Лабораторна робота № 5

Тема. Загальні фізичні властивості ґрунтів

1 Мета роботи. Виконати розрахунок основних фізичних властивостей ґрунту.

Вихідні дані:

1.Щільність твердої фази ґрунту.

2.Щільність складення ґрунту.

3.Вологість ґрунту.

Тривалість роботи – 4 год.

2 Теоретичні відомості

Загальними фізичними властивостями ґрунту є: щільність твердої фази, щільність непорушеного ґрунту і його пористість.

Щільність твердої фази, або питома вага ґрунту γ – інтегрована щільність усіх компонентів твердої фази ґрунту або маса одиниці об`єму ґрунту без пор.

Щільність твердої фази ґрунту γ (г/см³ визначають за формулою:

, (5.1)

де Q₀ – вага скелету ґрунту, г;

V₀ – об`єм твердих часток (скелету) ґрунту, см³.

Верхні горизонти ґрунту мають меншу щільність, ніж нижні.Так, щільність гумусу становить 1, 4 – 1, 8, а щільність мінеральних ґрунтів – 2, 4 – 2, 8 г/см³.

Щільність складення ґрунту (об`ємна вага ґрунту ) <sub>об</sub> – маса одиниці об`єму ґрунту в природному непорушеному й сухому стані.

Щільність непорушеного ґрунту визначають за формулою:

, (5.2)

де γ _об – щільність непорушеного ґрунту, г/см³;

Q – маса об`єму абсолютно сухого ґрунту, г;

V – об`єм ґрунту, см³.

Завдяки наявності пор, заповнених повітрям, щільність ґрунту значно менша, ніж щільність його твердої фази. Щільність верхніх горизонтів ґрунту становить 0, 8 – 1, 2, а нижніх – 1, 3-1, 8 г/см³.

Пористість ґрунту – сумарний об`єм усіх пор між частками твердої фази одиниці об`єму ґрунту.

Пористість ґрунту n (в відсотках) визначають за формулою:

, (5.3)

де γ _ск – об`ємна вага скелету ґрунту.

Гумусний горизонт структурного ґрунту (наприклад, чорнозему) має високу пористість (до 70 %), а безструктурного глинистого – значно меншу (< 50 %).

Знаючи γ _ск, можна визначити об’єм пор. Сума об’ємів твердих часток V_о

і пор n буде рівна повному об’єму ґрунту, тобто

V_о+ n = 1. (5.4)

Звідси

V_о= 1 – n, (5.5)

n= 1 – V_о.(5.6)

Об’ємну вагу скелету ґрунту γ _ск визначають за формулою:

, (5.7)

де W – вологість ґрунту (в відсотках ).

Вологість ґрунту W – відношення ваги води до ваги твердих часток (скелету) ґрунту:

, (5.8)

де Q₂ – вага води в порах ґрунту.

Важливою екологічною характеристикою ґрунту є пористість аерації, тобто об’єм пор, заповнених повітрям. Повітря заповнює пори, не зайняті водою. Цей показник залежить від багатьох чинників, але в першу чергу від гранулометричного складу та агрегованості ґрунту.

Пористість аерації ґрунту n_А (в відсотках) визначають за формулою:

n_А =(n – w) γ _об. (5.9)

Повна вологоємність ґрунту W_{m –} вологість, яка відповідає повному насиченню ґрунту водою.

Повну вологоємність ґрунту W_m (в відсотках) визначають за формулою:

, (5.10)

де е – коефіцієнт пористості ґрунту;

γ _в – питома вага води (9, 81 Н/м³).

Коефіцієнт пористості ґрунту е визначають за формулою:

(5.11)

Значення коефіцієнта пористості для ґрунтів змінюється в досить широких межах (від е=0, 20 до е=0, 90 і більше).

Ступінь (коефіцієнт) вологості ґрунту G визначають за формулою:

. (5.12)

Об’ємну вагу ґрунту в водонасиченому стані γ _об.W (г/см³) можна визначити, як

. (5.13)