные	—	2600	—
		Окремнелые, очень прочные	—	2600	—
		Слабо выветренные, оглиненные	—	2600	—
		Средней прочности	—	2800	—
Связные скальные грунты из осадочных пород	Доломиты	Мягкие, пористые, выветренные, с низкой прочностью	—	2700	—
		Прочные	—	2800	—
		Очень прочные	—	2900	—
	Известняки	Мягкие, пористые, выветренные, с низкой прочностью	—	1200	—
		Мергелистые, со средней прочностью	—	2300	—
		Мергелистые, прочные	—	2700	—
		Доломитизированные, прочные	—	2900	—
		Окварцованные, очень прочные	—	3100	—
	Песчаники	Выветренные, малой прочности	—	2200	—
		На глинистом цементе, средней прочности	—	2300	—
		На известковом цементе, прочные	—	2500	—
		На железистом либо известковом цементе, прочные	—	2600	—
		Кремнистые, очень прочные	—	2700	—
		На кварцевом цементе, очень прочные	—	2700	—
	Ракушечник	Слабо сцементированные, очень низкой прочности	—	1200	—
		Сцементированные, малой прочности	—	1800	—
	Мел	Мягкие, низкой прочности	—	1550	—
		Малой прочности	—	1800	—
	Трепел	Низкой прочности	—	1500	—
		Малой прочности	—	1770	—
	Пемза		—	1100	—
	Туф		—	1100	—
	Опока		—	1900	—
	Гипс		—	2200	—
Скальные дисперсные грунты	Конгломераты и брекчии	Из осадочных пород на глинистом цементе, с малой прочностью, слабо сцементированные	1 900		2100
		Из осадочных пород на известковом цементе, средней прочности	—	2300	—
		Из осадочных пород на кремнистом цементе, прочные	—	2600	—
		Из магматических пород, с галькой, на известковом и кремнистом цементе, очень прочные	—	2900	—
	Гравийно-галечные	Размер частиц до 80 мм	—	1750	—
		Смесь сцементированной гальки, гравия, мелкого песка и лессовидной супеси	1900	—	2200
		Размер частиц больше 80 мм	—	1950	—
		Размер частиц больше 80 мм, валунов до 10%	—	1950	—
		Размер частиц от 80 мм, валунов до 30%	—	2000	—
		Размер частиц от 80 мм, валунов до 70%	—	2300	—
		Размер частиц более 80 мм, валунов от 70%	—	2600	—
	Щебень	Размер частиц до 40 мм	—	1750	—
		Размер частиц до 150 мм
Дресва	В месте залегания (элювий)		—	2000	—
	Перемещенные		—	1800	—
Дисперсные грунты	Песок	Без примесей	—	1600	—
		С дюн и барханов	—	1600	—
		С примесями гравия, гальки, щебня до 10%	—	1600	—
		С примесями гравия, гальки, щебня более 10%	—	1700	—
	Супеси	Легкие, пластичные, без примесей	—	1650	—
		Тяжелые, без примесей, легкие с щебнем, гравием галькой до 10%	—	1650	—
		Тяжелые, без примесей / легкие, с примесями до 30%	—	1800	—
		Тяжелые, без примесей / легкие, с примесями больше 30%	—	1850	—
	Суглинки	Легкие и лессовидные, мягкопластичные, без примесей	—	1700	—
		Мягкопластичные, с примесями гравия, гальки щебня до 10%, тугопластичные	—	1700	—
		Легкие, мягкопластичные, с примесями от 10%, тугопластичные, с примесями до 10, тяжелые, полутвердые и твердые без примесей	—	1750	—
		Тяжелые, полутвердые и твердые, с примесями более 10%	—	1950	—
	Глины	Мягколпластичные и тугопластичные, с примесями гальки, гравия, щебня до 10%	—	1750	—
		Мягкопластичные и тугопластичные, без примесей	—	1600	—
		Мягкопластичные и тугопластичные, с примесями более 10%	—	1900	—
		Мягкие, карбонные	—	1950	—
		Тяжелые, карбонные / тяжелые, сланцевые	1950		2150
	Лёсс	Мягкопластичные	—	1600	—
		Тугопластичные, с примесью гравия и гальки	—	1800	—
		Твердые	—	1800	—
Грунты ледникового происхождения (моренные)	Пески, супеси, суглинки с коэффициентом пористости от 0,5 и содержанием частиц более 2 мм до 10%		—	1600	—
	Пески, супеси, суглинки с коэффициентом пористости до 0,5 и содержанием частиц более 2 мм до 10%		—	1800	—
	Глины с показателем консистенции до 0,5 и числом зерен больше 2 мм до 10%		—	1850	—
	Пески, глины, суглинки и супеси с коэффициентом пористости больше 0,5 и содержанием частиц от 2 мм больше 35%		—	1800	—
	Пески, глины, суглинки и супеси с коэффициентом пористости больше 0,5 и содержанием частиц от 2 мм от 35% до 65%		—	1900	—
	Глины, пески, суглинки и супеси с коэффициентом пористости больше 0,5 и содержанием частиц от 2 мм больше 65%		—	1950	—
	Глины, пески, суглинки и супеси с коэффициентом пористости меньше 0,5 и содержанием частиц от 2 мм до 35%		—	200	—
	Глины, пески, суглинки и супеси с коэффициентом пористости меньше 0,5 и содержанием частиц от 2 мм от 35% до 65%		—	2100	—
	Глины, пески, суглинки и супеси с коэффициентом пористости меньше 0,5 и содержанием частиц от 2 мм больше 65%		—	2300	—
	Валунный грунт, в котором больше половины зерен имеют диаметр от 200 мм		—	2500	—
Мерзлые и сезонно-протаивающие	Растительный и заторфованный грунт, торф		—	1150	—
	Пески, суглинки, супеси без примесей		—	1750	—
	Пески, суглинки и супеси с примесями щебня, дресвы, гравия или гальки до 20% и валунов до 10%		—	1950	—
	Пески, суглинки и супеси с примесями щебня, дресвы, гравия или гальки от 20% и валунов от 10%		—	2100	—
Органические	Грунт растительного слоя	Без корней кустов и деревьев	—	1200	—
		С корнями кустов и деревьев	—	1200	—
		С примесями гальки, гравия, щебня	—	1400	—
	Черноземы и каштановые почвы	Твердые	—	1200	—
		Мягкие пластичные	—	1300	—
		Твердые и мягкие, с корнями растений	—	1300	—
	Торф	Без древесных корней	800	—	1000
		С древесными корнями до 30 мм	850	—	1050
		С древесными корнями от 30 мм	900	—	1200
Другие виды грунтов	Бокситы		—	2600	—
	Кремний		—	3300	—
	Шлаки	Котельные рыхлые	—	700	—
		Котельные слежавшиеся	—	700	—
		Металлургические без признаков выветривания	—	1500	—
	Строительный грунт	Рыхлый и слежавшийся	—	1800	—
		Сцементированный	—	1900	—

Далее мы расскажем, какими методами можно измерить общую плотность грунта.

Определение общей плотности грунта

Основные методики исследования общей плотности грунтов описаны в ГОСТ 5180-2015.

К ним относятся:

• Метод режущего кольца
• Взвешивание в воде парафинированного образца
• Взвешивание парафинированного образца в нейтральной жидкости

Кроме них используются следующие способы:

• Замер образца правильной формы
• Метод лунки
• Радиоизотопное исследование плотности

В таблице даны наиболее приемлемые методы определения общей плотности для разных видов грунтов.

Метод	Тип грунта
Режущим кольцом	Любой грунт, который легко вырезается кольцом, не сохраняет своей формы после вырезки или является слегка промерзшим
Взвешивание в воде парафинированного образца	Пылевато-глинистые, легко крошащиеся, с трудом поддающиеся вырезке
Взвешивание парафинированного образца в нейтральной жидкости	Мерзлые

Детальнее о перечисленных методах читайте в продолжении статьи.

Метод режущего кольца

Этим способом плотность можно определить самостоятельно. Нужно лишь иметь под рукой некоторые инструменты.

Для измерений понадобятся:

• Весы
• Стальное кольцо с антикоррозийным покрытием
• Гладкие пластины из стекла, металла или пластика
• Аналитические весы

В таблице даны параметры кольца для разных грунтов.

Тип грунта	Параметры кольца
	Толщина стенки	Внутренний диаметр	Высота	Угол заточки режущего края
Пылевато-глинистый	1,5-2 мм	50 мм и больше	0,3-0,8 диаметра	До 30
Песчаный сыпучий	2-4 мм	70 мм и больше	0,3 диаметра или равная ему	До 30
Мерзлый пылевато-глинистый	3-4 мм	80 мм и больше	Равна диаметру	До 45

Порядок проведения работы:

1. Сначала нужно измерить внутренний диаметр кольца штангенциркулем, высоту – линейкой и вычислить объем. У стандартных приборов объем уже рассчитан и прописан в инструкции.
2. Затем внутреннюю поверхность покрывают вазелином, предварительно взвесив вещество на аналитических весах.
3. Поверхность грунта разравнивают, ставят на нее кольцо.
4. Затем постепенно кольцо опускают, параллельно убирают грунт, чтобы с внешней стороны кольца образовалась выемка на 1 мм шире внутреннего диаметра.
5. Когда грунт поднимется над внешним ободком, его аккуратно убирают.
6. Затем грунтовый столбик подрезают снизу кольца и перекрывают дно пластиной.
7. В конце кольцо с грунтом ставят на весы и снимают показатели.

Плотность высчитывают по формуле:

Испытание проводят несколько раз. Оно считается достоверным, если разница между объемом каждой пробы составляет не более 0,01 г/см3.

Взвешивание парафинированного образца в воде

Этот метод еще называют парафиновым.

Для проведения испытания понадобятся:

• Образец грунта с ненарушенной структурой и естественной влажностью объемом около 50 см3
• Тонкая нить
• Парафин
• Тонкая игла
• Стакан с водой
• Штатив для подвешивания пробы

Проведение испытания:

1. Необходимо срезать острые углы у пробы грунта и придать ей округлую форму.
2. Затем нужно обмотать шар нитью и взвесить.
3. Парафин разогревают до 50-60°С и опускают туда пробу на 3-5 сек.
4. Потом образец вынимают и тонкой иглой прокалывают пузырьки воздуха на поверхности. Повторять действие нужно несколько раз, пока не образуется плотная пленка без пузырей.
5. Грунт охлаждают и взвешивают вместе с парафиновой оболочкой.
6. Над чашкой весов устанавливают емкость с водой, чтобы она их не касалась (используют подставку).
7. К весам подвязывают пробу грунта в парафиновой оболочке и опускают ее в чашу с водой. Грунтовый шар не должен касаться стенок и дна емкости.
8. Грунт вынимают из воды и повторно крепят на весы. Разница между результатами не должна превышать 0,02 г. Если она больше – это значит, что вода попала в грунт, и опыт следует повторить.

Плотность высчитывают по формуле:

Для определения плотности воды пользуются готовыми данными при разных температурах. Они приведены в таблице.

Температура, °С	Плотность воды, г/см3
0-12	1
13-18	0,999
19-23	0,998
24-27	0,997
28-30	0,996
31-33	0,995

Опыт проводят 2 раза с каждой пробой и выводят среднее значение плотности с точностью до 0,01 г/см3. Допускается расхождение между двумя опытами не более 0,02 г/см3.

