Измерения электрического сопротивления в лаборатории

Эти измерения проводятся в специальных измерительных кюветах. (рис. 5.2). Проводятся измерения не только почвенных образцов в пастообразном состоянии, но и почвенных растворов, вытяжек, суспензий, грунтовых вод. Приготовление пасты проводится как из влажной, так и из сухой почвы. Пасту доводят до состояния нижнего предела текучести (верхнего предела пластичности). Также можно измерять пасты при определенно м соотношении почвы и воды.

Рис. 5.2. Кювета для лабораторного измерения электрического сопротивления.

Размеры кюветы примерно 5 на 3 см и 3 см в высоту. Сделана она из пластика или плексиглаза, не проводящего электрический ток. Боковые площадные электроды выполнены в виде пластин из проводящего металла, например, меди. Они выступают в роли электродов АВ. Из этого же материала выполнены и вплавленные в боковую стенку стержни, выступающие в роли электродов МN.

Для расчета величины удельного электрического сопротивления в пасте, измеренного с помощью кюветы, необходимо знать коэффициент датчика, который определяется с помощью стандартных растворов KCl: 0,01н раствор имеет при 20°С электропроводимость = 1,278 мСм/см, или 7,82Ом*м; 0,1н – 11,67 мСм/см, или 0,86 Ом*м. Данный способ измерения позволяет создать одинаковые условия увлажнения во всех образцах и гомогенезировать их во избежание неточностей.

Измерения сопротивления по профилю почв и в методах профилирования по поверхности почв

Для этих целей используется специальный четырехэлектродный датчик (расстояния между электродами датчика – 5 см) (рис.5.3).

Другой модификацией измерений электрического сопротивления в поле является вертикальное электрическое зондирование, которое позволяет изучать почвенную толщу по вертикали не нарушая почвенный покров.

Рис. 5.3. Установка для измерения электрического сопротивления по стенкам разрезов. Расстояния между электродами датчика -- 5 см.

Вертикальное электрическое зондирование (вэз)

Вертикальное электрическое зондирование - способ измерения кажущегося удельного электрического сопротивления с глубиной на одном месте. Это осуществляется путем заземления электродов АВ и MN с нарастающими расстояниями между ними и постоянным центром на поверхности почвенного покрова (рис. 5.4). Изучение почв и грунтов проводится ВЭЗ с малыми разносами (от долей метра до первого десятка метров).

Рис. 5.4. Схема вертикального электрического зондирования.

Процедура измерений ВЭЗ. В окрестности разреза, на ненарушенной ее части выбирается «точка» - центр зондирования. При классическом проведении ВЭЗ измерения начинают от центра установки электродов, постепенно увеличивая расстояние между АВ и MN. Измерения проводят втроем. Один человек находится в центре и снимает показания прибора. Два других на линиях зондирования АВ последовательно производят заземления электродов, в соответствии с длиной разносов, указанных на проводах, начиная с самого длинного в 10 м и постепенно двигаясь к центру установки. В результате строятся графики зависимости кажущегося сопротивления от полуразноса (АВ/2, м), либо от глубины, считающейся как АВ/3, м, которая характеризует изменение так называемых «кажущихся» удельных электрических сопротивлений с глубиной.

Анализ полученных данных.

1. Электрическое профилирование.

Анализируя полученные данные можно сделать следующие выводы. До 40 см происходит уменьшение сопротивления, так как такой почвообразовательный процесс, как гумусонакопление, увеличивает плотность подвижных электрических зарядов. От 40 до 50 см (горизонт ЕВ) сопротивление увеличивается, что закономерно, так как элювиальный горизонт содержит отмытые зерна первичных минералов. Электрические

параметры в почвах подзолистого типа почвообразования определяются распределением подвижных электрических зарядов, которые формируются под действием элементарных почвообразовательных процессов. Эти процессы определяют относительную обедненность подвижными электрическими зарядами элювиальных горизонтов и относительную обогащенность ими иллювиальных и аккумулятивно-гумусовых горизонтов. Увеличение влажности приводит к общему уменьшению сопротивления до 70 см. Далее с глубиной происходит чередование максимумов и минимумов сопротивления, обусловленное периодическим изменением гранулометрического состава от супеси до песка (рис 5.5). Песчаные разновидности горизонтов, которые в силу исходного литологического и механического состава имеют почвенный материал с более высоким содержанием Si02 и, следовательно, малые плотности подвижных электрических зарядов, обладают значительно более высокими электрическими параметрами.

Рис. 5.5. Сопротивление по профилю почвы.

2. Вертикальное электрическое зондирование.

Вертикальное электрическое зондирование является более грубым для исследования почвенного покрова. По нему можно судить о гидрологическом режиме территории и геологическом строении. В нашем случае мы ясно видим, что в районе 2-3 м предполагается выход грунтовых вод. С 4,8 м происходит увеличение сопротивления, что связано со значительной ролью ледников в этом районе (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Вертикальное электрическое зондирование.

3. Сопротивление в почвенных пастах.

Сопротивление, измеренное в почвенных пастах, не зависит от влажности, так как ее значение постоянно и близко к пластичной влажности. Изменение сопротивления связано с гранулометрическим составом. Минимум приходится на пахотный горизонт, где выражен процесс гумусонакопления.

При оподзаливании вслед за увеличением молекулярных соотношений Si02:R203 соответственно увеличиваются и величины параметров. Далее, вниз по профилю, происходит увеличение сопротивления, связанное с влиянием почвообразующих пород, представленных в данном районе грубыми флювиолгяциальными отложениями и мореной (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Сопротивление почвенной пасты.