Свойства грунта: Классификация и свойства грунтов

Содержание

Свойства грунта

Глинистые грунты состоят из мельчайших частиц, крупностью менее 0,005 мм, которые имеют в основном чешуйчатую форму. Глины имеют большое количество тонких капилляров и большую удельную поверхность касания между частицами.

Через капилляры вода заполняет все поры глины, образуя тонкие водно-коллоидные пленки, которые обволакивают частицы остова грунта. Созданное взаимное притяжение обеспечивает вязкость глинистого грунта. Поскольку поры глины в большинстве случаев заполнены водой, то при ее промерзании объем увеличивается и начинается процесс пучения.

Глинистые грунты подвержены большему сжатию, чем песчаные, но под действием нагрузок скорость уплотнения у глин значительно меньше, чем у песков. Вследствие этого осадка зданий, основанием которых является глина, продолжается длительное время.Несущая способность глинистого основания в основном зависит от его влажности. Так несущая способность глины в пластичном и разжиженном состоянии очень мала, сухая же глина способна выдерживать значительную нагрузку.

Ленточные глины (глинистые грунты с песчаными прослойками) подвержены быстрому разжижению и, в связи с этим, их несущая способность очень мала.

Грунты с органическими примесями , каковыми являются торф, ил, болотный торф, растительный грунт неоднородны по своему составу и очень рыхлые. Эти грунты отличаются значительной неравномерной сжимаемостью и непригодны в качестве естественных оснований.

Крупноблочные грунты представляют собой несвязанные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм: гравий, галька, щебень. Крупноблочные грунты являются хорошим основанием для строительства, если они не подвергаются размыванию и расстилаются плотным массивом.

Лесс относится к группе глинистых грунтов и представляет собой однородную, пористую, тонкозернистую породу желтовато-палевого цвета, с преобладанием пылеватых частиц. Отличительной особенностью лессов является наличие макропор – крупных, видимых глазом пор, которые имеют вид ячеек и вертикальных каналов, способствующих проникновению воды в грунт.

В результате отсутствия водостойкости в связях между частицами лесса они легко размокают при увлажнении и дают большие, неравномерные и быстронарастающие осадки, носящие просадочный характер, поэтому макропористые лессовые грунты являются просадочными. При возведении здания на лессовом основании необходимо оберегать лесс от замачивания.

Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке мест свалок, оврагов, прудов. Эти грунты обладают свойством неравномерной сжимаемости и, как правило, в качестве естественных оснований их использовать нельзя. Исключение составляют рефулированные насыпные грунты. Рефулирование – перекачка земленасосом — рефулкром разжиженного грунта по трубопроводу. Рефулированные насыпные грунты являются хорошим основанием.

Песчаные грунты состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески дифференцируют на гравелистные, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.

Сжимаемость плотного песка невелика, однако значительна скорость уплотнения под нагрузкой. Ввиду этого осадка зданий, построенных на песке, быстро прекращается. Пески гравелистные, крупные и средней крупности имеют значительную водонепроницаемость и поэтому при замерзании не вспучиваются. Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке содержится пылеватых частиц от 15 до 50%, то такие пески относят к категориям пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым. Наличие в грунте пылеватых частиц ухудшает его строительные качества и снижает его несущую способность. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может воспринять. Песок, залегающий слоем равномерной плотности и достаточной мощности, если он не подвергается размывающему действию текучих вод, представляет собой хорошее основание для зданий.

Скальные грунты залегают в виде сплошного массива: песчаники, кварциты, граниты. Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии пустот и трещин являются наиболее надежными и прочными основаниями.

Скальные грунты, залегающие в виде трещиноватых слоев, образующих подобие сухой кладки, менее прочны.

Суглинки и супеси представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30 % глинистых частиц и от 3 до 10 % супеси. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между песчаными и глинистыми грунтами.

Плывуны – некоторые разновидности супесей и других мелкозернистых грунтов, разжиженные водой, становятся настолько подвижными, что текут подобно жидкости. Вследствие своей подвижности и незначительной несущей способности плывуны мало пригодны для использования в качестве оснований.

Укрепление грунта минеральными вяжущими от LafargeHolcim

Опубликовано 17 января 2019, четверг

В настоящее время в России актуален вопрос строительства новых и ремонта существующих дорог, развития сети железнодорожного транспорта и повышения требований к эксплуатационным свойствам инфраструктуры аэропортов и аэродромов как гражданского, так и военного назначения. Расширение сети дорог, увеличение транспортного потока и ужесточение условий эксплуатации требуют пересмотра классического для нашей страны подхода к технологиям и материалам, используемым при строительстве объектов инфраструктуры. Особого внимания требуют вопросы, касающиеся подготовки и устройства оснований дорог I и II категорий и покрытий для прочих категорий.

Традиционно при строительстве усовершенствованных (капитальных) дорог в качестве материалов для устройства слоев основания используются песок и щебень, как правило, доставляемые на объект с ближайших точек добычи или складирования материалов. Местные материалы, в частности грунт, вывозится или используется для рекультивации. Данная схема существенно увеличивает расходы на подготовку основания – увеличиваются финансовые затраты, трудозатраты, растягиваются сроки строительства, особенно при работе в неблагоприятных погодных условиях.

В качестве основного направления значительного повышения эффективности работ по строительству и ремонту дорог может быть с успехом использована технология укрепления грунтов минеральными и комплексными вяжущими, а также технология холодного ресайклинга.

Принципы и основы технологии укрепления грунтов минеральными вяжущими были разработаны еще в конце XIX века в Германии, а в 50-60-е годы прошлого века в СССР было проведено большое количество исследовательских работ в данном направлении. В странах Европы и в Северной Америке на сегодняшний день строительство дорог производится в подавляющем большинстве с использованием технологии укрепления грунта.

Основными преимуществами данной технологии являются:

снижение стоимости строительства автодорог различных категорий на 15-30%
увеличение темпов строительства
продление срока эксплуатации дорог без капитального ремонта
использование местных грунтов вместо дорогостоящих и дефицитных привозных материалов (песок, гравий и щебень)
уменьшение толщины покрытия

снижение набухаемости и пучинистости
уменьшение водонасыщения обработанного грунта (увеличение допустимых нагрузок на дорогу)
повышение стойкости к циклам попеременного увлажнения-высушивания и замораживания-оттаивания
запуск движения технологической техники и автотранспорта сразу после уплотнения грунта тяжелым виброкатком

Технология укрепления грунта предполагает использование двух вариантов проведения работ:

смешивание извлеченного грунта в специальных установках с последующим его вывозом обратно на объект и укладкой
смешивание грунта с вяжущим непосредственно «на дороге» при глубине перемешивания от 20 до 40 см с последующими профилированием и уплотнением катками.

Современный уровень механизации позволяет проводить работы по смешиванию «на дороге» практически в любых условиях и использовать одновременно несколько компонентов как в порошкообразном, так и в жидком виде. В случае стесненных условий или вследствие особенностей грунта, когда проходка тяжелой техники невозможна, используется навесное оборудование как для распределителя вяжущего (спредер), так и для перемешивающей техники (ресайклер).

На текущий момент в России технология укрепления грунта практически не применяется по ряду причин, основные из которых – ограниченное количество специализированной техники, недостаток опытных специалистов, спорная эффективность предлагаемых продуктов для улучшения, стабилизации и укрепления грунта. В основном это иностранные химические добавки на основе ПАВ или полимеров. При этом производители данных добавок рекомендуют для повышения эффективности в дополнение к ним использовать минеральные вяжущие в дозировке от 3 до 12%. В качестве минеральных вяжущих используется обычный портландцемент, причем его выбор осуществляется, исходя из двух вариантов – «М400» и «М500» или негашеная известь.

Таким образом, отсутствует комплексный подход к выбору вяжущих для укрепления – не учитываются свойства грунта, а требуемых параметров по укрепленному слою добиваются дозировкой вяжущих, а не подбором их оптимального состава с обеспечением заданных свойств.

В большинстве случаев в центральной части России при строительстве дорог сталкиваются с такими грунтами как супеси и суглинки различной степени увлажнения относительно оптимальной влажности и содержанием органических примесей и солей. Подобные грунты рекомендуется укреплять минеральными вяжущими.

Сам термин «укрепление» подразумевает повышение физико-механических свойств грунта (прочности на сжатие и изгиб, а так же морозостойкости) за счет создания более плотной структуры и жесткого каркаса из системы «вяжущее-грунт». Получить подобный эффект возможно только за счет минеральных вяжущих. Тогда как при использовании различных химических добавок достигается эффект улучшения (повышения удобоукадываемости и уплотняемости) и/или стабилизации (улучшения водно-физических свойств) грунта.

Компания LafargeHolcim (Россия) в 2016 году провела первый этап исследований в области оценки эффективности минеральных вяжущих различного состава для применения в технологии укрепления грунта.

Испытания проводились для грунтов типа пылеватых, супесей и суглинков. На основании полученных результатов осуществлялось предварительное формирование портфеля продуктов с разработкой рекомендаций по выбору оптимального решения по соотношению «цена-рабочие свойства» как для системы «грунт-вяжущее», так и для всей конструкции дорожной одежды в целом.

Продуктовый портфель вяжущих для укрепления грунтов LafargeHolcim (Россия) подразумевает наличие как гидравлических вяжущих, так и композиций портландцемента с комплексными минеральными компонентами для случаев, когда укреплению подлежат грунты с высокой степенью переувлажнения.

Определение физико-механических свойств грунтов — ГЕОЛОГ

Наша компания ООО «Геолог» специализируется на комплексных инженерных изысканиях, много лет работая с частыми заказчиками и юридическими компаниями. В самых разных ситуациях необходимы исследования грунтов, в том числе, работы по определению физико-механических свойств грунтов.

Грунтом называется обобщенное наименование горных пород, которые залегают преимущественно в пределах зоны выветривания Земли и являются объектом инженерно-строительной деятельности человека.

Существует классификация грунтов, по которой их разделяют на скальные и нескальные.

Скальными грунтами называют изверженные, метаморфические и осадочные породы, характеризующиеся жесткими связями между зернами, залегающие в виде трещиноватого или монолитного массива. Нескальными (рыхлыми ) называют грунты: крупнообломочного несцементированного (валунного, галечникового, гравийного, щебенистого, дресвяного), песчаного (пески разной крупности), глинистого (глины, суглинки) типа, супеси.

По физико-механическим свойствам грунты бывают монолитными, пластичными, сыпучими и плывунными (насыщенные водой сыпучие породы — плывуны).

Для определения физико-механических свойства грунтов (пород) применяется ряд показателей; наиболее важные из которых указаны ниже.

Плотность породы – это соотношение массы твердых частиц к их объема.

Объемной массой породы называют массу единицы объема породы при естественной влажности и пористости. Объемную массу влажной породы определяют по количеству содержащейся в ней воды и пористости. Объемную массу влажной породы учитывают в горном деле при расчетах горного давления, давления грунтов на свайное крепление котлованов и др.

Пористостью называют это суммарный объем всех пор, который приходится на единицу объема породы. Показателями, характеризующими пористость пород, пользуются для определения водопроницаемости и сжимаемости пород.

Влажностью называют соотношение между массой воды, содержащейся в породе, и массой абсолютно сухой породы в процентах.

Сжимаемостью называют способность породы уменьшаться в объеме под воздействием нагрузки.

Коэффициентом фильтрации, являющимся основной характеристикой водопроницаемости пород, считают скорость движения воды через массив. У различных грунтов коэффициент фильтрации Kф отличается следующими значениями, м/сут:

У суглинков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,01-0,1
У супеси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,10-1
У песка:
пылеватого. . . . . . . . . . . . 0,01-1
мелкозернистого. . . . . . . 1-5
среднезернистого. . . . . . .5-20
крупнозернистого. . . . . . 2.0-50
У гравия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50-150
У галечника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100-500

Коэффициентом фильтрации пользуются при различных гидрогеологических расчетах (для определения притока воды в горные выработки, дебита скважин).