Взвешивание в нейтральной жидкости

Метод предназначен для определения показателя у мерзлых грунтов. Вместо воды берут керосин, лигроин либо другую нейтральную жидкость. Она, как и образец, должна быть минусовой температуры. Испытание проводят также, как описано выше.

Результаты вычисляют по формуле:

Метод замера образца правильной формы

При этом способе измерения из грунта с природным сложением вырезают куб либо параллелепипед с заданной величиной граней. Затем определяют объем фигуры. После этого ее взвешивают и вычисляют плотность – вес разделяют на объем.

Метод лунки

Таким методом определяют плотность мерзлых и крупнообломочных грунтов. В земле делают лунку с гранями 30×30×30 см. Потом материал извлекают и взвешивают его с точностью до 1 г. После этого пустую лунку застилают полиэтиленовой пленкой, заполняют жидкостью либо песком с частицами 0,5-3 мм. Затем все извлекают и определяют объем заполнителя. Далее массу грунта разделяют на полученную цифру и получают его плотность.

Радиоизотопный метод

Радиоизотопным методом измеряют плотность грунта в месте его залегания.

Используется 2 варианта:

• Гаммаскопический – для измерения плотности на глубине 1,5-2 м. Источник излучения и детектор располагаются в параллельных скважинах или на поверхности грунта.
• Методика рассеянного гамма-излучения – для определения плотности на большой глубине. Источник лучей и детектор располагаются в скважинах.

Для реализации последних трех методов необходимо иметь специальное оборудование и разрешение на работу. Поэтому эти способы применяются только при промышленном строительстве, при разработке шахт и карьеров.

Практическое значение показателя общей плотности

Показатель общей плотности грунта на практике имеет наибольшее значение и более точный показатель. Его можно вычислить самостоятельно, имея под рукой емкость заданного объема и весы.

Определение показателя позволяет решить несколько практических вопросов:

• При строительстве фундаментов и оснований дорог с помощью общей плотности рассчитывают предполагаемую усадку и потребность в дополнительном уплотнении, допустимую нагрузку.
• Показатель помогает узнать давление, которое будет оказывать грунт на стенки фундамента.
• С помощью показателя рассчитывают насыпную плотность – соотношение веса и объема материала при свободной засыпке. Эта величина помогает переводить кубометры в тонны и обратно, рассчитывать количество транспорта для перевозки и площадь места для складирования. Подробно об этой характеристике вы можете прочитать на нашей странице Насыпная плотность сыпучих материалов и грунтов.

О других видах плотности грунтов вы можете прочитать в наших статьях:

• Плотность твердой фазы грунта
• Плотность сухого (скелета) грунта
• Максимальная плотность грунта

Также рекомендуем к прочтению нашу статью о плотности грунтов в целом.

Объемная плотность — измерение | Информационные бюллетени




Ключевые моменты





• Насыпная плотность – это вес почвы в заданном объеме.


• Почвы с объемной плотностью выше 1,6 г/см3, как правило, ограничивают рост корней.


• Объемная плотность увеличивается с уплотнением и имеет тенденцию к увеличению с глубиной.


• Песчаные почвы более склонны к высокой объемной плотности.


• Насыпная плотность может использоваться для расчета свойств почвы на единицу площади (например, кг/га).



 




Справочная информация

Объемная плотность почвы (BD), также известная как сухая объемная плотность, представляет собой массу сухой почвы (M _{твердых веществ} ), деленную на общий объем почвы (V _почвы ). Общий объем почвы представляет собой объединенный объем твердых частиц и пор, которые могут содержать воздух (V _воздух ) или воду (V _вода ) или и то, и другое (рисунок 1). Средние значения содержания воздуха, воды и твердого вещества в почве легко измерить, и они являются полезным индикатором физического состояния почвы.

Почва BD и пористость (количество поровых пространств) отражают размер, форму и расположение частиц и пустот (структура почвы). И BD, и пористость (V _пор ) дают хорошее представление о пригодности для роста корней и проницаемости почвы и имеют жизненно важное значение для системы почва-растение-атмосфера (Cresswell and Hamilton, 2002; McKenzie et al. , 2004). ). Обычно желательно иметь почву с низким BD (<1,5 г/см ³ ) (Hunt and Gilkes, 19).92) для оптимального движения воздуха и воды через почву.

 

 




Измерение объемной плотности

Измерение объемной плотности можно выполнить, если вы подозреваете, что ваша почва уплотнена, или в рамках планов управления удобрениями или орошением (см. информационный бюллетень «Насыпная плотность — использование на ферме»). Чтобы учесть изменчивость, полезно провести несколько измерений в одном и том же месте с течением времени и на разных глубинах в почве, например, на глубине 10, 30 и 50 см, чтобы посмотреть как на поверхность почвы, так и на недра. Также полезно измерять объемную плотность при сравнении методов управления (например, возделываемых и невозделываемых), поскольку физические свойства почвы часто изменяются (Хант и Гилкес, 19).92).

Наиболее распространенный метод измерения BD почвы заключается в сборе известного объема почвы с помощью металлического кольца, вдавленного в почву (неповрежденная сердцевина), и определении веса после высыхания (McKenzie et al. , 2004).

 

 




Отбор проб почвы

Этот метод лучше всего подходит для влажных почв без гравия. При отборе проб летом можно смочить почву вручную, чтобы сохранить нетронутым керн насыпной плотности. Для этого поместите бездонный барабан на почву и залейте водой, дав возможность естественному увлажнению в течение 24 часов.

Используя соответствующие инструменты (см. информационную рамку), подготовьте ненарушенную плоскую горизонтальную поверхность в почве лопатой на той глубине, на которой вы хотите взять пробу. Вдавите или осторожно вбейте стальное кольцо в почву. Для защиты кольца можно использовать деревянный брусок. Не вдавливайте кольцо слишком далеко, иначе почва уплотнится. Выкопайте вокруг кольца, не нарушая и не рыхляя почву, содержащуюся в нем, и осторожно удалите его с неповрежденной почвой (рис. 2). Удалите излишки почвы за пределами кольца и срежьте все растения или корни на поверхности почвы ножницами). Насыпьте почву в полиэтиленовый пакет и закройте его, отметив дату и место взятия образца. Распространенными источниками ошибок при измерении BD являются нарушение почвы при отборе проб, неточная обрезка и неточное измерение объема кольца. Гравий может затруднить обрезку керна и дать неточные значения, поэтому лучше взять больше образцов, чтобы таким образом уменьшить ошибку.

 

Рис. 2: Кольцо объемной плотности с неповрежденным грунтовым ядром внутри.

 




Расчеты




Объем почвы

Объем почвы = объем кольца

Для расчета объема кольца:

i. Измерьте линейкой высоту кольца в сантиметрах с точностью до миллиметра.

ii. Измерьте диаметр кольца и уменьшите это значение вдвое, чтобы получить радиус®.

III. Объем кольца (см ³ ) = 3,14 x r ² x высота кольца.

При диаметре кольца = 7 см и высоте кольца = 10 см Объем кольца = 3,14 x 3,5 x 3,5 x 10 = 384,65 см почвы:

i. Взвесьте жаростойкий контейнер в граммах (W ₁ ).

ii. Аккуратно удалите всю почву из пакета в контейнер. Подсушите грунт 10 минут в микроволновке или 2 часа в обычной духовке при 105ºC.

III. Когда почва высохнет, взвесьте образец на весах (W ₂ ).

iv. Масса сухой почвы (г) = W ₂ – W ₁




Объемная плотность

Объемная плотность (г/см ³ ) = Вес сухой почвы (г) / Объем почвы (см ³ )

Насыпная плотность обычно выражается в мегаграммах на кубический метр (Мг/м ³ ), но также используются численные эквиваленты г/см ³ и т/м ³ (1 Мг/м ³ = 1 г/см ³ = 1 т/м ³ ) (Cresswell and Hamilton, 2002).

 




Критические значения для уплотнения

Критическое значение объемной плотности для ограничения роста корней зависит от типа почвы (Hunt and Gilkes, 1992), но в целом объемная плотность более 1,6 г/см ³ имеет тенденцию ограничивать рост корней роста (McKenzie et al. , 2004). Песчаные почвы обычно имеют более высокую объемную плотность (1,3–1,7 г/см ³ ), чем мелкие илы и глины (1,1–1,6 г/см ³ ), потому что они имеют больше, но меньше пор. В глинистых почвах с хорошей структурой поровое пространство больше, потому что частицы очень маленькие, и между ними помещается множество мелких пор. Почвы, богатые органическим веществом (например, торфяные почвы), могут иметь плотность менее 0,5 г/см ³ .

Объемная плотность увеличивается при уплотнении (см. информационный бюллетень «Подповерхностное уплотнение») на глубине и в очень плотных грунтах или сильно затвердевших горизонтах может превышать 2,0 г/см ³ (NLWRA, 2001; Cresswell and Hamilton, 2002).

 




Почвы с крупными фрагментами

Фракция почвы, прошедшая через сито с размером ячеек 2 мм, представляет собой мелкоземную фракцию. Материал, остающийся на сите (частицы > 2 мм), представляет собой крупные фрагменты и гравий. Наличие гравия оказывает существенное влияние на механические и гидравлические свойства почвы. Общее поровое пространство уменьшается в почве с большим количеством гравия, и растения более восприимчивы к воздействию засухи и заболачивания. Если в почве больше 10 % гравия или размер камней больше 2 см, обычные показания насыпной плотности будут неточными, так как насыпная плотность большинства крупных фрагментов составляет 2,2–3,0 г/см 9 .0044 3 (Маккензи и др., 2002). Это важно учитывать при использовании измерений объемной плотности для расчета уровней питательных веществ в расчете на площадь, так как это может привести к переоценке.

Метод экскавации или замены воды полезен для почв, которые слишком рыхлые, чтобы собрать неповрежденный керн или комок, или для почв, содержащих гравий. Как неповрежденный комок, так и методы раскопок подробно описаны Крессвеллом и Гамильтоном (2002).

См. информационный бюллетень «Объемная плотность — использование на ферме» для получения информации об интерпретации результатов объемной плотности и использовании ее для расчета общего содержания питательных веществ и углерода.

 




Дополнительная литература и ссылки

Cresswell HP and Hamilton (2002) Анализ размера частиц. В: Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земли . (Редакторы NJ McKenzie, HP Cresswell и KJ Coughlan) Издательство CSIRO: Collingwood, Victoria. стр. 224-239.

Хант Н. и Гилкс Р. (1992) Справочник по мониторингу ферм . Университет Западной Австралии: Недлендс, Вашингтон.

Маккензи Н., Кофлан К. и Крессвелл Х. (2002) Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земли . Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

McKenzie NJ, Jacquier DJ, Isbell RF, Brown KL (2004) Почвы и ландшафты Австралии. Иллюстрированный сборник . Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

NLWRA (2001) Австралийская сельскохозяйственная оценка 2001. Национальный аудит земельных и водных ресурсов.

 

Авторы: Кэтрин Браун (Университет Западной Австралии) и Эндрю Уэрретт (Департамент сельского хозяйства и продовольствия, Западная Австралия).

 

Этот информационный бюллетень на сайте www.soilquality.org.au был профинансирован программой «Здоровые почвы для устойчивых ферм», инициативой Фонда природного наследия правительства Австралии в партнерстве с GRDC и регионами WA NRM Совета по водосбору и NRM Южного побережья, через Национальный план действий по солености и качеству воды и инвестиции в Национальную программу по уходу за землей WA и правительства Австралии.

Главный исполнительный директор Департамента сельского хозяйства и продовольствия штата Западная Австралия и Университет Западной Австралии не несут никакой ответственности по причине небрежности или иным образом вытекающим из использования или разглашения этой информации или любой ее части.

Плотность почвы: объемная плотность и плотность частиц

Плотность почвы: объемная плотность и плотность частиц
 

Плотность представляет собой вес (массу) на единицу объема вещества.
 
Плотность = Масса/Объем

Плотность почвы выражается двумя общепринятыми понятиями: плотностью частиц и объемной плотностью. В метрической системе плотность частиц может быть выражена в мегаграммах на кубический метр (Мг/м3). Таким образом, если 1 м3 твердых частиц почвы весит 2,6 Мг, плотность частиц составляет 2,6 Мг/м3 (поскольку 1 Мг = 1 миллион граммов и 1 м3 = 1 миллион кубических сантиметров), таким образом, плотность частиц также может быть выражена как 2,6 г/см3.

Плотность частиц: Вес на единицу объема твердой части почвы называется плотностью частиц. Обычно плотность частиц нормальных почв составляет 2,65 грамма на кубический сантиметр. Плотность частиц выше при большом количестве тяжелых минералов, таких как магнетит; в почве присутствуют лимонит и гематит. С увеличением органического вещества почвы плотность частиц уменьшается. Плотность частиц также называют истинной плотностью.

Таблица Плотность частиц различных текстурных классов почвы  

Похожие сообщения

Текстурные классы	Плотность частиц (г/см3)
Крупный песок	2,655
Мелкий песок	2,659
Ил	2,798
Глина	2,837

Объемная плотность: Сухой вес единицы объема почвы, включая поры, называется объемной плотностью. Объемная плотность почвы всегда меньше плотности ее частиц. Насыпная плотность песчаной почвы составляет около 1,6 г/см3, а органического вещества — около 0,5. Объемная плотность обычно уменьшается по мере того, как минеральные почвы становятся более тонкими по текстуре. Объемная плотность косвенно зависит от общего порового пространства, присутствующего в почве, и дает хорошую оценку пористости почвы. Объемная плотность имеет большее значение, чем плотность частиц, для понимания физического поведения почвы. Как правило, почвы с низкой объемной плотностью имеют благоприятные физические условия.

Насыпная плотность различных текстурных классов
 

Текстурный класс	Насыпная плотность (г/куб.см)	Поровое пространство (%)
Песчаный грунт	1,6	40
Суглинок	1,4	47
Илистый суглинок	1,3	50
Глина	1,1	58

Факторы, влияющие на объемную плотность
 
1. Объем пор: Поскольку объемная плотность связана с совокупным объемом твердых частиц и пор, грунты с высокой долей порового пространства по отношению к твердым телам имеют более низкую объемную плотность, чем более плотные почвы. и имеют меньше пор. Следовательно, любой фактор, влияющий на поровое пространство почвы, будет влиять на объемную плотность.

2. Текстура: Мелкозернистые поверхностные почвы, такие как илистые суглинки, глины и суглинки, обычно имеют более низкую объемную плотность, чем песчаные почвы. Это связано с тем, что почвы с мелкой текстурой имеют тенденцию образовывать пористые зерна, особенно из-за достаточного содержания органических веществ. Это приводит к большому объему пор и низкой объемной плотности. Однако в песчаных почвах содержание органического вещества обычно невелико, твердые частицы располагаются близко друг к другу, а объемная плотность обычно выше, чем в почвах с мелкой текстурой.
 
3. Содержание органического вещества: чем больше содержание органического вещества в почве, тем больше объем пор, что свидетельствует о меньшей объемной плотности почвы, и наоборот.