< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Доступна грунтова волога

Доступна грунтова волога ДПВ – кількість води, яку грунт може зберігати та яка доступна для використання рослинами. За міжнародною методологією доступна грунтова волога вимірюється спочатку при номінальній граничній польовій вологоємності ПВ (максимальній кількості води, яку грунт може утримати до дії сил тяжіння), а потім вимірюється вміст вологи при вологості стійкого в'янення ВСВ (мінімальне значення вологості грунту, при якому рослина ще не в'яне). Доступна грунтова волога залежить від таких властивостей грунту та факторів, як органічна речовина, об'ємна густина, структура і текстура грунту, осмотичний тиск, глибина кореневої системи.

Доступна грунтова волога розраховується за формулою:

(22.1)

де ПВ – польова вологоємність, %; ВСВ – вологість стійкого в'янення, %.

Вимірювання доступної грунтової вологи

Доступну грунтову вологу оцінюють за допомогою мембранного преса – сталевої камери, в якій розміщена пориста пластина (рис. 22.1).

Мембранний прес

Рис. 22.1. Мембранний прес

Зразок грунту, що знаходиться в контакті з поверхнею пористої пластини, насичують водою. В камері утворюють підвищений тиск газу (повітря або аргону), який примушує воду вийти з грунту і пройти через пористу пластину. Повітря через пористу пластину не проходить.

Потік води продовжується доти, поки не буде досягнута рівновага, коли сила прикладеного тиску, і сила, з якою грунт утримує воду, не стануть рівними. Вміст води в грунті визначається гравіметричним методом.

Об'ємна густина

Об'ємна густина сухого грунту визначається за виразом:

(22.2)

де – маса твердої речовини грунту, кг; – об'єм твердої речовини грунту, м3; – об'єм пор, м3; – об'єм води у грунті, м3.

Оскільки близько 50 % грунту займають пори, об'ємна густина сухого грунту становить приблизно половину густини твердої речовини (2650 кг/м3), тобто близько 1000-1800 кг/м3 [Don Scott, 2000].

Об'ємна густина вологого грунту дорівнює відношенню загальної маси вологого грунту до його об'єму:

(22.3)

де – маса твердої речовини та води у грунті.

Густина грунту як індикатор його якості визначає компактність грунту та його пористість; вона впливає на рух води, розчинених речовин та аерацію грунту.

Пористість грунту дорівнює відношенню сумарного об'єму всіх пор та проміжків між структурними агрегатами до загального об'єму грунту. Цей параметр характеризує той простір між частинками грунту, що займає повітря або вода , і залежить від розмірів, форми та кількості окремих пор. Визначається пористість грунту так:

(22.4)

Пористість грунту залежить від розміру, форми та кількості окремих пор.

Відносна пустота дорівнює відношенню об'єму, що займають пори, до об'єму твердої речовини грунту:

(22.5)

Між пористістю грунту та відносною пустотою є такі співвідношення:

(22.6)

(22.7)

Вимірювання об'ємної густини грунту

Вимірювання об'ємної густини сухого грунту

У польових умовах проби грунту відбирають, вдавлюючи в грунт пробовідбірні трубки. Обережно витягують трубку, заповнену грунтом, із землі. Забирають грунт, що виступає з трубки з обох кінців, за допомогою гострого ножа. Для запобігання випаровування води при транспортуванні проб у лабораторію використовують кришки. Нагрівають зразок у сушильній шафі при температурі 105 °С, просушують и зважують грунт, після чого визначають об'ємну густину сухого грунту шляхом ділення його маси на об'єм зразка (об'єм трубки).

Незважаючи на простоту відомого методу, він має недоліки: грунт всередині зразка підлягає стисненню; камені, що потрапили в зразок, здатні спотворити результати вимірювань.

Приклад

Визначити об'ємну густину циліндричного зразка сухого грунту діаметром D = 7 см та висотою h = 3 см, якщо його маса дорівнює 160 г.

Розв'язання

Визначимо об'єм грунту:

м3. Використовуючи формулу ( 22.2 ), знайдемо об'ємну густину ґрунту:

Контрольне завдання

Визначити об'ємну густину сухого грунту, якщо зразок масою 1300 г має форму куба зі стороною 10 см.

Відповідь: 1300 кг/м3.

Визначення об'ємної густини грунту методом парафінування

Агрегат грунту покривають парафіном шляхом занурення його в нагрітий парафін. Охолоджений зразок зважують у повітрі, а потім у воді, щоб визначити його об'єм. Зважений зразок виймають із води, промокають фільтрувальним папером і зважують. Густина грунту ρ, г/см3, розраховується за формулою:

(22.8)

m – маса зразка до покриття парафіном, г; – маса покритого парафіном зразка грунту, г;- результат зважування зразка у воді, тобто різниця між масою зразка і масою виштовхнутої води, г; – густина парафіну (0,900 г/см3); – густина води при температурі оточуючого середовища, г/см3.

Тут були використані такі співвідношення:

(22.9) та

(22.10)

де т – маса зразка грунту, г; – маса покритого парафіном зразка грунту, г; – маса парафіну, r; V- об'єм зразка грунту, см3; об'єм покритого парафіном зразка грунту, який дорівнює об'єму виштовхнутої води, см3; – об'єм парафіну, см3.

Перевагою методу є невисока вартість обладнання, недоліками – трудомісткість процесу вимірювань та можливість руйнування зразка під час вимірювань.

3-D Лазерне сканування

Основна ідея цього методу ґрунтується на дії лазерного випромінювання на об'єкт (зразок грунту), що досліджується. Це випромінювання сканується просторово, відбивається від об'єкта і реєструється набором фотодетекторів, які створюють тривимірне зображення об'єкта. Автоматизоване тривимірне лазерне сканування було застосовано для визначення об'ємної густини грунтових грудок та уламків гірських порід [Rossi et al., 2008]. Тривимірне (3-D) зображення зразка грунту може бути створено в результаті збирання відсканованих зображень. Такий метод 3-D лазерного сканування може бути застосований до кількісного оцінювання зразків грунту з точки зору їх структури, розмірів та класів.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >