Indicatorii fizici și utilizarea acestora în clasificarea solurilor
Construcția de clasificare a solurilor
Curs 4. Principiile fundamentale ale solului
Spus în l.№2 arată că formarea de rocă pentru condiții referitoare la diferitele grupuri pot avea o tărie de același ordin, de exemplu, granit (IHL), marmură (MMGP), gresii cu ciment silicios (GCR). Pe de altă parte, în grupul de UCP turbă compresibilitate 3 - 4 ordine de mărime mai mare decât argila solidă sau mudstone.
Prin urmare, următoarele grupe de roci se disting prin proprietățile clădirii: stancoasa, poluskalnyh, grosier, nisip, argilă și de construcții.
Pentru rocă și semi sunt roci cu puternice legături de cristalizare sau cimentare a particulelor individuale. În practică, acest lucru toate IHL MMGP, PCN cimentat detritică, mudstones, siltstones, chimice și biochimice GPO. Criteriul formal de selecție este rezistența poluskalnyh mai mică (estimată rezistența la compresiune R <5 МПа).
Următoarele trei grupe sunt dispersate roci (fragmentate) sunt compuse din solide și pori umplute cu un lichid (de obicei apa) si gaz (de obicei aer, uneori metan, hidrogen sulfurat și altele.) In unele cazuri, prezența unor microorganisme, bacterii (biota). Astfel, solurile de particule sunt sisteme multicomponente (de obicei trei faze) și proprietățile lor de construcție sunt determinate de proprietățile componentelor individuale (component sau fază) și raportul lor. Acestea sunt studiate în detaliu în sol.
Cel mai recent grup de rasa special combinat, care posedă una sau alta specială, unică pentru proprietatea lor. Acest lucru, de exemplu, turbă, loess, sol înghețat.
Raportul dintre componentele solului pot fi caracterizate prin trei parametri fizici de bază:
densitate # 961; - raportul dintre greutatea probei la volumul său (de obicei # 961 = 1,5 ... 2,2 t / m3); Densitatea particulelor de sol # 961; s - raportul masic al particulelor la volumul lor (de obicei # 961; s = 2,5 ... 2,7 t / m3); umiditate # 969; - raportul masic de apă în eșantion cu greutatea particulelor. De obicei, umiditatea este mult mai mică decât unitatea, dar turbă și poate # 969;> 1, și mult mai mult.
Indicatorii sunt adesea folosite în practică, care poate fi calculată din bază, cum ar fi:
- densitatea rd sol uscat - raportul dintre masa particulelor la un volum (eșantion) de sol;
- porozitate n - raportul dintre volumul porilor și volumul total; porozitate poate fi calculată din parametrii introduse: n = 1 - rd / rs;
- nul raportul th - raportul dintre volumul porilor și volumul particulei, în care n și e sunt interconectate: f = n / (1-n);
- gradul de umiditate Sr - raportul volumului de apă la volumul porilor; dacă porii solului complet umplut cu apă, apoi Sr = 1 și o astfel de umiditate este absorbția totală de umiditate, sol sau apă.
Valoarea porozitate sau a raportului gol permite caracterizarea stării densității solului - densitatea densă, medie sau vrac. Primerii Sr împărțit în mod semnificativ malovlazhnogo (Sr <0,5), водонасыщенные (Sr> 0,8) și umed la valoarea în intervalul specificat.
Pentru solurile argiloase decât cele de mai sus, sunt indicatori importanți ai umiditate corespunzătoare limitelor superioare și inferioare ale plasticitate, care face referire la limitele superioare și inferioare ale condițiilor de sol din plastic sau, respectiv, limitele sale de rulare # 969; p și fluxul # 969; L. Diferența lor se numește numărul de plasticitate; Acest interval de umiditate în care mineralul argila este în stare plastică.
Consecvența, și anume starea solului argilos în raport cu limitele plasticitate, estimate indicele de curgere IL = (# 969 - # 969; p) / (# 969; L - # 969; p). Evident, atunci când IL <0 консистенция твердая, при IL> 1 - fluid, și în intervalul de la 0 la 1, adică cu consistență plastică la argilos și argilă recuperată de stat chiar și semisolide, tugoplastichnoe și tekucheplastichnoe myagkoplastichnoe (creșteri IL. 0,25).
