что такое усадка почвы
Усадка грунта
Стадии усадки
У водонасыщенных глин этот процесс продолжается в три стадии: замедленную, нормальную и остаточную. На первой стадии вода испаряется из крупных пор, нередко армированных цементирующими веществами, вследствие чего общее уменьшение объёма грунта может быть меньше объёма испарившейся воды. На стадии нормальной усадки уменьшение объёма грунта максимально и примерно равно объёму испарившейся воды. При дальнейшем высыхании на стадии остаточной усадки изменение объёма грунта значительно отстаёт от объёма испарившейся влаги, а величина усадки грунта обычно не превышает 2-3% от общей усадки.
От чего зависит усадка грунта?
Чем выше содержание глинистых частиц в грунте, тем больше усадка. Более всего этот процесс характерен для монтмориллонитовых глин, менее всего – для каолинитовых. Гидрослюдистые глины занимают промежуточное положение. Глины, насыщенные ионом натрия или лития, дают наибольшую усадку.
При наличии в обменном комплексе кальция, а также трёхвалентных катионов усадка грунта будет меньше. Ее величина возрастает с увеличением влажности и уменьшением плотности. Она также зависит от степени ориентированности глинистых частиц, увеличиваясь с её возрастанием. Грунты с более прочными структурными связями имеют наименьшую усадку грунта, чем грунты со слабыми связями.
На характер развития процесса усадки грунта влияет режим сушки. Как правило, с ускорением сушки, усадка грунта уменьшается. Усадка происходит до достижения грунтом определенной влажности (предел усадки грунта), ниже которой уменьшение размера образца не происходит.
Расчет усадки
Приложение внешней нагрузки способствует развитию усадки. Она проявляется не только при сушке, но и при любом обезвоживании, например, при воздействии электроосмоса. Усадка может привести к понижению поверхности грунта. Ее величина характеризуется относительной линейной (b1) и объёмной (bv) усадкой, равными
Что такое усадка почвы
Глава 5. ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ПОЧВ
Свойства почвы как единого физического тела во многом определяются составом, соотношением, взаимодействием и динамикой твердой, жидкой, газообразной и живой фаз. В этом аспекте особую роль играют физические свойства почвы. К ним относятся общие физические, физико-механические, водные, воздушные, тепловые свойства, структура. Физические свойства влияют на характер почвообразовательного процесса, плодородие почвы и развитие растений.
§1. Общие физические свойства
К общим физическим свойствам относятся плотность почвы, плотность твердой фазы и порозность.
Плотность почвы (объемная плотность, плотность сложения) – вес в граммах 1 см 3 почвы в естественном сложении (вместе с почвенным воздухом). Плотность почвы характеризует взаимное расположение почвенных частиц и агрегатов. Поскольку в объем почвы входят имеющиеся в ней поры, плотность почвы будет всегда меньше плотности твердой фазы. Обозначают dV, выражают в т/м 3 или г/см 3 и рассчитывают:
Оценка почв по показателю плотности
Плотность почвы, г/см 3
Почва вспушена или богата органическим
Типичные величины для культурной и
Пашня сильно уплотнена
Типичные величины для подпахотных горизонтов различных почв (кроме черноземов)
Сильно уплотненные иллювиальные горизонты
Плотность твердой фазы в определенной степени служит признаком, по которому можно судить о минералогическом составе, содержании органического вещества, её используют для расчета порозности и скорости падения частиц по формуле Стокса при анализе механического состава почв.
Пористость (порозность, скважность) –это суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Обозначают P и определяют расчетным путем по соотношению показателей плотности почвы (dV) и плотности твердой фазы (D), выраженному в процентах:
Пористость зависит от гранулометрического состава, структуры, плотности. В пахотных почвах пористость обусловлена обработкой и приемами окультуривания, при рыхлении – увеличивается, при уплотнении – уменьшается. Размеры пор, в совокупности образующих общую пористость почвы, варьируют от тончайших капилляров (для воды) до более крупных промежутков (для воздуха), которые не обладают капиллярными свойствами (должны составлять не менее 20 – 25 % от общей пористости).
