Гранулометрический состав почвы. Классификации и способы определения гранулометрического состава

В перечне геодезических работ иногда можно встретить такую услугу, как определение состава почвы. Данная процедура выполняется с целью получения сведений о содержании частиц в почве на конкретной местности. В строительных работах определение такого состава требуется нечасто, но в сельском хозяйстве и геолого-разведывательных мероприятиях без него не обойтись. При этом гранулометрический состав может быть определен разными методами. Выбор одного из них зависит от множества факторов и условий.

гранулометрический состав

Общие сведения о гранулометрическом составе

Под гранулометрическим составом понимается наличие механических элементов в почве. Причем в данном случае почву можно рассматривать как общее обозначение грунта, который может быть также искусственным. Что касается частиц, то они могут иметь разные характеристики и происхождение. Также встречаются разные по концентрации виды составов. Например, гранулометрический состав песка будет в той или иной мере однородным, даже в плане содержания частиц определенной фракции. Специалисты отмечают, что минимальный размер элементов, которые способны выявлять практикуемые техники данного анализа, составляет лишь 0,001 мм.


В соответствии с ГОСТом выделяется шесть наименований фракций – это те же песчаные частицы, глыбовые, гравийные, глинистые и др. Каждая фракция имеет не только свой диапазон типоразмеров, но и биологическое происхождение. При этом не стоит думать, что только лишь содержанием мелких частиц характеризуется гранулометрический состав. ГОСТ под номером 12536-79 также отмечает, что максимальный размер фракции, которая учитывается как составная часть почвы, достигает 200 мм. Это преимущественно валунные элементы, которые могут иметь и большие размеры. Самую же мелкую фракцию представляет глина, хотя в этом показателе с ней могут конкурировать и песчаные частицы.

Классификации гранулометрического состава

гранулометрический состав почвы

Помимо фракционной градации почв, существуют и другие принципы классификации. Один из них предусматривает разделение на основе показателей содержания частиц глины. В этом случае также учитывается характер почвообразования и выявляется доминирующая фракция. Альтернативной классификацией является определение типа состава через наличие элементов песка, пыли и той же глины. То есть в некотором роде такой гранулометрический состав будет определяться по комбинированному принципу с комплексным представлением информации о включенных в него элементах. Важно отметить, что из-за схожести между двумя подходами к классификации составов, их довольно сложно разграничивать в практике применения.


Прямые методы определения состава

классификации гранулометрического состава

Существуют две принципиально разных группы способов определения механического состава почвы. Одна из них – косвенная и рассчитанная на выявление закономерностей почвообразования в условиях конкретной местности, а другая представляет сегмент прямых методов, базирующихся на технических средствах анализа. В частности, группа прямых методов может задействовать специальные приборы, устройства и приспособления, которые позволяют определить параметры частиц с высокой долей точности. В частности, могут применяться электронные и оптические микроскопы, которые реализуют микрометрическое исследование. Прямой метод позволяет точнее определять гранулометрический состав почвы, однако, из-за сложностей технической организации процесса и дороговизны применяется крайне редко.


Косвенные методы определения состава

К данной группе способов определения состава обычно относят методики, которые основываются на применении разных закономерностей в структуре исследуемой смеси. В частности, могут выявляться зависимости между самими элементами массива, но чаще всего предполагается комплексный анализ. То есть, в процессе сравнения также учитываются и другие характеристики почвы, среди которых влажность, свойства суспензии, динамика осаждения и т. д. Косвенные методы определения гранулометрического состава также задействуют оптические и ареометрические способы регистрации физических качеств. Кроме того, новейшие технологии позволяют использовать и моделирование природной седиментации. Если сравнивать это направление анализа с прямыми методами, то к его недостаткам можно отнести невысокую точность. Поэтому, если требуется произвести разовое исследование на конкретном участке, то предпочтительнее будет все же прямой метод. Но в масштабных и регулярных работах экономически себя оправдывают только косвенные способы.

определение гранулометрического состава грунта

Ареометрический метод

Это узкоспециализированная, хотя и популярная методика, которая базируется на принципах вытесняемой жидкости. Собственно, так работает используемый в процессе анализа прибор ареометр. Сам же принцип действует согласно правилу, по которому объем вытесняемой жидкости будет эквивалентен массе, замещенной новым телом. Только в случае с практикой применения ареометрической техники гранулометрический состав почвы определяется через собранную суспензию. В частности, специалист также путем погружения частиц в воду проверяет отклонения от данных, полученных ранее. Обычно такой анализ выполняется серийно, причем в каждом случае работа ведется над определением одной характеристики – плотности. Опять же, на основе взаимосвязи частиц и условий их пребывания в почве таким образом можно определить фракционный и механический состав.

Пипеточный метод

В данном случае также применяется жидкостная среда, позволяющая различать отдельные частицы по характеристикам. Взятую пробу погружают в воду, после чего фиксируют скорость падения элементов состава. Спустя определенный промежуток времени, анализ завершается, а осевшие частицы вынимаются. Затем проба просушивается, измеряется и формируется отчет по результатам проверки. Как правило, определение гранулометрического состава по этой методике применяется в анализе глинистых почв. Обусловлено это как раз тем, что частицы в таком грунте имеют мелкую фракцию, которую можно анализировать путем скорости падения в жидких средах.

гранулометрический состав гост

Метод Рутковского

Как и все косвенные способы анализа состава, данная методика не отличается высокой точностью и дает лишь общее представление о содержащихся в исследуемой массе элементах. Сам принцип определения характеристик частиц по методу Рутковского базируется на двух параметрах. В первую очередь это та же скорость падения элемента в жидкостной среде. Но в этом случае зависимость прослеживается не между скоростью и происхождением частицы, а в отношении динамики погружения к размеру. И второй параметр, который позволяет определять гранулометрический состав грунта по этой технике, базируется на способности частиц набухать в той же водной среде. В этой части анализа выявляются и физические, и в некотором роде химические качества массы.

Ситовой метод

Это один из старейших и самых распространенных методов определения почвенного состава. Он основывается на использовании специальных наборов сит, которые пропускают фракции одного размера, и не пропускают частицы с более крупными параметрами. Способ простой и доступный в использовании, поэтому его часто применяют в строительной отрасли, где нет возможности организовывать сложные методы косвенного анализа. Впрочем, проверку состава через сито нельзя с уверенностью отнести и к прямым методам. Все же такой анализ не позволит определить, к примеру, гранулометрический состав пород с той же степенью точности, как это сделает микрометрическое исследование. Правда, точность во многом будет зависеть от инструмента анализа – то есть набора сит. Существуют две категории данных приспособлений. Одна из них ориентируется на работу с просеиванием без промывки. В этом случае ячейки имеют размер от 0,5 до 10 мм. Другая группа представляет сита, имеющие фракцию прохождения от 0,1 до 10 мм.

Как гранулометрический состав влияет на растения

гранулометрический состав пород

И фракция, и представление разными минералами влияет на аграрно-технические свойства почвы. В частности, состав может определить водно-воздушную среду грунта, его склонность к процессам эрозии, агрегированность, плотность, биологические и химические качества. Так, например, песчаные и глинистые почвы обуславливают слабость среды в плане воздушного и влажностного обмена. Это губительно для большинства растений – особенно, выращиваемых в рамках сельскохозяйственных угодий, где на плодородный слой также влияет и характер возделывания. Но гранулометрический состав важен для растительности даже не столько с точки зрения структуры и плотности, сколько содержанием полезных элементов. Иногда наличие магния, фосфора и солей само по себе обеспечивает оптимальный пласт питательной базы, избавляя и от необходимости внесения дополнительных удобрений.

Заключение

методы определения гранулометрического состава

Пример технологических подходов к анализу почвы на предмет гранулометрического состава показывает, как новейшие измерительные приборы оказываются неконкурентными перед методами исследования с применением учета элементарных физических правил и закономерностей. Конечно, нельзя сказать, что определение гранулометрического состава грунта посредством микрометрического анализа проигрывает косвенным методам в качественных рабочих показателях. Но в плане практичности именно вторая группа оказывается более эффективной. При этом сама концепция использования высокоточных технических средств вовсе не отменяется. Наиболее перспективные методы как раз предполагают совмещение двух принципов исследования.

Седиментационный анализ: определение, формула расчета и примеры
В реальных дисперсных системах твердые частицы никогда не бывают одинаковыми по своим размерам. Поэтому задачей седиментационного анализа является нахождение распределения их по величине. Исследование различных порошков и суспензий имеет большое ...
далее
Чернозем. Определение, состав, свойства, применение и виды
Всем опытным и начинающим дачникам известно, что чернозем – это самая плодородная почва. Ее не смогут заменить никакие минеральные удобрения, потому что ее создавала сама природа. Сегодня поставками этой земли занимается много компаний. Сделать ...
далее
Какие самые плодородные почвы России
Более ста лет тому назад В. В. Докучаев установил географическую зональность, по которой происходит размещение основных типов почв на Земле. Она показывает, где располагаются плодородные почвы, тундра, сероземы. На территории России зональность ...
далее
Анализ почвы - комплексная оценка состояния почвенного покрова
Вследствие техногенной деятельности человека, почва становится местом хранения большого количества вредных веществ. Анализ почвы применяется для оценки общего экологического состояния и безопасности почвенного покрова, определения химического ...
далее
Инженерная геология. Инженерно-геологические изыскания
Геология - это наука о земле. Она представляет собой целый комплекс научных дисциплин и промышленных отраслей, связанных с изучением земной коры и ее более глубинных сфер. Задачи геологии нацелены главным образом на познание закономерностей образования и размещения месторождений полезных ископаемых.
далее
Инженерная геология. Инженерно-геологические изыскания
Песок белый кварцевый: описание, применение
Каких только чудес не приготовлено на Земле для человека! Вот, например, удивительное зрелище - песок белый. Издалека и не поймешь сразу: то ли это сугробы посреди лета, то ли горы сахарного песка, а может быть, поваренной соли или другого химиката?
далее
Песок белый кварцевый: описание, применение
Группы грунтов - специфические особенности, классификация и требования
Ученые выделяют 2 группы грунтов: органического и минерального происхождения. В свою очередь, относительно характера связи между частицами, а также относительно механической прочности и размера, принято выделять скальные, полускальные, связанные, сыпучие и крупнообломочные породы.
далее
Группы грунтов - специфические особенности, классификация и требования
Дизтопливо: ГОСТ 305-82. Характеристики дизтоплива по ГОСТу
ГОСТ 305-82 устарел и заменен, но и новый документ, введенный в действие с начала 2015 года, не так заметно изменил требования к дизельному топливу для быстроходных двигателей. Может быть, когда-нибудь такое горючее запретят к использованию вообще, но сегодня его еще используют как на электростанциях, так и на тепловозах, тяжелой военной технике и грузовых автомобилях, парк которых сохранился еще со времен Советского Союза из-за его универсальности и дешевизны.
далее
Дизтопливо: ГОСТ 305-82. Характеристики дизтоплива по ГОСТу