Apa din porii proprietăți și valori diferite. Acesta este împărțit în liber și legat. Free poate fi în stare gazoasă (vapori de apă) și lichid - gravitațional și capilară. apă legată este împărțit în vedere chimic și înglobate fizic.
apa gravitational umple porii deschiși și fisuri în sol, se deplasează sub acțiunea gravitației. Pentru majoritatea solurilor legea mișcării, sau filtrarea apei, este după cum urmează:
unde V - o rată de filtrare (inactiv) a zi;
Debitul de apă pe unitatea de timp m 3 / s - Q;
A - aria de secțiune transversală;
I = (H - h) / L - gradientului hidraulic, adică diferența de presiuni pe unitatea de filtrare a căii (Figura 4.1);
k - un coeficient de filtrare, adică, rata de filtrare la o singură pantă.
Coeficientul de filtrare caracterizează permeabilitatea solului și variază în limite largi. Determinată experimental în condițiile de câmp și de laborator. Valorile sunt cu titlu de exemplu (m / zi): humă mai mic de 0,05; nisip argilos 0,05 ... 0,5; nisipuri prăfoase de la mare până la 0,5 ... 50; pietriș, pietricele ... 50 500. Argila cu un coeficient de filtrare de mai puțin de 0,001 poate fi considerat, practic, rezistent la apă.
Fig. 4.1. Diagrama legii de filtrare a explica
apă se mișcă în porii capilari sub influența forțelor de tensiune de suprafață care rezultă și astfel ridicați meniscului de apă în pori, capilare. Prin urmare, solul deasupra nivelului apei subterane, adică în zona vados, porii capilari sunt parțial umplut cu apă. Înălțimea de ridicare depinde de dimensiunea porilor, ceea ce face până nisip, 1m, 2m ... 1 argilos nisipos, lutoase și argila la 3 ... 4m.
Risc de apă capilară de umiditate este luată în considerare la proiectarea de drumuri, fundații de clădiri și structuri. apa de evaporare capilară lungă de suprafață poate duce la salinitatea solului. apă capilară afectează rezistența solului, oferindu-le o anumită coerență, care este vizibil mai ales pentru nisip umed. Cu toate acestea, când este uscat, sau, dimpotrivă, apă conectivitate completă de saturație datorită forțelor capilare dispare. Natura interacțiunii scheletului solului și apei din sol afectează rezistența la apă: solubilitate, razmyagchaemosti, slaking, erodibilitate. Au o valoare astfel de proprietăți apoase ale solului precum capacitatea de reținere a apei - capacitatea de a se adapta apa freatică și pierderea de lichide - capacitatea de a elibera apa. Dura mai mult în roci de nisip decât în lut, deși raportul poate fi inversat apå.
apa fizic legat este aproape absentă în nisipuri, dar este important pentru soluri argiloase. Apa este suprafață argilă adsorbit și particulele coloidale și forțele de suprafață asociate și electrostatice natura elektromolekulyarnoy ion. Direct la suprafața stratului de particule este ținut de apă strâns legată cu proprietăți anormale - densitate și vâscozitate crescută, punctul de îngheț foarte scăzut. Următorul este slab legat de apă, care este aproape în proprietăți la normal, dar nu se mișcă sub acțiunea gravitației și congelare la - (3 ... 4) C. apă strâns legat este, de asemenea, numit higroscopică și vag legat - film.
Prin deplasarea în sol este capabil numai apa peliculară. Posibila migrare în direcția sa de așteptare (de exemplu, la partea din față a înghețării, care intensifică mișcarea de ridicare la sol) și pentru a reduce coji de apă grosime.
Plicul de apă legată, de asemenea, menționată ca un strat difuz conține ioni din particule minerale și soluția porilor. Acest cationi H +, Na +, K +, Ca2 +. Mg 2+. Fe 2+, Fe 3+. Al 3+ și anioni Cl -, SO4 2-. CO3 2-. HCO3 -. Etc. La schimbarea compoziției substituției soluție porilor poate să apară alți ioni. De aceea, stratul de difuzie numit ioni de schimb, iar suma maximă capabilă să schimbe în aceste condiții, numită capacitate de schimb. Odată cu creșterea dispersibility, creșterea conținutului de minerale argiloase și materie organică capacitate de schimb crește.
Gaze din solurile pot fi în statele libere, adsorbit și ciupit. gaz liber (de obicei aer) din zona de aerare este conectat cu atmosfera și nu are un impact semnificativ asupra activității la sol. Gaza în ultimele două condiții poate provoca precipitații movile pe termen lung ale solurilor argiloase, apariția acestor fisuri și cavități. Obturarea porilor de gaz reduce permeabilitatea solului. Dizolvat gaze în sol a porilor apă crește compresibilitatea.
Când îndepărtarea selectată la o adâncime mare a probelor de sol este expandat cu gaz oclus în porii și izolându-l din apă atunci când presiunea este îndepărtată, care poate cauza decompresie solului. În dezvoltarea unor gropi adânci este unul dintre motivele pentru care de multe ori au sărbătorit ridicarea lor de jos.