Общая пористость почвы колеблется от 25 % (глина) до 90 % (торф). В культурной песчаной почве она равна 45 – 50 %, черноземах – достигает 60 – 63 %, вниз по профилю (кроме торфяников) она уменьшается. Оценка общей пористости (по Н.А.Качинскому) приведена в таблице 5.
Оценка почв по показателю пористости
Почва вспушена – избыточно пористая
Культурный пахотный слой
Неудовлетворительная для пахотного слоя
Характерна для уплотненных
Пористость – одно из важнейших свойств почвы. С ней связаны интенсивность и глубина фильтрации, водопроницаемость и водоподъемная способность, влагоемкость и воздухоемкость, процессы испарения на орошаемых землях. От порозности в значительной степени зависит плодородие почв.
§2. Физико-механические свойства почв
Физико-механические свойства почв по сравнению с физическими имеют более широкое использование не только в почвоведении, но и в грунтоведении, строительстве. К ним относятся: пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость и удельное сопротивление.
Пластичность – свойство почвы изменять свою форму под влиянием внешней силы без разрушения и сохранять ее после устранения воздействия. Это свойство имеет только влажная почва в определенном диапазоне влажности, т.е. есть верхний и нижний предел пластичности, разность между которыми называется числом пластичности – величина пластичности. Чем больше это число, тем более пластична почва. Песок имеет число пластичности 0, супесь – 1 – 7, суглинок – 7 – 17, глина – более 17. Пластичность обусловливается главным образом количеством глинистых частиц и составом поглощенных оснований (наибольшей пластичностью обладают глинистые солонцы, содержащие более 25 % обменного натрия, наименьшей – почвы, содержащие много кальция и магния), органическое вещество уменьшает пластичность.
Липкость почвы зависит от ее гранулометрического и минералогического состава, от структуры и влажности. Сухие почвы не обладают липкостью. С повышением влажности до определенного предела (80 % от полной влагоемкости) липкость увеличивается, а далее уменьшается вследствие нарушения сцепления между частицами почвы. Чем больше глинистых частиц, тем липкость больше. Почвы глинистые и бесструктурные прилипают сильнее, чем легкие по гранулометрическому составу или структурные глинистые. Почвы по липкости делят на: предельно вязкие (> 15 г/см 2 ), сильновязкие (5 – 15), средневязкие (2 – 5) и слабовязкие ( 2 ).
На величину липкости влияет состав поглощенных оснований: с увеличением насыщенности почвы кальцием она уменьшается, а с возрастанием насыщенности натрием резко увеличивается. Поэтому почвы высокогумусированные, с достаточным количеством оснований (дерновые, черноземы) не обладают липкостью даже при высоком увлажнении.
Набухание – увеличение объема почвы при увлажнении. Способность почвы к набуханию связана с гранулометрическим, минералогическим и химическим составом, а также с их начальной плотностью. Набухание обусловлено образованием на поверхности почвенных частиц оболочек рыхло связанной воды, в результате этого ослабевают силы сцепления и увеличиваются расстояния между частицами, что приводит к возрастанию общего объема почвы.
Набухание характерно для минеральных илистых частиц и органических коллоидов, поэтому глинистые почвы больше подвержены этому свойству. Сильно набухает минерал монтмориллонит и практически не набухает каолинит. При насыщении почв одновалентными основаниями, особенно натрием, оно достигает 120 – 150 %, а при насыщении двух- и трехвалентными катионами значительного набухания не наблюдается, поэтому даже песчаные почвы могут набухать, если насытить их почвенный поглотительный комплекс натрием.
Усадка – уменьшение объема почвы или грунта при высыхании. Она зависит от тех же факторов, что и набухание. Чем сильнее набухание, тем сильнее усадка почвы. Усадку можно охарактеризовать степенью изменения объема, а также влажностью, при которой усадка прекращается (предел усадки). В результате сильной усадки в почве образуются трещины, происходит разрыв корней растений, усиливается испарение влаги из почвы.
