4.4. Визначення характеристик ґрунту

До загальних фізичних властивостей ґрунту належать: щільність твердої фази, щільність складення ґрунту і пористість.

4.4.1. Щільність (об'ємна вага)

Щільність часток ґрунту (твердої фази ґрунту) визначається пікнометричним методом і обчислюється за формулами:

ЩТФ = МГ/ОВ,

, де ОВ = (MB +МГ)-МГВ , тут ЩТФ - щільність твердої фази, г/см³; МГ - маса абсолютно сухого ґрунту, г; ОВ - маса, води, що займає тверда фаза ґрунту, г; MB - маса пікнометра з чистою водою, г; ПГВ - маса пікнометра з ґрунтом і водою, г.

Більшість мінеральних ґрунтів має щільність твердої фази у межах 2,40-2,70 г/см3, і вона практично не змінюється.

Щільність складення (об’ємна маса) ґрунту - це маса одиниці об’єму (переважно 1 см3) сухого ґрунту в його природному стані. Вона змінюється в широких межах: у мінеральних ґрунтах - від 0,9 до 1,8 г/см³, у болотних і торфових - від 0,15 до 0,40 г/см³.

На величину щільності складення ґрунту впливають його мінералогічний і гранулометричний склад, вміст у ньому гумусу, структурність та ін. Істотно впливає на щільність складення обробіток ґрунту. Найпухкішим ґрунт буває зразу ж після обробітку, а потім починається його ущільнення. Після певного часу ґрунт досягає щільності, яка майже не змінюється. Така щільність складення ґрунту називається рівноважною.

Деякі типи ґрунтів і їх генетичні горизонти мають різну щільність складення. Наприклад, верхні горизонти малогумусних дерново-підзолистих ґрунтів мають щільність складення 1,2-1,4 г/см³, а нижні – 1,6-1,8 г/см³. У верхніх горизонтах чорноземів щільність складення дорівнює 1,0-1,2 г/см³, а в нижніх – 1,3-1,6 г/см³.

Можна розрізнити наступні види об'ємної ваги (вага на одиницю об’єму = щільність помножена на прискорення вільного падінні g) (рис. 37, таблиця 6):

Щільність - маса одиниці об’єму ґрунту, тобто маса ґрунтового матеріалу й ґрунтової води на одиницю об’єму:

Вага в вологому стані [кНм^-3]

Вологість – відношення маси води в ґрунті до маси твердих часток ґрунту.

Вага ґрунтового матеріалу (сухого) на одиницю об’єму:

М_S, V_S = маса та об’єм твердої субстанції

M_W, V_W = маса та об’єм води

M_А, V_А = маса та об’єм повітря

V_Р = об’єм пор

M_Т, V_Т = загальні маса та об’єм

Рис. 9. Відношення маси та води (SN 670 335, 1989)

Вага в сухому стані [кНм^-3]

Вага ґрунтового матеріалу без зв’язної води на одиницю об’єму:

Вага без зв’язної води [кНм^-3]

Вага твердої субстанції на об’єм твердої субстанції:

Об'ємна вага твердої субстанції [кНм^-3]

Вимірювання об'ємної ваги (польовий метод)

Вимірювання об'ємної ваги можна найпростіше й найшвидше виміряти ізотопним зондом (SN 670 335, 1989). Недоліком цього методу є висока закупочна ціна обладнання та необхідність використання захисті від випромінювання при роботі та транспортуванні приладу.

Простішим методом є визначення об'ємної ваги піскозамінний методом, та гумового шару метод. Обоє методи базуються на одному принципі (SN 670 335, 1989)

1. Робиться напівсферична виїмка, яка заповнюється замінником (пісок чи вода).

2. З ваги, вкладеного в напівсферичну виїмку, ґрунту визначається, згідно попередньому таруванню, об’єм. Також можна визначити об’єм при використанні щільно прилягаючого до стінок виїмки гумового, заповненого водою, шару.

Результат буде точніший при дрібнозернистих ґрунтах, ніж при крупнозернистих.

Пористість (шпаруватість) ґрунту - це сумарний об’єм усіх пор (шпар) між частинками твердої фази ґрунту. Вона виражається у відсотках загального об’єму ґрунту. В різних горизонтах мінеральних ґрунтів пористість змінюється від 25 до 80 %, у гумусових горизонтах звичайно становить 50-60 %, а у болотних ґрунтах - 80-90 %. Відповідно до розміру пор розрізняють пористість капілярну і некапілярну