Слои почвы в разрезе: Слои земли по порядку в разрезе: строение почвы, типы горизонтов

Разное

Содержание

Поверхность, слои почвы

Почва не является однородной структурой. Она состоит из нескольких почвообразующих компонентов. Но наибольшее различие наблюдается если посмотреть на почву в разрезе. Слои почвы в разрезе представлены различными горизонтами.

Что такое почвенный горизонт? С генетической точки зрения, почвенный горизонт — это определенный слой, отличающийся собственным цветом, плотностью, структурой и другими качествами.

Горизонты находятся друг над другом параллельно к поверхности почвы и составляют вместе профиль почвы. Формирование почвенных горизонтов занимает многие годы. Количество горизонтов почвы, в зависимости от системы классификации, составляет 15-16 штук.


Почва выполняет очень важные функции для растений. По сути, она является их пищеварительной системой — множество почвенных микроорганизмов перерабатывают органические и минеральные субстанции, подготавливая их для растений. Сами растения не могут выполнять таких функций.

Через почву корни растения получают воду и кислород. Почва удерживает растения в вертикальном положении и защищает их корни от вредителей и неблагоприятных климатических условий.

Наибольший интерес представляет верхний плодородный слой почвы, он же — верхний горизонт почвы.

Верхний слой почвы это комплекс верхних почвенных горизонтов, обеспечивающих плодородие. Он состоит из нескольких горизонтов.

 Мульчирующий слой

Это различные останки животного и растительного происхождения: трава, листья, грибки, насекомые и другие погибшие мелкие организмы. Создает укрытие для семян и предкорневых частей растений.


Биогумус

Данная почвенная прослойка имеет глубину до двадцати сантиметров. Содержит в себе переработанные насекомыми и червями органические массы и частицы недоеденных растений и животных организмов. Это самый ценный питательный слой для растений.

 Минеральный слой

Источник минеральных веществ для растений. Данный слой образуется на протяжении долгих лет и содержит в себе минеральные элементы, оставшиеся в процессе сложных длительных преобразований органической и неорганической материи. Содержит в себе растворенные газы, воду, азот, углерод и другие важнейшие компоненты, необходимые растениям.

Гумусный слой

В этом слое тоже происходят процессы биосинтеза из органических отходов, но из-за специфических условий эти процессы проходят по-другому — не так как в верхних слоях. В результате биосинтеза в гумусном слое образуются горючие газы, которые являются источником энергии и тепла.

 Подпочвенный слой

Состоит из глины. Регулирует процессы обмена влагой и газами между поверхностными и глубинными почвенными слоями.

Далее располагаются глубинные слои, состав которых отличается в зависимости от региона.

Слои почвы и почвенные горизонты

Вы когда-нибудь думали о том, что почва на самом деле это не то, что мы видим под ногами. Почва это не просто грязь и пыль под ногами, почва уходит вглубь земли. По аналогии с горными породами или слоеным пирогом, почва состоит из нескольких слоев. Можно представить почву в виде мирового океана, по поверхности которого мы с вами ходим. Вы когда-нибудь мечтали уметь ходить по воде?

Почвы не то, чем кажутся.

Когда я на первом курсе факультета почвоведения приехала на полевую практику и вышла в поле, я была удивлена узнать, что почву изучают изнутри. Чтобы увидеть почву, нужно выкопать яму — это так называемый почвенный разрез. Яма должна быть довольно глубокая, чтобы увидеть почву в полный рост. Все почвы разные — бывают «короткие», а бывают «длинные». Если почва «длинная», то придется выкопать глубокий почвенный разрез 2 метра.

Когда почвоведы выкапывают почвенный разрез, то одна стенка разреза должна быть прямой, а с противоположной стороны делают ступени, чтобы почвовед мог спуститься в почвенный разрез, увидеть слои почвы и провести научные исследования. В зависимости от количества слоев почвы, их типа и характеристик почвовед может отнести почву к тому или иному типу. То есть у почвы появится имя, которое присваивается в соответствии со специальными книгами — классификациями почв.

Откуда берутся слои почвы?

Каждая почва — это результат многолетнего почвообразовательного процесса. Из материнской породы под действием таких факторов почвообразования как рельеф (гравитация), энергия солнца, дождь, ветер, живые организмы и т. д. образуется почва. Внутри почвы идут разнонаправленные процессы — испарение, вымывание, преобразование материи. Вещество под действием природных сил перемешивается и перераспределяется в пространстве.

Изначально в самый ранний момент времени, когда почва только зарождается, у нее еще нет слоев. Есть только зачатки рыхлого материала на поверхности материнской породы, куда может попасть жучок или семечка, где может начать развиваться жизнь растений и почвенных организмов. Постепенно на зародыш почвы попадает сверху новый материал из наносов или опада. Материнская порода тоже начинает сверху все больше разрыхляться, давая начало новым горизонтам.

Как обозначаются слои почвы — почвенные горизонты?

Если выйти в поле и выкопать метровый почвенный разрез, то мы увидим развитую почву, например, чернозем. В почве будут видны разноцветные горизонты. Кстати, почвоведы называют слои почвы почвенными горизонтами. И обозначают горизонты буквами и иногда цифрами, например, вы можете встретить горизонт О, А, В, С или горизонт А0, А1, А2 и т.д. Обозначение будет зависеть от принятой в вашей стране научной традиции и классификации почв.

Обычно верхние горизонты почвы обозначаются как О или А0 — это может быть подстилка из листьев или другой органики. По сути это даже еще не почва, а как бы ее шапочка. Если вы гуляете в лесу, то лесная подстилка, по которой вы ходите, — это шапка для почвы, которая находится ниже. Чем ниже мы спускаемся вглубь почвы, тем выше увеличивается номер горизонта или его буква. То есть почвенный горизонт А2 находится глубже, чем А1. А горизонт «В» глубже, чем горизонт «А».

Чем отличаются почвенные горизонты?

Как мы уже упомянули в начале, горизонты почвы могут быть разного цвета. Встречаются даже красные, желтые или голубые горизонты, а не только черные или коричневые. Горизонты могут отличаться по плотности, по содержанию химических веществ, по кислотности, влажности и так далее. Обычно самые верхние почвенные слои являются наиболее плодородными, так как содержат больше гумуса, его очень любят «кушать» растения.

Теперь вы понимаете, как глубоки на самом деле почвы. Чтобы больше узнать о почвах, подписывайтесь на наш ютуб канал! Есть вопросы? Не стесняйтесь написать комментарий под видео на ютубе. До встречи!

верхний слой. Из каких еще слоев состоит почва? Строение в разрезе, описание подзолистого, иллювиального слоев и материнской породы

Любая почва, вне зависимости от места ее расположения, включает несколько слоев и имеет весьма сложный химический состав. Стоит подробнее рассмотреть основные слои почвы, а также лучше изучить их особенности.

Каков верхний слой?

Состав почвы включает органические и минеральные вещества, уникальное сочетание которых дает результат в виде образования отдельных слоев. Верхним принято называть слой, толщина которого не превышает 1,5 м. Ниже будут находиться переходные слои, самый нижний слой – почвообразующая порода.

Поверхностный слой, к которому относят растительный опад, воздействует на почву и ее состояние в целом. Если он ровный и плотный, то земля быстро прогревается при наступлении весны, что благоприятно отражается на состоянии и уровне подземных вод. Влага по капиллярам без каких-либо трудностей достигает поверхности, где начинает испаряться.

Поверхностный слой, богатый воздухом, способен создать необходимые условия для выращивания различных культур.

Что касается природных условий, то поверхностный слой в лесах и других малообитаемых землях покрыт опадом, который содержит отмершие части растений и трав.

При изучении поверхностного слоя на лугах можно заметить наличие корней множества растений, которые часто переплетаются в дернину. При этом удастся также определить, где в почве сокрыты участки с большим количеством питательных веществ. В таких местах корни растений оплетают комочки земли, забирая богатство поверхностного слоя.

Почва выполняет множество функций и приносит пользу растениям и животным. Для первых поверхностный слой представляет собой пищеварительную систему с огромным количеством:

  • почвенных организмов;
  • органических и минеральных субстанций;
  • влаги.

Через землю корни растений получают воду и кислород, что позволяет им активно расти и давать плоды.

Примечательно, что верхний слой включает несколько горизонтов.

  1. Мульчирующий. Содержит останки животного и растительного происхождения, к числу которых относят траву, тела насекомых, другие мелкие организмы. Обеспечивает укрытие семенам и предкорневым частям растений.
  2. Биогумус. Прослойка толщиной до 20 см. В составе горизонта содержатся переработанные червями и насекомыми органические массы растений, животных организмов. По количеству питательных веществ и минералов самый богатый.
  3. Минеральный. Настоящий источник минеральных веществ для растений, чьи корни залегают глубоко. Формирование горизонта происходит в течение нескольких лет. За это время в горизонте скапливаются минеральные элементы, оставшиеся после длительных преобразований материи органического и неорганического происхождения.
  4. Гумусный. Дает возможность для проведения специфических процессов биосинтеза. Посредством химических реакций гумусный горизонт наполняется горючими газами, которые становятся источниками тепла и энергии.

А также к верхнему слою относят подпочвенный горизонт, состоящий исключительно из глины. В нем происходит контроль за процессами обмена влагой и газами между другими слоями.

Описание подзолистого слоя

Подзолистый слой почвы представляет собой грунт, который можно встретить в северных и хвойных лесах, называемых бореальными. Формирование таких слоев происходит посредством промывного режима и воздействия низких температур.

Название горизонт получил в конце XIX века, когда знаменитый Докучаев принялся за изучение грунтов с подобными характеристиками.

Особенность подзолистого слоя – большое содержание кремниевой кислоты, количество которой достигает 80%.

Стоит отметить, что кислота в подзоле содержится в аморфном состоянии. Слой близок по своим характеристикам к глине: масса так же плохо проницаема для воды и воздуха. Ключевые особенности подзолистого слоя:

  • кислая реакция;
  • насыщенность закисью железа;
  • отсутствие хозяйственного значения.

Чтобы организовать на таких почвах выращивание различных культур, придется внести немало удобрений. Такие слои встречаются не только в России. Подзол можно найти в Западной Европе, Канаде, Америке. Встречаются подзолистые горизонты в Африке и Азии.

Формирование подзолистого слоя происходит благодаря чрезмерному увлажнению почвы и активному испарению влаги с нее. В пустынных или засушливых районах такие горизонты встретить не удастся. В основном им характерны равнины или участки плоскогорья. А также нормальный процесс образования подзолистого слоя требует соблюдения следующих условий:

  • небольшого количества органической массы;
  • быстрое разложение органики;
  • внедрение в почву слабо конденсированных кислот.

Особенности химических процессов, которые происходят в подзоле, таковы, что в верхней части слоя легкорастворимые вещества быстро вымываются, из-за чего почва подвергается глубокому разрушению.

Если рассматривать подробно строение подзолистых почв, то можно отметить, что толщина такого слоя встречается в пределах от 20 до 150 мм. Пласт имеет серо-белесую или белесую расцветку, а структура может быть:

  • плитчатой;
  • листоватой;
  • чешуйчатой;
  • слоевато-плитчатой.

В верхней части горизонта размещается разложенная подстилка, толщина которой не превышает 100 мм. Между подстилкой и перегнойным участком подзола расположены органические остатки.

Из каких еще слоев состоит почва?

Чтобы определить тип почвы и ее строение, необходимо ознакомиться с разрезом, тщательно изучить структуру каждого слоя. На почвенном разрезе удастся увидеть состав слоев почвы. В качестве готового разреза могут выступать вырытые канавы, силосные ямы и даже оползни. В противном случае можно выполнить разрез самостоятельно посредством вырывания прямоугольной ямы.

Иллювиальный

Такие горизонты образуются в поймах и дельтах рек, если речь идет о продолжительном затоплении участка земли паводковыми водами. Процессы формирования иллювиального слоя имеют необычный характер. Почва такого типа характеризуется:

  • разницей в возрасте;
  • динамичностью;
  • различным составом.

Иллювиальные горизонты в разных местах могут иметь разные свойства. Учеными посредством проведения анализов характеристик иллювиальных слоев было принято решение поделить почвы на три стандартных вида.

  1. Иллювиальные дерновые. Формирование таких слоев происходит на супесчано-суглинистом аллювии при условии регулярного затопления местности паводковыми водами рек или озер. Обычно такие почвы характеризуются глубоким расположением грунтовых вод и разреженной растительностью.
  2. Иллювиальные луговые. Образование почв происходит в центральных областях протекания речных пойм. Преимущество таких горизонтов в большом количестве минералов и других питательных элементов, что обеспечивает необходимые условия для роста растений. В принципе горизонт и получил такое название, потому что на подобных почвах активно растет луговая растительность.
  3. Иллювиальные лугово-болотные. Формируются в заболоченных местностях или часто затапливаемых местах протекания речных пойм. Условием образования подобных горизонтов является наличие паводкового затопления и высокое расположение грунтовых вод. Характеризуются наличием на поверхности осоково-тростниковой или древесно-кустарниковой растительности.

Обнаружить иллювиальные почвы не составит труда, если знать, где чаще формируются подобные слои.

Материнская порода

Горные породы, на которых формируются все виды почв, также известные как почвообразующие. Представляют собой самый нижний горизонт почвы, который отвечает за проведение почвообразовательных процессов. Главным свойством материнской породы является богатый минералогический и химический состав, выявленный В. В. Докучаевым в процессе его исследований.

Иногда материнские породы выходят на поверхность в виде изверженных массивных камней или метаморфов, образовавшихся в результате воздействия на грунт высоких температур, чрезмерного давления. Каждый хотя бы раз сталкивался с такими проявлениями подземных слоев.

Формирование рыхлых горных пород произошло в четвертичный период, за счет чего они получили соответствующее название. В зависимости от условий образования подземного горизонта их также делят на отложения континентального и морского типов.

На территории РФ наиболее распространенными являются материнские породы континентального типа. Морские занимают более ограниченное пространство и встречаются преимущественно возле побережий морей.

У некоторых материнских пород имеются специфические особенности, которые влияют на дальнейшее формирование климатических почв. А также такие горизонты способны оказать влияние на образование климаксных и деградированных почв.

В большинстве материнских пород содержится большое количество кальция и магния, что сыграло существенную роль в эволюции почв. Оба минерала обеспечивают насыщенность поглощающего комплекса образующихся горизонтов и их биологическую активность.

Почва содержит множество слоев, каждый из которых имеет свои характеристики и особенности. Умение разбираться в горизонтах земли поможет организовать эффективное выращивание растительных культур или обеспечит надежное строительство зданий, сооружений.

Строение почвы. Клуб почемучек :: Это интересно!

Мы с Катей собрали на прогулке материалы, провели наблюдения и эксперименты и нашли ответ на этот вопрос.

Но ответ на вопрос неразрывно связан с еще одной темой - строение почвы.Поэтому мы продолжили занятия дальше и я решила показать и рассказать Кате, как устроена почва...

Так получилось еще одно экспериментальное занятие для детей на тему строение почвы по географии, которое вы читаете сейчас.



Тем более, что все необходимое у нас уже было приготовлено для урока про лужи.
На улице для опытов мы собрали образцы разных почв каждую в свой кулечек: мелкие камешки (у нас это был мелкий гравий), песок, глинистую землю (там где мы живем, вся земля имеет красноватый оттенок и после дождя очень скользкая и липкая - по этим признакам легко понять, что в ней очень большое количество глины), а хорошую черную землю я взяла из ненужного цветочного горшка дома. Еще на улице я сковырнула самый верхний слой почвы - с травинками, опавшими листьями и веточками.



Вернувшись домой, мы с Катей посмотрели фотографию оврага, сделанную нами летом во время отдыха в поселке Верхнезаморское. Местная учительница рассказала нам об этом месте, и посоветовала обязательно сходить и посмотреть - там есть прекрасный разрез почвы, где можно увидеть "воочию" все ее строение. Сделанные там фотографии очень помогли нам сейчас. Мы снова рассмотрели почвенные горизонты (так называются слои земли разного цвета, видимые на разрезе).

На фото мы видим разрез почвы Керченской степи (это, мне кажется, называется темно-каштановые солонцеватые почвы на майкопских глинах, но я не уверенна на 100%). На нем слой гумуса совсем небольшой.


Верхний слой почвы (1) - самый темный. Он состоит из отмерших остатков растений и животных. Это самый плодородный слой. Называется он перегнойным или гумусом. Образуется он очень медленно - 1 см за 300 лет!
Дожди смывают этот гумус в глубину, в более бледный по окраске слой (2) - слой вымывания. Там перегной смешивается с песком и глиной. Еще ниже совсем бледный слой (3), в котором практически нет перегноя, а много минеральных частиц, образующихся из за разрушения горной породы - горизонт вмывания или подпочва. А еще ниже находится материнская порода (4).

Теперь мы сделаем свою модель строения почвы прямо в стакане!
Катя стала насыпать нужные материалы слоями: в самый низ - гравий, изображающий материнскую породу. Потом перемешанный с землей песок - подпочву. Потом глинистую землю - слой вымывания. Потом хорошую землю для растений - гумус. А сверху мы положили кусочек дерна, принесенный с улицы - со всеми листиками и травинками.
Получился слоистый коктейль 🙂




А потом Кате захотелось посадить оставшиеся ненужными маленькие травинки. И почему-то обязательно в песок. Это навело меня на мысль поставить еще один опыт, объясняющий плодородие почв. Почему в пустыне растений почти нет, а в нашем лесу их много?
Я предложила Кате посадить одни травки в песок, а другие - в землю. И посмотреть, какие из них будут расти лучше.
Вот так растения выглядят сейчас.
А через неделю мы сравним их и посмотрим, что получится 🙂
P.S. Результаты этого нашего опыта я описала здесь.
Экспериментально выясняем плодородность почв
Другие наши опыты и эксперименты: Почему сосульки всегда растут вниз, Что такое невесомость и как ее почувствовать в домашних условиях, На каком хлебе плесень растет быстрее,  Влияние почвы на рост растений, Почему образуются лужи, Играем в детектива - отпечатки пальцев, Почему люди не выпадают из качелей, Солнечные часы,  Водяные часы - клепсидра, Добыча и выплавка металлов, химические опыты, "Луна",  Ракета на водяном двигателе,  Наблюдаем в микроскоп, Как самим сделать мультфильм.

Строение и состав почв — урок. География, 6 класс.

Любая почва, вне зависимости от места её расположения, включает несколько слоёв и имеет весьма сложный химический состав. В состав почв входят минеральные вещества, гумус, вода, воздух и микроорганизмы.

 

Минеральные вещества состоят из песчаных и глинистых частиц. В зависимости от их содержания выделяют почвы по механическому составу: песчаные, глинистые, супесчаные и суглинистые. Глинистые почвы хорошо задерживают воду и богаты питательными веществами, песчаные — наоборот.

 

Гумус — это органическая часть почвы. Он образуется в результате преобразования микроорганизмами органических остатков, которые попали в почву после отмирания растений. Гумус можно определить по тёмному цвету. В нём содержатся питательные вещества для растений (калий, азот, фосфор).

 

Толщина слоя почвы может колебаться от \(2\)–\(3\) сантиметров до \(2\) метров. Самый толстый слой почвы характерен для степей, самый тонкий — для пустынь, гор, приполярных районов.

 

Почвы состоят из нескольких почвенных горизонтов (слоёв). Эти слои различаются по строению, составу, цвету и происходящим в них процессам. Все вместе они образуют почвенный профиль.

 

Рис. \(1\). Схема строения почвенного профиля

 

На самом верху залегает подстилка, или дернина, состоящая из свежеопавших листьев или разлагающихся растительных остатков.

 

Самый верхний горизонт — гумусовый (перегнойно-аккумулятивный). Здесь происходит накопление перегноя. Горизонт пронизан корнями растений и содержит много микроорганизмов и насекомых.

 

Горизонт вымывания беден перегноем, так как растворимые вещества выносятся из него водой и накапливаются в следующем слое, горизонте накопления. Горизонт накопления более тёмного цвета, влажный и плотный.

 

Материнская порода — самый нижний горизонт почвы, на котором происходят основные почвообразовательные процессы.

Источники:

Рис. 1. Схема строения почвенного профиля Автор: US Department of Agriculture - https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/edu/, Общественное достояние, https://commons.wikimedia. org/w/index.php?curid=1343062. В изображение внесены изменения

Кавказский государственный природный биосферный заповедник имени Х.Г.Шапошникова

В строении почвенного покрова на территории Кавказского заповедника отчетливо прослеживается вертикальная зональность, в целом соответствующая высотной поясности.

Почвы лесного пояса представлены бурыми лесными почвами, которые занимают более половины территории заповедника (161724,58 га). Распространены они и на сотнях тысяч гектаров прилегающих районов. Выделены следующие их подтипы: 1) кислые; 2) слабоненасыщенные; 3) типичные; 4) остаточно-карбонатные выщелоченные; 5) глееватые.

В горной лесной части Кавказского заповедника наиболее широко распространены горно-лесные бурые типичные или слабоненасыщенные почвы. Они характеризуются малой мощностью перегнойно-аккумулятивного горизонта, от серо-коричневых до черно-бурых тонов, преимущественно с мелкозернисто-порошистой структурой, рыхлым слоем, хорошо выраженным переходом в иллювиальный горизонт. Последний - бурой окраски, мелкозернисто-комковатой структуры, слабоуплотненного сложения. Рассматриваемым почвам свойственна щебнистость, увеличивающаяся сверху вниз по почвенному профилю. Наиболее распространенной почвообразующей породой является шиферный сланец с фрагментами песчаника. По мере подъема вверх по склону мощность почв становится меньше, что наряду с условиями увлажнения и температурным режимом является ограничивающим фактором лесорастительных условий.

В отрицательных формах рельефа, на нижних частях склонов, речных террасах за счет подтока вод с вышерасположенных склонов, грунтовых вод и атмосферных осадков создаются полугидроморфные условия, т.е. периодически избыточного переувлажнения. Здесь формируются горно-лесные бурые глееватые почвы. В отличие от слабоненасыщенных почв, они характеризуются более тяжелым гранулометрическим составом, сизоватыми и бурыми пятнами в иллювиальном горизонте, указывающими на почвообразование в анаэробных условиях (процесс глееобразования). Рассматриваемые почвы характеризуются среднесуглинистым и тяжелосуглинистым, в местах с избыточным увлажнением глинистым гранулометрическим составом. В них преобладают песчаная и пылеватая фракции. С глубиной количество физической глины и ила возрастает.

В соответствии с общепринятыми градациями (Гришина, Орлов, 1978), характерной чертой рассматриваемых горно-лесных бурых почв является очень высокое количество гумуса с резко убывающим его содержанием при переходе из верхней в нижнюю часть перегнойно-аккумулятивного горизонта. Такая же тенденция наблюдается и в отношении поглощенного кальция. Количество поглощенных оснований в почвах с глубиной убывает. Наибольшая гидролитическая кислотность чаще приурочена к средней части полуметрового слоя почв. Степень насыщенности поглощенными основаниями сокращается сверху вниз по почвенному профилю. В том же направлении возрастает величина активной кислотности. Обменная кислотность почв в основном обусловлена обменным алюминием. Ее величина сверху вниз по профилю согласуется с активной кислотностью. Более высокое значение гидролитической, активной кислотности, содержания органического вещества свойственны почвам букняков, чем пихтарников. Следовательно, каждая из основных реликтовых древесных пород (бук и пихта) оказывает определенное воздействие на ряд свойств почв и в конечном счете направление почвообразования.

Наибольшей гидролитической кислотностью и наименьшей величиной поглощенных оснований, степени насыщенности ими поглощающего комплекса характеризуются полугидроморфные почвы. Здесь помимо влияния конкретной древесной породы, накладывается и влияние условий увлажнения.

Почвы верхней границы леса, которая в Кавказском заповеднике проходит в пределах 1800-2200 м над уровнем моря и представлена преимущественно березовым и буковым криволесьем, кленовым редколесьем, рододендроном с обильным травяным покровом представлены переходными типами между горно-луговыми субальпийскими и горно-лесными бурыми, их площадь в Кавказском заповеднике составляет 4964,87 га. На их генезис и свойства существенное влияния оказывает как травянистая, так и древесно-кустарниковая растительность. Поэтому такие почвы большинство исследователей относит к лугово-лесным.

В разреженных буковых криволесьях лесная подстилка небольшой мощности (1-2 см), довольно быстро разлагается и сплошного покрова не образует. Почвы большей частью маломощны: глубина А1+В составляет в среднем 32 см, у среднемощных вариантов – 47 см. Гумусовый горизонт А1 хорошо выражен, темноокрашенный (темно-серый с коричневым оттенком), мелкозернистый, имеет ясный переход в иллювиальный горизонт бурого цвета, комковато-зернистой структуры. Далее профиль слабо дифференцирован.

В большинстве случаев горно-лугово-лесные почвы криволесий суглинистого гранулометрического состава. В них преобладает песчанистая фракция, в тяжелосуглинистых - пылеватая, а в глинистых - пылеватая и иловая.

Для этих почв характерно высокое содержание органического вещества, особенно в горизонте А1. Это объясняется обогащением поверхности почвы большим количеством органического вещества, поступающего с растительным опадом. Высокая гумусированность сохраняется до самых нижних горизонтов (1.48-5,42%). При переходе из перегнойно-аккумулятивного в иллювиальный горизонт происходит резкое уменьшение содержания гумуса и азота. Такое же явление наблюдается и в отношении фосфора и калия. Самая низкая величина валового гумуса, отношения С:N, подвижного фосфора и наибольшая – азота свойственны почвам кленовников. Отличительная особенность рассматриваемых почв – очень низкая обогащенность органического вещества азотом, о чем свидетельствует довольно широкое отношение С:N, наименьшая величина гумуса и наибольшая насыщенность им азота у почв кленовников. Горно-лугово-лесные почвы, по сравнению с горно-луговыми, более обеспечены подвижными фосфором и калием. Это обусловлено тем, что у горно-лугово-лесных почв выше величина массы растительности и ее метаболитов, активнее идет круговорот веществ и почвообразование.

Почвы криволесий характеризуются невысоким содержанием поглощенных оснований. Под березняками и кленовниками большая часть их приходится на кальций, а под букняками - на магний (за исключением горизонта АоА1). При переходе из верхней части перегнойно-аккумулятивного горизонта в нижнюю и в иллювиальный слой происходит резкое падение содержания поглощенных оснований (наименьший скачок в почвах кленовников). Рассматриваемым почвам свойственна высокая гидролитическая кислотность. С глубиной ее величина обычно понижается. Перегнойно-аккумулятивный горизонт этих почв характеризуется сравнительно невысоким количеством обменного алюминия и значительным увеличением его при переходе в иллювиальный горизонт, где на его долю приходится более 95% обменной кислотности (в кленовнике 64-81%). Реакция среди этих почв от слабокислой до кислой. Лесная подстилка обычно имеет менее кислую среду благодаря выщелачиванию из нее "кислых" продуктов.

Почвы высокогорных лугов на территории заповедника расположены в альпийском (2200-3000 м н. у.м.) и субальпийском (1800-2200 м н.у.м.) поясах. Эти почвы получили преимущественное развитие в центральной и восточной части заповедника. Меньше всего они встречаются в западном районе. Здесь они приурочены в основном к Армянскому хребту, горной цепи с вершинами Чихашка, Кут, Малая Чура и Большая Чура. В центральной части заповедника горно-луговые почвы сформированы по хребтам Тыбга, Джемарук, Пшекиш, Ассара, Аспидный, Дзитаку, Ацетука. В восточной части эти почвы расположены в районе хребтов Скирда, Магишо, Ачипста, Юха. Площадь высокогорных почв Кавказского заповедника составляет 70384,34 га.

Горно-луговые субальпийские почвы формируются между альпийским и лесным поясами (1800-2200 м н.у.м.). Они разделены на следующие подтипы: типичные (дерновые), торфянисто–глееватые, остаточно-карбонатные выщелоченные.

Остаточно-карбонатным выщелоченным субальпийским почвам в отличие от дерновых свойственны большая насыщенность поглощенными основаниями и меньшая активная кислотность, особенно в нижней части иллювиального горизонта, так как они формируются на кристаллических известняках (для остальных подтипов почвообразующей породой являются сланцы), характеризуются большей насыщенностью поглощенными основаниями и меньшей активной кислотностью, особенно в нижней части иллювиального горизонта, так как они формируются на кристаллических известняках (для остальных подтипов почвообразующей породой являются сланцы, песчаники, кристаллические породы). В морфологическом отношении они очень схожи с дерновыми почвами, особенно в районе массива Фишт-Оштен. В районе Трю-Ятыргварта, где почвообразующей породой являются кристаллические известняки розового цвета, почвенный профиль таких почв приобретает красноватый оттенок.

Торфянисто-глееватые почвы гидроморфные, приурочены к отрицательным формам рельефа с избыточным увлажнением. Слой торфа у этих почв может достигать 50-60 см.

Остаточно-карбонатные почвы субальпийского пояса сформированных на кристаллических известняках, в отличие от горно-луговых субальпийских почв на силикатных почвообразующих породах (аспидный сланец), имеют несколько большую мощность профиля. Эти почвы приурочены в западной части заповедника: горный массив Фишт-Оштен с прилегающим к нему плато Лагонаки и в восточном отделе заповедника: плато Скирда. Небольшими фрагментами они встречаются на выходах мрамора в верховье реки Холодной.

По гранулометрическому составу исследуемые почвы относятся к легко- и среднесуглинистым, встречаются так же тяжелосуглинистые разновидности. Преобладающими фракциями являются песчаная (0,25-0,05 мм) и крупнопылеватая (0,05-0,01 мм), причем увеличение по профилю фракции крупного песка полностью повторяет закономерности распространения степени щебнистости. При переходе из перегнойно-аккумулятивного горизонта в иллювиальный слой ясно прослеживается накопление физической глины и ила, что может быть объяснено внутрипочвенным выветриванием и переносом этих частиц промывными водами. В гранулометрическом составе субальпийских горно-луговых почв, прежде всего, отмечается высокая обогащенность толщи илистыми дисперсными частицами.

Все рассматриваемые почвы характеризуются хорошей структурностью. Плотность и плотность твердой фазы почвы зависят, прежде всего, от минералогического, гранулометрического состава и количества органического вещества. В перегнойно-аккумулятивном горизонте исследуемых почв наблюдается наименьшая величина их, которая колеблется в значительных пределах. Это обусловлено в основном наличием большого количества корней растений и органического вещества в мелкоземе.

Горно-луговые почвы характеризуются высоким содержанием органического вещества. Наибольшее количество гумуса характерно для верхнего горизонта (18,3-23,4%). По данным запасов гумуса по всему профилю содержится 289,7-390,9 т/га, из них 110,0-161,1 т/га сосредоточены в толще гумусового горизонта. Для этих почв характерно так же довольно резкое уменьшение гумуса, начиная с горизонта В1 и достаточно глубокое распространение гумуса в нижние горизонты (2-3%).

Аналогичным образом изменяется содержание и распределение азота, однако оно изменяется более плавно по профилю почв. У всех почв наблюдается общая тенденция уменьшения отношения C:N с глубиной.

В верхних горизонтах горно-луговых субальпийских почв тип гумуса гуматно-фульватный. Вниз по профилю отношение Сгк:Сфк сужается, в горизонте ВС тип гумуса фульватный. Вниз по профилю доля гуминовых кислот уменьшается, доля фульвокислот увеличивается.

Содержание поглощенных катионов Ca2+ и Mg2+ в субальпийских дерновых почвах высокое, особенно в верхних гумусовых горизонтах. В почвах на аспидных сланцах оно достигает 10-11 м-экв., а в почвах на элювии карбонатных пород – до 25-30 м-экв. на 100 г почвы и более. Книзу по профилю почв содержание поглощенных катионов уменьшается. В почвах на элювии карбонатных пород это уменьшение происходит постепенно и на некоторой глубине сменяется увеличением. Высокое содержание поглощенных оснований в верхней части гумусового горизонта объясняется, главным образом тем, что с глубиной интенсивность биологической аккумуляции и емкость поглощения уменьшается.

Типичные субальпийские дерновые почвы на некарбонатных породах, имея небольшое количество поглощенных оснований и большую величину гидролитической кислотности, обусловливают ненасыщенность почв основанием. Этим почвам свойственна кислая реакция среды (рН 4,4-4,8), что типично для горно-луговых почв, развивающихся на силикатных почвообразующих породах.

У почв на элювии карбонатных пород с высокой обменной способностью и сравнительно незначительной гидролитической кислотностью, степень насыщенности основаниями достигает 80-90%. В составе поглощенного комплекса нет или же содержится в весьма малых количествах водород и алюминий, что является одним из отличительных свойств почв на карбонатных породах. Реакция водной суспензии слабокислая (рН 5,8-6,0). Величина рН мало изменяется по профилю почв.

Валовой химический состав изученных почв тесно связан с почвообразующими породами. Почвы на известняках отличаются от почв на аспидных сланцах меньшим содержанием SiO2 и более высоким содержанием CaO (силикатов) и MgO. Анализируя распределение содержания окислов по профилю в пределах минеральной толщи исследуемых почв, следует отметить следующие закономерности. Все они содержат SiO2 в верхних горизонтах больше, чем в нижележащих. В перегнойно-аккумулятивном горизонте наблюдается биогенное накопление кальция и частично фосфора. Молекулярные отношения SiO2/R2O3 в верхних горизонтах шире, чем в нижних. Судя по более резким колебаниям по профилю SiO2/Fe2O3 по сравнению с SiO2/AI2O3 дифференциация происходит за счет частичной миграции железа по профилю.

Под альпийскими лугами формируются своеобразные бурые горно-луговые альпийские почвы. Нижняя граница этих почв проходит на высоте около 2200 м н.у.м. Однако, эта отметка не может являться абсолютной, так как наблюдаются значительные отклонения от этой высоты. По северным склонам нижняя граница распространения этих почв опускается, а по склонам южных экспозиций наблюдается ее повышение. Здесь выделяются следующие подтипы: неполноразвитые (недоразвитые, примитивные), типичные (дерновые), остаточно-карбонатные выщелоченные.

Неполноразвитые или примитивные почвы приурочены к гребням, осыпям, скалистым местам и формируются на элювии осадочных (сланцы, песчаники) или магматических (кристаллические и метаморфические) пород. Перегнойно-аккумулятивный горизонт сформирован непосредственно на почвообразующей породе, и почвенный профиль имеет строениеА1 – Д.

Мощность профиля горно-луговых альпийских почв четко отражает условия формирования этих почв в экстремальных климатических условиях высокогорья и склоновых процессов. Маломощные варианты имеют мощность почвенной толщи в среднем 27 см, а среднемощные – 35 см.

В своем развитии эти почвы взаимосвязаны с альпийской растительностью. Почвы характеризуются очень слабой степенью минерализации растительных остатков, что ведет к образованию на поверхности почв сухоторфянистого горизонта мощностью 1-2 см, который хорошо предохраняет почву от эрозии. В местах, где травянистый покров не сплошной, на поверхности почвы наблюдается выходы подстилающей породы.

Горно-луговые альпийские дерново-карбонатные выщелоченные почвы приурочены к выходам на дневную поверхность известняков, главным образом, в районе пастбища Лагонаки, Ачешбока и хребта Скирда. В отличие от остальных горно-луговых альпийских почв этот почвенный вариант имеет более темную окраску гумусового горизонта, охристо-буроватый оттенок горизонта В и наиболее темный, красновато-бурый оттенок горизонта ВС.

В гранулометрическом составе данных почв наблюдается преобладание легкосуглинистых и суглинистых разновидностей. Встречаются так же супесчаные разности. При этом суглинистые почвы приурочены к кристаллическим известнякам, тогда как супесчаные и песчаные к песчаникам и сланцам. У почв на аспидных сланцах отмечается увеличение частиц меньше 0,001 мм в горизонте Аd. Это увеличение, вероятно, происходит за счет интенсивного выветривания сланцев в верхнем горизонте и за счет приноса илистой фракции стекающими водами по склону.

Горно-луговые альпийские почвы характеризуются наименьшими величинами плотности твердой фазы и плотности почв, которые, как правило, с глубиной увеличиваются. По сравнению с субальпийскими почвами в альпийском поясе при переходе в иллювиальный горизонт резко возрастает плотность почвы и сокращается общая порозность.

Рассматриваемые почвы относятся к высокогумусным. Содержание гумуса в горизонте Аd около 20-25%. Данный гумус имеет грубодисперсный характер, то есть в верхних горизонтах основную его часть составляют полуразложенные растительные остатки наземной и корневой растительной массы. В соответствии с содержанием гумуса находится и количество азота. Общий запас органического вещества по всему профилю составляет 232,9-260,9 т/га, из них 43,5-76,0 т/га сосредоточены в толще дернового горизонта.

Поглощенные основания представлены исключительно катионами кальция и магния. При этом первые составляют более 70-75% от суммы. Наиболее насыщенными поглощенным кальцием являются дерново-карбонатные выщелоченные альпийские почвы. В гумусовом горизонте его количество составляет 18,0-23,6 м-экв/100 г почвы. При этом вниз по профилю их количество падает, а при подходе к материнской породе возрастает. Для остальных почв уменьшение поглощенных оснований по профилю отчетливо отражает общий характер распределения гумуса по вертикали.

У этих почв высокая гидролитическая кислотность, достигающая 21,0 м-экв/100 г почвы. Она обусловлена в основном обменным алюминием. Гидролитическая кислотность обычно с глубиной падает, увеличиваясь иногда в иллювиальном горизонте.

В соответствии с распределением кальция и гидролитической кислотности находится степень насыщенности поглощенными основаниями. У дерново-карбонатных выщелоченных почв, в связи с высокой обменной способностью и сравнительно незначительной гидролитической кислотностью, степень насыщенности основаниями достигает 60-70%. Тогда как почвы на аспидных сланцах, как правило, ненасыщенны ими.

Почвы альпийского пояса имеют кислую, слабокислую и близкую к нейтральной активную кислотность. На ее величину оказывает заметное влияние почвообразующая порода, растительность, промывной тип водного режима.

При рассмотрении валового состава отмечается четкий сиалитный характер почв. По профилю почв отмечается равномерное распределение кремнекислоты и полуторных окислов с некоторым накоплением их в иллювиальном горизонте. В связи с этим наблюдается сравнительно равномерное распределение молекулярных отношений SiO2:R2O3 по профилям.

Таким образом, горно-луговые почвы, сформированные под альпийскими лугами, характеризуются хорошо развитой дерниной, малой мощностью, большим содержанием гумуса в верхнем горизонте и резким его уменьшением с глубиной. В сильно увлажненных местах отмечается оторфование горизонта Аd.

Бизнесмен смотрит на слои почвы в разрезе

Корзина Купить!

Изображение помещёно в вашу корзину покупателя.
Вы можете перейти в корзину для оплаты или продолжить выбор покупок.
Перейти в корзину…

удалить из корзины

Размеры в сантиметрах указаны для справки, и соответствуют печати с разрешением 300 dpi. Купленные файлы предоставляются в формате JPEG.

¹ Стандартная лицензия разрешает однократную публикацию изображения в интернете или в печати (тиражом до 250 тыс. экз.) в качестве иллюстрации к информационному материалу или обложки печатного издания, а также в рамках одной рекламной или промо-кампании в интернете;

² Расширенная лицензия разрешает прочие виды использования, в том числе в рекламе, упаковке, дизайне сайтов и так далее;

Подробнее об условиях лицензий

³ Лицензия Печать в частных целях разрешает использование изображения в дизайне частных интерьеров и для печати для личного использования тиражом не более пяти экземпляров.

Пакеты изображений дают значительную экономию при покупке большого числа работ (подробнее)

Размер оригинала: 3800×2814 пикс. (10.7 Мп)

Указанная в таблице цена складывается из стоимости лицензии на использование изображения (75% полной стоимости) и стоимости услуг фотобанка (25% полной стоимости). Это разделение проявляется только в выставляемых счетах и в конечных документах (договорах, актах, реестрах), в остальном интерфейсе фотобанка всегда присутствуют полные суммы к оплате.

Внимание! Использование произведений из фотобанка возможно только после их покупки. Любое иное использование (в том числе в некоммерческих целях и со ссылкой на фотобанк) запрещено и преследуется по закону.

Профиль почвы - Научно-исследовательский институт пермакультуры

Почвенный профиль может многое сказать о состоянии плодородия почв. Например, очень плодородная почва будет иметь темный поверхностный слой из-за высокого содержания в ней органических веществ. Изучая цвета почвы в разных слоях почвенного профиля, ученый может охарактеризовать почву по ее возрасту, процессу образования и минеральному составу (узнайте больше о цвете почвы). Профиль почвы - это вертикальное поперечное сечение почвы, показывающее все ее слои от поверхности до коренной породы.

Эти слои называются горизонтами почвы. Полный вид профиля почвы виден из ямы для почвы (ямы, вырытой от поверхности почвы до ее коренной породы). Профиль почвы состоит из реголита - это название, данное всему выветрившемуся материалу, покрывающему коренную породу почвы. Реголит состоит из двух компонентов: солюма (верхние горизонты почвы, состоящие из наиболее выветренной почвы) и сапролита (нижние горизонты почвы, менее выветренные и ближе к коренным породам).

Горизонт почвы

Наиболее часто описываемые горизонты почвы - это пять основных горизонтов, обозначенных заглавными буквами O, A, E, B и C (также обычно описывается коренная порода (R)).Основные горизонты далее обозначаются строчными буквами, а в некоторых случаях - цифрами. Эти дополнительные обозначения дают более подробное и определенное описание горизонта. Например, почва в горизонте Oe находится в горизонте O и подстилается не полностью разложившимся органическим веществом.

Кроме того, горизонт может быть обозначен двумя заглавными буквами AE. Это означает, что этот слой находится между горизонтом A и E и выглядит как оба, но имеет свойства, больше похожие на A, чем на E (подробнее об описаниях суффиксов в нижнем регистре).Следует отметить, что не все почвы имеют полные пять горизонтов.

Горизонт O: Это поверхностный горизонт с высоким содержанием органического вещества (не менее 20% органического вещества). Он распространен в торфяных и лесных почвах, где анаэробные почвенные условия замедляют разложение органических веществ. Результат - большое скопление органического вещества в этом горизонте.

Горизонт А: Это тоже поверхностный горизонт. Это верхний слой многих сельскохозяйственных и пастбищных почв.Он состоит из илов и частиц глины. Он имеет высокое содержание органических веществ из-за осаждения органических материалов из растений и живых организмов. Этот слой подвержен многим процессам деградации земель, таким как эрозия, вымывание, наводнения и оползни.

Горизонт E: Это подповерхностный горизонт со светлой почвой. Он характеризуется выщелачиванием (вымыванием биогенных элементов в нижние горизонты) и имеет низкую глинистость по сравнению с нижними горизонтами B.

Горизонт B: Этот горизонт формируется ниже горизонтов A, E или O.В нем преобладает иллювиальная аккумуляция силикатной глины, алюминия, гумуса и железа из верхних горизонтов1. В этом горизонте происходят химические изменения глинистых минералов.

Горизонт C: Этот горизонт содержит наименее выветрившийся материал. Его еще называют сапролитом. Ему недостает свойств верхних горизонтов почв, поскольку почвы здесь меньше всего подвержены процессам горного выветривания. Некоторые частично выветрившиеся материнские материалы можно найти на этом горизонте.

Слой R: Наконец, слой R лежит в основе всех горизонтов.Это основа почвы. В этом слое встречаются такие породы, как известняк, граниты и кварцит.

Библиография и полезные ссылки

1. Брэди, Н. (1984) Природа и свойства почв. Издательство MacMillian Publishing Company, Нью-Йорк.
2. Предоставление информации о почвах для Новой Англии
3. Профиль почвы

Профиль системы грунт-насыпь в поперечном сечении

Контекст 1

... геометрия тематического исследования основана на проекте тестовой насыпи, спроектированной как второстепенная часть большой насыпи и созданной для проверки необычного расстояние между столбцами.На рис. 2 показан профиль системы грунт-насыпь в поперечном сечении. Слой мягкой почвы толщиной 8,0 метров разделен на 5 отдельных профилей и расположен над слоем песка. На слое глины была сооружена рабочая платформа, чтобы обеспечить надлежащие условия работы вибромашин. Чтобы обеспечить лучшее рассеяние порового давления, обычно между профилем грунта и насыпью сооружают слой песка. Кроме того, две одноосные георешетки были размещены (перпендикулярно друг другу) между песчаным слоем и рабочей платформой для повышения устойчивости.Испытательная насыпь имеет высоту 4,6 м и поддерживается 100 каменными колоннами диаметром 900 мм, высотой 9,90 м и расстоянием 2,90 м от центра к центру. Однако, как упоминалось ранее, последующий численный анализ представляет собой моделирование плоской деформации; следовательно, необходимо преобразование, чтобы преобразовать размеры элементарной ячейки в предложенный численный подход. предложил два метода преобразования осесимметричной элементарной ячейки в модель плоской деформации. Первый метод считает, что ширина стенки с плоской деформацией равна осесимметричному диаметру колонны, а проницаемость грунта коррелируется согласно аналитическому уравнению; тогда как во втором методе ширина стенки с плоской деформацией согласовывается с помощью аналитического уравнения, а проницаемость грунта остается такой же, как в осесимметричном случае.Оба метода были протестированы после валидации с использованием моделирования элементарной ячейки, классических аналитических решений и полевых данных. Метод 2 показал удовлетворительные результаты проверки, тогда как метод 1 не смог воспроизвести пластичность почвы, что привело к неточным значениям осадки. Таким образом, Метод 2 является указанным методом преобразования. На рисунке 3 показано преобразование геометрии, предложенное для метода 2. Этот подход преобразует вертикальные дренажи в стенах с плоской деформацией с учетом совместимости пропускной способности дренажа в осесимметричных моделях и моделях с плоской деформацией.Уравнение 4 дает значение ширины столбца плоской деформации. Параметр R указывает радиус влияния одиночной каменной колонны в осесимметричных условиях, а B - его эквивалент в условиях плоской деформации. Их соотношение для квадратного рисунка столбцов выражается как R = 1,13B. Следуя предыдущим уравнениям, анализируемая колонна с плоской деформацией имеет bc = 0,11 м и B = 1,45 м. В Таблице 1 и Таблице 2 представлены свойства почвы и соответствующие модели, использованные в данном исследовании. Для гранулированных материалов в качестве основной модели была принята модель Мора-Кулона, а для мягких грунтов - модель мягкого грунта (SSM).Таким образом, уплотнение почвы можно правильно смоделировать как переменную, зависящую от времени. Кроме того, в этой модели жесткость является переменной, зависящей от напряжения, а критерии разрушения соответствуют формулировке Мора-Кулона. Примечание: n = удельный вес почвы; sat = удельный вес насыщенного грунта; E = модуль Юнга;  = коэффициент Пуассона; cc = коэффициент сжимаемости; коэффициент набухания; e0 = начальный коэффициент пустотности; c '= эффективное сцепление;  '= эффективный угол трения; kv = вертикальная проницаемость; kh = горизонтальный...

ФОРМИРОВАНИЕ И ЭРОЗИЯ ПОЧВ

ВЫВОДЫ, МАССОВЫЕ ИСХОДЫ, ЭРОЗИЯ И ПОЧВЫ

Что такое выветривание?

Это процесс, посредством которого горные породы на поверхности земли. разбиты на куски, такие как валуны, галька, песок, зерна, ил и глина.

Почему важны погодные условия?

а) Это разрушает горные породы с образованием почвы.

б) Это расщепляет минералы в камнях, высвобождая важные питательные вещества в почву.

Разрушение горных пород происходит в место с небольшим движением или без него.

Какие 2 основных типа выветривания?

а) Механическое или физическое выветривание и

б) Химическое выветривание

Механический выветривание: - это физическое разрушение горных пород на более мелкие куски и фрагменты.Не меняет химический состав оригинальный рок.

Что причины механического выветривания?

а) Частые перепады температур ( эксфолиация )

б) Замерзание и таяние жидкой воды (клин морозостойкий )

в) Корни растений разбивают горные породы

г) Роют землю такие животные, как кролики

Механический Выветривание является обычным явлением для климата пустынь и тундры.

Химическая промышленность Выветривание : включает разложение горных пород под воздействием влаги и воздуха. Встречается во множестве химических реакций.

Химическая промышленность выветривание приводит к изменению минералов, составляющих горные породы

Типы химического выветривания

а) Окисление: процесс, в котором железо, обычный элемент многих горных пород, соединяется с влагой. и кислород с образованием оксида железа или ржавчины.

б) Решение: вода попадает в горные породы, чтобы растворить их, например хлорид натрия (соль) и сульфат кальция (гипс).

Химическая промышленность выветривание происходит быстрее в жарком влажном климате , таком как тропические леса

МАССОВЫЕ ДВИЖЕНИЯ

После разрушения горных пород частицы переносится вниз под действием силы тяжести в процессе, называемом массой движение .

В массовом движении , качение, скольжение или свободное падение под действием силы тяжести.

Каковы общие формы массового движения?

a) Ползучесть почвы: постепенное движение грунтовых материалов вниз. склон. Это можно заметить только как изогнутые стволы деревьев, изогнутые столбы телеграмм и сломанные подпорные стены на обочинах дорог.

б) Камень или оползень .драматическое падение скал и почвенные материалы на очень крутых склонах.

c) Оседание или земной поток: Жидкий буровой раствор, стекающий по крутой склон.

ФОРМИРОВАНИЕ И ЭРОЗИЯ ПОЧВ

ФУНКЦИИ ПОЧВЫ

1. Среда обитания нескольких растений и животных

2. Банк для хранения воды и питательных веществ

3. Основание мировой пищевой цепи

4.Обеспечивает якорь для растений

ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

1. Основной материал : нижележащая коренная порода который

почва развивается. Почвы формируются из различных материнских

такие материалы как:

a) Обработка почвы в Новой Англии = Ледниковый транспорт .

б) Аллювиальные почвы (я.д, Дельта Нила) = Водный транспорт

c) Лесс почвы в Айове и Иллинойс = Ветряной транспорт

2. Климат: Вода и температура способствуют разрушению горных пород.

3. Биологическая активность (Организмы): Активность

бактерии, человек дождевой червь и корни растений.

4. Топография (рельеф местности ): Различный разделы

склон производить различные почвы (цвет и размер зерна)

5. Время : Почва долго развиваться и созревать

СОСТАВ ПОЧВЫ

1. Органическое Вещество (гумус - разложившиеся материалы) :

2.Минеральная Содержит питательных веществ в скалах

3. Газ Содержание (кислород, Азот, C02 и т. Д.)

4. Влажность (вода)

ПРОФИЛЬ ПОЧВЫ

Горизонтальный слой почвы называется горизонтом . Вид в разрезе различных горизонтов почвы известен как профиль почвы .

ПРОФИЛЬ ПОЧВЫ

а) Гумус слой (остатки растений и животных)

б) А горизонт: (Верхний слой почвы) - зона выщелачивания и

г. среда обитания многих организмов.

в) В горизонт: (недра) зона растворимых солей и

органических Вещество, вымытое из горизонта А, составляет

депонировано (накоплено).

г) С горизонт: выветренная часть скалы, образующая

г. материнский материал, над которым развивается почва

д) Г горизонт : Не выветрившаяся часть основной материал

ЭРОЗИЯ ПОВЕРХНОСТИ

Эрозия - это сбор и удаление земных материал (e.г., почва) ветром, проточной водой и ледником.

ВИДЫ ЭРОЗИИ:

a) Брызговая эрозия: возникает при попадании капель воды разбивать частицы почвы и переносить их на некоторое расстояние

b) Рельефная эрозия: Рельеф является самым маленьким канал размывается потоком воды или какой-либо жидкости.

c) Эрозия оврага : последняя стадия эрозии во время которого текущая вода, ветер и ледник создают глубокие долины на поверхность

ВЛИЯНИЕ ЭРОЗИИ

1. Размытый почвы загрязняют реки,

2. Материалы увеличивают нагрузку на поток, чтобы вызвать наводнения

3. Эрозия оставляет землю голой и непродуктивной.

АГЕНТЫ ЭРОЗИИ:

1. Бег Вода,

2. Ветер, и

3. Ледник (Лед)

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ПРИЧИНЫ ЭРОЗИИ

1.Избыточное возделывание фермерами,

2. Перевыпас стада крупного рогатого скота, овец и т. Д.,

3. Вырубка лесов местными группами

4. Орошение от фермеров

5. Урбанизация

ПРАКТИКА КОНТРОЛЯ ЭРОЗИИ

1. Контурная вспашка на откосах

2. Обрезка полос на склонах

3.Терраса по склонам

4. Плотина оврагов

6. Удаление пахотные земли от производства до почвы

обновляется.

7. Создание ветрозащитные полосы для уменьшения скорости ветра и эрозии.

------------------------------------------------- -----------------------------------

Обзор Вопросы:

Ответьте на следующий вопрос вопросы и отправьте свои ответы в классе

Обратитесь к учебнику для помощь.

1. Объясните термины; а) Тектонические силы и б) Градационные силы и приведите 2 примера формы суши, которые каждая из сил создает на поверхности земли

2. Перечислите три основных классы горных пород и объясните, чем отличается каждая из трех категорий горных пород друг от друга.

3. Перечислите три особенности поверхности земли, возникшие в результате эрозии, вызванной следующие агенты:

а) Бег вода, включая реки и ручьи

б) Ветров

в) Ледник

4.Сделайте набросок типового профиля почвы и обозначьте основные горизонты. Объяснять отличительные процессы, происходящие в горизонтах A и B.

дает поперечный разрез почвы и объясняет различные слои, присутствующие в слое профиля почвы

Ответ:

Вот ваш ответ. ..

⬇⬇✔⬇⬇

Взглянув на слои с расстояния, можно увидеть поперечное сечение земли (под поверхностью) и тип почв и пород, из которых она состоит.Это поперечное сечение называется профилем почвы. Почва состоит из слоев, идущих параллельно поверхности и называемых почвенными горизонтами.

Есть есть 3 основной горизонты ( позвонили A , B a n d C ) который есть присутствует в все почвы .

1) Органический : Органический слой гумус слой ) a толстый слой 9069 as листья и ветки .

2 ) Верхний слой почвы : Верхний слой почвы считается 9069 A ' горизонт .

3 ) Недра : Почва считается считается 9069 ' горизонт .

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ПОМОЖЕТ ВАМ! !

плз. . Отметьте меня как список мозгов! !

Сборные вертикальные водостоки | Геоинженер.org

Сборные вертикальные водостоки (PVD) или «фитильные водостоки» состоят из пластикового сердечника, заключенного в геотекстиль с целью ускорения консолидации медленно дренирующихся грунтов. Обычно они сочетаются с дополнительными сборами, чтобы ускорить уплотнение грунта перед строительством. Нагрузка означает предварительную нагрузку на мягкий грунт путем приложения к нему временной нагрузки, которая вызывает напряжение, обычно эквивалентное или большей величины, чем ожидаемые расчетные напряжения. Изначально эта надбавка увеличит давление воды в порах, но со временем вода будет стекать, а пустоты в почве сжимаются.Эти сборные фитинги используются для сокращения расстояния прохождения поровой воды, сокращая время предварительной нагрузки. Намерение состоит в том, чтобы ускорить первичный расчет. Поровая вода будет течь сбоку к ближайшему дренажу, а не вертикально к нижележащему или вышележащему дренажному слою. Дренажный поток является результатом давления, создаваемого в поровой воде. На рисунке 2 ниже показан вертикальный поток воды без использования сборных фитилей и горизонтальный поток воды с использованием фитилей.8 ].