Кроме перечисленных свойств пород, решая отдельные строительные вопросы, необходимо учитывать свойства прочности, твердости, упругости, пластичности, хрупкости, вязкости, разрыхляемости горных пород.

Прочность называют свойство горных пород сопротивляться разрушениям при воздействии внешней нагрузки. Различают показатели прочности при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании и ударе.

Твердостью называется способность горной породы к сопротивлению проникновению в нее другого более твердого тела (к примеру, острия пики отбойного молотка). Для определения твердости пород применяют специальную шкалу.

Типы грунтов и методы укрепления

Перед началом строительства фундамента дома необходимо узнать свойства почвы, ведь если плохие грунтовые условия не будут устранены в самом начале строительства, то через несколько лет могут возникнуть серьезные проблемы.

Песчаный грунт
В составе песчаных грунтов — частицы размером от 0,1 до 2 мм. А уже в зависимости от размера этих частиц грунты делятся на гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые. Осадка дома, построенного на песке, прекращается довольно быстро.

Гравелистые, крупные и средние песчаные грунты классифицируются высокой водонепроницаемостью, а значит, отлично переносят сильные морозы. Пылеватые пески, содержат частицы размером от 0,05 до 0,005 мм. Эти частицы значительно снижают несущую способность грунта. Также следует учесть, что такой грунт не должен подвергаться воздействию грунтовых вод.

Скальные грунты
Скальные грунты представляют собой сплошной массив, например, песчаники, кварциты или граниты. Такие основы водоустойчивы и несжимаемы. А значит, если в таком грунте нет пустот или трещин, то он отлично подходит для строительства.

Суглинки и супеси
Так называют смесь глины, песка и пылеватых частиц, точнее, примерно 30% глинистых частиц и от 3 до 10% супеси. По техническим параметрам и пригодности для строительства такие грунты занимают место между песчаными и глинистыми почвами.

Глинистые грунты
В состав этих грунтов входят мелкие частицы-чешуйки, они способствуют проникновению воды во все поры материала, но придают необходимую для строительства вязкость. Хотя с другой стороны, наличие в порах глины капелек воды при промерзании увеличивает ее объем, а это влечет за собой вспучивание. Осадка такого грунта продолжается достаточно долго, а ее несущая способность зависит от влажности.

Грунты с органическими примесями
К этой категории относится торф, ил или растительный рыхлый грунт. Такие грунты совершенно не пригодны для строительства, как минимум из-за того, что они характеризуются высокой неравномерностью сжатия.

Крупноблочные грунты
Крупноблочные грунты — это осколки скальных пород, не связанные между собой: гравий, галька или щебень. Если такие грунты не подвергаются воздействию воды и залегают плотным слоем, то подходят для закладки фундамента.

Насыпные грунты
Такие грунты формируются искусственным путем, например, при засыпке оврагов или прудов. Для таких грунтов характерно неравномерное сжатие, а значит, в качестве основания для постройки они практически не используются.

Свойства грунтов

Грунты имеют собственные показатели физических свойств:

влажность
объемный вес
удельный вес
сцепление
пористость
степень влажности
пластичность
консистенция
структурная прочность
гранулометрический состав
размокание
водоудерживающая способность
коэффициент фильтрации

Эти свойства определяются в специальных лабораториях, по заключению которых определяются не только качество грунта, но и технология строительства.

Выбирая место для строительства, необходимо тщательно исследовать грунт, выяснить схему расположения его пластов, их мощность, а также расположение и влияние грунтовых вод.

Методы укрепления грунтов

Для повышения несущей способности грунта применяются способы искусственного закрепления:

цементацию и битумизацию
химический
термический
электрический
электрохимический
механический

Цементация — процесс добавления в грунт жидкого цемента по ранее забитым полым сваям, а после сваи вынимают. Такой способ подходит для уплотнения песчаных грунтов.

Химическим способом закрепляют песчаные грунты, нагнетая в них химические растворы.

Термическое закрепление — это обжиг грунта раскаленными газами, которые подаются через жаропрочные трубы в скважинах.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты: через грунт пропускают постоянный электрический ток, при этом глина осушается и уплотняется.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током вводят растворы химических добавок, например, хлористый кальций.

Механический способ укрепления имеет несколько вариантов: устройство грунтовых подушек, грунтовых свай или утрамбовывание.

Изменение свойств грунтов под воздействием техногенных процессов. Часть вторая

Напомним, что грунтом называют горную породу, используемую при строительстве в качестве основания сооружения, среды, в которой сооружение возводится, или материала для сооружения. Сам же по себе грунт представляет собой закономерную, определенным образом построенную совокупность минералов. Закономерности состава и строения грунтов теснейшим образом связаны с условиями их происхождения. А состав грунтов, в свою очередь, в значительной мере определяет их физические и механические свойства.

С течением времени грунт может подвергаться как природным факторам воздействия, таким как изменения гидрологических условий, так и технологическим: давление, колебания, загрязнение. Изменение свойств грунтов является следствием протекающих в них процессов, поэтому изучение и прогнозирование таких изменений должны проводиться с учетом главных действующих техногенных факторов.

В первой части статьи мы рассмотрели влияние статических нагрузок на грунт, далее рассмотрим другие возможные факторы влияния на структуру грунтов.

Динамические нагрузки.

В городах широко распространены динамические воздействия на грунты. Источниками их являются: транспорт, фабрично-заводское оборудование и механизмы, ударные и вибрационные строительные машины и др. По мере роста города сфера динамических воздействий на грунты расширяется. Грунты различного состава, структуры и физического состояния по-разному реагируют на динамические воздействия. Теоретически все типы грунтов и даже скальные грунты могут в какой-то мере изменяться при соответствующем режиме динамических воздействий. Вибрация, удары, толчки и другие колебательные воздействия широко проявляются в городских условиях, существенно влияют на грунтовые образования под фундаментами зданий и сооружений.

Наиболее чувствительны к таким воздействиям:

а) раздельно-зернистые грунты (пески, гравий, щебень), находящиеся в недоуплотненном состоянии;
б) грунты, имеющие рыхлую, тиксотропную структуру (водонасыщенные рыхлые илы, сапропели, плывуны, разжиженные лессы и т.п.), структурные связи которых легко разрушаются при механических воздействиях;

в) скопления продуктов выветривания (осыпи), оползневые и другие неустойчивые породы на склонах.

На раздельно-зернистые грунты динамические нагрузки действуют сильнее, чем статические, иногда пески даже при больших статических нагрузках почти не уплотняются, но в то же время дают существенную осадку при незначительных динамических воздействиях.
Степень вибрационного уплотнения песчаных грунтов зависит от формы, размера, характера укладки минеральных зерен и состояния влажности, от частоты и силы пульсации.

Максимальные уплотнения и осадки наблюдаются при частоте колебаний от 500 до 2500 в минуту (опасный интервал вибраций). С таким режимом вибрации работают турбогенераторы, паровые турбины и некоторые другие механизмы. Однако нужно иметь в виду, что и при другом режиме динамических воздействий (даже при простых толчках или ударах), если они длительно действуют, могут возникать значительные осадки.

Упругие колебания минеральных частиц, возникающие при вибрации от городского транспорта (трамвай, грузовые автомашины), проникают на глубину порядка 70 м. Величина колебаний зависит от скорости движения транспорта, его нагрузки, типа колес или шин, характера дорожных покрытий.

Поэтому к динамическим воздействиям от городского транспорта восприимчивы дорожные насыпи, особенно при недостаточном их уплотнении. Ударные, вибрационные, весовые и прочие нагрузки, передающиеся от грузовых автомашин, трамваев, троллейбусов, тракторов и других движущихся механизмов на насыпные грунты, вызывают сложные перемещения минеральных частиц (вниз, в стороны, вверх), в результате этого в теле насыпи возникают полезные процессы, явления (равномерное уплотнение, стабилизация насыпи) и нежелательные (прогибы, расползание).

Подземное строительство.

Подземное строительство давно используется для различных хозяйственных нужд (добыча полезных ископаемых, извлечение строительных материалов, строительство подземных укрытий, складов и т.д.). С течением времени масштаб подземных разработок грунтов резко увеличился, появились тоннели метрополитенов, протяженные железнодорожные тоннели, системы горных выработок, включая шахты и карьеры.

Одновременно со строительством подземных сооружений развиваются процессы, воздействующие на существующие поверхностные слои грунта. В результате этого формируется специфический комплекс инженерно-геологических процессов и явлений, в который входят: искусственное понижение уровня грунтовых вод, прорыв подземных вод, прорыв плывунов, сыпучее течение сухих песков, развитие трещиноватости, пучение глин, отжатие и вывалы грунтов, обрушение грунтов, суффозия и др. Все эти процессы и явления почти всегда сопровождаются сдвижением грунтов в массиве в сторону подземных выработок и образованием поверхностей оседания, а иногда и провальных воронок. Данный процесс ведет к сильной разрыхляемости грунтов, и, следовательно, к уменьшению их плотности.

Обводнение грунта.

Одним из отрицательных факторов, связанных с хозяйственной деятельностью человека и существенно влияющих на свойства грунтов, является их замачивание. Интенсивная застройка территорий (еще недавно с ненарушенным природным рельефом), неурегулированный поверхностный сток, утечки воды из различного вида коммуникаций, нарушение динамики движения подземных вод свайными полями приводят к резкому повышению уровня подземных вод и, как результат, к обводнению грунтов и их деградации. Выражается это в изменении состава, структуры и физико-механических свойств грунтов в худшую сторону.

Для примера в таблице 2 приведены показатели физико-механических свойств суглинков на одной из подтопленных площадок до начала строительства и после подтопления.

При обводнении на застроенных территориях начинают проявляться просадочные свойства лёссовых и набухание глинистых грунтов, повышается их коррозионная активность, происходит размокание и проявляются негативные свойства, которыми раньше данные грунты не обладали.

Техническая мелиорация.

Техническая мелиорация – это совокупность мероприятий, направленных на улучшение физико-механических свойств грунтов. При строительстве на слабых просадочных грунтах до начала возведения сооружений применяют предварительное замачивание с целью снижения деформаций грунтов под нагрузкой в будущем. Однако, снижая просадочные свойства грунтов, мы увлажняем грунтовое основание, уменьшая его прочностные характеристики в сравнении с естественными, природными.

Действие динамических нагрузок в просадочных грунтах вызывает их доуплотнение, но степень последнего зависит от физико-механических свойств грунтов, величины предварительной нагрузки в слое грунта по глубине, амплитуды сейсмических или динамических колебаний. При этом надо учитывать, что при определенных условиях действие динамической нагрузки снижает прочностные характеристики грунта. Так, в условиях строительства слои мелких водонасыщенных песков при незначительном сотрясении деформируются, но по мере удаления от источника сотрясения эти деформации слоев уменьшаются.

Таким образом, при техногенном воздействии на грунты, случайном или целенаправленном, как правило, могут одновременно действовать несколько факторов как положительных, так и отрицательных.

Но наиболее предрасположенными к технологическим воздействиям являются пылевато-глинистые грунты. Классификация влияющих факторов на мелкодисперсные грунты приведена в таблице 3.

Каждый из параметров характеристик тесно взаимосвязан. Зависимость величин приведена в таблице 4.

Подводя итог, можно сделать следующий вывод: грунт меняет свои свойства с течением времени при влиянии даже одного внешнего фактора, будь то природный или технологический. Грунт, отобранный из карьера, взятый со склада, уложенный в конструкцию и работающий в конструкции некоторое время – все это разные материалы с различными физико-механическими свойствами . Таким образом, возникает необходимость вести качественную проверку и мониторинг изменения свойств и состояния грунта с момента отбора до момента укладки грунта в конструкцию с последующей работой в ней. Необходимо заранее учитывать все изменения и все влияния, оказываемые на грунт, чтобы прогнозировать его фактическое состояние. Возможны разработки некоторых методик по определению изменения свойств грунтов.

Список литературы:

1. С.Б. Ухов, В.В. Семенов, В.В. Знаменский, З.Г. Тер-Мартиросян, С.Н. Чернышев «Механика грунтов. Основания и фундаменты», Москва 1994 г.

2. Н.А. Цытович «Механика грунтов» краткий курс, Москва 2011 г.

3. Л.Н.Шутенко, Ю.Т.Лупан, П.Л.Клемяционок, А.Г.Рудь, Г.Г.Стрижельчик, А.В.Жиров. «Основания и фундаменты», Харьков 2009 г.

Основные свойства грунтов и способы их разработки

Категория:

Землеройные машины

Публикация:

Основные свойства грунтов и способы их разработки

Читать далее:

Основные свойства грунтов и способы их разработки

Грунты представляют собой горные породы, слагающие поверхностные слои земной коры; они образовались в результате выветривания и разрушения основной материковой породы. Большая часть грунтов —минерального происхождения, но имеются грунты частично или полностью органического образования.

В условиях естественного залегания грунты состоят из твердых частиц различной крупности, образующих грунтовый скелет воздуха и воды. Последняя в зависимости от температуры грунта может быть в различных фазах своего состояния (твердом, жидком, газообразном).

По характеру связи между твердыми частицами грунты подразделяются на сыпучие, связные и скальные.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Сыпучие, несвязные грунты характеризуются отсутствием сцепления между частицами, значительной водопроницаемостью, малой сжимаемостью, высокой величиной сил внутреннего трения и быстротой деформаций под нагрузкой.

Связные грунты отличаются малой водопроницаемостью; присутствие в них воды обусловливает молекулярные силы сцепления. Поэтому связные грунты характеризуются значительным оцеплением между частицами, большими деформациями под нагрузкой и длительностью деформаций.

В скальных грунтах их частицы жестко связаны между собой цементирующим веществом, и эта связь при ее нарушении не восстанавливается.
Более полная классификация и характеристика грунтов приведены в справочниках и специальной литературе.

Свойства грунтов оказывают существенное влияние на характер их разработки и производительность машин. В связи с этим при выборе типа машины для земляных работ надо учитывать характерные свойства и состояние разрабатываемых грунтов. Наиболее важные с этой точки зрения свойства грунтов — сопротивление разработке и устойчивость их как основания, на котором установлена машина, определяются в основном гранулометрическим составом и физико-механическими свойствами грунта.

Гранулометрический состав грунта характеризуется процентным содержанием по весу частиц различной величины. Крупность отдельных частиц нескальных грунтов составляет: гальки 40 мм; гравия 2—40 мм; песка 0,25—5 мм; песчаной пыли 0,05— 0,25 мм; пылеватых частиц 0,005—0,05 мм и глинистых частиц 0,005 мм.

Для оценки наиболее важных физико-механических свойств грунта имеют значение объемная масса, разрыхляемоеть, влажность, угол естественного откоса, связность (сцепление), трещиноватость, слоистость.

Объемная масса — отношение массы грунта в состоянии естественной влажности к его объему. Различают объемную массу в плотном теле и в разрыхленном грунте. Объемная масса грунтов, разрабатываемых землеройными машинами, колеблется в пределах 1,5—2,0 г/ж3 в зависимости от их минералогического состава, пористости и влажности.

С течением времени или под воздействием грунтоуплотняющих машин разрыхленные грунты уплотняются. Средние значения коэффициента первоначального разрыхления колеблются в пределах 1,08—1,32, а коэффициента остаточного разрыхления— в пределах 1,01—1,09. При разработке мерзлых грунтов коэффициент разрыхления возрастает примерно в 1,5—2,5 раза.

Свойства грунтов в сильной степени меняются в зависимости от содержания в них воды. Грунты принято считать сухими с влажностью менее 5%, влажными—с влажностью 5—30% и насыщенными или мокрыми при влажности более 30%.

Связность или взаимное сцепление частиц грунта характеризует способность грунта противостоять воздействию внешних сил, которые стремятся разъединить его частицы. От величины сил сцепления зависит сопротивление грунта резанию или размыву.

Грунты разрабатывают различными методами с большей или меньшей производительностью труда и машин. Поэтому каждый грунт может входить в группу легко разрабатываемых грунтов одним методом и в группу трудно разрабатываемых грунтов другим методом.

Грунты, разрабатываемые строительными машинами, обычно относят к следующим шести группам:
I группа — растительный грунт, торф, пески и супеси;
II группа — лессовидный суглинок, рыхлый влажный лесс, гравий до 15 мм;
III группа — жирная глина, тяжелый суглинок, крупный гравий, лесс естественной влажности;
IV группа — ломовая глина, суглинок со щебнем, отвердевший лесс, мягкий мергель, опоки, трепел;
V и VI группа — скалы и руда, а также мерзлые глинистые и суглинистые грунты.

В комплексе земляных работ ведущим процессом является разработка грунта. Поэтому способ разработки грунта определяет тип ведущей машины и все остальное оборудование для механизации данного технологического процесса.

Различают три основных способа разработки грунта и горных пород: механический, гидравлический и взрывной.

При механическом способе отделение части грунта или горной породы от основного массива осуществляется ножевым или ковшовым рабочим органом землеройной машины.

При гидравлическом способе разработка грунта в карьерах или полезных выемках производится: в сухих забоях —мощной компактной водяной струей, а в забоях под водой — путем засасывания грунта из-под воды заборной трубой при помощи мощного центробежного насоса — землесоса; плотные грунты разрыхляются при этом механической фрезой — рыхлителем.

При взрывном способе разрушение грунта или горной породы и перемещение их в нужном направлении осуществляется давлением газов, выделяемых при взрыве и сгорании взрывчатых веществ.

Могут иметь место и комбинированные способы разработки грунта, например, гидромеханический, при котором гидравлический способ комбинируется с механическим, и т. п.

В стадии исследования и экспериментов находятся физический и химический способы разрушения грунта и горных пород. При физическом способе полное разрушение или уменьшение прочности грунта и горных пород осуществляется с помощью ультразвука, электрогидродинамического эффекта, тока высокой частоты, прожиганием реактивными горелками и охлаждением.

Рис. 70. Образование и поперечное сечение стружки в грунтах:
а — образование стружки; б — поперечное сечение стружки; 1 — стружки в пластичных грунтах; 2 — стружки в малосвязных, связных и сухих грунтах; 3 — стружка в твердых грунтах; 4 — блокированное резание; 5 — полусвободное резание; 6 — свободное резание

При химическом способе для отделения грунта и горных пород от массива их переводят в жидкое или газообразное состояние.

Механический способ разработки грунтов землеройными машинами получил наибольшее распространение, так как он применим почти для всех грунтов, кроме скальных .пород, которые предварительно должны быть .подорваны. При помощи разнообразных землеройных машин выполняется не-менее 80—85% всего объема земляных работ.

Землеройные машины производят разрушение грунта в основном последовательным отделением части грунта (стружки) от массива. Перемещение срезанной стружки по рабочему органу машины и накапливание в нем грунта вызывают значительные сопротивления. Характер разрушения грунта и величина .возникающих при этом сопротивлений зависят от многих факторов — механических свойств грунта и его физического состояния, формы и расположения режущего органа и т. п.

Проф. Н. Г. Домбровским проведен большой комплекс исследований на одноковшовых экскаваторах и создана теория разрушения первоначальной структуры грунта. В соответствии с этой теорией в начале процесса копания режущий клин, воздействуя на грунт, производит уплотнение грунта. Затем, когда силы давления передней грани клина уравновесят максимальное сопротивление сдвигу (у пород пластичных и слабых) или сколу (у пород твердых), в плоскости скольжения произойдет сдвиг или отрыв части стружки и начнется новое уплотнение (рис. 70, а).

Рис. 71. Призма волочения при различных траекториях ковша:
а — горизонтальная; б — наклонная; в — почти вертикальная

Чем толще стружка и меньше угол копания б, тем больше область деформации грунта. Однако сопротивление деформации грунта
меньше, и сдвиг наступает быстрее при срезании тонкой стружки и большом угле копания.

В общем случае поперечное сечение стружки имеет вид, показанный на рис. 70, б.

Наиболее характерным и имеющим практическое значение является полусвободное резание, поскольку блокированное резание и свободное характерны только для начала и конца процесса разработки слоя или забоя. При этом, фактическое поперечное сечение разрушенной ковшом стружки больше, чем площадь (рис. 70, б) как за счет зубьев, так и за счет сколов грунта снаружи боковых стенок.

Помимо чистого резания, при копании грунта происходит также перемещение срезанной части грунта по ковшу; часть его поступает в ковш, а часть образует перед режущей кромкой ковша призму волочения (рис. 71), величина которой зависит от рода состояния грунта, траектории и формы рабочего органа и угла копания.

В общем случае при копании грунта возникают три рода сопротивлений: сопротивление трению ковша о грунт Рт, сопротивление резанию грунта Рр и сопротивление перемещению призмы волочения и грунта в ковше Рп.

При работе в неоднородных грунтах, при тупой режущей кромке и неудачной ее конструкции значения Рю могут значительно возрасти.

Перспективными являются машины, осуществляющие процесс копания при движении рабочего органа сверху вниз и работающие по методу скола с обрушением. Энергоемкость процесса копания машин, работающих по этому принципу, по данным проф. Н. Г. Домбровского, в среднем на 40—50% меньше, чем у обычных, и в зависимости от рода грунта составит от 0,02 до 0,2 квт-ч на 1 м3. землеройно-фрезерные машины.
Энергоемкость процесса разработки грунта (на 1 м3) в зависимости от группы грунта, размеров и конструкции рабочего органа примерно составляет: а) при механическом способе разработки —от 1 до 3 квт-ч, достигая в отдельных случаях 6 квт-ч; б) при гидравлическом способе — от 10 до 12 квт-ч.

Рекламные предложения:

Читать далее: Автогрейдеры и грейдер-элеваторы

Категория: — Землеройные машины

Главная → Справочник → Статьи → Форум

сделать самому или позвать профессионалов

Исследование геологии грунта – это одна из важных процедур, предшествующая строительству дома. Рассмотрим, можно ли обойтись без геологии, как сделать геологическое исследование самостоятельно и стоит ли это делать.

Можно ли не делать геологию?

Среди заказчиков все еще сохраняется предрассудок, что деньги, потраченные на строительные работы себя окупают, а на интеллектуальном труде можно сэкономит. Сразу возникают вопросы, нужно ли платить архитектору и инженеру для создания проекта, стоит ли оплачивать геологические исследования и др.

Распространенной формой экономии является строительство по эскизному проекту,
в статье 5 причин не строить по эскизному проекту мы разобрали,
чем эскизный (архитектурный) проект отличается от рабочего (инженерного).

На этот вопрос большинство профессиональных проектировщиков и строителей отвечают отрицательно – строить дом без геологических исследований сомнительная затея. Раньше в индивидуальном жилищном строительстве часто обходились без них, так как такие изыскания не были доступны. Сейчас рынок компаний, осуществляющих геологические исследования достаточно широк.

Можно ли сделать геологию самостоятельно?

Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим данные, которые может предоставить профессиональное исследование по сравнению с самостоятельными изысканиями.

Некоторые геологические компании просто смотрят геологические карты
и по ним составляют заключения без выезда на участок.
Такие исследования сопоставимы по информативности с самостоятельным изучением почвы. Профессиональная геология предполагает выезд специалистов на объект.

Что можно определить самостоятельно?

Визуальный осмотр на предмет однородности.
Глубина залегания грунтовых вод.
Дренирующие свойства грунта – легко ли через него проходит вода.
Определение типа почвы со значительной погрешностью.
С небольшой точностью можно прогнозировать пучинистость грунтов.

Что определяет профессиональное исследование?

С высокой точностью определяется тип грунта.
Определение физико-технических характеристик грунта (просадочность, набухание, пучинистость, несущая способность и др.).