Энергетические затраты на обработку почвы и износ сельскохозяйственных машин и другие показатели обусловливаются связностью и твердостью почвы.
Наибольшую связность в сухом состоянии имеют глинистые бесструктурные почвы, наименьшую – песчаные и супесчаные почвы. Связность возрастает при насыщении почвы ионами натрия, при оструктуривании – снижается. Влияние органического вещества двояко: на песчаных почвах гумус увеличивает связность, на глинистых – снижает за счет увеличения структурированности и снижения площади соприкосновения. Связные почвы лучше противостоят эрозии, но при увеличении ее повышается удельное сопротивление обработке.
§3. Спелость почвы
Спелость почвы – это такое состояние почвы, при котором она имеет высокую микробиологическую активность и лучше всего подвергается обработке при наименьшем тяговом усилии. Является важным технологическим свойством почвы. Различают физическую и биологическую спелость.
Под физической спелостью почвы понимают ее подготовленность к обработке. Она соответствует влажности, при которой почва не прилипает к почвообрабатывающим орудиям и крошится на комки с образованием прочных агрегатов (эта влажность достигается при содержании влаги от 60 – 90 % их полевой влагоемкости). Влажность, при которой почва находится в состоянии спелости, зависит от гранулометрического состава, поглощенных оснований и гумусированности почв. Легкие песчаные и супесчаные и более гумусированные почвы раньше других готовы для обработки весной.
Биологическая спелость – состояние почвы, показывающее ее готовность к посеву, характеризующееся оптимальным прогреванием и состоянием микробиологической активности. Наилучшим состоянием спелости считается такое, когда физическая и биологическая спелости совпадают.
Усадка почвы
Смотреть что такое «Усадка почвы» в других словарях:
усадка почвы — Уменьшение порового пространства в почве, вызванное потерей влаги при ее высушивании или под действием внешнего давления. Syn.: уплотнение почвы … Словарь по географии
уплотнение почвы — Уменьшение порового пространства в почве, вызванное потерей влаги при ее высушивании или под действием внешнего давления. Syn.: усадка почвы … Словарь по географии
Свойства физико-механические почвы — совокупность свойств п., определяющих ее отношение к внешним и внутренним механическим воздействиям: твердость, пластичность, вязкость, липкость, текучесть, усадка, сопротивление разрыву, сжатию, кручению, трение п. о п.. трение п. о металл и… … Толковый словарь по почвоведению
Пихта одноцветная — Общий вид взрослого дерева … Википедия
Закладка выработанного пространства — (a. stowing, filling; н. Versatz, Bergversatz, Versatzung; ф. remblayage; и. relleno) совокупность процессов по заполнению подземного выработанного пространства шахт закладочными материалами. З. в. п. применяется для управления… … Геологическая энциклопедия
температура — 3.1 температура: Средняя кинетическая энергия частиц среды, обусловленная их разнонаправленным движением в среде, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Источник: ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Перлит (порода) — У этого термина существуют и другие значения, см. Перлит. Перлит (фр. perlite, от perle жемчуг) горная порода вулканического происхождения. На кромке потока лавы, в местах первичного соприкосновения магматических расплавов и… … Википедия
Морозов, Сергей Сергеевич (учёный) — В Википедии есть статьи о других людях с именем Морозов, Сергей. Сергей Сергеевич Морозов … Википедия
Морозов, Сергей Сергеевич — (28.01.1898, Малоархангельск Орловской губ. 27.11.1971, Москва; похоронен на Котляковском кладбище) грунтовед, почвовед и инженер геолог, заслуженный деятель науки РСФСР (1967), доктор геолого минералогических наук (1946), профессор кафедры… … Большая биографическая энциклопедия
Грунт (горные породы) — Грунт (польск, grunt, от нем. Grund ≈ основа, почва), любые горные породы, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания (включая почвы) и являющиеся объектом инженерно строительной деятельности человека. Г. могут быть использованы в… … Большая советская энциклопедия
усадка почвы
Смотреть что такое «усадка почвы» в других словарях:
