uchebnik13

форму буквы г. Сосудики закрывают хорошо притертыми проб·

каl\Ш. Возможны два варианта пробок: в дно пробки вставлен

стеклянный фильтр, не пропускающий ртуть, ИJ1И через пробку

проходит очень тонкая капиллярная трубка, за­

крывающаяся краном. В сосудик на.ТJивают ртуть

так, чтобы заполнилась и часть градуированной трубки. Уровень ее отмечают по шкале и записы­ вают. При заполнении сосудика волюметра ртутью

воздух из него вытесняется через пористое дно или

каПИ.1:ЛЯР трубки. В сосуд со ртуТLЮ помещают 'ис­

ее в градуированной трубке изменяется. Разность

уровней ртути до погружения и после погружения

агрегата есть объем ртути, соответствующий объему агрегата. Зная вес агрегата и его объем, рассчиты­

вают объемный вес агрегата, а затем его порозность

в другую, и так как часть объема в этой колбе занята образцом,

то она запо.ТJНИТ некоторый объ~м градуированной трубки, что

будет соответствовать объему образца. Прибор переворачивают

в исходное положение и вынимают из него образец, который

высушивают до постоянного веса и взвешивают. делением веса

абсо.ТJЮТНО сухого образца на его объем получают удельный вес

скелета (объемный вес).

Можно таhже взвесить образец до опреде.'Jения его объема, при состоянии естественной влажности. Принимая в расчетах

этот вес, ПО.1:учают объемный вес почвы в естественном

состоянии.

Опреде.ТIение удельного веса cKe.ТIeTa почвы по методу

С. Н. Пустовойта. Метод основан на том, что всякое физическое

Te.ТJO имеет объем, который равен объему вытесненного им воз­

духа. Автором метода предложен простой прибор (рис. 31),

который представляет собой воронку (1) с краном и хорошо притертой стеклянной пластиной (2). Диаметр воронки может быть различный, в зависимости от чего может быть раЗ.ТJичен

111

объем испытуемого образца (от комков объема 150-200 см3 до зеРНИСТbIХ отдельностеЙ). Диаметр пластины должен быть на

1 - 2 см больше диаметра воронки.

Х о Д а н а л и з а. Комок почвы в ненарушенном сложении

взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г. Размер

комка определяют объемом имею­

щейся воронки. Взвешенный ко­

ну отнимают от воронки, сначала

тельно выравнивают поверхность воды в воронке с поверхностью

воды в сосуде (поднимая или опуская воронку). Затем под водой

воронку плотно закрывают пластиной (2), вынимают из воды

И, опрокинув, отнимают пластину. Воду из воронки через край переливают в мерный цилиндр или бюретку и определяют ее

объем. Объем воды соответствует объему почвы. Поделив вес

комка почвы на его объем, получают объемный вес исследуемого образца. Делают еще несколько контрольных определений и рас­

считывают среднее значение.

Метод быстрый и простой и может быть применен для опре­

деления объемного веса связных образцов из нижних горизонтов.

Объемный вес рассчитывают для почвы абсолютно сухой или

при данном состоянии влажности.

Н е о б х о д и м о е о б о Р У д о в а н и е: воронка с притертым

краном или несколько воронок разного объема, стеклянная

пластина к воронке, мерный цилиндр или бюретка, сосуд для

воды, весы технические с разновесом.

Песчаный метод определения объемного веса почвы. Метод

основан на том, что из почвы вынимают некоторый объем ее,

а образовавшееся при этом углубление заполняют отсеянным

112

сухим песком, объем которого строго учитывают. Метод прост, не требует специального оборудования. Может быть рекомендо­

ван для определения объемного веса скелетных почв. Ф. Р. Зай­ дельманом подробно разработана методика применительно

к этим почвам. Считаем uелесообразным разобрать данный метод

определения применительно к каменистым почвам.

Х о Д а н а л и з а. Площадку, предназначенную для взятия

образцов, выравнивают. Выступающую на поверхность часть

каменистых отдельностей тщательно очищают от мелкозема и на нее наносят метку по линии касания с дневной поверхностью

На подготовленной площадке делают углубления на 8 - 12

и 15-17 си; чем тяжелее материа.1, переслаивающий каменистые отдельности, тем глубже делают выемку. Извлекаемую (совком,

ножом) из углубления пробу каменистой почвы тщательно соби­

рают и взвешивают. Выемку заполняют просеянным сухим

песком, объем которого строго учитывают. Из пробы отделяют мелкоземистую часть (частицы < 3 ММ) промывкой всей почвы

на сите с отверстиями d=3 МА! в текучей воде.

Промытые каменистые отдельности сушат до воздушно­ сухого состояния И определяют их общий вес g s' По раЗНОСТII

между общим весом пробы и весом каменистой фракции опреде­

ляют вес воздушно-сухого мелкозема; зная влажность, находят

вес абсолютно сухого мелкозема. В результате рассчитывают

общий вес образца сухой каменистой почвы (g), взятой для

определения удельного веса скелета почвы (абс. сухой вес мелко­

зема + вес воздушно-сухих каменистых отдельностеЙ).

Затем определяют объем каменистых отдельностей и оБЩИII ()бъем извлеченного образца. Сначала определяют объем ТОII

части каменистых отдельностей, которая выступает над дневной

поверхность при выемке. Объем воды, вытесненный погружением выступающих частей каменистых отдельностей, измеряют.

Сумма этого объема и объем песка, употребленного на заполне­

ние выемки, составляют общий объем извлеченного образца каменистой почвы в естественноы сложении (V).

Суммарный объем каменистых фракций определяют погруже­

нием их в наполненный водой большой цилиндр. Объем вытеснен­

ной воды соответствует uбъему каменистых фракций (Vs )'

Ра с ч е т:

1.Общий удельный вес каменистых почв:

2. Удельный вес мелкозема, заполняющего пространства между

каменистыми отдельностями:

д л я р а б о т ы: отсеянный сухой песок, совок, нож, мерный ци­

линдр, бумага фильтрова.'Iьная, бумага оберточная, весы на IО кг

с разновесом.

Для заполнения выемки, после извлечения образца из почвы.

применяют также вазе:шн (метод предложен Тюремновым С. И. и в дальнейшем разработан К. С. Кириченко). Но данный метод

более сложен и продолжите.lен, поэтому не может быть рекомен­

дован д.'IЯ массовых определений.

Измерение плотности почвы гаммаскопическим методом. Для

измерения объемного веса почвы в настоящее время начинают

применять метод, основанный на использовании у-излучений. Методика аналогична опреде:lению влажности почвы, описанной

вглаве V.

Впочву закладывают две параллельные скважины на рас­

стоянии 30-40 см, в одну из них вводят источник v-излучения

(СоБО), в другую счетчик. Объеиный вес в г/см 3 рассчиты­

вают по формуле:

по данным многих исследователей, равен коэффи­

циенту поглощения для воды - (.1н2о;

1 - расстояние между скважинами;

к - коэффициент, учитывающий влияние на счетчик рас-

сеянного излучения.

Некоторые исследователи считают, что влияние рассеянного из­

почвы в уплотненном слое на глубине 40 - 50 см. Расстояние

определения объемного веса сухой почвы этим методом влажность должна быть постоянной и известной, что методически довольно

трудно осуществить.

114

ПОРО3НОСТЬ ПОЧВЫ

Отдельные механические элементы и структурные отдельности

в почве неплотно прилегают друг к др) гу. Между ними обра­

зуюгся промежутки, различные по величине и форме, которые

принято называть порами. Совокупность этих пор составляет

порозность почвы. Порозность почвы выражают в О/о объема

Порозность, размер и форма пор зависят от механического

состава-величины н формы механических элементов, структуры

почвы-количества, величины и формы структурных отде.аьно­

стей, а также от расположения их относительно друг друга Поэтому порозность ра.зличных почв и внутри почвы по генети­

ческим горизонтам неодинаковая.

В почвах бесструктурных величина порозности обусловли­

вается крупностью механических элементов и их сложением.

Наиболее высокая и агрономически ценная порозность в струк­ турной почве. С глубиной по профи.'lю почвы порозность умень­

шается.

Общая порозность ветрукт} рной почве складывается нз

порозности внутри агрегатов и между ними. При этом возможно

нескОЛЬКО комбинаций сложения: а) рыхлые агрегаты рыхло уложены между собой; б) рыхлые агрегаты уложены между

собой плотно; в) плотные агрегаты рыхло уложены и, наконец,

г) плотные агрегаты плотно уложены между собой. Различные

комбинации укладки (сложения) дают различное количественное

икачественное выражение порозности.

Вотличие от механического состава, который длительное

время остается без изменения, структура почвы изменяется во

времени, что связано с ее прочностью и связностью. С изменением

структурного состояния изменяется и порозность почвы.

до недавнего времени различали общую порозность почвы, которая представляет общий объем пор, и подразделяли ее на

капиллярную инекапиллярную.

Подобная классификация не MOf.'Ia характеризовать истинную

картину соотношения воды и воздуха в почве, от чего в свою

очередь зависит жизнь почвы. Поэтому в последнее время (Доя­ ренко. Качинский и др.) пришли к необходимости дифференциро­

вать поры в почве, подразделяя их в отношении передвижения

воды на акТивные и неактивные. Под активными порами пони­

мают такие поры, внутри которых возможно передвижение

свободной воды под действием менисковых сил и силы тяжести.

Неактивные поры - тонкие, которые при увлажнении сплошь

заполняются связанной водой, )держиваемой. молекулярными

силами и недоступной растениям. В таких порах свободная вода

передвигаться не может. Эти поры агрономически отрицательны. Крупные поры в почве большую часть времени заняты возду­

ХОм и лишь при сильном) влажнении они служат каналами для

транзитного тока воды. Это поры аэрации.

Н. А. Качинский порозность в почве д'ифференцирует по

115

занятости пор различными категориями воды: 1) объем пор, за­ нятый прочно связанной (максимально-гигроскопической) водой:

(суммарную) и 7) порозность межагрегатную.

Наибольшую агрономическую значимость имеют поры актив­

ные, занятые капиллярной водой, и поры аэрации, причем послед­

ние должны составлять 20 - 250/0 общей порозности.

Порозность - одно из важнейших свойств почвы. Ею обуслов­

.1иваются, в основном, водный и возд} шный режимы почвы. От

величины пор зависит передвижение воды в почве: водопрони­

цаемость и водоподъемная способность, мобильность воды.

С порозностью связаны влагоемкость и воздухоемкость почв.

Особо важное значение имеет порозность в орошаемых поч­ вах, обусловливая глубину просачивания воды, капиллярный

подъем грунтовых вод и процессы испарения.

Порозность почв и грунтов имеет очень большое значение

также при практическом их использовании под фундаменты или

в качестве строительных материалов. Высокая порозность вызы­ вает деформации, усадку основания. И если в агрономических

целях усилия направлены на увеличение порозности, то грунто­

ведение решает вопросы снижения Ре до минимальных пределов,

поэтому изучению порозности придае'Гся большое значение.

Для определения пор капиллярных и некапиллярных, актив­

ных и не активных предложено несколько методов, которые можно

разбить на две группы: 1) определение порозности с ПОМОЩЬR>

приборов; 2) определение порозности методом расчетов.

Определение порозности С помощью приборов '

Предложено несколько приборов и методов, в основу которых положены различные принципы. Например: 1) «метод вытесне­ ния», основанный на вытеснении из почвы одной жидкости~

заполняющей поры, другой жидкостью, не смешивающейся

с первой (вода - бензол) под прогрессивно возрастающим дав­ лением (Бехольд, Колясев, Агапов); 2) метод, основанный на усилии, которое требуется для отсасывания воды из почвы (КИН,

Ричардсон, Лимер, Дояренко). Из насыщенного водой образца

почвы отсасывают воду под определенным отрицательным давле­

нием, изменяя его в опррде.1Jенных пределах. В зависимости от прилагаемого давления будет извлекаться вода из пор опреде­

ленного размера и объем ее будет соответствовать объему этих пор. Водоудерживающую силу капилляров определяют по фор­

муле Жюрена:

Н= 2А grD '

116

Зная величину давления, по формуле Жюрена рассчитывают

диаметр пор, из которых отсасывают воду.

ипозволяют определять проме-

жутки до 50 f.! (приблизительно в

течение 3-4 час); пластинка N!? 4

выдерживает разряжение в 600 C,'d.

так и образец в естественном сло-

жении, беря его специальным патроном.

Цилиндр (2) для взятия образца в естественном сложении,

с ненарушенной структурой, и зажим (3), удерживающий

ци.rIИндр на пористой пластинке в воронке. Цилиндр представляет

собой кольцо диаметром 3 см и высотой 3 СМ, закрывающееся крышкой. Нижняя режущая часть цилиндра остро заточена.

Цилиндр изготовляют из тонкОй стали. Зажим состоИт из метал-

117

лической пластинки с отверстием для воронки. От пластинки

вверх отходят три металлических стержня с винтовыми гайками

на концах. На стержни сверху надевают кольцо с тремя отрост­ ками. Кольцо опускают внутрь воронки на поставленный в нее

цилиндр с почвой, закрытый резиновой крышкой, на которую

и ложится кольцо. Гайками кольцо прижимает цилиндр к по­ ристой пластинке. В резиновой крышке имеется отверстие.

в которое вставляют стеклянную трубку, соединенную каучуко­

вой трубкой с насосом.

Нижнюю часть воронки соединяют резиновой трубкой с бю­

реткой, которую устанаВ.lивают параллельно воронке и котор) 10

можно передвигать. Между воронкой и бюреткой помещают

вертикально миллиметровую линейку в БО СМ. Нуль линейки

должен совпадать с поверхностью пористой пластинки.

На этом приборе можно определить дифференциальную

порозность (до диаметра пор 50 11). Для определения более

бюретку, резиновую трубку и нижнюю часть воронки наполняют водой. Поднятием и опусканием бюретки насыщают водой пла­

стинку воронки. Устанавливают бюретку так, чтобы уровень

воды в ней точно совпал с нулем линейки (верхняя поверхность пластинки) и отмечают его. Поднятием бюретки наполняют

воронку водой до метки и после этого отсчитывают уровень воды в бюретке.

Разность отсчетов соответствует объему воронки. Опустив

бюретку, дают воде стечь из воронки обратно в бюретку и уста­

навливают ее вновь так, чтобы уровень воды совпал с нулем

линейки. Пористая пластинка должна быть полностью насыще­

на водой, но на поверхность ее вода не должна выступать. Отмечают уровень воды в бюретке.

2) Воронку до метки заполняют почвой. Вес взятой почвы определяют по разности между весом образца, подготовленного

для анализа, и остатком после заполнения воронки.

Во время насыпания почвы происходит ее каПИ.l.lярное насы­

щение и уровень воды в бюретке понижается. Поднятием бюрет­

ки его поддерживают на нуле линейки. Окончание капиллярного

насыщения устанавливают по прекращению падения уровня

воды в бюретке. Затем отмечают уровень воды в бюретке после капиллярного насыщения. По времени от начала до конца насы­

щения получают данные о скорости капиллярного поднятия

в пределах высоты слоя почвы в воронке. ПОС:lе окончания

капиллярного насыщения бюретку поднимают вверх так, чтобы

уровень воды в ней совпал с поверхностью почвы в воронке

При этом все поры будут заполненЬJ водой.

для удаления воздуха, зажатого в почвенных порах, приме-

118

Таблиuа 23

няют небольшое разрежение (до 15 СМ рТ. СТ.) В верхней части

воронки (нижний кран бюретки закрыт). Уровень воды в бюрет­

ке во время насыщения почвы все время поддерживают на

уровне поверхности почвы. Прекращение снижения уровня воды

в бюретке УЕазывает, что почва ПОJIНОСТЬЮ насыщена. Отсчиты­ вают уровень воды в бюретке и вычисляют общую порозность насыщенной водой почвы.

Величину общей порозности ·сухоЙ почвы вычисляют на осно­

вании веса твердой фазы ПОЧВЫ и объемного веса насыпного

образца. Разность между порозностью сухой и сырой почвы

есть показате.'Ш ее набухаемости.

119

3) Для определения некапиллярных пор бюретку устанавли­ вают так, чтобы уровень воды в ней совпадал с нулем линейки.

По мере повышения уровня воды за счет отходящей из почвы

гравитационной воды бюретку постепенно понижают, производя

отсчеты каждые 5 мин. После прекращения поднятия уровня

воды в бюретке деЛllЮТ последний отсчет. Разность между этим

отсчетом и отсчетом при полном насыщении соответствует

объему некапиллярных пор, заполненных гравитационной водой.

Опускают бюретку до совпадения ее уровня с 3 СМ и поддер­

живают на этом уровне до прекращения стекания воды из почвы

в бюретку (5-минутные отсчеты).

Разность отсчетов уровней воды при положениях нулевом

и 3 СМ соответствует количеству воды в порах диаметром в 1 ММ и более. Таким образом, создавая соответствующее раз­

режение, можно удалять воду из пор любой заданной величины

Определения ведут до тех пор, пока через пористую пластинку

начнет проходить воздух.

Порозность до 50 f.! определяют с пластинками N!! 2 при раз­ режении до 60 C,'d.. С плотными пластинами Ng 3 или 4 воз­

можно определять более тонкие поры. В таком случае до

50 ~t анализ ведут по описанному способу, а дальше для разре­

жения применяют насос с ртутным вакуумметром.

Описанный выше способ определения дифференциальной порозности насыпных образцов применяют и для обраЗllОВ нена­ рушенного сложения. Пробы почвы берут цилиндрами. Цилин­

дры с почвой взвешивают и помещают в воронку, слегка при­

жимая к пластинке. Дальнейший ход работы аналогичен Дояренко дает следующие градации разрежения, соответствую­

щие размерам пор (см. табл. 23).

Определение порозности методом расчетов

по Н. А. Качинскому

Для расчета необходимо знать: удельный вес твердой фазы

и удельный вес скелета почвы, а также максимальную гигро­

скопическую влажность, влагу завядания, общую влагоемкость,

т. е. основные характеристики почвы, которые определяют обыч­

но при исследованиях.

120