Физико-технические параметры можно получить только в результате лабораторных исследований, самостоятельно их установить нельзя. К важным характеристикам относится показатель просадочности. Это свойства грунтов изменять свой объем под собственным весом при насыщении влагой. Классификация включает непросадочные, слабопросадочные, просадочные и сильнопросадочные.

Степень просадочности грунтов

Получение гидрологической картины, которая включает не только уровень залегания грунтовых вод, но и характер воздействия воды на бетон и арматуру фундамента. Также в результате можно определить, где находится верховодка.
Профессиональные рекомендации и прогноз по осадке грунтов после строительства.

Самостоятельное изучение геологии не заменит профессионального исследования, так как проектировщики, скорее всего, потребуют точных характеристик грунта. Самостоятельные изыскания полезны для получения общей картины, эти данные можно использовать только для возведения малозначимых построек. Рассмотрим, как своими силами провести эти исследования.

Инструменты для геологического исследования

Блокнот для фиксации данных, в него следует записывать все наблюдения в процессе работы.
Емкости для сбора образцов.
Кусочки скотча или стикеры для подписи образцов, на них следует указать глубину пробы и номера скважины.
Ручной бур и удлинитель для него.
Лопата для удаления плодородного слоя.
Емкость с водой для определения дренирующих свойств грунта.
Рулетка для определения глубины скважины.

Экспресс-исследованиегрунта

Тут можно обойтись без бура, такой вид изысканий позволяет выявить общие проблемы в пятне застройки. Работы начинаем с рытья ямы, в процессе работ надо отмечать глубину залегания плодородных слоев. После достижения плотных слоев почвы можно залить 8 – 10 литров воды и посмотреть, как быстро она будет уходить. Если уходит быстро, то это говорит о том, что почва обладает хорошими дренирующими свойствами.

Если в ходе «экспресс» исследования картина плохая: высокая неоднородность, плохая несущая способность, высокий уровень грунтовых вод, то можно не продолжать рытье. При серьезном строительстве на таком участке все равно потребуется профессиональное исследование.

Для строительства фундамента важны не только данные геологического исследования. Всю необходимую информацию мы описали в отдельной статье Информация, без которой нельзя строить фундамент.

Подробное исследование

Для этих работ потребуется садовый бур. Чтобы получить полную картину, нужно сделать не меньше трех скважин, при этом одна из них должна находиться в пятне застройки будущего дома. Глубина скважины зависит от типа строения.

Дома с несколькими этажами и подвалом – скважина 4 – 5 м.
Дома без подвала с несколькими этажами из тяжелых материалов – 3,5 – 4 м.
Одноэтажные легкие дома – до глубины промерзания.

Результаты сохраняем в емкости или пакеты для образцов, пробы берем каждые 25 см, после достижения глубины промерзания – каждые 50 см. Плодородный слой почвы не нужно брать в качестве образца, он все равно будет удален при строительстве.

Плодородную почву нельзя оставлять под фундаментом, так как она содержит много органики, со временем органические включения будут перегнивать, а грунт просядет. Про ошибки при строительстве фундамента подробнее читайте в 12 ошибок при строительстве фундамента.

Анализ результатов

Теперь перейдем к «лабораторным испытаниям», для этого нам потребуется вода и увеличительное стекло. С нами все еще должен быть блокнот для записи. Если мы затрудняемся определить тип почвы в образце, можно записать, как он себя ведет при смачивании, растирании, сворачивании в шнур и в кольцо, потом дать эту информацию более опытному человеку для анализа.

Песок – отчетливо видны разрозненные частицы, в сухом состоянии легко разделяется на части, не скатывается, пластичность в сухом состоянии отсутствует.

Песок

Легкая супесь – содержит частицы песка и комочки, которые в сухом состоянии можно легко раздавить пальцами. Грунт не скатывается в шнур или шарик. Соотношение в пользу песка.
Супесь

Пылеватая супесь – содержит пылевые включения, которые в сухом состоянии напоминают муку. Во влажном состоянии скатывается в шарик, но не в шнур.
Тяжелая супесь – состоит из частиц песка, скатывается, но разделяется на небольшие фрагменты, которые быстро распадаются.
Легкий суглинок в сухом виде состоит из твердых комков, чтобы раздавить их, нужно прилагать усилие. Во влажном состоянии скатывается в шнур, который быстро распадается. В легком суглинке под лупой хорошо видны песчаные включения.

Легкий суглинок

Пылеватый суглинок в сухом состоянии тоже имеет твердые комки, но раздавить их руками проблематично, при увлажнении образец становится липким и пластичным. При растирании доля песка мала, большую часть составляет пыль. Скатывается в шнур, но при попытке свернуть кольцо разрушается.

Пылеватый (средний) суглинок

Тяжелый суглинок – глина с небольшими включениями песка, во влажном состоянии — липкая и пластичная, при растирании можно обнаружить песчаные частицы. Сворачивается в шнур, если согнуть шнур в кольцо, то он не разрушается, но появляются трещины.

Тяжелый суглинок

Глина – в увлажненном состоянии мягкая и пластичная, пачкает руки, легко сворачивается в шнур, который скручивается в кольцо без повреждений. В сухом состоянии состоит из твердых кусков, которые раскалываются на крупные куски твердым предметом.

Глина

Что должно быть в профессиональном геологическом исследовании?

Несколько слов скажем о том, что должно быть в профессиональной геологии.

Описание – результаты визуального осмотра.
План участка со скважинами, из которых были взяты пробы.

По плану участка проектировщик сможет рассчитать нагрузки от фундамента на конкретную ось. Например, если под одним из углов дома находятся «слабые» грунты,
в проекте можно учесть эту особенность.

Сводная таблица с характеристиками грунтов с указанием скважины и глубины.
Разрезы почвы, на которых показана карта залегания разных типов грунтов.
Описание характера грунта (просадочность, пучинистость).

Вывод

Если планируется обращаться за проектом, то без профессиональной геологии не обойтись. Многие компании откажутся разрабатывать проектные документы без данных геологической экспертизы или предложат провести собственные исследования. Самостоятельная геологическое исследование дает хозяину понимание особенностей грунтов на участке. Эти знания можно использовать при планировании колодца и строительстве небольших построек.

Как самостоятельно провести геологию грунта и стоит ли это делать?

Свойства почвы | Неделя наук о Земле

«Пористость почвы» означает количество пор или открытого пространства между частицами почвы. Поровые пространства могут образовываться из-за движения корней, червей и насекомых; расширение газов, захваченных в этих пространствах грунтовыми водами; и / или растворение исходного материала почвы. Текстура почвы также может влиять на пористость почвы

Есть три основных текстуры почвы: песок, ил и глина. Частицы песка имеют диаметр от 0,05 до 2,0 мм (видимые невооруженным глазом) и песчинки на ощупь.Ил гладкий и скользкий на ощупь во влажном состоянии, а размер отдельных частиц составляет от 0,002 до 0,05 мм (намного меньше, чем у песка). Глина имеет размер менее 0,002 мм и липкая во влажном состоянии. Различия в размере и форме песка, ила и глины влияют на то, как частицы почвы подходят друг к другу, и, следовательно, на их пористость.

Пористость почвы важна по многим причинам. Основная причина в том, что поры почвы содержат грунтовые воды, которые пьют многие из нас. Другой важный аспект пористости почвы касается кислорода, находящегося в этих поровых пространствах.Всем растениям необходим кислород для дыхания, поэтому для выращивания сельскохозяйственных культур важна хорошо проветриваемая почва. Уплотнение строительной техникой или нашими ногами может уменьшить пористость почвы и отрицательно повлиять на способность почвы обеспечивать кислород и воду.

Материалы

Четыре градуированных цилиндра по 100 мл на группу (или мерный стакан и две прозрачные пластиковые бутылки)
Мелкий песочный песок и крупный аквариумный гравий
Чистый лист бумаги и что-то для записи
Карандаш или ручка
Линейка
Металлическая ложка или садовая лопата

Процедура

Разделитесь на небольшие группы.На листе бумаги составьте таблицу данных, подобную приведенной ниже, для каждой группы.
Тип частиц почвы Объем использованной воды (мл)
Гравий
Песок
В каждой группе по четыре градуированных цилиндра, заполните один цилиндр 100 мл песка, один 100 мл гравия и два по 100 мл воды.
Обсудите эксперимент. У какого вещества больше порового пространства: гравия или песка? Как вы приняли это решение?
Попросите каждую группу наполнить цилиндр с песком водой (не допускайте перелива воды).Запишите количество использованной воды в таблицу данных.
Повторите шаг 4 с гравием и вторым цилиндром с водой.
Обсудите в группе, что произошло и почему? Была ли ваша первоначальная гипотеза верной?
Однако, прежде чем покинуть класс, наполните два мерных цилиндра 100 мл воды. Вам также понадобятся бумага, ручки и карандаши для записи наблюдений. Нарисуйте приведенную ниже таблицу данных для каждой группы.

Площадь исследования Объем использованной воды (мл)
№ 1
# 2

Найдите место на улице, где разрешено собирать небольшие пробы почвы, и попросите каждую группу выбрать район исследования.

Запишите наблюдения на этом участке съемки. Посмотрите на типы растений, растущие в почве, на признаки дикой природы и т. Д. Находится ли почва в тени или под прямыми солнечными лучами? Набросайте то, что вы видите.
После проведения наблюдений в районе исследования возьмите небольшой образец почвы для определения ее текстуры. Почва влажная или сухая? Если он влажный, ощущается ли он песчаным (песок), гладким и скользким (ил) или липким (глина)? Можете ли вы увидеть и измерить отдельные частицы? Запишите все свои наблюдения за текстурой.
Теперь пусть каждая группа заполнит свой пустой мерный цилиндр 50 мл почвы. Вылейте воду из одного градуированного цилиндра в почву, пока вода не покроет верх. Запишите объем использованной воды в таблице данных рядом с областью исследования №1.
Выберите новую область исследования (если возможно, с другой растительностью). Повторите шаги с 3 по 5 и запишите объем использованной воды в таблице данных рядом с областью исследования № 2.
Вернитесь в класс и обсудите свои результаты: Была ли разница в пористости почвы? Были ли сходства? Для образцов грунта с аналогичной пористостью был ли у них одинаковый состав почвы? Как вы думаете, эти почвы обеспечивают растениям достаточное количество воды и воздуха? Какие виды растений обитают на этих почвах? Похоже, что такие факторы, как солнечный свет или текстура почвы, влияют на пористость почвы?

Для получения дополнительной информации посетите NPS.

Физические свойства почвы | SpringerLink

Хан Таухид Осман

Глава

Первый онлайн: 29 октября 2012

4 Цитаты
Бег 8,1 км Загрузки

Abstract

Физические свойства почвы включают цвет, текстуру, структуру, пористость, плотность, консистенцию, температуру и воздух.Цвета почв широко варьируются и указывают на такие важные свойства, как органическое вещество, вода и окислительно-восстановительные условия. Текстура, структура, пористость, плотность и консистенция почвы связаны с типами частиц почвы и их расположением. Есть два типа частиц почвы — первичные и вторичные. Первичные частицы включают песок, ил и глину, классифицируемые на основе их эффективного диаметра. Есть важные различия в физических, химических и минералогических свойствах этих фракций.Их относительное соотношение в почве называется структурой почвы. Это фундаментальное свойство почвы. Его нелегко изменить. Есть 12 текстурных классов от песка до глины. Структура почвы — это расположение частиц почвы в виде различных геометрических узоров. Он подразделяется на различные типы по форме, классам по размеру и степеням устойчивости. Структура почвы податливая. Текстура и структура почвы вместе регулируют пористость, плотность, плотность, удержание и движение воды и воздуха в почве.Температура почвы немного выше температуры воздуха в месте. Он влияет на жизненные процессы почвенной биоты, в том числе растений. Почвенный воздух задерживается в порах почвы; его состав изменчив, он содержит больше углекислого газа и влаги, а также более низкую концентрацию кислорода, чем атмосферный воздух. Почвенный воздух играет большую роль в дыхании корней растений и микроорганизмов, а также в преобразовании минеральных и органических веществ.

