uchebnik13

тангенциальное усилие. Соединяют две эксперимента.rrьные точ­

ки прямой и продолжают ее до точки пересечения с ординатой,

отрезок на ординате от О до точки пересечения дает величи­

ну С в кг на площадь образца. Разделив С на площадь образца,

получают коэффициент сцепления в кг/СА!2. По этой же кривой

можно определить и коэффициент внутреннего трения f = tg qJ.

В полевых условиях для определения сдвига можно исполь­

зовать т в е р Д о м еры Г о р я ч к и н а и л и В И С Х ОМа.

для этого изготовляют две рамы 15X15X30 а! с площадью,

соответственно, 450 см2• На месте определения окапывают мо­ нолит почвы такого же размера, как и ящик, НО высотой

на 5 см больше. На почвенный монолит надевают рамы, при­ чем верхняя вместит в себя слой почвы толщиною в 5 см; его-то

и будут сдвигать по отношению к первому монолиту. Естествен­ но, что сдвигать можно слой любой толщины, сообразуясь с по­ ставленной задачей.

Перед монолитом в горизонтальном положении устанавливают

прибор Горячкина или ВИСХОМа (рис. 109, А), железной станиной

нижний монолит прикрепляют к основанию прибора, плунжер

(тупой) проектируют в центр сдвигаемого ящика. На верх этого

ящика кладут доску соответствующего размера с грузом, обеспе­

чивающим задаваемое давление --5-10 кг. Сдвигают верхний

ящик по отношению к нижнему и~ записывают сдвигающее усилие

на диаграмме самописца твердомера. Кривая на мягких почвах (рис. 109, Б) имеет максимум в момент разрыва образца и затем идет почти параллельно оси абсцисс. Последняя часть кривой соответствует усилию - Qf, максимум кривой - общее танген­ циальноеусилие-Р. Следовательно, С = Р- Qf. Пусть Р = 4О кг;

Qf = 20 кг, тогда С = 40 --20 = 20 кг, а отнесенное к единице

поверхности

С = :~o = 0,044 кг!см2• Расчет С и] можно произвести графи­

чески, как описано выше, для чего проводят два-три определения

с разными нагрузками. На почвах с высоким сцеплением диаграмма

имеет другой характер вследствие сильных пружин (рис. 109, В)

и дает только суммарное сдвигающее усилие - Р, на основании которого вычисляют коэффициент сдвига

р

С=у,

где S - площадь исследуемого образца.

Коэффициент сцепления резко изменяется в зависимости от

J<Y.'IbTypHOrO состояния почвы, например, на целине обыкновен­

ного чернозема С=0,267 кг/СJt2, на черном пару - 0,013 кг/СJ.t2

В практике при изучении сдвига иногда бывает трудно рас­

Ч.1енить силы сцепления и внутреннего трения. Тогда определяют общую величину сдвигающего усилия J! вычисляют коэффициент

сдвига в кг/см2.

311

При б о Р С и н е о к о в а (рис. 110, А и Б) состоит из дере­

вянного диска (1) с неподвижным шкивом (2) и ободом из шлифованной стали, пружнны динамометра (3) lIа подвижной

раме (4), самописца (5) и системы передач.

Диск укреплен в металлической раме и легко вращается

вокруг своей оси на шарикоподшипниках. Рама подвижно скреп­

.'leHa с остовом (неподвижной рамы прибора) и имеет метал­

лическую пластину-хвост, на которой подвешивают грузопроти­

БОвес колесу (6). Остов прибора имеет три заостренные нож­

ки (7) с упорами. При работе прибор заякоривают ножками

в почву на глубину упоров. С помощью крученого шнура

WIШВ (2) диска соединен со шкивом (8 и 9), что позволяет пе­ редавать сдвигающее усилие на динамометр. К подвижной ра· ме динамометра прикреплен откидной держатель (10) для каран­ даша. Ручка прибора (11) через систему передач (шестереII)

соединяет диск, дпнамометр и барабан самописца, на котором

закреплена бумага для записи.

Вес диска с ободом 12 кг. Подвешивая груз на хвост рамы,

вертикальное давление веса диска можно уменьшить до 4 или

8 кг, что необходимо при работе на рыхлых почвах. Удельное

дав.'Iение колеса на почву q вычисляют по формуле:

Ножки прибора вдаВ"lИвают в почву. ДИСI( ставят на вырап­

ненную площадку почвы, затем при помощи рукоятки (10) де­

лают поворот КО.lеса на 1/з длины его окружности. Заданный по­ ворот совершают в течение 25-30 сек. Усилие, затраченное нз

перемещение колеса, регистрирует самописец на диаграмме.

Измеряют на 01'печатке колеса хорду для расчета q и берут про­ бу почвы в сушильный стаканчик для определения влажности.

Для вычисления коэффициента трения перед работой градуи­

руют пружину при разных нагрузках. При этом по оси ординат

откладывают сжатие пружин в JvIM, по оси абсцисс - нагруз­

ку в кг.

Пусть /1 масштаб сжатия пружины в кг/JvIJvI.

На снятой диаграмме (рис. 11 О, Б) по оси абсцисс фиксируют

314

f _= h Il 35б

Q 400 .

Повторность определения тройная.

При60РО\! описанной конструкции можно определять коэффи­

циент трения метаЛ.lа по почве, стерне, культурной и сорной

раститеJlЬНОСТИ.

Липкосrь почвы

Липкость - способность почвы при.'шпать к СОI1Рl1касающиJ\.1-

ся предметам: рабочим частям почвообрабатывающих орудий,

к колесам П,ерекатываемых машин и орудии. Проявляется лИП­

кость тогда, hогда сцt;П.lение между почвенными частицами ста­

новится меньше того, которое возникает между почвой и сопри­

касающимися с ней рабочими частями машин. Прилипание поч­

вы к рабочим частям сельскохозяйственных орудий вызывает

часто настолько БО.lьшое сопротивление, что работа протекает

с бо.пьшоЙ затратой энергии.

Величина липкости зависит от механического состава, струк­

туры и влажности. Почвы Г.lинистые и бесструкТ) рные сильнее

приюrпают, чем JIегкие по механичео,лму составу или структур­

ные Г.шнистые. При.'Ншать почва начинает уже при 60-80%

Б.ТIажности от обшей влагоеМI~ОСТИ; для бесструктурных почв

эта величина ниже.

Липкость измеряют }СИ.1шем в г на 1 C.ll[2, требующимся для

отрыва от ПОчвы прилипшего к ней предмета. Д.'lЯ определения

юшкостн lIСПОJIЬЗУЮТ приборы Боуякоса, Шоппера, В. В. Охо­

тина, М. Ф Розена, Н. А. Качинского.

R .1абораториял грунтоведения чаще всего ИСПО.1ЬЗУЮТ при­

бор Охотина. В праlпике почвенных лабораторий наибольшее

распространение имеет прибор конструкции Качинского.

видоизмененные техно-химические весы, правая чашка которых

заменена специальным подвесным стержнем, заканчивающимся

Пластичность почвы

Способность почвы и грунта принимать приданную им во

влажном состоянии форму и сохранять ее после прекращения

внешнего воздействия называют пластичностью. Переувлажнен­ ные и сухие почвы не обладают пластичностью. Она ПРОЯВ.lяется в опреде.'lенном пределе увлажнения. Пластичность зависит от

механического и минералогического состава, а также от формы

частиц, слагающих почву или грунт.

Аттерберг, изучая поведение системы почва-вода при разных

соотношениях, выделил следующие константы: верхняя граница

текучести - смесь глины с водой течет как вода; нижняя гра­

ница текучести -- тесто почвы, будучи помещено в фарфоровую

чашку и разделено на две ПОлОвины шпателем, при ударе

о внешнюю поверхность чашки рукой вновь сливается в единую

массу; граница клейкости - влажность, при которой почва пере­

стает прилипать к другим предметам; граница скатывания в шнур - при раскатывании почва распадается на отдельные

кусочки.

Верхним пределом пластического состояния почвы служит

влажность нижней границы текучести, нижним - влажность

границы скатывания почвы в шнур. Величину пластичности из­

меряют числом пластичности, представляющим разницу в содер­

жании воды в весовых процентах при нижней границе текучести и границе скатывания в шнур. В интервале увлажнения от ниж­

ней до верхней границы П.lастичности почва деформируется с со­

хранением приданной ей формы, максимально набухает, обла­

дает слабым сопротивлением при внешнем механическом воздей­ ствии, при перекатывании по ней машин образуются колеи по

ходу колес.

Оп р е Д е л е н и е н и ж н е й г р а н и Ц ы т е к у ч е с т и (ме­ тод Аттерберга). Почву подготовляют обычным способом: отби­

рают корни, растирают ее в ступке с резиновым наконечником

латунную чашку диаметром 12 IЛl, ~амачивают водой до состоя­

ния густой пасты, при этом почву тщательно перемешивают шпателем, чашку плотно закрывают или открытой ставят в экси­

катор с водой для предохранения от испарения. где оставляют пробу на сутки. После этого еще раз перемешивают почву, раз­

равнивают слоем толщиною в 1 см и разрезают почвенную мас­

су V-образным шпателем на равные части так, чтобы между

ними образовалась щель шириною по дну чашки 1-1,5 и на по­ верхности почвы - 2-3 мм.

Затем по дну чашки ударяют 3 раза рукой или бросают ее три раза с высоты 6 сд Лучше эту операцию проводить на спе­

циальных приборах.

В при б о Р е т и п а О х о т и н а (рис. 112) металлическую

318

образец почвы, добиваясь такой в.пажности, при которой г.пуби­ на погружения конуса под собственным весов равна 10 "1"t. По­ сле этого отбирают в суши.пьный стаканчик пробу почвы и опре­ де.fJЯЮТ ее в.пажность, как описано выше. Повторность опреде.пе­ ния 2 - 3-кратная.

3

Рис. 113. Балансирный конус Васильева:

1 - конус. 2 - балансирнО<" устройство. 3 - ручка. ,, - де­

ревянная подставка. 5 -- стакан для почвы

о п р е Д е Л е н и е н и ж н е и г р а н и Ц ы п л а с т и ч н о с т и. Для многих почв 11 грунтов нижняя граница пластичности ЩIИ

грающа скатывания почвы в шнур соответствует, примерно, мак­

симальной молекулярной влагоемкости, определяемой методом пленочного равновесия по Лебедеву. Определение границы ска­ тывания довольно примитивно, производят его следующим обра­

зом: почвенную массу после определения верхней границы п.па­

стичноcrи подсушивают или в нее добавляют сухую почву. Затем

из почвенной массы скатывают шарик диаметром в 1 см и рас­

катывают его на бумаге в шнур толщиною - 3 мм. После потери

избытка влаги почвенный шнур распадается на мелкие кусочки,

которые собирают в сушильный стаканчик. Набрав 5-10 г кро­

шек почвы, определяют ее влажность. Повторность определения

2-3-кратная. Из данных всех определений выводят среднее зна­ чение влажности, соответствующей нижней границе текучести.

Чис.по пластичности равно разнице содержания влажности при

нижней границе текучести и границе раскатывания в шнур.

Пусть установ.пено, что влажность нижней границы текучести

равна 36%. границы скатывания -'18%. Тогда число пластич­ ности=36-18=18 %.

в лаборатории КОЛЛОИДНОЙ химии МГУ разработана кон­

СТРУIЩИЯ пластомера (пластомер Ребиндера), используемого

320