Почвы по зерновому составу

Происхождение, условия формирования и зерновой состав различных видов грунтов

ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

Происхождение, условия формирования и зерновой состав различных видов грунтов

Грунтами мы называем горные породы, залегающие в поверхностной части земной коры. Все виды грунтов можно разделить на три основные группы:

1) грунты типа твердого тела (скальные и полускальные);

2) грунты типа сыпучего тела (крупнообломочные, песчаные);

3) грунты типа связанного тела (глинистые).

К скальным грунтам относятся магматические, метаморфические, осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Свойства скальных грунтов изучают в курсе «Механика горных пород».

В механике грунтов в основном изучают физические и механические свойства нескальных грунтов: крупнообломочных, песчаных и глинистых.

По своему происхождению и условиям формирования грунты разделяются на континентальные и морские отложения.

К континентальным отложениям относятся: элювиальные, залегающие в месте первоначального их возникновения; делювиальные, располагающиеся на склонах той же возвышенности, где они возникли, и перемещаемые только под действием силы тяжести и атмосферных вод; аллювиальные, переносимые водными потоками на значительные расстояния и образующие мощные слоистые толщи; ледниковые, образовавшиеся в результате действия ледников – валунные глины и суглинки (морены); водно-ледниковые – пески и галечники; озерно-ледниковые – ленточные глины, суглинки и супеси; эоловые, которые представляют собой продукты физического выветривания горных пород пустынных областей, переносимые воздушными течениями – лессовые грунты и пески дюн и барханов.

К морским отложениям относятся толщи дисперсных глин, органогенных грунтов ракушечников, органо-минеральные образования – илы, заторфованные грунты, различные пески и галечники.

Скальные грунты при работе под нагрузкой подчиняются обычным законам сопротивления материалов. В связи с этим в механике грунтов принято называть грунтами дисперсные (измельченные) тела, связи между отдельными частицами которых либо отсутствуют, либо обладают прочностью, значительно меньшей, чем прочность самих частиц.

При рассмотрении свойств грунтов следует различать их крайние разновидности – грунты типа песков и грунты типа глин. Между песками и глинами существуют промежуточные разновидности грунтов – супеси, суглинки. Свойства грунтов этих разновидностей зависят от содержания в их составе песчаных и глинистых частиц.

Фактические свойства песков и глин различны: глина пластична, а песок непластичен; при увлажнении глина переходит сначала в пластичное состояние, а затем – в текучее, а песок никогда не обладает свойством пластичности. При увлажнении глина набухает, а при высыхании дает усадку; песок этими свойствами не обладает; глина практически водонепроницаема, а песок обладает фильтрационной способностью и тем большей, чем крупнее размеры песчаных частиц; глина сильно сжимаема и деформации в ней протекают медленно; песок сжимается быстро, но незначительно. Такое различие свойств песков и глин объясняется их различным составом. Частицы, относящиеся к песчаным или глинистым, различаются по крупности, по форме, по минеральному составу. Крупность песчаных частиц колеблется от 2 до 0,05 мм. Глинистые частицы имеют размер менее 0,005 мм. Между указанными граничными размерами 0,05 — 0,005 мм находятся пылеватые частицы.

Песчаные частицы обладают зернистой формой (зерно имеет размеры одного порядка во всех направлениях), поэтому песчаные грунты обладают жесткостью; глинистые частицы имеют форму пластинчатую, чешуйчатую, игольчатую, что придает глинистым грунтам повышенную упругость.

Песчаные частицы представляют собой продукт механического разрушения скальных пород; глинистые частицы образовались в результате изменения химического состава при выветривании минералов, слагающих скальные породы.

На свойства глин сильно влияет вода, заполняющая поры — промежутки между частицами. В глинистых грунтах между частицами малых размеров действуют огромные по удельной величине силы молекулярного притяжения, придающие глинам связанность. Вода, заполняя поры, играет роль среды, в которой эти силы притяжения развиваются.

Размеры частиц, составляющих грунт, во многом определяют его свойства. Содержание в грунте частиц различной крупности, выраженное в процентах от общего веса сухого грунта, характеризует зерновой (гранулометрический) состав грунта. Для суждения о зерновом составе грунт делят на фракции, включающие частицы соответствующих размеров. По содержанию фракций классифицируют грунт.

Для определения зернового состава песчаных грунтов пользуются методами механического анализа, т.е. выделения из грунта путем рассева на ситах отдельных фракций и определения отношения веса каждой фракции к общему весу взятой навески грунта. В соответствии с ГОСТ 25100-95 крупнообломочные грунты и пески подразделяются по гранулометрическому составу на разновидности (табл.1.1).

При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного заполнителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% общей массы воздушно сухого грунта к наименованию крупнообломочного грунта добавляется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состояния.

Таблица 1.1

Степень неоднородности гранулометрического состава (показатель неоднородности) C_u определяется по формуле

, (1.1)

где d₆₀, d₁₀ – диаметры частиц, которых в грунте содержится соответственно 60 и 10% (по массе) частиц, мм.

По степени неоднородности гранулометрического состава C_u крупнообломочные грунты и пески подразделяют на однородный грунт (C_u £ 3) и неоднородный грунт (C_u > 3).

Для определения гранулометрического состава глинистых грунтов используют пипеточный и ареометрический методы [19].

При помощи ситового анализа можно выделить фракции до 0,1 мм.

Изучением влияния зернового состава на свойства грунта и изысканием методов проведения зернового анализа занимались многие ученые, в основном работающие в области дорожного строительства, и в их числе профессора Н.Н.Иванов, В.В.Охотин, А.Н.Сабенин и др.

Наиболее широко распространена классификация глинистых грунтов по зерновому составу, предложенная проф.В.В.Охотиным. Эта классификация носит название 3-членной, согласно положенному в ее основу принципу выделения трех основных групп фракций (табл.1.2):

1) глинистой, с частицами размером менее 0,005 мм;

2) пылеватой – 0,005 — 0,05 мм;

3) песчаной – 0,05 — 2 мм.

Подробно о почвенно-географическом районировании и типах почв, входящих в ту или иную зону , читайте в нашем разделе Типы почв – зональная классификация по природным зонам.

Подтипы почв

Подтипы почв неразрывно связаны с типами. Обычно их описывают в рамках одной зональной классификации. Чаще всего выделяют характерную для данного типа почву и ее переходные формы. Последние – это как раз и есть подтипы. Иными словами, они занимают промежуточное положение между типами и различаются между собой особенностями почвообразования.

Ярким примером в этой группе можно назвать дерново-подзолистую почву. Она относится к таежно-лесной группе, по своим признакам, составу и свойствам находится между дерновой и подзолистой, считается переходной.

Подтипов почв очень много. Единого принятого списка тут нет. Исследователи то и дело добавляют новые термины, но не структурируют их. Поэтому названия подтипов почв в интернете всегда разнятся. Для вашего удобства, в сводной таблице ниже мы собрали для вас самые распространенные подтипы почвенных покровов. В основе лежит классификация почв СССР, подготовленная и выпущенная в 1967 году почвенным институтом им. В. В. Докучаева.

Роды почв

Род почвы определяют в каждом типе и подтипе. В основе классификации лежит отличие местных условий образования. Деление ос у ществляется в зависимости от разных категорий, но при этом влияние всех признаков рассматривается в комплексе.

Роды почв зависят от:

• Уровня и химического состава грунтовых вод
• Особенностей и состава материнской породы
• Особенностей местной флоры
• Реликтовых признаков почвообразующей породы

Все они одновременно влияют на минеральный и органический составы почвы, но мало изменяют ее профиль.

Согласно родовой классификации, почвы могут быть:

• Остаточно-подзолистые
• Остаточно-луговые
• Солонцеватые
• Остаточно-солонцеватые
• Солончаковые
• Осолоделые
• На кварцево-песчаных породах
• Глубоковскипающие
• Контактно-глеевые
• Обычные
• Остаточно-карбонатные
• Остаточно-аридные

Это лишь некоторые, самые основные роды почв. На самом же деле, их огромное множество, и описать все в рамках одной статьи невозможно. Ведь химический состав грунтовых вод или местная флора могут различаться даже в пределах одного подтипа почвенного покрова.

Виды почв

Деление почв по видам подразумевает генетическую классификацию. Выявляется она в рамках рода. В ее основе лежит степень выраженности основного почвообразовательного процесса , свойственного определенному почвенному типу.

В зависимости от того, на каком этапе находится почвообразовательный процесс, почвы классифицируются по:

• Степени содержания гумуса
• Степени мощности гумусового слоя
• Степени мощности дернового слоя
• Степени подзолистости
• Глубине оподзоливания
• Проявлению поверхностного оглеения
• Степени засоленности
• Степени кислотности
• Морфологии поверхностного горизонта
• Степени смытости

Эти признаки считаются самыми значимыми при изучении и классификации почвенных покровов.

Для вашего удобства, ниже мы разместили сводную таблицу с разными видами почв в зависимости от каждого признака.

Разновидности почв

Выделение разновидностей почв – это их классификация по механическому, или гранулометрическому составу.

Тут почвы могут быть:

Это самая простая типология. Первые две разновидности относятся к легким почвам, последняя – к тяжелым. Суглинок занимает промежуточное положение.

Кроме того, в интернете можно встретить классификацию по разновидностям, в которой отдельными пунктами выделены такие почвы как известковая, болотистая (или торфяная), черноземы, меловая, иловая. Это не совсем правильно. Дело в том, что эти разновидности п р едставлены в зависимости от содержания минеральных и органических компонентов. От них зависит степень плодородия. Механический состав почв же базируется на процентном содержании частиц разного размера и их соотношения.

Наиболее полную классификацию почв по гранулометрическому составу предложил советский исследователь Н. М. Сибирцев. Уточнил, детализировал и доработал его типологию ученый Н. А. Качинский.

Они выделяют следующие разновидности почвенных покровов:

• Песчаные рыхлые
• Песчаные связные
• Супесчаные
• Суглинистые легкие
• Суглинистые средние
• Суглинистые тяжелые
• Глинистые легкие
• Глинистые средние
• Глинистые тяжелые

Плюс, для тех ситуаций, когда в почве имеются крупные частицы (размером больше 3 мм), ученые предлагали определять степень каменистости почвы. Данные об этом приведены в нашей таблице:

Данная типология помогает определить основные характеристики и свойства почв, такие как фильтрационная и водоудерживающая способности, тепловой режим. Они в свою очередь влияют на водный режим почвенных покровов, скорость их просыхания.

Также классификация по разновидностям показывает удобство работы с почвой, насколько она загрязнена крупными частицами. Последние могут существенно помешать возделыванию почвенного покрова.

От гранулометрического состава зависит и выбор сельскохозяйственных культур, которые будут на ней посажены. Ведь некоторые растения чувствуют себя уютно лишь на почвах определенного г р анулометрического состава. Например, картофель и многие овощные культуры хорошо растут на супесчаных и легких суглинистых почвах, а табачный лист – на легких песчаных покровах.

Разряды почв

В делении почв по этой категории лежит два принципа.

Классификация почвенных покровов по разрядам бывает в зависимости от:

• Материнской породы
• Мощности почвенного профиля

О них читайте далее.

Разряды почв в зависимости от материнской породы

В основе первой типологии, как ясно из названия, лежит почвообразующая порода, на которой сформировалась почва. Ее можно разделить по типам и генезису (происхождению).

Так, по типу горная порода может быть:

• Магматической
• Метаморфической
• Осадочной

Согласно этой классификации, почвы могут образовываться, например, на граните, глинистых сланцах или известняке.

Вторая типология зависит от происхождения горной породы.

Выделяют:

• Элювиальные
• Делювиальные
• Пролювиальные
• Коллювиальные
• Аллювиальные
• Озерные отложения
• Ледниковые (морены и флювиогляциальные)
• Эоловые
• Покровные суглинки
• Лёсс

Подробно о них вы можете узнать из нашей статьи Почвообразующая порода как фактор почвообразования.

Разряды почв в зависимости от почвенного профиля

Второе разделение почв по разрядам, как мы уже сказали выше, основано на том, какой мощностью (или толщиной) обладает почвенный профиль. Измеряется показатель в см. Он показывает, какое расстояние занимает почвенный пок р ов от самой поверхности до материнской породы.

Разряды почв по мощности со всеми показателями приведены в таблице:

На практике замеры почвенного профиля выглядят следующим образом:

Иногда также можно встретить еще одну классификацию почв – по подрязрядам. Это более низкий уровень типологии. Одни исследователи делят почвы на подразряды по степени эрозии, другие – по уровню ее освоения человеком. Единого мнения, как классифицировать почвы по подразрядам, среди ученых пока нет.

Знание разных типологий почв помогает в определении, какими свойствами и составом обладает почвенный покров, какие функции имеет, как может использоваться человеком. Большое значение при этом имеет степень плодородия. Это важнейшая особенность почв. О том, как можно повысить этот показатель, вы можете прочитать в нашей статье Плодородие почвы: как его сохранить и повысить.

Почвы формируются под воздействием различных факторов. В зависимости от климата, рельефа, материнской породы, времени, грунтовых вод и деятельности живых организмов , образуется почва с различными показателями и свойствами. Не последнюю роль в почвообразовании играет и человек. Подробнее об этом мы рассказали в нашем разделе Факторы и условия почвообразования.

Также мы рекомендуем вам ознакомиться с нашими вложенными статьями:

Источник