Ключевые слова

Органическое вещество Температура почвы Песчаная почва Частица почвы Текстура почвы

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Список литературы

Адл С.М. (2003) Экология разложения почв. CAB International, Oxon
CrossRefGoogle Scholar
Baver LD (1960) Физика почвы, издание для современной Азии. Charles E. Turtle Company, Токио
Google Scholar
Bowers A, Hanks RJ (1962) Удельная теплоемкость почв и минералов, определенная с помощью радиационного калориметра.Soil Sci 94 (6): 392–396
CrossRefGoogle Scholar
Brady NC, Weil RR (2002) Природа и свойства почв, 13-е изд. Pearson Education Inc., Нью-Дели
Google Scholar
Bronick CJ, Lal R (2005) Структура почвы и управление: обзор. Geoderma 124: 3–22
CrossRefGoogle Scholar
Buol SW, Hole FD, McCracken RJ, Southard RJ (1997) Генезис и классификация почв, 4-е изд. Iowa State University Press, Ames
Google Scholar
Chesters G, Attoe OJ, Allen ON (1957) Агрегация почвы по отношению к различным компонентам почвы.Soil Sci Soc Am Proc 21: 272–277
CrossRefGoogle Scholar
Foth HD (1990) Основы почвоведения, 8-е изд. Wiley, New York
Google Scholar
Hillel D (1980) Основы физики почв. Academic, New York,
Google Scholar
http://www1.agric.gov.ab.ca/$department/deptdocsnsf/all/agdex1203
. По состоянию на 8 июля 2011 г.
Kay BD (1998) Структура почвы и органический углерод: обзор. В: Lal R, Kimble JM, Follett RF, Stewart BA (eds) Почвенные процессы и углеродный цикл.CRC Press, Boca Raton
Google Scholar
Murtha GG, Williams J (1986) Измерение, прогнозирование и интерпретация температуры почвы для использования в таксономии почв. Тропический австралийский опыт. Geoderma 37: 189–206
CrossRefGoogle Scholar
Пикул JL Jr, Allmaras RR (1984) Полевое сравнение механистического теплового потока почвы с нулевым выравниванием. Soil Sci Soc Am J 48: 1207–1214
CrossRefGoogle Scholar
Schulze ED, Beck E, Hohenstein KM (2005) Экология растений.Springer, Berlin
Google Scholar
Smettem KRJ (2006) Плотность частиц. Энциклопедия почвоведения. Taylor & Francis, Boca Raton
Google Scholar
Soil Survey Staff (1975) Таксономия почв. Справочник Министерства сельского хозяйства США 436. Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия,
Google Scholar
Soil Survey Staff (1993) Руководство по исследованию почвы. Типография правительства США, Питтсбург
Google Scholar
SSSA (1997) Глоссарий терминов почвоведения.Американское общество почвоведов, Мэдисон
Google Scholar
SSSA (2010) Урок цвета почвы. Американское общество почвоведов, Мэдисон
Google Scholar
Тисдалл Дж. М., Оадес Дж. М. (1982) Органическое вещество и водостойкие агрегаты в почвах. J Soil Sci 33: 141–163
CrossRefGoogle Scholar
Van Wambeke A (1985) Расчет влажности почвы и температурных режимов в Азии. SCS-USDA. Техническая монография SMSS No. 9, Вашингтон, округ Колумбия
Google Scholar
Wild A (1988) Состояние почвы и рост растений Рассела.Longman Group Ltd., Лондон
Google Scholar

Информация об авторских правах

Авторы и филиалы

1. Департамент почвоведения Университета Читтагонга, Читтагонга, Бангладеш, объясняет свойства роста и смертности деревьев
, но не биомасса, в бедных фосфором тропических лесах
1.
Pan, Y. et al . Большой и устойчивый сток углерода в мировых лесах. Наука 333 , 988–993, https://doi.org/10.1126/science.1201609 (2011).
ADS CAS Статья PubMed Google ученый
2.
Brienen, R.J. W. et al. . Долгосрочное сокращение стока углерода Амазонки. Nature 519 , 344–348, https://doi.org/10.1038/nature14283 (2015).
ADS CAS Статья PubMed Google ученый
3.
Кесада, К. А. и др. . Почвы Амазонии с особым упором на участки RAINFOR. Biogeosciences 8 , 1415–1440, https://doi.org/10.5194/bg-8-1415-2011 (2011).
ADS CAS Статья Google ученый
4.
Gill, A. & Finzi, A.C. Подземный поток углерода связывает биогеохимические циклы и эффективность использования ресурсов в глобальном масштабе. Письма по экологии 19 , 1419–1428 (2016).
Артикул Google ученый
5.
Уокер Т. и Сайерс Дж. Судьба фосфора во время почвообразования. Geoderma 15 , 1–19 (1976).
ADS CAS Статья Google ученый
6.
Грау, О. и др. . Механизмы круговорота питательных веществ, помимо прямого поглощения из почвы, могут контролировать структуру и динамику леса в бедных почвах Амазонки. Научные отчеты 7 , 45017, https://doi.org/10.1038/srep45017 (2017).
ADS MathSciNet CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
7.
Malhi, Y. et al. . Изменение климата, вырубка лесов и судьба Амазонки. Наука 319 , 169–172 (2008).
ADS CAS Статья Google ученый
8.
Фрейкон В., Кренкер М., Шварц Д., Наси Р. и Бонал Д. Влияние климатических изменений в голоцене на растительность в северной части Французской Гвианы. Четвертичное исследование 73 , 220–225, https://doi.org/10.1016/j.yqres.2009.11.007 (2010).
ADS CAS Статья Google ученый
9.
Тернер, Б. Л., Бренес-Аргуедас, Т. и Кондит, Р. Повсеместное ограничение фосфора древесных пород, но не сообществ в тропических лесах. Nature 555 , 367–370, https://doi.org/10.1038/nature25789 (2018).
ADS CAS Статья PubMed Google ученый
10.
Альварес-Клэр, С., Мак, М. и Брукс, М. Прямое испытание ограничения азота и фосфора для чистой первичной продуктивности в низинных тропических влажных лесах. Экология 94 , 1540–1551, https://doi.org/10.1890/12-2128.1 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
11.
Витаусек, П. М. и Фаррингтон, Х. Ограничение питательных веществ и развитие почвы: экспериментальная проверка биогеохимической теории. Биогеохимия 37 , 63–75, https://doi.org/10.1023/a:1005757218475 (1997).
CAS Статья Google ученый
12.
Wang, Y. et al. . GOLUM-CNP v 1.0: моделирование циклов углерода, азота и фосфора на основе данных в основных наземных биомах. Geosci.Модель Dev. 11 , 3903–3928 (2018).
ADS CAS Статья Google ученый
13.
Болдок, Дж. А. и Скьемстад, Дж. Роль почвенной матрицы и минералов в защите природных органических материалов от биологического воздействия. Органическая геохимия 31 , 697–710 (2000).
CAS Статья Google ученый
14.
Chenu, C. & Plante, A. F. Органо-минеральные комплексы размером с глину в хронопоследовательности культивирования: пересмотр концепции «первичного органо-минерального комплекса». Европейский журнал почвоведения 57 , 596–607, https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.2006.00834.x (2006).
Артикул Google ученый
15.
Джонс, Д. Л. и Эдвардс, А. С. Влияние сорбции на биологическое использование двух простых углеродных субстратов. Биология почвы и . Биохимия 30 , 1895–1902 (1998).
CAS Google ученый
16.
Кайзер К. и Гуггенбергер Г. Минеральные поверхности и органическое вещество почвы. Европейский журнал почвоведения 54 , 219–236 (2003).
CAS Статья Google ученый
17.
Бигхэм, Дж. Х., Фицпатрик, Р.W. & Schulze, D. G. В Минералогия почв с экологическими приложениями Vol. Серия книг SSSA 7 (ред. Диксон, Дж. Б. и Шульце, Д. Г.) 323–366 (Американское общество почвоведов, 2002).
18.
Хуанг, П. М., Ван, М. К., Кемпф, Н. и Шульце, Д. Г. In Минералогия почвы с экологическими приложениями Vol. Серия книг SSSA 7 (ред. Диксон, Дж. Б. и Шульце, Д. Г.) 261–289 (Американское общество почвоведов, 2002).
19.
Белый, G.Н. & Диксон, Дж. Б. В Минералогия почв с экологическими приложениями Vol. Серия книг SSSA 7 (ред. Диксон, Дж. Б. и Шульце, Д. Г.) 389–414 (Американское общество почвоведов, 2002).
20.
Брей Р. Х. и Курц Л. Т. Определение общего, органического и доступного фосфора в почвах. Почвоведение. Soc. Являюсь. J. 59 , 39–45 (1945).
ADS CAS Статья Google ученый
21.
МакГродди, М. Е., Сильвер, В. Л., де Оливейра, Р. К., де Мелло, В. З. и Келлер, М. Удержание фосфора в сильно выветренных почвах в лесной экосистеме равнинной Амазонки. Журнал геофизических исследований и биогеонаук 113 , G04012, https://doi.org/10.1029/2008JG000756 (2008).
ADS CAS Статья Google ученый
22.
Герард Ф. Минералы глины, оксиды железа / алюминия и их вклад в сорбцию фосфатов в почвах — пересмотренный миф. Geoderma 262 , 213–226, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2015.08.036 (2016).
ADS CAS Статья Google ученый
23.
Руттенберг К. и Сулак Д. Дж. Сорбция и удаление растворенного органического фосфора на (оксигидр) оксидах железа в морской воде. Геохим. Космохим. Acta 75 , 4095–4112, https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.10.033 (2011).
ADS CAS Статья Google ученый
24.
Darch, T. и др. . Оценка биодоступного органического фосфора в почвах тропических лесов путем экстракции органических кислот и гидролиза фосфатазы. Geoderma 284 , 93–102, https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.08.018. (2016).
ADS CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
25.
Шейн М. В. и Ламберс Х. Кластерные корни: любопытство в контексте. Растение и почва 274 , 101–125 (2005).
CAS Статья Google ученый
26.
Венекласс, Э. Дж. и др. . Карбоксилаты ризосферы нута и белого люпина различаются в зависимости от свойств почвы и усиливают поглощение фосфора. Растения и почвы 248 , 187–197 (2003).
Артикул Google ученый
27.
Филд, К., Прессел, С., Дакетт, Дж., Римингтон, В. и Бидартондо, М.Симбиотические варианты покорения земель. Trends Ecol. Evol. 30 , 477–486 (2015).
Артикул Google ученый
28.
Ламберс, Х., Рэйвен, Дж. А., Шейвер, Г. Р. и Смит, С. Е. Стратегии усвоения питательных веществ растениями меняются с возрастом почвы. Trends Ecol. Evol. 23 , 95–103, https://doi.org/10.1016/j.tree.2007.10.008 (2008).
Артикул PubMed Google ученый
29.
Кесада, К. А. и др. . Различия в структуре и функциях лесов Амазонки в масштабах бассейна обусловлены как почвами, так и климатом. Biogeosciences 9 , 2203–2246, https://doi.org/10.5194/bg-9-2203-2012 (2012).
ADS Статья Google ученый
30.
Fauset, S. et al. . Индивидуальное моделирование лесов Амазонки предполагает, что климат контролирует производительность, а черты характера контролируют демографию. Frontiers in Earth Science 7 , https://doi.org/10.3389/feart.2019.00083 (2019).
31.
Райт, С. и др. . Калий, фосфор или азот ограничивают корневое выделение, рост деревьев или образование подстилки в низинных тропических лесах. Экология 92 , 1616–1625 (2011).
Артикул Google ученый
32.
Торн, М. С., Трумбор, С. Е., Чедвик, О.А., Витоусек, П. М. и Хендрикс, Д. М. Минеральный контроль за хранением и круговоротом органического углерода в почве. Nature 389 , 170–173 (1997).
ADS CAS Статья Google ученый
33.
Telles, E. et al. . Влияние текстуры почвы на динамику углерода и потенциал хранения в почвах тропических лесов Амазонии. Global Biogeochemical Cycles 17 , https://doi.org/10.1029 / 2002GB001953 (2003).
Артикул Google ученый
34.
Кристенсен Б. В Достижения в почвоведении Vol. 20 достижений в почвоведении (ред. Стюарт, Б. А.) Гл. 1, 1–90 (Springer New York, 1992).
35.
Фелфили, Дж. М. Рост, пополнение и смертность в лесу галереи Гама в центральной Бразилии за шестилетний период (1985–1991). Journal of Tropical Ecology 11 , 67–83, https: // doi.org / 10.1017 / s0266467400008415 (2009 г.).
Артикул Google ученый
36.
Филипс О. Л. и др. . Схема и процесс оборота деревьев Амазонки, 1976-2001 гг. Philos. Пер. R. Soc. Лондон. B. Biol. Sci 359 , 381–407, https://doi.org/10.1098/rstb.2003.1438 (2004).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
37.
Хидака, А. и Китайма, К. Распределение фракций фосфора в листве и характеристик листьев тропических видов деревьев в ответ на снижение доступности фосфора в почве на горе Кинабалу, Борнео. Экологический журнал 99 , 849–857 (2011).
CAS Статья Google ученый
38.
Cotrufo, MF, Wallenstein, MD, Boot, CM, Denef, K. & Paul, E. Система стабилизации матрицы эффективности микробов (MEMS) объединяет разложение растительного опада со стабилизацией органического вещества почвы: лабильные растения входы образуют стабильное органическое вещество почвы? Биология глобальных изменений 19 , 988–995, https: // doi.org / 10.1111 / gcb.12113 (2013).
ADS Статья PubMed Google ученый
39.
Робертсон А. Д. и др. . Унификация структур образования и устойчивости почвенного органического вещества: модель MEMS. Обсуждение биогеонаук в обзоре, https://doi.org/10.5194/bg-2018-430 (2018).
40.
Соарес, М. Р. и Аллеони, Л. Р. Ф. Вклад почвенного органического углерода в ионообменную емкость тропических почв. J. Sustain. Agric. 32 , 439–462, https://doi.org/10.1080/10440040802257348 (2008).
Артикул Google ученый
41.
Vancampenhout, K. et al. . Различия в химическом составе органического вещества почвы в природных экосистемах из разных климатических регионов — Пиролиз-ГХ / МС исследование. Биология и биохимия почвы 41 , 568–579, https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2008.12.023 (2009).
CAS Статья Google ученый
42.
Лю, Х. и др. . Распределение почвенного фосфора между арбускулярными и эктомикоризными деревьями в тропических и субтропических лесах. Ecol Lett 21 , 713–723, https://doi.org/10.1111/ele.12939 (2018).
Артикул PubMed Google ученый
43.
Ван Х.X., Hoffland, E., Feng, G. & Kuyper, T. W. Поглощение фосфатов фитатом из-за активности фитазы, опосредованной гифами, арбускулярной микоризной кукурузы. Перед. Plant Sci. 8 , 684, https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00684 (2017).
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
44.
Craig, M. E. et al. . Тип древесной микоризы предсказывает внутрихозяйственную изменчивость в хранении и распределении почвенного органического вещества. Glob Chang Biol , https://doi.org/10.1111/gcb.14132 (2018).
ADS Статья Google ученый
45.
Окин Г. С., Маховальд Н., Чатдвик О. А. и Артаксо П. Влияние пустынной пыли на биогеохимию фосфора в наземных экосистемах. Global Biogeochemical Cycles 18 , https://doi.org/10.1029/2003GB002145 (2004).
Артикул Google ученый
46.
Ю., Х. и др. . Удобряющая роль африканской пыли в тропических лесах Амазонки: первая многолетняя оценка, основанная на данных наблюдений облачного аэрозольного лидара и инфракрасных спутниковых наблюдений Pathfinder. Письма о геофизических исследованиях 42 , 1984–1991, https://doi.org/10.1002/2015GL063040 (2015).
ADS CAS Статья Google ученый
47.
Баркли, А. и др. . Сжигание африканской биомассы является важным источником осаждения фосфора в Амазонке, тропических районах Атлантического океана и Южного океана. Proceedings of the National Academy of Sciences 116 , 16216–16221, https://doi.org/10.1073/pnas.11116 (2019).
ADS CAS Статья Google ученый
48.
Zheng, Z. M. et al . Приблизительное выщелачивание фосфора из сельскохозяйственных органических почв путем тестирования почвы. J. Environ. Qual. 44 , 1871–1882, https://doi.org/10.2134/jeq.2015.05.0211 (2015).
CAS Статья PubMed Google ученый
49.
Фрейзер, C. Амазонская низменность, районы с белым песком как исконные регионы южноамериканского биоразнообразия: биогеографические и филогенетические закономерности в Поталии (покрытосеменных: Gentianaceae). Разнообразие и эволюция организмов 8 , 44–57, https://doi.org/10.1016/j.ode.2006.11.003 (2008).
Артикул Google ученый
50.
Видер, У. Р., Кливленд, К. и Таунсенд, А. Р. Контролирует разложение опада из листьев во влажных тропических лесах. Экология 90 , 3333–3341, https://doi.org/10.1890/08-2294.1 (2009).
Артикул PubMed Google ученый
51.
Кондит, Р., Энгельбрехт, Б. М. Дж., Пино, Д., Перес, Р. и Тернер, Б. Л. Распределение видов в ответ на отдельные питательные вещества почвы и сезонную засуху в сообществе тропических деревьев. Proceedings of the National Academy of Sciences 110 , 5064–5068, https: // doi.org / 10.1073 / pnas.1218042110 (2013).
ADS Статья Google ученый
52.
Prada, C. M. и др. . Почвы и осадки вызывают ландшафтные изменения разнообразия и функционального состава древесных сообществ в предгорных тропических лесах. Journal of Vegetation Science 28 , 859–870, https://doi.org/10.1111/jvs.12540 (2017).
Артикул Google ученый
53.
Андерсон А. Б. Бело-песчаная растительность Бразильской Амазонии. Biotropica 13 , 199–210, https://doi.org/10.2307/2388125 (1981).
Артикул Google ученый
54.
Пенуэлас, Дж., Сарданс, Дж., Огайя, Р. и Эстиарте, М. Стехиометрические отношения питательных веществ и биогеохимическая ниша в сосуществующих видах растений: эффект смоделированного изменения климата. Польский экологический журнал 56 , 613–622 (2008).
Google ученый
55.
Институт, Э. С. Р. ArcGIS Version 10.3. (Институт исследований экологических систем, 2008 г.).
56.
Смит Д. и Пи К. Глубина последовательности, а не репликация ПЦР, улучшает экологический вывод на основе секвенирования ДНК следующего поколения. PLOS One 9 (2014 г.).
57.
Эдгар Р. UPARSE: высокоточные последовательности OTU, полученные при считывании микробных ампликонов. Природные методы 10 , 996–998 (2013).
CAS Статья Google ученый
58.
Абаренков К. и др. . База данных UNITE для молекулярной идентификации грибов — последние обновления и перспективы на будущее. Новый фитолог 186 , 281–285 (2010).
Артикул Google ученый
59.
Варинг, Б., Адамс, Р., Бранко, С. и Пауэрс, Дж. Зависящие от масштаба вариации круговорота азота и сообществ почвенных грибов в зависимости от градиентов состава и возраста леса при восстановлении сухих тропических лесов. Новый фитолог 2 , 845–854, https://doi.org/10.1111/nph.13654 (2015).
CAS Статья Google ученый
60.
Оксанен, Дж. и др. . (изд. http://vegan.r-forge.r-project.org/ http: // cran.r-project.org) (2013).
61.
Валинга И., ван Варк В., Хуба В. Дж. Ф. и ван дер Ли Дж. Дж. Анализ почвы и растений, часть 7 13–16 (Сельскохозяйственный университет, Вагенинген, 1989).
62.
Новозамский И., Хуба В. Дж. Г., ван Эк, Р. и ван Варк, В. Новый метод разложения для многоэлементного анализа растений. Сообщения в области почвоведения и анализа растений 14 , 239–248 (2008).
Артикул Google ученый
63.
Джи, Г. У. и Баудер, Дж. У. Анализ размера частиц с помощью ареометра: упрощенный метод регулярного текстурного анализа и проверка чувствительности параметров измерения 1. Почвоведение. Soc. Являюсь. J. 43 , 1004–1007, https://doi.org/10.2136/sssaj1979.03615995004300050038x (1979).
ADS Статья Google ученый
64.
Сунг, Дж. Л. и Котруфо, М. Ф. Ежегодное сжигание высокотравной прерии препятствует круговороту C и N в почве, увеличивая стойкость к хранению пирогенных органических веществ при одновременном снижении доступности азота. Биология глобальных изменений 21 , 2321–2333, https://doi.org/10.1111/gcb.12832 (2015).
ADS Статья PubMed Google ученый
65.
Деспре, М., Ферри, Б. и Фрейкон, В. Морфологическая карактеризация солей-неуф-плацет-постоянных лесных лесов Гуйяфора (Французская Гайана). 1–60 (CIRAD, AgroParisTech, Экология лесов Гайаны, Национальное управление лесов, 2010 г.).
66.
Chave, J. et al. . Улучшенные аллометрические модели для оценки надземной биомассы тропических деревьев. Биология глобальных изменений 20 , 3177–3190, https://doi.org/10.1111/gcb.12629 (2014).
ADS Статья PubMed Google ученый
67.
Браун С. и Луго А. Э. Хранение и производство органических веществ в тропических лесах и их роль в глобальном углеродном цикле. Biotropica 14 , 161–187 (1982).
Артикул Google ученый
68.
Malhi, Y. et al. . Надземная грубая древесная продуктивность 104 участков неотропического леса. Биология глобальных изменений 10 , 563–591, https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2003.00778.x (2004).
ADS Статья Google ученый
69.
Шейл Д. и Мэй Р. М. Оценка смертности и коэффициента пополнения в гетерогенных тропических лесах. Экологический журнал 84 , 91–100 (1996).
Артикул Google ученый
70.
Пиньейро, Дж., Бейтс, Д., Деброй, С., Саркар, Д. и RCoreTeam. Модели линейных и нелинейных смешанных эффектов (nlme). R версия пакета 3.1-131 (2017).
71.
Карпентер Б. и др. . Стэн: вероятностный язык программирования. Журнал статистического программного обеспечения 76 , https: // doi.org / 10.18637 / jss.v076.i01 (2017).
72.
StanDevelopmentTeam. Rstan: R-интерфейс для Stan. http://mc-stan.org/ (2018).

prop1

Свойства почвы

Различные почвы имеют разные физические, химические и биологические свойства. характеристики. Эти свойства являются результатом различных процессов (например, выветривание, разложение или зарождение червей), происходящие в почвы с разной скоростью и в сочетании с другими процессами.

Некоторые важные физические свойства, используемые для почвы классификация

Текстура почвы — соотношение песка, ила и глины в почва. В треугольнике ниже представлены 12 различных текстур почвы. признал. Обозначение текстуры часто изменяется в зависимости от того, насколько гравий или крупный материал в почве. Треугольник текстуры почвы ниже показано соотношение песка, ила и глины в 12 различных типы текстур. Еще одно свойство почвы, связанное с ее структурой: в классификации используются глиняные пленки , которые обозначают движение и скопление глины в горизонте.

Структура почвы — расположение частиц почвы в группы или кластеры, называемые агрегатами (также известные как педы). Структура это форма, в которую естественным образом превращается почва, когда вы ее вытаскиваете некоторые из земли и пусть они развалятся естественным образом. В отличие от пляжный песок, обычно он полностью не разделяется на отдельные зерна, но остаются вместе более крупными скоплениями. Эти сгустки могут иметь характерные формы:

сферическая (гранулированная или крошка)

блочный (прямоугольный блочный или блочный, трапециевидный)

платей

призматическая (призматическая или столбчатая)

массив (все частицы скреплены вместе)

мелкозернистый (без структуры — отделяется, как пляжный песок)

Цвет почвы — еще одно важное физическое свойство почвы. используется в классификации.Цвет меняется в зависимости от количества органическое вещество (коричневый), оксиды железа (оранжево-красный), карбонат кальция (белый) или естественного цвета песчаных зерен или минералов (обычно серый потому что отдельные светлые и темные минералы в среднем имеют сероватый оттенок. цвет человеческим глазом). Обозначаем цвет его оттенком (как желто-красный или серый), значение (насколько оно светлое или темное) и цветность (насколько интенсивный цвет). Например, цвет почвы обозначен как 5YR6 / 8. ярко-оранжевый оттенок. YR указывает оттенок, 6 указывает значение и 8 указывает цветность.

Насыпная плотность — масса сухой почвы на объем почва. Обычно выражается в г см-3 или кг м-3. Как насыпная плотность включает объем всех пор, а также объем твердых частиц в грунт, насыпная плотность грунта намного ниже плотности частиц (что составляет примерно 2,65 г / см3). Объемная плотность может дать информацию о различных компонентах или свойствах почвы, таких как уплотненные слои, сковороды, горные породы или наличие вулканического пепла.

Минералогия используется в классификации по-разному.Начальный минералы (унаследованные от исходных материалов) могут указывать на возраст, степень образование и наличие литологических разрывов в почве. Каркасные зерна представляют собой частицы размером с песок и ил, трудно поддающиеся обработке перемещен. Вторичные минералы — это те, которые образуются в почвах. Наличие или тип слоистых силикатных глин, аморфных глин или оксидов изменяет физический и химические свойства почвы, такие как пластичность или CEC, и указывает степень выветривания почвы.

Температурный режим используется при классификации почв. от уровня почвенных заказов до семьи. Температура используется так широко используется в классификации, поскольку влияет на почвенные процессы и рост растений. Температура почвы варьируется в зависимости от сезона и глубины, в зависимости от наибольшая сезонная изменчивость в приповерхностных горизонтах и наименьшая изменчивость на глубине. Среднегодовая температура почвы определяется на глубине 50 см, но может быть оценена добавив 1 градус по Цельсию к средней годовой температуре воздуха.Увидеть Ключи к таксономии почвы для перечисления температурных режимов почвы.

Режим влажности важен при классификации почв, поскольку влияния доступности воды на рост растений. Не только общее количество осадков важно. Как дождь распределены в течение года и насколько хорошо почва удерживает эту влагу не удерживая его так сильно, чтобы растения могли получить к нему доступ, определяет режим влажности. Таким образом, текстура играет важную роль во влажности. режим.Например, очень крупная почва не удерживает воду. колодец и наличие воды могут ограничивать рост растений во время засухи. время года. Пример режима влажности при ограниченном количестве воды доступность в течение вегетационного периода xeric влажность

Редокс-характеристики указывают на то, что загрязнение всегда или часто воды насыщен и, следовательно, имеет низкое содержание кислорода (бескислородный). Примеры окислительно-восстановительные свойства представляют собой пятна разного цвета (например, оранжевый пятна в серой матрице), черноватые / пурпурные узелки или все серый грунт (имеет невысокую цветность).

Некоторые важные химические свойства почвы, используемые в почве классификация

pH указывает на кислотность или щелочность почвы. PH 1-6 — это кислый, 7 — нейтральный, 8-14 — основной. pH может предоставить информацию о различных других свойствах почвы (и процессах), например о том, почва имеет высокую или низкую насыщенность основаниями, или если она была сильно выщелоченный.

Катионообменная емкость скажите, сколько там обменных площадок находятся на поверхности частиц почвы.Другими словами, это мера того, сколько положительно заряженных ионов может временно удерживаться почву, но не так плотно, чтобы их нельзя было использовать корнями или в конце концов «сбит» каким-то другим ионом. В некоторых почвенных порядках CEC используется на семейном уровне, чтобы сказать, насколько «активна» почва.

Насыщенность основанием — это мера того, сколько некислотных катионов находятся на обменных участках грунта. Поверхности частиц почвы (особенно частицы размером с глину и гумус) могут образовывать отрицательный заряд, который уравновешивается катионами, которые притягиваются к там поверхности.Процент «основных» катионов, находящихся на поверхностей относительно общего количества зарядов на всех поверхностях частиц составляет% насыщения основания. Высокая базовая насыщенность обычно указывает на более высокое плодородие и низкое вымывание катионов.

Накопления солей ( Соленость ), карбоната кальция и сульфат кальция указывает на разные типы диагностических горизонтов почвы. Эти почвенные горизонты обычно развиваются в более сухом климате (соли выщелачивается в более влажных районах).Наличие этих горизонтов может указать порядок почвы или могут использоваться другие более низкие уровни классификация.

Содержание углерода / O.M в почве является важным свойством, поскольку он влияет на многие другие физические и химические свойства почвы. как количество и тип организмов в почве. Например, сои с высоким вечера содержимое обычно имеет более низкую насыпную плотность и будет имеют более высокий CEC (особенно, если pH выше). Содержание углерода используется для выделения различных генетических и диагностических горизонтов, которые характеризуют разные почвенные порядки и многие другие нижние уровни почвы классификация.По степени разложения различают разные типы горизонтов O, с Oi

Fe, извлекаемым оксалатом, а Al указывает на количество Fe и Al, связанный с аморфной (некристаллической или псевдокристаллической) почвой минералы, такие как оксиды, аллофан или имоголит. Один из способов, которым оксалат экстракты используются в таксономии почв для различения сподовых материалов и андические грунтовые материалы.

Удержание P высокое в более развитых вулканических почвах, так как P могут быть прочно связаны аль-гуминовыми комплексами, которые образуются в этих почвы.Таким образом, удержание фосфора используется в качестве индикатора андической почвы. материалы. Это свойство широко не используется в классификации.

Есть много других химических и физических свойств почвы, которые используется в классификации. Если у вас есть предложения для других которые вы хотели бы видеть здесь включенными, дайте мне знать.

почва | Определение, значение, профиль, состав и факты

Почвы сильно различаются по своим свойствам из-за геологических и климатических изменений на расстоянии и во времени.Даже простое свойство, такое как толщина почвы, может варьироваться от нескольких сантиметров до многих метров, в зависимости от интенсивности и продолжительности выветривания, эпизодов осаждения и эрозии почвы и закономерностей эволюции ландшафта. Тем не менее, несмотря на эту изменчивость, почвы обладают уникальной структурной характеристикой, которая отличает их от простых земных материалов и служит основой для их классификации: вертикальная последовательность слоев, образованная совместным действием просачивающихся вод и живых организмов.

Профиль подзолистой почвы
Профиль подзолистой почвы из Ирландии, демонстрирующий обесцвеченный слой, из которого были выщелочены гумус и оксиды металлов и впоследствии отложились в обычно красноватом горизонте ниже.
© ISRIC, www.isric.nl Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас
Эти слои называются горизонтами, и полная вертикальная последовательность горизонтов составляет почвенный профиль (см. Рисунок). Почвенные горизонты определяются признаками, отражающими почвообразовательные процессы.Например, самый верхний слой почвы (не включая поверхностную подстилку) называется горизонтом А. Это выветренный слой, который содержит скопление гумуса (разложившееся, темное, богатое углеродом вещество) и микробную биомассу, которая смешивается с мелкозернистыми минералами с образованием агрегатных структур.
Профиль почвы
Профиль почвы, показывающий основные слои от горизонта O (органический материал) до горизонта R (уплотненная порода). Педон — это наименьшая единица земной поверхности, которую можно использовать для изучения характерного почвенного профиля ландшафта.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Ниже A находится горизонт B. В зрелых почвах этот слой характеризуется скоплением глины (мелкие частицы диаметром менее 0,002 мм [0,00008 дюйма]), которые либо отложились из просачивающихся вод, либо осаждались химическими процессами с участием растворенных продуктов выветривания. Глина наделяет горизонты B множеством разнообразных структурных особенностей (блоков, столбцов и призм), образованных из мелких частиц глины, которые могут быть связаны друг с другом в различных конфигурациях по мере развития горизонта.
Ниже горизонтов A и B находится горизонт C, зона небольшого накопления гумуса или развития структуры почвы или его отсутствия. Горизонт C часто состоит из рыхлого материнского материала, из которого сформировались горизонты A и B. Он лишен характерных черт горизонтов А и В и может быть либо относительно невыветренным, либо глубоко выветренным. На некоторой глубине ниже горизонтов A, B и C залегает консолидированная порода, составляющая горизонт R.
Эти простые буквенные обозначения дополняются двумя способами (см. Таблицу буквенных обозначений почвенного горизонта).Сначала определяются два дополнительных горизонта. Подстилка и разложившееся органическое вещество (например, останки растений и животных), которые обычно лежат на поверхности земли над горизонтом A, обозначаются как горизонт O, тогда как слой непосредственно под горизонтом A, который подвергался интенсивному выщелачиванию (т. Е. медленно вымывается от определенного содержимого под действием просачивающейся воды) получает отдельное обозначение E — горизонт или зона элювиации (от латинского ex — «из» и lavere — «промывать»).Развитию горизонтов E способствуют обильные осадки и песчаный материнский материал — два фактора, которые помогают обеспечить интенсивное просачивание воды. Твердые частицы, потерянные в результате выщелачивания, откладываются в горизонте B, который в таком случае можно рассматривать как зону иллювиации (от лат. il «in» и lavere ).
рэнд
Буквенные обозначения горизонта почвы
Базовые обозначения для горизонтов поверхности
O органический горизонт, содержащий подстилку и разложившееся органическое вещество
А Минеральный горизонт, затемненный скоплениями гумуса
Базовые обозначения геологических горизонтов
E Минеральный горизонт светлее горизонта А или О и обеднен глинистыми минералами
AB или EB переходный горизонт больше похож на A или E, чем на B
BA или BE переходный горизонт больше похож на B, чем на A или E
B Накопленная глина и гумус ниже горизонта А или Е
BC или CB переходный горизонт от Б до С
С Рыхлый грунт ниже горизонта А или В
уплотненная порода
Добавлены суффиксы к особенностям горизонтов
а Сильноразложившееся органическое вещество
б погребенный горизонт
в конкреции или твердые узелки (железо, алюминий, марганец или титан)
и Органическое вещество промежуточного разложения
f мерзлый грунт
г серый цвет с сильными пятнами и плохим дренажем
ч накопление органических веществ
i Слаборазложившееся органическое вещество
к Накопление карбоната
м цементация или уплотнение
n накопление натрия
или Накопление оксидов железа и алюминия
п. Вспашка или другое антропогенное нарушение
q скопление кремнезема
r Выветренная или мягкая коренная порода
с Накопление оксидов металлов и органических веществ
т скопление глины
в плинтит (материал недр, обогащенный твердым железом)
Вт проявление цвета или структуры
x характер фрагипана (высокая плотность, хрупкость)
л Накопление гипса
z накопление солей
Комбинированная последовательность горизонтов A, E, B называется солумом (лат. «Пол»).Солум является истинным очагом почвообразовательных процессов и основной средой обитания почвенных организмов. (Переходные слои, имеющие промежуточные свойства, обозначаются двумя буквами соседних горизонтов.)
Второе усовершенствование номенклатуры почвенных горизонтов (также показанное в таблице) — это использование суффиксов в нижнем регистре для обозначения особенностей, которые важны для развитие почвы. Наиболее распространенные из этих суффиксов применяются к горизонту B: g для обозначения пятнистости, вызванной переувлажнением, h для обозначения иллювиального накопления гумуса, k для обозначения карбонатных минеральных отложений, o для обозначения остаточных оксидов металлов , s для обозначения иллювиального накопления оксидов металлов и гумуса и t для обозначения накопления глины.
Педоны и полипедоны
Почвы — естественные элементы выветренных ландшафтов, свойства которых могут варьироваться в пространстве. Однако для научных исследований полезно рассматривать почвы как объединения модулей, известных как педоны. Педон — это мельчайший элемент ландшафта, который можно назвать почвой. Его предел глубины — это несколько произвольная граница между почвой и «не почвой» (например, коренной породой). Его поперечные размеры должны быть достаточно большими, чтобы можно было изучать любые присутствующие горизонты — как правило, площадь от 1 до 10 квадратных метров (от 10 до 100 квадратных футов), с учетом того, что горизонт может иметь переменную толщину или даже прерывистый.Если горизонты цикличны и повторяются с интервалом от 2 до 7 метров (от 7 до 23 футов), педон включает половину цикла. Таким образом, каждый педон включает в себя диапазон изменчивости горизонта, возникающий на небольших площадях. Если цикл меньше 2 метров или все горизонты непрерывны и имеют одинаковую толщину, площадь педона составляет 1 квадратный метр.
Почвы встречаются на ландшафте в виде групп одинаковых педонов, называемых полипедонами, которые имеют достаточную площадь, чтобы считаться таксономической единицей.Полипедоны ограничены снизу «непочвой», а сбоку — педонами разных характеристик.
Качество почвы: основы: динамические свойства почвы
На главную> Основы> Динамические свойства почвы
Качество почвы — это сочетание присущих ей и динамических свойств почвы. В центре внимания большинства работ по качеству почвы находятся динамические свойства почвы и то, как они меняются в зависимости от присущих ей свойств.
Неотъемлемые или неизменные в использовании свойства мало меняются, если вообще меняются, в зависимости от практики землепользования или управления.Они могут включать текстуру почвы, глубину до коренной породы, тип глины, CEC и класс дренажа. Эти свойства были заложены в почве, сформировавшейся на протяжении тысячелетий. Как формируются почвы, зависит от пяти почвообразующих факторов, определенных Хансом Дженни (1941) и другими:
климат (осадки и температура)
рельеф (форма местности)
биота (аборигенная растительность, животные и микробы)
основной материал (геологические и органические предшественники почвы)
время (время, в течение которого основной материал подвержен процессам почвообразования)
Динамические свойства или свойства, зависящие от использования, могут изменяться в течение месяцев и лет в ответ на изменения в землепользовании или практике управления.Динамические свойства включают органическое вещество, структуру почвы, скорость инфильтрации, насыпную плотность, а также способность удерживать воду и питательные вещества. Изменения динамических свойств зависят как от практики землепользования, так и от свойств почвы. Например, уровни органического вещества в почве зависят от методов обработки почвы и типов выращиваемых растений (управление), но общее количество органического вещества ограничивается структурой почвы и климатом (присущие особенности). Некоторые свойства, такие как насыпная плотность, могут рассматриваться как внутренние свойства ниже 20-50 см, но являются динамическими свойствами вблизи поверхности.
Дженни, Х. 1941. Факторы почвообразования: система количественной педологии. Dover Pub., Минеола, Нью-Йорк,
ЭРОЗИЯ AGR-102 — ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И ПРИБЫЛЬ

ЭРОЗИЯ — ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И ПРИБЫЛЬ
ВЫДАНО: 8-83
ПЕРЕСМОТРЕННАЯ:
Л.У. Мердок и У. Фрай
Кафедра агрономии
Почти все люди признают, что эрозия вредно, но мало кто осознает, насколько вреден. Конечно, есть затраты на Общество по очистке и ремонту почвы и ее компонентов, загрязняющих вода и воздух. Однако наибольшие расходы несет помещик. и продюсер. Эрозия приводит к увеличению потребности в удобрениях и топливе, и более низкие урожаи. Преимущества борьбы с эрозией иногда неясны, но цена эрозии реальна.
Эрозия снижает производительность за счет модификации свойства почвы и более вредны для почв, которые: 1) мелкие, 2) имеют некачественные грунты и 3) отсутствие толстого верхнего слоя почвы. Любая комбинация Эти характеристики значительно увеличивают ущерб от эрозии. Глубокий почвы с более высокими характеристиками грунта практически не подвержены влиянию эрозия почвы. Для замены плодородия потребуется больше удобрений. потери, но производственный потенциал мало изменится, если вообще изменится.Тем не мение, большинство почв обладают нежелательными свойствами, которые снижают продуктивность, так как эрозия приводит к включению большего количества подпочвы в пахотный слой.
Свойства почвы
Эрозия удаляет оригинал поля верхний слой почвы, в результате чего грунт смешивается с оставшимся верхним слоем почвы во время ежегодного вспашка. В зрелых почвах (как и многие в Кентукки) эта недра в материале больше глины, меньше органических веществ, меньше доступной водоудерживающей способности емкость и более низкий статус фертильности.Также вероятна структура почвы. быть более грубым, менее стабильным и подверженным большему ущербу от дождя, обработка почвы или движение. Поскольку все больше и больше почвы смешивается с верхним слоем почвы при обработке почвы он добавляет все больше и больше этих характеристик к верхнему слою почвы.
Содержание глины в верхнем слое почвы две почвы, изученные в Кентукки, увеличились с 25 до 31 процента в исследовании Maury почвы и от 20 до 25 процентов в почве Кридер в результате умеренного эрозия. Это повышенное содержание глины также увеличивает количество топлива, химикатов и потребности в удобрениях.
Эрозия почвы удаляет легкие и более легко удаляемые частицы. Это означает, что органическое вещество одно из более легко разрушаемых компонентов. Умеренная эрозия кридера почва в Западном Кентукки уменьшила содержание органических содержание вещества от 1,7 до 1,5%.
Плотность почвы также увеличивается с эрозией. Это увеличивает проблемы, связанные с обработкой почвы, вспашкой и подготовкой посевного ложа.
Завод Доступная вода
Самый ограничивающий фактор для растениеводства в Кентукки, наверное, вода.Эрозия обычно уменьшает количество доступного растения водоудерживающая способность почвы. В исследовании Кентукки Мори и Крайдер почв, водоудерживающая способность растений снизилась с 29 до 24 процента в почве Мори и от 24 до 20 процентов в почве Кридер из-за эрозии.
Это уменьшение имеющаяся у растений водоудерживающая способность — более мелкая почва и более нежелательная свойства почвы. По мере увеличения содержания глины и уменьшения содержания органического вещества количество воды, которую почва может сделать доступной для растения, уменьшается.Этот вероятно, самый важный эффект эрозии на продуктивность почвы.
Потери плодородия
Эрозия почвы удаляет часть почва, которая обычно наиболее богата питательными веществами для растений. Эрозия почв, очень плодородны, естественным путем или путем добавления удобрений, приведут к большие потери фертильности. Все питательные вещества теряются во время эрозии, но наиболее экономически значительными потерями, вероятно, будут потери азота, фосфор, калий и известь.
Если почва имеет естественное низкое плодородие, тогда эрозия вызовет потерю добавленных питательных веществ и увеличит требования к плодородию почвы. Земля Crider в Принстоне, Кентукки, которая по своей природе является низкой фертильностью, была изучена для определения эффекта умеренной эрозии. Хотя этот участок годами сильно удобряли, эрозия вызвала разницу в плодородном статусе почвы (табл. 1).
Таблица 1. Влияние умеренной эрозии на состояние фертильности и потребности для кукурузы кридской почвы.
Тест почвы Рекомендация по рождаемости
Эрод Без использования Эрод Без использования
pH 6,8 7.0 известь (т / А) 0 0
P (фунт / А) 34 77 P ₂ O ₅ (фунт / А) 55 0
K (фунт / А) 116 187 K ₂ O (фунт / А) 100 45
Потребуется больше удобрений и извести для повышения и поддержания испытания почвы, когда допускается эрозия.В чем больше эрозия, тем больше будет потеряно плодородия. Это было подсчитали, что ценность доступных для растений питательных веществ теряется из-за очень высокой плодородная почва в Кентукки может колебаться от 3 до 14 долларов за акр (с учетом Цены на удобрения 1981 г. и потеря почвы 14 т / акр). Это трудно по достоинству оценить питательные вещества почвы, потерянные из-за эрозии. По-разному на уровне плодородия почвы и доступности питательных веществ в почва. Тем не менее, потери могут быть значительными, и их нельзя игнорировать.К счастью, плодородие можно заменить, но необходимо признать стоимость и учтено.
Производительность
Затронут ряд свойств почвы. эрозией почвы. Плодородие, органическое вещество, глубина укоренения, рыхление почвы и доступная водоудерживающая способность снижается, а текстура почвы изменяется. В совокупности эти свойства влияют на потенциальную урожайность почвы. В большинстве случаев потенциальная продуктивность почвы будет снижена. по мере возникновения эрозии.Снижение урожайности обычно такое незначительное из года в год. год, когда фермер может не осознавать, что это происходит. Следовательно, продуктивность убытки из-за эрозии почвы обычно не считаются финансовыми потерями. Поскольку небольшие ежегодные убытки накапливаются со временем, производительность существенно увеличивается. уменьшенный. Кроме того, урожайность может продолжать расти во время и после чрезмерной эрозии почвы из-за передовых технологий, таких как удобрения управление, орошение, улучшенные сорта и борьба с вредителями.Эта концепция представлен на рисунке 1. Потенциал урожайности большинства почв уменьшается с эрозией, но фактическая урожайность может продолжать расти. поднимаются на умеренно эродированных почвах. Урожайность растет не так быстро и не так высоко как на аналогичных почвах, без эрозии или незначительной. Другой способ просмотреть это концепция заключается в том, что для повышения урожайности необходимы дополнительные технологические ресурсы. на эродированных почвах, как на неэродированных почвах. И более технологичный входы обычно также означают больше финансовых вложений.
Производство кукурузы из почвы Кридер снизилась за три года со 125 до 100 бушелей на акр после умеренного эрозия произошла. Оба имеют меньшую доступную мощность водоснабжения и более низкий статус фертильности, вероятно, способствовал снижению урожайности. Тем не мение, водоснабжение было, вероятно, самым большим ограничением, так как удобрения прибавки были основаны на целевых показателях урожайности 150 бушелей с акра.
Многие почвы в Кентукки имеют ограниченные объемы укоренения из-за лежащих под ними фрагипанов, камней или глиняных горшков.Потеря поверхностного слоя почвы в результате эрозии еще больше снижает и без того ограничивающий объем почвы, благоприятный для роста корней и хранения доступной воды. Исследования на фрагипановой почве (Зейнсвилл) в Принстоне указывают, что в качестве почвы глубина до горизонта фрагипан уменьшается до менее 2 футов, урожай кукурузы уменьшится примерно на 5 бушелей на акр на каждый дюйм почвы, потерянной в результате эрозии. Этот эффект является кумулятивным и его следует учитывать в ситуациях, когда эрозия допускается на неглубокой почве.
Длительные эффекты
После эрозии и снизилась продуктивность почвы, можно ли ее восстановить? Две практики что, вероятно, было бы наиболее эффективным для восстановления производительности, быть 1) повышением плодородия и 2) посевом дерновых культур для предотвращения дальнейшая эрозия и увеличение органических веществ. В эксперименте в Лексингтоне умеренная эрозия привела к снижению урожайности кукурузы на почве Мори с От 99 до 87 бушелей на акр.Эрозия произошла за 60 лет до исследование и почва были в состоянии очень высокого плодородия, что указывает на то, что эффекты эрозии продолжительны. Ни использования низкой интенсивности, ни поправки на высокое плодородие восстановили почву до ее первоначального состояния потенциал после повреждения в результате эрозии.

Протеиновый пенообразователь FOAM X итальянского качества