Усадка почвы — сжатие п. или грунта при изменении влажности и действии других факторов. Характеризуется объемными и линейными деформациями. Если деформации полностью не восстанавливаются, то необратимая их часть характеризует остаточную величину У. п … Толковый словарь по почвоведению
уплотнение почвы — Уменьшение порового пространства в почве, вызванное потерей влаги при ее высушивании или под действием внешнего давления. Syn.: усадка почвы … Словарь по географии
Свойства физико-механические почвы — совокупность свойств п., определяющих ее отношение к внешним и внутренним механическим воздействиям: твердость, пластичность, вязкость, липкость, текучесть, усадка, сопротивление разрыву, сжатию, кручению, трение п. о п.. трение п. о металл и… … Толковый словарь по почвоведению
Пихта одноцветная — Общий вид взрослого дерева … Википедия
Закладка выработанного пространства — (a. stowing, filling; н. Versatz, Bergversatz, Versatzung; ф. remblayage; и. relleno) совокупность процессов по заполнению подземного выработанного пространства шахт закладочными материалами. З. в. п. применяется для управления… … Геологическая энциклопедия
температура — 3.1 температура: Средняя кинетическая энергия частиц среды, обусловленная их разнонаправленным движением в среде, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Источник: ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Перлит (порода) — У этого термина существуют и другие значения, см. Перлит. Перлит (фр. perlite, от perle жемчуг) горная порода вулканического происхождения. На кромке потока лавы, в местах первичного соприкосновения магматических расплавов и… … Википедия
Морозов, Сергей Сергеевич (учёный) — В Википедии есть статьи о других людях с именем Морозов, Сергей. Сергей Сергеевич Морозов … Википедия
Морозов, Сергей Сергеевич — (28.01.1898, Малоархангельск Орловской губ. 27.11.1971, Москва; похоронен на Котляковском кладбище) грунтовед, почвовед и инженер геолог, заслуженный деятель науки РСФСР (1967), доктор геолого минералогических наук (1946), профессор кафедры… … Большая биографическая энциклопедия
Грунт (горные породы) — Грунт (польск, grunt, от нем. Grund ≈ основа, почва), любые горные породы, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания (включая почвы) и являющиеся объектом инженерно строительной деятельности человека. Г. могут быть использованы в… … Большая советская энциклопедия
8 физико-механических свойств почвы, что в них входит и характеристики
Значение физико-механических свойств почвы важно для определения ее ценности для сельскохозяйственного использования. Рассмотрим описание характеристик физико-механических свойств, которые включают пластичность, липкость, набухание и соответствующую ему усадку, связность, физическую спелость грунта, его твердость и удельное сопротивление при обрабатывании сельскохозяйственными машинами.
Общие понятия
Почвенные физические и механические свойства позволяют ей интенсивно воздействовать на рост и развитие любых форм растений, на скорость и дружность прорастания семян, распространение корневой системы в глубину и ширину, оказывают немалое влияние на почвообрабатывающие машины.
Физико-механические свойства
В это понятие входят пластичность, липкость грунта, набухание под действием влаги, усадка при высыхании, твердость и удельное сопротивление, связность, физическая спелость.
Пластичность
Способность земляного кома приобретать в сыром состоянии форму, которую ему искусственно придали. При этом не должно образовываться трещин, комок должен сберегаться и после завершения воздействия. Слишком мокрый или сухой грунт не будет пластичным, хорошая пластичность появляется при определенной степени влажности.
Пластичность с максимальным показателем можно определить с помощью конуса Васильева, если он уходит на 1 см вглубь почвы под действием своего веса за 5 сек. Минимальный показатель получается, если шнур диаметром 3 мм, который можно скатать из земли, распадается на отдельные части.
Пластичность указывает на механический состав грунта (0 – песок, 0-7 – характерны для супеси, от 7 до 17 – суглинок, свыше 17– глина). Свойство зависит от величины частиц, состава впитанных солей, потому что они в большой степени показывают, насколько влажная почва и сколько в ней гумуса. Гумусная почва менее пластична.
Липкость
Свойство определяется, как способность влажного грунта налипать на объекты, которых он касается. Липкость обнаруживается, если сцепление частиц слабее, чем между ними и предметами. Свойство зависит от химического, минерального, механического состава, влажности и структурности. Сильнее липнут бесструктурные глинистые грунты, структурные и рыхлые – меньше.
Липкость поднимается при росте влажности, но до некоего уровня, затем уменьшается даже для мокрой почвы, так как сцепление меж частицами растет. В структурных грунтах это свойство обнаруживается при 60-80 % общей влагоемкости. Бесструктурная земля липнет и при малой влажности.
Измеряется почвенная липкость в усилии, которое нужно затратить, чтобы оторвать от земли приставший предмет (в г на 1см2). Различают вязкие (>15г/см2), сильно- (5-15), средне- (2-5) и слабовязкие ( Набухание
Это свойство описывает повышение объема земли после увлажнения. В результате почва увеличивается в объеме. Набухает грунт, который содержит много коллоидов, более всего набухание свойственно глинистым грунтам. Легко раздуваются почвы с вермикулитом и подобными минералами.
Набухание определяют в объемных процентах. Величина зависит от качества и числа коллоидов. Влияют на набухание обменные катионы. Если в почве находятся 1-валентные катионы (преимущественно натрий), то земля способна набухать на 120-150 %, при насыщении 2- и 3-валентными катионами грунт практически не набухает.
Усадка
Это понятие определяет уменьшение объема грунта при высыхании. Усадку измеряют в процентном отношении получившегося объема от исходного. Зависит усадка от тех условий, что и набухание, и является как бы его обратным процессом. При большой усадке почва трескается, корни растений разрываются.
Связность
Способность грунта противостоять усилию, которое направлено на разъединение почвенных частиц. Связность указывают на структурную прочность грунта. Свойство зависит от минерального и механического состава, состава катионов, влажности, содержания органики, структурированности. Выражается в кг/см2. Значительная связность присуща глинистым почвам, уровень растет, если грунт насыщен ионами натрия.
Физическая спелость
Состояние грунта, когда он с легкостью поддается обработке, комковатый и рыхлый. Земля крошится, не прилипает к сельскохозяйственным машинам. Быстрее всего поспевает песчаный и супесчаный грунт, позже всего глинистый. Скорость физической спелости зависит и от содержания гумуса, чем его больше, тем быстрее грунт становится пригодным и обработке.
Твердость
Определяется сопротивлением грунта проникновению разных предметов в нее. Твердость выражают в кг/см2. Определяется характеристиками, которые присущи и связности.
С понижением уровня влажности твердость повышается. Присутствие кальция и магния понижает твердость на порядок по сравнению с твердостью солонцовых почв. Глины и суглинки твердые, песчаные мягче. Твердость определяет другое свойство – удельное сопротивление, выявляющее пригодность земли для сельскохозяйственной обработки.
По твердости грунты делятся на рыхлые ( 100кг/см2). Если грунт слишком твердый, это указывает на неудовлетворительные агрофизические свойства.
Удельное сопротивление
Выражается усилием, которое нужно затратить на подрезание пласта, его переворот и трение о поверхность орудия. Измеряется в пределах от 0,2 до 1,2 кг/см2, на него влияет состав, плотность, влажность, состав катионов, твердость, объем органики, структурность.
Небольшое сопротивление у легких, ненасыщенных солями, супесей и песчаных почв, наибольшее – у глин и солончаков. При обрабатывании целины и неухоженных земель сопротивление усиливается на 45-50 % относительно распаханных полей.
Хорошо структурированные почвы и с большим содержанием гумуса обладают меньшим сопротивлением, чем те, у которых слабая структура и мало гумусного слоя.
Физико-механические свойства почвы определяют ее характеристики, которые влияют на ценность земли, прежде всего, для сельскохозяйственного использования. Лучшими свойствами обладают мощные, структурные, высокогумусные, хорошо аэрированные и умеренно увлажненные почвы легкого механического состава. Среди всех типов почв лучшими по большинству показателей считаются черноземы. Это наиболее пригодные земли для сельскохозяйственного использования, самые плодородные и урожайные.