Сборные фитинги служат для других целей. Они могут применяться для уменьшения потенциального сопротивления сваям или увеличения емкости хранилищ для будущих свалок и мест хранения отходов.Развивающееся применение PVD - это сбор и извлечение загрязненных грунтовых вод, которые могут быть объединены с защитными стенками для обеспечения полного отвода.

История

В 1920-х годах в США была запатентована технология установки песчаных отводов, предшественница PVD. Калифорнийское отделение автомобильных дорог, материалов и исследований, начиная с 1933 года, провело лабораторные и полевые испытания характеристик вертикального отвода песка. В течение десятилетия Вальтер Кьельман, тогдашний директор Шведского геотехнического института, разработал сборный ленточный вертикальный водосток, сделанный из картонной сердцевины и бумажного кожуха фильтра, который был установлен в землю с помощью механического оборудования [9].В 1970-е годы за пределами США были установлены дренажные дренажные каналы для картонных фитилей, а затем пластиковые дренажные системы, обернутые в бумагу. Спустя десятилетие после этого были введены полностью пластиковые PVD-покрытия как более прочный, надежный и недорогой вариант по сравнению с песчаными стоками. Поскольку эти пластиковые водостоки можно было установить очень быстро по сравнению с песчаными стоками, к концу 1980-х годов они в значительной степени заменили песчаные водостоки [17].

Пример ускорения первичной консолидации с использованием фитильных дренажных каналов используется для отображения некоторых цифр, касающихся времени, необходимого для консолидации с фитильными дренажами и без них.

Строительство Новой Истаны (Королевского дворца) для султана Брунея должно было быть завершено до того, как Бруней стал независимым в июле 1983 года. Это сооружение требовало засыпки на очень мягких сжимаемых почвах поймы. Расчеты, проведенные до размещения насыпи в 1981 году, предсказывали, что оседание насыпи на несколько футов произойдет в результате консолидации под зоной затопления. Прогнозируемая осадка первичной консолидации составляла 8,3 фута. Для сжимаемого грунта толщиной 60 футов, 50% поселения, по оценкам, займет 3 года, а 90% поселения, по оценкам, займет 13 лет.Эти предсказанные консолидации были рассчитаны по методу, описанному Леонардсом (1962). Этот требуемый срок был неприемлемым, и его нужно было ускорить, чтобы 90% консолидированных расчетов было завершено в течение 6 месяцев. Реальным вариантом было установить на участке водостоки.

Расстояние между центрами фитильных дренажных каналов длиной 5 футов было рассчитано методом, описанным в Hansbo (1979), исходя из требования, чтобы 90% консолидации мягких отложений происходило в течение вышеупомянутых 6 месяцев.Один фут заливки помещали каждые 2 дня, так что за 6 месяцев было 85 приращений на 1 фут. Использование фитилей для дренажа показало, что оседание первичной консолидации будет ускорено примерно в 25 раз, а вторичное сжатие не будет затронуто. Перед установкой дренажей фитилей было помещено 12 футов засыпки, а поверх засыпки было помещено последующее дренажное одеяло толщиной 1,5 фута. Укладка насыпи началась в середине сентября 1981 года и была завершена к концу марта 1982 года.

Маркеры осадки на поверхности и датчики глубокой осадки были установлены по всей пойме для получения данных об оседании до, во время и после строительства насыпной насыпи, что позволило проводить текущие оценки производительности слива фитиля.Ранние чтения показали немедленную реакцию на установку дренажей для фитилей. Последнее чтение было проведено в июле 1982 года, и максимальное урегулирование составляло 7 футов. Предполагалось, что это составляет 90% от первичной консолидации, и что общая осадка при первичной консолидации составит 7,8 футов. Это хорошо согласуется с прогнозируемой максимальной первичной консолидацией в 8,3 фута.

Установка фитилей в мягких пойменных грунтах позволила продолжить строительство насыпной насыпи в соответствии с графиком и дала желаемые результаты, увеличив скорость уплотнения в 25 раз.

PVD имеют пластиковую сердцевину с канавками или шипами, обернутую геотекстилем. Пластиковая сердцевина служит опорой для фильтрующей ткани и обеспечивает продольные пути потока по длине слива. Он также обеспечивает сопротивление продольному растяжению, а также короблению слива. Дренажная рубашка действует как фильтр, ограничивающий проникновение мелкозернистой почвы в ядро. Он также предотвращает закрытие внутренних путей потока воды под боковым давлением почвы.

[C] Пример дренажа с фитилем Layfield

[D] Пример дренажа с фитилем Geosupply

Легкие дренажные каналы имеют отношение ширины к толщине 30-35.Желательно, чтобы площадь поверхности, обеспечивающая просачивание в канализацию, составляла 0,2-0,3 дюйма 2 (150-200 мм 2 ) на 0,4 дюйма (1 мм) длины. Отводы фитилей следует устанавливать с расстоянием между центрами от 3 до 8 футов [17]. Подробнее об этом будет сказано в разделе «Расчетные параметры».

Эквивалентный диаметр

Фитинги имеют продолговатую форму, но доступные теории радиального уплотнения были получены для водостоков, имеющих круглую форму, часто принимаемую равной номинальному диаметру песчаной канализации.Феллениус (1977) предположил, что эквивалентный цилиндрический диаметр песчаного водостока - это номинальный диаметр песчаного водостока, умноженный на пористость песка в водостоке [2]. Пористость рыхлого свободно дренируемого песка может составлять от 0,4 до 0,5. В результате эквивалентный цилиндрический диаметр песчаного дренажа составляет примерно половину номинального диаметра. Чтобы применить эти теории к проектированию полевых установок водостоков, необходим эквивалентный диаметр продолговатой формы.Было предложено множество уравнений для вычисления эквивалентного диаметра, но каждое вычисление дает разные результаты, потому что они были получены при разных предположениях.

Уравнения, предсказывающие прогресс консолидации вокруг вертикальных дренажных каналов, предполагают круглое поперечное сечение как самого дренажа, так и области, на которую дренаж влияет (Barron 1948).

Обычные дренажные водостоки имеют пластиковую сердцевину, окруженную геотекстилем:

[E] Поперечное сечение PVD

Хансбо (1979) использовал анализ методом конечных элементов и сообщил, что эквивалентный диаметр дренажа определяется как :

d w = 2 * ((b + t) / π) (1)

Где:

d w = эквивалентный диаметр водостока
b = ширина сборного водостока
t = толщина дренажа

Rixner et al.(1986) предлагает следующие несколько уравнений:

d w = (b + t) / 2 (2)

d w = [(4 * (b * t)) / π] 0,5 (3)

d w = 2 (b '+ t') / π (4)

d w = [(4 * (b '* t')) / π ] 0,5 (4)

Где:

2 (b` + t`) используется для окружности свободного или открытого дренажа

b` * t` используется для поперечного сечения свободного или открытого дренажа

b` и t` - уменьшенные размеры для учета засорения дренажной поверхности

В независимой оценке Ричарда П.Лонг и Альваро Ково (1994), электрический аналог используется для определения эквивалентного диаметра путем оценки различных результатов приведенных выше уравнений. Использовались аналоговый полевой плоттер Sunshine и электропроводящая бумага. В этом методе используются аналогии электрического потенциала с гидравлическим напором и электрического тока с потоком воды [14].

Процедура представлена ​​как установившийся поток воды для модели ¼ поперечного сечения дренажа. Четверть поперечного сечения используется для исключения повторения, поскольку сток имеет две оси симметрии.Модель, показанная ниже, неприменима в непосредственной близости от дренажа в короткие промежутки времени после начала уплотнения. Когда вода течет через круговой сток, а не через предполагаемый продолговатый профиль, следует использовать коэффициент формы для водосточной сети [18].

[F] Сетка для потока в продолговатый сток из кругового источника

Коэффициент формы = N f / N d = 2 * π * ln (R e / R w ) ( 6)

R e = внешний радиус области

R w = радиус центральной скважины

N f = количество путей потока

N d = количество капель напора

R e , b и t варьировались на протяжении всего исследования Foott & Ladd (1981), и для каждой комбинации значений сеть потока была построена с использованием аналогового полевого плоттера.Используя коэффициент формы и обобщение результатов полевого плоттера, был определен эквивалентный диаметр.

d w = 2 * R w

Результаты аналогового моделирования представлены ниже. Отношение вычисленного эквивалентного диаметра слива, d w , к ширине, b, откладывается по вертикальной оси, а отношение толщины слива, t, к ширине слива, b, отображается как горизонтальная ось. Отношение толщины к ширине t / b в аналоговой модели изменялось от 0 до 1.0, который включает все возможные комбинации толщины и ширины слива. Результаты представлены с использованием размера x , и показана прямая линия наименьших квадратов.

[G] График зависимости диаметра отвода к ширине отвода, d / b от толщины стока к ширине отвода, т / об

Также на рис. круги, представляющие Suits et al. (1986) результаты экспериментальной оценки эквивалентных диаметров дренажей.

Suits et al.Метод требует определения коэффициента уплотнения для повторно сформированных образцов грунта стандартными лабораторными испытаниями, а затем уплотнения тех же грунтов с помощью фитильных дренажей. Почвы, используемые для этого эксперимента, включают, помимо прочего, глину, органическую илистую глину и торф. Приведенные значения приблизительно равны предсказанию линейной модели наименьших квадратов [16].

Допуская пренебрежимо малое сопротивление потоку воды, можно рассчитать уникальное значение для d w , основанное на данных модели для толщины и ширины слива.Уравнение (7) показывает, что для t = b, d w = 1,2b, приблизительно диаметр круга с площадью b 2 . Уравнение (7) дает соответствующее значение эквивалентного диаметра слива для всех t / b.

d w = 0,5 * b + 0,7 * t (7)

Значения, рассчитанные по уравнениям (1), (2), (3) и (7), и объединены со средними экспериментальными данными значения из Suits et al. (1986) показаны в Таблице 1. NYLEX и AMER-DRAIN были испытаны только с глиной, но все типы дренажей были испытаны с каждым грунтом.Уравнения (2) и (7) показывают значения, аналогичные экспериментальным значениям. В то время как значения уравнения (1) постоянно больше, а значения уравнения (3) меньше. Уравнения (2) и (7), кажется, дают регулярно согласующиеся значения, однако, когда b = t, оба метода дают результаты, которые различаются на 20% [10].

[H] Сравнение эквивалентных диаметров дренажа различными методами

Таким образом, эквивалентный диаметр важен для правильной интерпретации полевых данных для оценки полевых условий.Эквивалентный диаметр формы сборных водостоков был определен с помощью электрического аналогового полевого плоттера. Значения, определенные этим методом, согласуются с экспериментальными значениями Suits et al. (1986). Эквивалентные диаметры имеющихся в настоящее время сборных дренажных систем могут быть рассчитаны с разумной точностью из уравнения (2) или (7), но (7) дает более точное значение для всех t / b.

Преимущества

  • Уменьшение общего времени, необходимого для завершения первичного уплотнения за счет предварительной нагрузки
  • Уменьшение суммы доплаты, необходимой для достижения желаемой величины предварительного сжатия за заданное время
  • Увеличить скорость набора прочности за счет уплотнения мягких почвы, когда важна стабильность
  • Сравнение с песчаными стоками:
    • Экономическая конкурентоспособность, меньшее нарушение массы почвы по сравнению с вытесняющими песчаными стоками, а также скорость и простота установки.Также возможна установка в невертикальной ориентации. [12]

Рикснер, Кремер и Смит (1986) также обозначили некоторые технические преимущества фотоэлектрических дренажных систем по сравнению с песочными дренажами. Они разделяют эти преимущества по типу отвода песка. Есть вытесняющие водостоки, которые вытесняют почву при установке дренажа, и несмещающие, которые не вытесняют почву при установке дренажа. Они обнаружили следующие преимущества PVD:

Смещение
  • значительно меньшее нарушение связных грунтов во время установки из-за: меньшего физического смещения оправкой и верхом и, как правило, статического толчка, чем приведения в движение установочного оборудования
  • , обычно более легкого, более маневренного на участок
  • не требует обильного источника воды для струйной очистки
Non-Displacement
  • не требует контроля, обработки и утилизации выброшенных грунтовых материалов; меньше проблем с экологическим контролем
  • полевой контроль и инспекция не так критичны
  • определенный потенциал для экономии
  • устранение затрат на засыпку канализационных стоков песком, проблемы контроля качества и связанные с этим грузовые перевозки
  • jon требования к контролю и осмотру снижены за счет упрощения процедуры установки
Общие
  • есть большая гарантия постоянного, непрерывного вертикального дренажа; отсутствие разрывов из-за проблем с установкой
  • PVD могут выдерживать значительное боковое смещение или коробление при вертикальном или горизонтальном движении грунта
  • возможна более высокая скорость установки
  • там, где требуется очень быстрое уплотнение, практично установить PVD на близком расстоянии
  • PVD более удобная установка под водой и в невертикальной ориентации

Недостатки

  • Если слой сжатия перекрывается плотными насыпями или песками, очень жесткой глиной или другими препятствиями, установка дренажа может потребовать предварительного бурения, промывки и / или использование вибромолота или может быть даже нецелесообразно
    • В таких условиях, если необходимо, могут быть выполнены общие предварительные выемки
  • При наличии чувствительных грунтов или при наличии проблем со стабильностью почва может быть нарушена. к дренажной установке может быть не терпимо
      9114 9 В таких случаях могут быть более практичными песчаные дренажные канавы, установленные без вытеснения или альтернативные методы улучшения почвы.
  • Зимние соображения
    • В холодных зимних условиях земля подвержена заморозкам.Линия промерзания, т.е. глубина, на которой земля подвержена промерзанию, обычно может быть измерена на уровне 3 футов, например, на Среднем Западе США. Мороз может уменьшить или предотвратить слив дренажа на уровне грунтовых вод или в дренажное покрытие на поверхности земли, создавая противодавление. Нарастание противодавления временно замедлит развитие оседания консолидации; воспринимается как сглаживающаяся кривая времени оседания. Уплощение может привести к ложной предпосылке, что первичная консолидация подошла к концу.Однако после того, как зимние условия пройдут и почва в пределах линии замерзания оттает, поселение может восстановиться [5].

Обычно считается, что фитинги следует использовать на всех почвах, которые очень медленно сжимаются в условиях естественного дренажа из-за низкой проницаемости почвы и относительно большого расстояния между границами естественного дренажа. Однако PVD не универсальны для всех типов почв и геологических условий. Дренажи могут быть реализованы в грунтах, которые умеренно или сильно сжимаются при статической нагрузке.Применимые почвы включают:

  • Неорганические илы и глины с низкой и средней чувствительностью
  • Органические слои
  • Разложившийся торф
  • Глинистые и илистые пески
  • Драгные грунты
  • Ленточные связные отложения

[I0003] PVD

устанавливаются на полую стальную оправку, в которую помещается материал отвода фитиля. Оправка вбивается в землю с помощью брошюровщика, прикрепленного к держателю экскаватора, как показано на рисунке I.Это сила вибрации, но статические параметры также доступны для участков вблизи подземных коммуникаций. У основания оправки фитиль пропущен через стальной анкер, чтобы закрепить слив на месте. Как только желаемая глубина будет достигнута, слив закрепляется и оправка извлекается. Оправка вытаскивается на 15-20 см над поверхностью для разрезания дренажа фитиля. Если почва, в которую врезается оправка, чрезвычайно жесткая, и оправка не может подвергаться вибрации или вбиваться в землю, может потребоваться предварительное бурение.

Глубина установки

Дренажные каналы вряд ли ускорят консолидацию, если индуцированное эффективное напряжение не превышает напряжение предварительного уплотнения. Оптимальная глубина фитилей находится в пределах запаса напряжения до уплотнения, так как напряжение от дополнительной нагрузки уменьшается с глубиной. Однако, если имеется проницаемый слой почвы ниже границы предварительного уплотнения, дренаж фитиля должен быть продлен в этот слой почвы. Это поможет обеспечить слив воды [5].

Ширина установки

Слои грунта не определяются как полностью однородные слои, поэтому не может быть равных объемов воды для слива. Если некоторые части слоя имеют большее количество дренажа, почва осядет, чтобы заполнить эти пустоты. Это приводит к дифференциальным расчетам и может увеличить время консолидации. Чтобы избежать этой проблемы, фитинги должны быть распределены по всей площади насыпи и на небольшом расстоянии от нее. Рекомендуется размещать самые внешние ряды водостоков между одной третью и половиной высоты предполагаемой насыпи за насыпью.Однако при проектировании компоновки фитильного дренажа для простоты можно предположить однородную почву [5].

Расчетные параметры

Конструкция PVD требует оценки проектных параметров, включая свойства почвы и дренажа, а также влияние установки PVD. Размер проекта может повлиять на количество усилий, необходимых для оценки.

Этот раздел относится к следующим описаниям проектов, как определено Rixner et al. (1986):

Категория проекта

Описание

A

В основном однородный грунт (без вариации, чувствительность от низкой до средней) Простая конструкция (нет

) ступенчатая загрузка)

PVD немногочисленны (длина

B

Повышенная сложность, Промежуточная

C

Необычно высокая чувствительность

, сложная конструкция

Многочисленные PVD (длина> 18 м (60 футов))

Свойства грунта

Все значения свойств грунта, используемые при проектировании фитилей, должны оцениваться при максимальном действующем вертикальном напряжении. к сжимаемой почве в поле.

Коэффициент уплотнения для горизонтального дренажа (c h ) и коэффициент проницаемости для горизонтального просачивания (k h ) 9serv

Оценочные проекты категории A2 могут использовать 9100 c как приблизительно c v (k h / k v = 1), измеренное в лаборатории на основе тестов одномерного уплотнения (ASTM D2435). Существуют оценки для k h , но для сравнения и корректировки значения необходимо провести полевые и лабораторные измерения [9].

c h = (k h / k v ) * c v (8)

Проекты категории C должны иметь более точные оценочные значения для c h с использованием любых вариаций методов. В качестве справочной информации можно использовать датчики пьезометров на месте и анализ кривых рассеяния порового давления. Определение k h на месте с помощью небольших насосных испытаний в пьезометрах или самонаборных пермеаметрах можно использовать с лабораторными значениями m v , чтобы сформировать соотношение для c h [9].

c h = k h / (m v * y w ) (9)

Где:
ϒ w = удельный вес воды
M v = коэффициент изменение объема

Обычно рекомендуется использовать обычные тесты консолидации для измерения c v в сочетании с полевыми и лабораторными исследованиями для оценки k h / k v , а затем оценивать c h с помощью уравнения категории A.

Коэффициент проницаемости в горизонтальном направлении в нарушенном грунте (k s )

Коэффициент k h / k s в диапазоне 1-5, и ожидается, что он будет меняться в зависимости от чувствительность почвы и наличие или отсутствие макроткани почвы [9].

Зона влияния дренажа

Зона влияния дренажа (D) является функцией только расстояния дренажа (S). Вертикальные водостоки обычно устанавливаются в виде квадратов треугольной формы.Компоновки с квадратным узором более удобны и удобны в работе. Однако треугольные узоры предпочтительны для обеспечения более равномерного уплотнения между стоками. Ниже показаны схемы квадратного и треугольного узоров [9].

Схема

D как функция от S

Квадрат

D = 1,13 * S

9122 9122 D

Треугольный

5 * S


[J] Образцы укладки

Для эффективного ускорения процесса уплотнения почвы из окружающих участков должны принимать воду , и разрядите его. Исходные условия проектирования и изменения этих факторов на протяжении всего проекта будут влиять на скорость консолидации / успех проекта.

Поток воды в дренаж

Гидравлическая проводимость

Гидравлическая проводимость почвы, окружающей дренаж, будет определять скорость, с которой вода может поступать в дренаж, и снижать поровое давление воды в почве.

Зона смазывания

Установка PVD требует использования стальной оправки, которая прочно зажимает слив во время его погружения в землю. К оправке прилагается анкерная пластина, прикрепленная к дну водостока, которая предотвращает попадание почвы в водосток и удерживает слив на месте после снятия оправки. Ниже представлена ​​простая схема системы крепления [11].

[K] Дренаж, оправка и анкерная пластина

По мере того, как оправка толкается вниз, и после ее удаления после того, как дренаж установлен на место, он нарушает почву вокруг дренажа, вызывая деформации сдвига и смещения, которые уменьшают его гидравлическую проводимость.

Минимизация площади поперечного сечения оправки снизит вероятность смещения и нарушения грунта. Может оказаться подходящим сужение наконечника оправки, если не жертвовать жесткостью. Для профилей грунта с множеством различных слоев, с большими отношениями k h / k v укладка может улучшить горизонтальную проницаемость. Задержать боковое просачивание поровой воды в канализацию можно за счет размазывания проницаемых и менее проницаемых слоев. Статическое толкание является предпочтительным для привода или вибрации оправки в чувствительной почве, но может вызвать коробление или раскачивание оправки.Идеализация области возмущения оправки показана на рисунке L.

[L] Аппроксимация нарушенной зоны вокруг оправки

Хотя было проведено множество исследований для оценки свойств зоны размытия, включая диапазон, форму и влияние на гидравлическую проводимость, среди исследователей нет точного консенсуса. Тем не менее, некоторые общие сведения перечислены ниже:

Чем больше оправка, тем больше зона смазывания.

Форма оправки влияет на форму зоны смазывания

Квадратная / круглая оправка - квадратная / круглая зона смазывания

Прямоугольная оправка - эллипсоидальная зона смазывания

Было установлено, что внешняя граница зоны смазывания находится в диапазоне от 4 -18 раз эквивалентного радиуса оправки.

Перекрытие зон размазывания от соседних дренажных труб дополнительно усложняет расчет зон размазывания [3]

Пропускная способность

Конструкция

Расчетная пропускная способность дренажа является функцией его площади поперечного сечения (сердцевина доступна для потока). Эта мощность может и, вероятно, будет уменьшена сразу после установки и в течение всего срока реализации проекта.

Установка

Установка водостоков - это грубый процесс, который разрушает не только само монтажное оборудование (оправки часто необходимо заменять в ходе проекта, а установочное оборудование ремонтировать), но также представляет собой критический случай. для механических свойств слива.В этом отношении важны испытания на прокалывание и захват геосинтетического материала в соответствии со стандартом ASTM [7].

Снижение со временем

В течение срока реализации проекта ряд факторов может снизить пропускную способность слива и замедлить процесс консолидации.

Засорение

Засорение PVD может значительно снизить пропускную способность слива. Фильтр с соответствующими свойствами (такими как AOS - кажущийся размер отверстия согласно ASTM D 4751) пропускает воду, задерживая частицы глины и ограничивая засорение.Чем больше дренажный канал (площадь поперечного сечения дренажа), тем меньшая пропускная способность будет зависеть от засорения, при прочих равных условиях [8].

Изгиб / перекручивание

По мере того, как почва уплотняется, уменьшая толщину слоя глины, дренаж подвергается деформации изгиба и / или перекручивания. Рисунок ниже идеализирует некоторые из возможных механизмов изгиба / перегиба [1].

[M] Различные возможные конфигурации для вертикального приспособления к оседанию почвы

Nguyen & Hung (2010) протестировали различные PVD и сфотографировали деформации.Они показаны на рисунке N.

[N] Образцы деформации

Перегибы или изгибы дренажа зависят от гибкости дренажа и модуля окружающей глины [4]. Более гибкий дренажный сердечник приведет к большему снижению разрядной емкости [14]. Кроме того, резкие изгибы уменьшат поток через слив больше, чем постепенные изгибы. [1]

Боковое давление грунта

Боковое давление грунта может привести к тому, что фильтр дренажа проникает в активную зону, что снижает поток [11].

Биологическая деградация

Биологическая и химическая активность также может снизить разрядную емкость [11]

Контроль качества PVD улучшился в последние годы благодаря включению электроники в установочное оборудование. В некоторых случаях принималась информация о глубине, силе установки, координатах GPS и дате / времени - например, в проекте острова Крейни, как это задокументировано Голдбергом (2013). Голдберг отмечает, что такой уровень контроля качества часто не нужен, поскольку без таких мер проекты неизменно оказывались успешными [5].

По мере того, как геосинтетика продолжает совершенствоваться на основе целевой функции, методы мониторинга установки становятся все более сложными, и исследователи продолжают лучше понимать факторы, которые влияют на пропускную способность дренажей и влияние зоны размытия на гидравлическую проводимость окружающей почвы, доплата загрузка с помощью PVD только улучшится как метод ускорения консолидации связных грунтов для проектов, чувствительных к заселению.

[1] Али, Фейсал Хаджи.«Поведение потока деформированных сборных вертикальных водостоков». Геотекстиль и геомембраны 10 (1991): 235-48. Эльзевьер . Интернет. 2 апреля 2014 г.

[2] Бэррон Р. А. (1948). «Эквивалентный диаметр ленточного слива». Пер. ASCE, Vol. 113,718-754.

[3] Басу Д., Басу П. и Прецци М. (2013) Рациональный подход к проектированию вертикальных водостоков с учетом нарушения почвы. Надежные геотехнические исследования на практике: стр. 550-565. Дой: 10/1061/9780784412770.037

[4] Чэнь, Юнь-Минь, Сяо-Ву Тан и Нин Цзя. «Уплотнение чувствительной глины с вертикальным стоком». Международный журнал численных и аналитических методов в геомеханике 31 (2007): 1695-713. Вайли Интерсайенс . Интернет. 2 апреля 2014 г.

[5] Феллениус, Бенгт Х. «Основы проектирования фундаментов». (2014): 104-21. Интернет. 19 марта 2014 г. »

[6] Футт, Р. и Лэдд, C.C., 1981,« Недренированное поселение пластичных и органических глин », JGED ASCE FT8, стр.1079-1094

[7] Goldberg, A.D., et al. «Последние достижения в сборных вертикальных водостоках». Порты 2013 @ Успех за счет диверсификации . ASCE.

[8] Hansbo, S. (1979). «Уплотнение глины ленточными сборными дренажами». Ground Engrg., 12 (5), 16-25

[9] Хольц, Р. Д. «Предварительная нагрузка с помощью сборных вертикальных водостоков». Геотекстиль и геомембраны 6.1 (1987): 109-131.

[10] Лонг, Р. и А. Ково. «Эквивалентный диаметр вертикальных водостоков с продолговатым поперечным сечением." Журнал геотехнической инженерии 120 (1994): 1625-30. ASCE . Интернет. 6 апреля 2014 г.".

[11] Миура Н. и Дж. К. Чай. «Пропускная способность сборных вертикальных водостоков, заключенных в глину». Geosynthetics International 7.2 (2000): 119-35. Международное геосинтетическое общество . Интернет. 2 апреля 2014 г.

[12] Рикснер Дж. Дж., Кремер С. Р. и Смит А. Д. (1986). "Геокомпозитные дрены, том I: Техническая оценка и предварительные рекомендации."Federal Hwy. Administration Res. Rep. No. FHWA / RD-86/168, McLean, VA.

[13] Rixner, JJ, Kraemer, SR, and Smith, AD (1986)." Сборные вертикальные водостоки, т. . II: краткое изложение исследовательских усилий. "Федеральное шоссе. Резолюция администрации. № FHWA / RD-86/169, Вашингтон, округ Колумбия

[14] Скотт, РФ (1963). Принципы механики почвы. Аддисон-" Wesles, Reading, Mass., 121-125

[15] Stapelfeldt, T. «Предварительная нагрузка и вертикальные отводы». Электронная публикация (2006)

[16] Suits, L.Д., Джемм Р.Л., Маси Дж. Дж. (1986). «Эффективность сборных водостоков при лабораторном уплотнении переформованных грунтов». Уплотнение почв: тестирование и оценка, ASTM STP 892 , Р. Н. Йонг и Ф. К. Тауншед, ред., ASTM, Филадельфия, Пенсильвания, 663-683.

[17] Таубе, Мартин Г., П.Е., M.ASCE. «Сборные вертикальные водостоки: сжатие продолжается». Geo-Strata Март 2008: 12–16. Менардуса . Интернет. 6 апреля 2014 г. ».

[18] Тейлор Д. У. (1948). Основы механики почвы, John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк, Нью-Йорк, 194-198

[19] Тран-Нгуен, Хоанг-Хунг. «Влияние деформации сборных вертикальных водостоков (PVD) на пропускную способность и характеристики зоны загрязнения PVD». Дисс. Университет Висконсин-Мэдисон, 2010 г. Proquest . Интернет. 2 апреля 2014 г.

[20] Тран-Нгуен, Х. Эдиль, Т. (2011) Характеристики зоны мазка PVD. Geo-Frontiers 2011: стр. 748-757. Doi: 10.1061 / 41165 (397) 77

[21] Ван де Гринд, А.A., 1984, «Исследование влияния относительного сжатия почвенного слоя и деформации дренажа на пропускную способность ряда вертикальных пластиковых водостоков», диссертация ДЛЯ ГРУППЫ специалистов по геотехнологиям Делфтского технического университета

Использованы дополнительные ссылки для ответа на комментарии, представленные ниже:

[22] Дэви, младший, Льюис, М.Р., Янг, младший, Л.В. (1988), «Ускоренное уплотнение мягких глин с использованием дренажных фитилей», Вторая международная конференция по историческим примерам в геотехнической инженерии, 1-5 июня 1988 г., Санкт-Петербург.Луис, Миссури, Документ № 5.29, стр. 1019-1024

[23] Леонардс, Г.А. (1962), «Инженерные свойства почв», глава 2 в Foundation Engineering, под редакцией Г.А. Леонардс, Макгроу Хилл.

Список рисунков и таблиц

[A] Сборные вертикальные водостоки

http://ww1.prweb.com/prfiles/2010/06/15/1793074/WickDrain.jpg

[B] Поперечное сечение с и без Вертикальный дренаж

http://www.geosinindo.co.id/wp-content/uploads/2011/06/6-1.png

[C] Пример дренажа Layfield Wick

http: // www.layfieldgeosynthetics.com/Content_Files/Images/Product/wick-3.jpg

[D] Пример дренажа фитиля для геоснабжения

http://www.geosupply.asia/UploadFiles/2010325142857559.jpg

[E] Поперечное сечение ПВД

Баррон, РА (1948)

[F] Сетка для потока в продолговатый сток из кругового источника

Barron, R.A. (1948)

[G] График зависимости диаметра отвода к ширине отвода, d / b от толщины стока к ширине отвода, т / об

Barron, R.A. (1948)

[H] Сравнение эквивалентных диаметров дренажа различными методами

Barron, R.A. (1948)

[I] Установка PVD

http://img.archiexpo.com/pdf/repository_ae/61481/vertical-wick-drains-89296_2b.jpg

[J] Образцы установки

Holtz, RD ( 1987)

[K] Дренаж, оправка и анкерная плита

Cramer (без даты)

[L] Аппроксимация нарушенной зоны вокруг оправки

Holtz, R.D. (1987)

[M] Различные возможные конфигурации для вертикального приспособления к населенным пунктам

Али, Фейсал Хаджи (1991)

[N] Образцы деформации

Тран-Нгуен, Хоанг-Хунг (2010)

Движение воды в почвах - Добро пожаловать

Контактная информация

Тайсон Окснер

Профессор

Науки о растениях и почвах

Государственный университет Оклахомы

371 Зал Ag

Stillwater, OK 74078

Телефон: (405) -744-3627

тайсон[email protected]

Информация
Введение: Движение воды в почвах достаточно простой и легкий для понимания в некотором смысле и довольно сложный и трудно уловить в других.Объект, который может свободно двигаться, имеет тенденцию к спонтанно переходить из состояния с более высокой потенциальной энергией в одно из более низкая потенциальная энергия. Так и с водой. Единица объема или массы вода имеет тенденцию перемещаться из области с более высокой потенциальной энергией в одну из более низкая потенциальная энергия.

Что вызывает различия в потенциальная энергия единицы воды в почве? Сила гравитация - один из факторов. Так же, как вода на возвышенности на улица имеет тенденцию спускаться на более низкую отметку из-за силы тяжести, поэтому вода в почве имеет тенденцию двигаться вниз под действием силы тяжести.Второй фактор - это привлечение поверхности почвы к воде. Когда добавляется вода на дно сухого горшка с почвой вода поднимается в почву за счет этого притяжения поверхности почвы для воды. Уровень энергии воды, контактирующей с частицами почвы, меньше, чем бассейн с водой в поддоне, чтобы он переместился в почву. Как почва в горшке становится влажным, это притяжение уменьшается так, что к моменту поры полностью заполняются, почва больше не привлекает дополнительных вода.Если почва насыщена, третий источник потенциальной энергии может существуют в форме внешнего давления, такого как насос или слой воды на затопленном участке. Это основные источники потенциальной энергии в почвенных водах. Могут существовать и другие формы, но они не будут здесь обсуждаться.

Направление движения воды: общая потенциальная энергия вода - это сумма потенциалов всех источников. Потенциальная энергия на единицу массы, или на единицу объема, или на единицу веса, называется потенциал воды.Таким образом, вода, свободно движущаяся, будет уходить из регион, где он имеет более высокий общий потенциал к одному из более низких общих потенциал. Потенциал, связанный с гравитацией, известен как гравитационный потенциал, а из-за частиц почвы - матричный потенциал. Почвы, поры которых не заполнены, имеют матричный потенциал меньше нуля. Насыщенные почвы под действием внешнего гидростатического давления имеют матричные потенциалы больше нуля. Общий потенциал в любой точке - это просто сумма гравитационного и матричного (или давление) потенциалы в этой точке.Распределение общего потенциала в почве позволяет нам определить, будет ли вода двигаться, и направление движения для любой почвенной системы. Если суммарные потенциалы равны равно, движение не произойдет. Подробная информация о водном потенциале и как это можно определить в почвах имеются здесь.

Скорость движения воды: в разделе выше представлена ​​вода. потенциал и способ его использования для определения направление движения воды. В этом разделе мы рассмотрим факторы которые определяют скорость движения.Полезно подумать о движение воды как продукт движущей силы, заставляющей воду движение и коэффициент, представляющий легкость, с которой вода движется в почва. Это было оформлено Генри Дарси в 1856 году как

.

где q - объем протекающей воды через единицу площади поперечного сечения почвы в единицу времени, K - насыщенная гидропроводность почвы, TH - общая гидравлическая голова, а x - координата положения в направлении потока. Этот уравнение известно как закон Дарси.Для однородных насыщенных почв это полезно записать это уравнение как

, где TH A - общий напор на входной конец почвы, TH B - общий напор на выходной конец столба почвы, а L AB - расстояние между входом и выходом. Гидравлический проводимость, K, представляет собой легкость, с которой вода протекает через почва. Его значение зависит от свойств почвы и свойств. почвенной воды. В движущая сила, df, представлена ​​

Гидравлическая проводимость: поскольку некоторая часть грунта составляет занятая частицами почвы, вода не течет через почву, так как легко, как через открытую трубу.Легкость движения воды известная как гидравлическая проводимость почвы. Почвы с крупными порами такие как песчаные почвы, как правило, легче проводят воду, чем почвы с более мелкие поры, такие как глинистые почвы. Таким образом, пески имеют более высокую насыщенность значения электропроводности, чем у глины (Примеры). По мере высыхания почвы в первую очередь теряется вода в самых крупных порах. Воды движение должно тогда происходить через более мелкие поры и в пленках рядом с почвой частицы. Эти поры и пленки обладают большей стойкостью, поэтому проводимость почвы уменьшается по мере ее высыхания (Примеры).В природе влажность почвы часто меняется в зависимости от ее положения. почва. Таким образом, проводимость также изменяется с положением.

Движущая сила: Скорость движения воды в почвах увеличивается с увеличивающаяся движущая сила. В насыщенных почвах движущей силой является приводят к перепадам высот и положительному внешнему давлению в почва. В ненасыщенных почвах притяжение поверхности почвы для вода часто является основным компонентом движущей силы. Движущие силы в ненасыщенных почвах обычно намного больше, чем в насыщенных.Движущая сила обычно меняется по величине при изменении почвы. свойства и влажность. Примеры этого имеются здесь.

Для более глубокого понимания движущих сил в почвах в условиях одномерного установившийся поток, используйте установившийся режим Программное обеспечение Water Movement и связанное с ним упражнения.


Переходное движение воды

В следующих разделах представлены динамические проточные процессы, происходящие в природе. ЧЕМФЛО-2000 программное обеспечение может использоваться для моделирования большинства этих переходных процессов.Математическая модель, вычислительные методы и предлагаемые численные эксперименты включены в руководство по программному обеспечению.

Infiltration: Процесс попадания воды в почву. поверхность известна как инфильтрация.

Скорость проникновения: проникновение - очень динамичный процесс. Воды наносится на поверхность относительно сухой почвы, быстро инфильтрирует на сродство частиц почвы к воде. По прошествии времени почва становится влажной, сила тяжести становится доминирующей силой заставляя воду двигаться.Скорость инфильтрации постепенно снижается с времени и приближается к значению насыщенной проводимости почвы как показано справа. Этот пример для песчаного суглинка Кобб в Каддо. Округ Оклахома.

Суммарное проникновение: нас часто интересует общее количество воды, попадающей в почву. График справа показывает эта кумулятивная инфильтрация как функция времени для почвы Кобба. Кумулятивная инфильтрация быстро увеличивается в короткие промежутки времени, а затем приближается к линейной зависимости, поскольку скорость инфильтрации приближается к постоянное значение.
Распределение содержания воды: когда вода попадает в относительно сухая почва из затопленных условий, таких как использованная выше, вода на входе быстро приближается к содержанию насыщенной воды. В содержание воды изменяется от своего начального низкого значения до значения, близкого к насыщенность на небольшом расстоянии. Со временем этот фронт смачивания движется вниз через почву, как показано справа. Скорость, с которой продвижение влажного фронта уменьшается со временем и глубиной намокания.В этом Например, фронт увлажнения увеличился примерно на 25 см за первые 4 часа. период, 13 см во втором периоде и 10 см в четвертом периоде. период.
Если воду поливают с меньшей скоростью, так что пруд не происходит, скорость инфильтрации, кумулятивная инфильтрация и Распределение водности несколько меняется. Например, если норма расхода 0,5 см / час (что меньше, чем у насыщенного проводимость почвы), скорость инфильтрации постоянна и равна 0.5 см / час за все время, кумулятивная инфильтрация представляет собой прямую линию через начало координат с уклоном 0,5 см / час, а содержание воды распределения показаны справа. Обратите внимание, что содержание воды на поверхность почвы увеличивается со временем в течение первых 10 часов. Так же мокрый фронт не продвинулся так далеко, как в случае затопления. Ну наконец то, кривые здесь не такие крутые (или зона смачивания больше), чем у них находились в затопленных условиях.

На форму инфильтрации влияют многие другие факторы. функции.Они включают способ, которым ненасыщенные проводимость изменяется в зависимости от содержания воды или матричного потенциала, начальное распределение содержания воды в почве и изменения в почве гидравлические свойства с глубиной или временем.


Распространение: Раздел выше касается только процесс инфильтрации. Что происходит, когда вода больше не применяется на поверхности? Остановится ли движение воды?

Ясно, что нет.Силы, которые присутствовали, чтобы вызвать воду для переезда еще присутствуют. Эти силы будут продолжать двигать воду. Отличие состоит в том, что для того, чтобы увлажнить почву глубже по профилю Теперь необходимо удалить воду из верхних влажных областей. Фигура на справа показано трехкратное прогнозируемое распределение воды в течение перераспределение (при этом вода не попадает и не покидает поверхность почвы. время). Инфильтрация прекратилась через 12 часов. В 24, 36 и 48 часов содержание воды у поверхности уменьшается, и влажный фронт продвигается вниз по профилю.Продвижение мокрого фронта происходит намного медленнее, чем пока поливалась вода. Скорость продвижения и ставка высыхания поверхностного слоя почвы уменьшаются со временем. Этот перераспределение будет продолжаться, но все медленнее и медленнее. Так как показатели быстро снижаются со временем, почвы обладают способностью накапливать вода для растений.


Испарение: ср. знайте, что вода, которая может свободно перемещаться, движется из областей более высоких потенциал для снижения потенциала.Источники потенциала ненасыщенных почвы - это прежде всего притяжение поверхности почвы для воды и сила притяжения. Движение воды не ограничивается движением вниз ни к движению в жидкой фазе. Испарение с поверхности почвы тоже может быть большим. Испарение воды требует, чтобы вода была присутствует в почве на месте испарения. Это также требует существенный источник энергии для преобразования жидкой воды в пар. Без этой энергии испарение не может происходить. Наконец, устойчивый для испарения требуется, чтобы водяной пар над местом испарения должен быть перемещен с этого сайта.Если этого не происходит, воздух насыщается водой, поэтому испарение прекращается.

Вскоре после инфильтрации поверхность почвы влажная, поэтому много воды доступен на поверхности. На этой ранней стадии атмосферный потребность или энергия, доступная для преобразования воды в пар, скорее всего, ограничить скорость испарения. По мере высыхания почвы способность почва для перемещения воды вверх к поверхности почвы ограничивает испарение показатель.


Поглощение завода: Движение воды от почвы к корням растений и далее через растения в результате потенциального различия, как и в других местах.Водный потенциал растений и электропроводность частей растения быстро меняется и колеблется на больших величины в зависимости от атмосферных условий и физиологии завода.

Растения способны удалять из почвы большое количество воды. Детали в микроскопическом масштабе отдельных корней трудно различить. учатся, но эта основная работа ведется. Для большей части воды для целей управления достаточно количественно оценить средний уровень потеря воды на единицу площади.Это часто называют эвапотранспирацией. скорость или ET, поскольку он сочетает в себе прямое испарение с поверхности почвы и испарение воды, поглощенной растениями и прошедшей через система растений. Были разработаны многочисленные методы измерения и оцените эти уровни суммарного испарения. Возможная эвапотранспирация нормы или значения ПЭТ обычно рассчитываются для контрольной культуры растет в условиях хорошо полива. Значения ET для конкретной культуры получаются путем умножения этого значения ПЭТ на коэффициент урожая на учитывать различия в видах растений и стадиях роста, а также фактор почвы, отражающий различия во влажности почвы и, следовательно, почвы потенциал и проводимость вблизи корней.


Дренаж: Перемещение воды ниже корневой зоны растения доступно перемещение химического глубже в профиль и для подпитки нижележащего водоносного горизонта. Этот количество зависит от способности почвы удерживать воду, эвапотранспирация области и количество проникающей воды почва от дождя или орошения. Интерактивный доступна программа, чтобы изучить это более подробно.

Поток воды через почву - проницаемость и факторы, влияющие на проницаемость

Введение

Проницаемость - одно из важных физических свойств грунта, так как с ним напрямую связаны некоторые из основных проблем механики грунта.Проектирование автомобильных дорог, аэропортов, земляных дамб, строительство фундамента ниже уровня грунтовых вод, выход из колодца, осадка фундамента и т. Д. Зависят от проницаемости почвы. Следовательно, чтобы стать хорошим инженером-грунтовиком, очень важно знать проницаемость. Материал называется проницаемым, если он содержит сплошные пустоты. Поскольку такие пустоты содержатся во всех почвах, включая самую жесткую глину, все они проницаемы. Гравий очень водопроницаемый, а жесткая глина - наименее проницаемая почва.

Важность проницаемости :

Знание проницаемости важно для следующих инженерных задач:

(i) Просачивание через земляные дамбы и каналы.

(ii) Недостаточное давление под гидросистемой и защита от трубопроводов

(iii) Скорость оседания насыщенного сжимаемого слоя почвы.

(iv) Урожайность и дренаж заболоченных сельскохозяйственных земель.

(v) Устойчивость склонов плотин вверх и вниз по течению.

Определения :

Проницаемость:

Проницаемость - это свойство почвы, которое позволяет воде проходить через связанные между собой пустоты.

Ламинарный поток:

Поток, в котором все частицы воды движутся параллельными путями, не пересекая пути других частиц.

Турбулентный поток:

Поток, в котором все частицы воды движутся зигзагообразно.

Гидравлический градиент:

Гидравлический напор на единицу расстояния потока называется гидравлическим градиентом. Рассмотрим насыщенный поток через однородную пористую массу грунта длиной «L» и пусть h P1 и h P2 будут пьезометрическим напором »или« напором »на входе и выходе соответственно. Пусть + Z 1 и - Z 2 будут высотой напора на входе и выходе, принимая уровень воды ниже по течению в качестве базовой линии.Скоростной напор для потока через почву незначителен.

Определение градиента гидравлики:

Общий напор = напор + напор

Суммарный напор на забое

H 1 = hp 1 + Z 1

Суммарный напор на выходах

H 2 = hp 2 - Z 2 = 0

Суммарный перепад напора

H = h 1 -h 2 = h P1 + z 1 -0 = h P1 + z 1

[••• hp 2 = Z 2 ]

Эта общая разница напора называется гидравлическим напором или «потерей напора» или «падением напора».В качестве опорной точки может быть выбрана любая отметка, как основание высотных головок. Преимущества выбора уровня воды ниже по течению в качестве точки отсчета заключаются в том, что общий напор на выходах становится равным нулю, а высота воды в пьезометре в любой точке почвы, измеренная выше опорной линии, дает непосредственно гидравлический напор

.

h = hp ± z

, где hp = пьезометрический напор

z = Высота подъема

Потеря напора на единицу расстояния потока (или по длине потока) называется гидравлическим градиентом.Обозначается буквой «I»

.

I = ч / л

Где

ч = потеря напора

L = длина вдоль пути потока, на которой потеря напора равна h.

Закон Дарси :

В середине восемнадцатого века Х. Дарси, работая в Париже, экспериментально изучал течение воды через почву. Для ламинарного потока через насыщенный грунт Дарси экспериментально установил, что скорость потока q через площадь сечения грунта A пропорциональна гидравлическому градиенту.

q = KiA

или q / A = ki

или V = Ki

, где V = скорость потока

K = коэффициент проницаемости

i = Гидравлический градиент

Закон Дарси действует до тех пор, пока поток является ламинарным. Применяется для фракции почвы более мелкой, чем мелкий гравий.

Скорость потока (или скорость нагнетания) :

Кажущаяся скорость равна средней скорости потока через единицу общей площади почвы.

Расход - это объем воды, протекающий в единицу времени.

Скорость утечки :

Скорость просачивания - это фактическая или истинная скорость, с которой вода течет через пустоты в почве.

Le A v - область пустот и

A - общая площадь почвы, перпендикулярная направлению потока. Скорость потока можно приравнять как q = VA = A V .V S

или В с = В × А / А В

или V S = V / n

Длина потока одинакова для случая и n = Объем пустот / Общий объем]

Или V S = (1 + e / e) V

Где V Скорость потока

В S = Скорость утечки

e = Коэффициент пустотности

n = пористость

Поскольку (1 + e / e) всегда больше единицы, Vg всегда больше V.

Коэффициент проницаемости :

Мы знаем q = KIA (закон Дарси)

Положив A = 1 и I = 1 в уравнение, мы получим

К = q

, то есть коэффициент проницаемости, также известный как гидравлическая проводимость, может быть определен как скорость потока воды в условиях ламинарного потока через единицу площади поперечного сечения пористой среды при единичном гидравлическом градиенте и стандартных температурных условиях (обычно 27 ° C в Индии).Единица измерения K аналогична единице скорости, т. Е. М / с или см / с и т. Д.

Эмпирическая зависимость между K и D 10 , разработанная Hazen (1911) для рыхлого чистого песка, составляет

К = CD 10 2

, где K = коэффициент проницаемости (см / с)

C = коэффициент Хазена = 0,8–1,2 (обычно используется 1,0)

D 10 = Эффективный размер почвы

Коэффициент перколяции :

Скорость фильтрации также пропорциональна гидравлическому градиенту.

Факторы, влияющие на проницаемость :

Проницаемость может быть получена из теоретического уравнения Козени-Кармана для потока через пористую среду

K = CD 2 0 (e 3 + 1 + e) ​​γw / n …………… (4.3)

Где C = коэффициент формы композитного материала

D 0 = Типичный размер частиц

e = Коэффициент пустотности

γ w = плотность воды,

n = Вязкость воды

Факторы, влияющие на проницаемость:

(i) Свойства поровой жидкости

(ii) Размер и форма частиц

(iii) Коэффициент пустотности почвы

(iv) Структурное расположение частиц почвы

(v) Степень насыщения

(vi) Адсорбированная вода

(viii) Стратификация

(i) Свойства поровой жидкости:

Из уравнения 4.3 видно, что плотность и вязкость - это два физических свойства порового флюида (или воды), которые влияют на проницаемость. Коэффициент проницаемости прямо пропорционален плотности воды и обратно пропорционален ее вязкости. Значение плотности воды не сильно меняется при изменении температуры, но есть большие колебания вязкости. Вязкость уменьшается с повышением температуры, и, следовательно, проницаемость увеличивается с повышением температуры.

(ii) Размер и форма частиц:

Проницаемость почвы прямо пропорциональна квадрату размера частиц, как показано в уравнении 4.3. Это наиболее важный фактор, влияющий на проницаемость почвы, поскольку они определяют соотношение пустот, размер и форму пор в массиве почвы. Крупнозернистый грунт имеет больший размер пор и здесь больше K, т.е. коэффициент проницаемости, чем мелкозернистый грунт.

(iii) Коэффициент пустотности почвы:

Заметное влияние коэффициента пустотности на проницаемость почвы, как показано в уравнении 4.3 подтверждено экспериментально.

К α e 3 /1 + e

Из приведенного выше уравнения ясно, что K прямо пропорционален коэффициенту пустотности, т.е. чем больше коэффициент пустотности почвы, тем больше проницаемость. Между K и e также существует полулогарифмическая связь. График логарифма K (логарифмический масштаб) Vg e (линейный масштаб) представляет собой приблизительно прямую линию как крупнозернистой, так и мелкозернистой почвы.

(iv) Структурное расположение частиц почвы:

Структурное расположение частиц почвы варьируется при одном и том же соотношении пустот в зависимости от метода уплотнения массы почвы.Проницаемость нарушенного образца может отличаться от проницаемости невозмущенного образца при том же соотношении пустот. Влияние структурных нарушений на проницаемость сильно выражено в мелкозернистых грунтах.

(v) Степень насыщения:

Проницаемость почвы изменяется прямо пропорционально кубу степени насыщения. Таким образом, чем больше насыщена почва, тем выше будет проницаемость. Однако давление захваченного воздуха в порах почвы препятствует потоку воды.

(vi) Адсорбированная вода:

Мелкие частицы глины окружены пленками адсорбированной воды. Силы адсорбции и развития диффузного ионного слоя вокруг частиц глины создают иммобилизованные гидродинамические слои воды, тем самым уменьшая эффективное поровое пространство, доступное для просачивания.

(vii) Стратификация:

Слоистый грунт обладает разными характеристиками проницаемости. Проницаемость того же грунта больше, когда поток параллелен слою, чем проницаемость, когда поток перпендикулярен слою.

Метод определения коэффициента проницаемости:

Коэффициент проницаемости можно определить следующими методами:

а) Лабораторные методы [прямые методы]

(i) Испытание на проницаемость при постоянном напоре

(ii) Испытание на падение головы.

(б) Полевые методы

(i) Откачивающие испытания

(ii) Прокачка в испытаниях

(c) «Косвенные методы

(i) Расчет по зерну (K = CD 10 2 ) размером

(ii) Тест горизонтальной капиллярности

(iii) Сводные данные испытаний.

Испытание на проницаемость при постоянном напоре:

На рисунке 4.3 показано схематическое изображение теста.

Поток воды из верхнего бака состоит из трех трубок: входной, выходной и переливной. Постоянный напор «h» поддерживается на протяжении всего теста. Поскольку длина образца грунта «L» фиксируется на протяжении всего испытания, гидравлический градиент «i» остается постоянным на протяжении всего испытания

Мы знаем, что I = h / L

Где h = разница уровней воды в верхнем и нижнем баках.Если Q - это общее количество потока во временном интервале «t», мы получили закон Дарси.

Измерение Q выполняется после достижения установившегося состояния. Испытание повторяется два или три раза, и для расчета К. берется среднее значение Q. Это испытание подходит для крупнозернистой почвы, где за заданное время можно собрать разумный сток.

Испытание на проницаемость при падающей головке:

Испытание падающей головой подходит для менее проницаемых почв.Стоячая труба с известной площадью поперечного сечения «а» оснащена пермеаметром, и вода может стекать по этой трубе. Уровень воды в стояке постоянно падает по мере протекания воды. Наблюдения начинаются после достижения устойчивого состояния потока. Напор в любой момент времени 't' равен разнице уровней воды в стояке и нижнем резервуаре.

Пусть h 1 и h 2 будут головами на временных интервалах t 1 и t 2 соответственно (t 1 > t 2 ).Пусть h будет напором в любом промежуточном временном интервале t, а -dh будет изменением напора в меньшем временном интервале «dt» (используется знак минус, поскольку h уменьшается по мере увеличения t). Согласно закону Дарси, скорость потока q равна

.

Лабораторные наблюдения состоят из измерения напоров h 1 и hg в двух выбранных интервалах времени t 1 и t 2 . Для расчетов берутся средние по временным интервалам.

Контрольный лист для испытания на проницаемость падающей головы:

Проницаемость слоистых почв:

Если профиль грунта состоит из ряда слоев, имеющих разную проницаемость, эквивалентная или средняя проницаемость грунта различается в направлении, параллельном и перпендикулярном пластам.Для потока, параллельного слоям, гидравлический градиент в каждом слое одинаков, а общий расход представляет собой сумму расходов во всех трех слоях.

Где K x = Эквивалентная или средняя проницаемость в направлении, параллельном слоям. Для потока, перпендикулярного слоям, скорость потока должна быть одинаковой во всех слоях для устойчивого потока, и, поскольку площадь потока «A» постоянна, скорость потока через слой также такая же

Где K z = эквивалентная проницаемость для потока, перпендикулярного слоям.Таким образом, эквивалентная проницаемость для потока, параллельного пластам, всегда больше, чем проницаемость для потока, перпендикулярного пластам, то есть K x всегда больше, чем K z .

Решенный пример:

Пример 4.1:

При испытании на проницаемость при падении головы на образце высотой 6 см и площадью поперечного сечения 50 см2 уровень воды в стояке 0,8 см. 2 в области поперечного сечения упал с высоты 60 см на 20 см в диаметре. 3 мин 20 см.измеряется за 5 минут при постоянном давлении, напоре 15 см. Образец имеет длину 6 см и площадь сечения 50 см. 2 . Пористость образца n 1 составляет 42%. Определите проницаемость, скорость потока V и скорость фильтрации V s . Оценить K 2 для n 2 = 35%.

Решение: Учитывая Q = 160 см 3

L = 6 см

Пример 4.3:

Отложения песка состоят из трех горизонтальных слоев равной мощности.Проницаемость верхнего и нижнего слоев составляет 2 · 10 -4 см / с, а проницаемость среднего слоя - 3,2 · 10 -2 см / с. Найдите эквивалентную проницаемость в горизонтальном и вертикальном направлении и их соотношение.

Пример 4.4:

Рассчитайте значение коэффициента водопроницаемости грунтов при их эффективном диаметре 0,5 мм. Решение:

У нас есть корреляция Хазена K = CD 2 10 см / с

С = 1.0

D 10 = 0,5 мм

К =?

K = 1,0 X (0,5) 2 см / с = 0,25 см / с Отв.

Пример 4.5:

Образец почвы был испытан в пермеаметре постоянного напора. Диаметр и длина образца составляли 3 см и 15 см соответственно. При высоте головы 30 см объем разряда составил 80 см3 за 15 минут.

Вычислить:

(i) Коэффициент проницаемости

(ii) Тип почвы, использованной в испытании

(ii) Значение K находится в диапазоне от 10 -1 до 10 -1 .Почва состоит из мелкого гравия с крупным, средним и мелким песком.

Пример 4.6:

Образец почвы длиной 5 см и площадью поперечного сечения 60 см, вода просачивается через образец за 10 минут составляет 480 мл при постоянном напоре 40 см.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *