Поиск

Гранулометрические показатели механического состава почв
26.06.2015

Общее математическое выражение для скорости просачивания воды в грунте имеет такой вид:

V = KI,

где I — гидравлический коэффициент, а К — так называемый коэффициент фильтрации, постоянный для каждых данных условий и зависящий от свойств грунта. Конкретное выражение зависимости К от свойств грунта у разных исследователей и в разных формулах несколько различно, но в общем может быть представлено в таком виде:
K = f(A*B*d2),

где А — коэффициент, характеризующий свойства фильтрующейся жидкости (вязкость, удельный вес), В — коэффициент порозности грунта и d — диаметр частиц, слагающих грунт.
Зависимость коэффициента К от диаметра, по формуле А. Газена, выражается таким рядом (в данном случае при t =20° С и порозности в 40%):
Гранулометрические показатели механического состава почв

Таким образом, если мы знаем диаметр частиц, слагающих нашу почву, то этим мы получаем один из существенных показателей ее фильтрационных свойств.
Однако получение такого показателя для естественных грунтов оказывается задачей весьма сложной, так как здесь мы имеем дело не с однородными частицами, а со сложной и разнообразной смесью их. У нас нет пока рациональных оснований для того, чтобы из всего разнообразия встречающихся размеров частиц выбрать какой-либо один диаметр в качестве расчетного. В настоящее время сделаны только некоторые эмпирические попытки в этом направлении, и эти условные показатели, принимающиеся в качестве расчетных при определении фильтрационных свойств грунта на основе данных механического анализа его, и получили название гранулометрических показателей.
Гранулометрические показатели механического состава почв

По А. Газену, эти показатели следующие: 1) эффективный, или действующий, диаметр (dw или d10), под которым понимают такой диаметр частиц, при котором однородный грунт, сложенный из них, будет обладать той же фильтрацией, что и исследуемый грунт. Эмпирически Газен нашел, что этот диаметр соответствует диаметру частиц, меньше которого в грунте содержится 10% частиц от всей массы породы. Этот диаметр определяется диаметров сита, через которое отсеивается 10% грунта по весу, или графически на кумуляционной кривой механического состава, как это показано на чертеже 4. Практика показывает, что пользование этим показателем возможно, но не иногда. Так Слихтер считает, что он применим вообще лишь для частиц не тоньше 0,01 мм, а с другой стороны, он неприменим для группой, слишком разнородных по своему составу. Исходя, из этого, Газен предложил другой показатель, именно 2) коэффициент однородности грунта е = d60/d10, где d60 — диаметр тех частиц, меньше которого в грунте имеется 60% частиц, a d10 — эффективный диаметр. По его мнению пользование показателями возможно только при условии, если е не более 5. Расчет эффективного диаметра, по Газену, имеет тот принципиальный недостаток, что он берет всего одну точку на кумуляционной кривой, не учитывая остального ее характера. Taким образом возможны случаи, когда один и тот же эффективный диаметр будет отнесен к грунтам фактически различного механического состава. Поэтому этот метод определения и применяется обычно только к пескам сравнительно однородного состава.
Предложен также ряд более универсальных способов расчета, учитывающих диаметр всех фракций, фактически определенных механическим анализом.
Для примера приведем формулу Козени, имеющую следующий вид:
Гранулометрические показатели механического состава почв

Этот метод применяется для грунтов всякого механического состава.
3) Цункер предложил свой показатель в виде понятия «специфической», или «удельной», поверхности грунта как величины, обратной действующему диаметру. Соответственно этому удельная поверхность
Гранулометрические показатели механического состава почв

где d10 — действующий диаметр; q1, q2, q3 и т. д. — вес фракций грунта в граммах; d1, d2, d3 и т. д. — соответствующие диаметры этих фракций. Этот показатель как показатель и общей, или суммарной, поверхности всех частиц грунта имеет существенное принципиальное значение, однако практически им пользоваться пока затруднительно, так как для одной и той же почвы величина ее суммарной поверхности выразится совершенно различными числами в зависимости от того, на какие фракции мы ее разобьем. Выше (в главе о коллоидах) мы видели, как быстро растет величина поверхности с уменьшением диаметра, поэтому естественно, что чем более мелкие фракции механического анализа мы будем включать в подсчет, тем большую суммарную поверхность мы будем иметь. Таким образом самое понятие величины поверхности, определяемое из данных механического состава, становится достаточно неопределенным.
Имеются предложения определять величину общей поверхности не из данных механического анализа, а по другим показателям, являющимся функцией величины поверхности. Так Митчерлих предложил пользоваться для этого величиной максимальной гигроскопичности почвы. А. Лебедев полагает более удобным и точным пользоваться для этого величиной максимальной молекулярной влажности почвы. Эти показатели дают только относительные величины, позволяющие сравнивать между собой почвы различного механического состава.
Общий характер связи этих элементов выражается таким образом:
A/B = a/b,

где А и В — поверхности частиц двух почв, а а и b соответственно относящиеся к ним величины максимальной гигроскопичности.
Так как обычно определяемая величина максимальной гигроскопической влажности зависит не только от величины поверхности частиц, но и от химических свойств их (кристаллизационная и химически связанная нода), то Лебедев предлагает заменить их выражением m—а и m—-b, где m — величина максимальной молекулярной влажности.
Связь между диаметром частиц и величиной максимальной молекулярной влагоемкости может быть иллюстрирована следующими цифрами (Лебедев):
Гранулометрические показатели механического состава почв

Максимальная молекулярная влагоемкость закономерно изменяется и только в изолированных фракциях, но и в их смесях, как это видно из данных следующего эксперимента, где взяты смеси фракций:
Гранулометрические показатели механического состава почв

Эти способы определения суммарной поверхности почвенных частиц заслуживают экспериментальной проработки в целях нахождения коэффициентов, которые дадут возможность практического их использования.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *