Гранулометричний склад грунту. Класифікації та методи визначення гранулометричного складу

У переліку геодезичних робіт іноді можна зустріти таку послугу, як визначення складу грунту. Дана процедура виконується з метою отримання відомостей про зміст частинок в грунті на конкретній місцевості. У будівельних роботах визначення такого складу потрібно нечасто, але в сільському господарстві і геолого-розвідувальних заходах без нього не обійтися. При цьому гранулометричний склад може бути визначений різними методами. Вибір одного з них залежить від безлічі факторів і умов.

Загальні відомості про гранулометричному складі

Під гранулометричним складом розуміється наявність механічних елементів в грунті. Причому в даному випадку грунт можна розглядати як загальне позначення грунту, який може бути також штучним. Що стосується частинок, то вони можуть мати різні характеристики і походження. Також зустрічаються різні по концентрації види складів. Наприклад, гранулометричний склад піску буде в тій чи іншій мірі однорідним, навіть в плані змісту частинок певної фракції. Фахівці відзначають, що мінімальний розмір елементів, які здатні виявляти практикуються техніки даного аналізу, становить лише 0,001 мм.

Відповідно до ГОСТу виділяється шість найменувань фракцій - це ті ж піщані частинки, брилові, гравійні, глинисті і ін. Кожна фракція має не тільки свій діапазон типорозмірів, а й біологічне походження. При цьому не варто думати, що тільки лише змістом дрібних частинок характеризується гранулометричний склад. ГОСТ під номером 12536-79 також зазначає, що максимальний розмір фракції, яка враховується як складова частина ґрунту, досягає 200 мм. Це переважно валунні елементи, які можуть мати і великі розміри. Найбільшу ж дрібну фракцію представляє глина, хоча в цьому показнику з нею можуть конкурувати і піщані частинки.

Класифікації гранулометричного складу

Крім фракційної градації ґрунтів, існують і інші принципи класифікації. Один з них передбачає поділ на основі показників вмісту часток глини. У цьому випадку також враховується характер грунтоутворення і виявляється домінуюча фракція. Альтернативною класифікацією є визначення типу складу через наявність елементів піску, пилу і тієї ж глини. Тобто в деякому роді такий гранулометричний склад буде визначатися з комбінованого принципу з комплексним представленням інформації про включені в нього елементах. Важливо відзначити, що через схожість між двома підходами до класифікації складів, їх досить складно розмежовувати в практиці застосування.

Прямі методи визначення складу

Існують дві принципово різні групи способів визначення механічного складу грунту. Одна з них - непряма і розрахована на виявлення закономірностей ґрунтоутворення в умовах конкретної місцевості, а інша являє сегмент прямих методів, що базуються на технічних засобах аналізу. Зокрема, група прямих методів може задіяти спеціальні прилади, пристрої і пристосування, які дозволяють визначити параметри частинок з високою часткою точності. Зокрема, можуть застосовуватися електронні та оптичні мікроскопи, які реалізують Мікрометричними дослідження. Прямий метод дозволяє точніше визначати гранулометричний склад грунту, однак, через складнощі технічної організації процесу і дорожнечі застосовується вкрай рідко.

Непрямі методи визначення складу

До даної групи способів визначення складу зазвичай відносять методики, які ґрунтуються на застосуванні різних закономірностей в структурі досліджуваної суміші. Зокрема, можуть виявлятися залежності між самими елементами масиву, але частіше за все передбачається комплексний аналіз. Тобто, в процесі порівняння також враховуються і інші характеристики грунту, серед яких вологість, властивості суспензії, динаміка осадження і т. Д. Непрямі методи визначення гранулометричного складу також задіють оптичні і ареометріческіе способи реєстрації фізичних якостей. Крім того, новітні технології дозволяють використовувати і моделювання природного седиментации. Якщо порівнювати цей напрямок аналізу з прямими методами, то до його недоліків можна віднести невисоку точність. Тому, якщо потрібно провести разове дослідження на конкретній ділянці, то краще буде все ж прямий метод. Але в масштабних і регулярних роботах економічно себе виправдовують лише непрямі методи.

Ареометріческій метод

Це вузькоспеціалізована, хоча і популярна методика, яка базується на принципах витісняється рідини. Власне, так працює використовуваний в процесі аналізу прилад ареометр. Сам же принцип діє згідно з правилом, за яким обсяг витісняється рідини буде еквівалентний масі, замещенной новим тілом. Тільки у випадку з практикою застосування ареометріческой техніки гранулометричний склад грунту визначається через зібрану суспензію. Зокрема, фахівець також шляхом занурення частинок в воду перевіряє відхилення від даних, отриманих раніше. Зазвичай такий аналіз виконується серійно, причому в кожному випадку робота ведеться над визначенням однієї характеристики - щільності. Знову ж таки, на основі взаємозв`язку частинок і умов їх перебування в грунті таким чином можна визначити фракційний і механічний склад.

піпеточних метод

В даному випадку також застосовується рідинна середовище, що дозволяє розрізняти окремі частинки за характеристиками. Взяту пробу занурюють у воду, після чого фіксують швидкість падіння елементів складу. Через певний проміжок часу, аналіз завершується, а осіли частинки виймаються. Потім проба просушується, вимірюється і формується звіт за результатами перевірки. Як правило, визначення гранулометричного складу за цією методикою застосовується в аналізі глинистих ґрунтів. Обумовлено це як раз тим, що частинки в такому грунті мають дрібну фракцію, яку можна аналізувати шляхом швидкості падіння в рідких середовищах.

метод Рутківського

Як і всі непрямі методи аналізу складу, дана методика не відрізняється високою точністю і дає лише загальне уявлення про що містяться в досліджуваній масі елементах. Сам принцип визначення характеристик частинок за методом Рутківського базується на двох параметрах. В першу чергу це та ж швидкість падіння елемента в рідинної середовищі. Але в цьому випадку залежність простежується не між швидкістю і походженням частки, а по відношенню до динаміки занурення до розміру. І другий параметр, який дозволяє визначати гранулометричний склад грунту по цій техніці, базується на здатності частинок набухати в тій же водному середовищі. У цій частині аналізу виявляються і фізичні, і в деякому роді хімічні якості маси.

Ситовий метод

Це один з найстаріших і найбільш поширених методів визначення грунтового складу. Він грунтується на використанні спеціальних наборів сит, які пропускають фракції одного розміру, і не пропускають частинки з більшими параметрами. Спосіб простий і доступний у використанні, тому його часто застосовують в будівельній галузі, де немає можливості організовувати складні методи непрямого аналізу. Втім, перевірку складу через сито не можна з упевненістю віднести і до прямих методів. Все ж такий аналіз не дозволить визначити, наприклад, гранулометричний склад порід з тим же ступенем точності, як це зробить Мікрометричними дослідження. Правда, точність багато в чому буде залежати від інструменту аналізу - тобто набору сит. Існують дві категорії даних пристосувань. Одна з них орієнтується на роботу з просіюванням без промивки. В цьому випадку осередки мають розмір від 0,5 до 10 мм. Інша група являє сита, що мають фракцію проходження від 0,1 до 10 мм.

Як гранулометричний склад впливає на рослини?

І фракція, і уявлення різними мінералами впливає на аграрно-технічні властивості грунту. Зокрема, склад може визначити водно-повітряне середовище грунту, його схильність до процесів ерозії, агрегованість, щільність, біологічні та хімічні якості. Так, наприклад, піщані і глинисті грунти зумовлюють слабкість середовища в плані повітряного та вологого обміну. Це згубно для більшості рослин - особливо, вирощуваних в рамках сільськогосподарських угідь, де на родючий шар також впливає і характер обробітку. Але гранулометричний склад важливий для рослинності навіть не стільки з точки зору структури і щільності, скільки змістом корисних елементів. Іноді наявність магнію, фосфору і солей само по собі забезпечує оптимальний пласт живильної бази, позбавляючи і від необхідності внесення додаткових добрив.

висновок

Приклад технологічних підходів до аналізу грунту на предмет гранулометричного складу показує, як новітні вимірювальні прилади виявляються неконкурентними перед методами дослідження із застосуванням обліку елементарних фізичних правил і закономірностей. Звичайно, не можна сказати, що визначення гранулометричного складу грунту за допомогою мікрометричного аналізу програє непрямими методами в якісних робочих показниках. Але в плані практичності саме друга група виявляється ефективнішою. При цьому сама концепція використання високоточних технічних засобів зовсім не скасовується. Найбільш перспективні методи якраз припускають поєднання двох принципів дослідження.