2.4 Загальні фізичні і фізико-механічні властивості ґрунтів і порід

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

Щільність твердої фази – інтегрована щільність усіх компонентів твердої фази ґрунту (уламки гірських порід, новоутворені мінерали, органічні частки) або маса одиниці об’єму ґрунту без пор.

Верхні горизонти ґрунту мають меншу щільність, ніж нижні, тому що щільність гумусу становить 1,4 – 1,8, а щільність мінеральних компонентів – 2,3 – 3,3 г/см³. Найвищою щільністю твердої фази володіють ілювіальні та солонцеві, найнижчою – торфові ( сильногумусовані ) горизонти.

Щільність ґрунту – маса одиниці об’єму ґрунту в природному непорушеному і сухому стані.

Завдяки наявності пор, заповнених повітрям, щільність ґрунту значно менша, ніж щільність його твердої фази. Щільність ґрунту верхніх горизонтів становить 0,8 – 1,2 г/см³ , а нижніх – 1,3 -1,6 г/см³.

Пористість ґрунту – сумарний об’єм усіх пор між частками твердої фази одиниці об’єму ґрунту, виражений у процентах. Цю величину розраховують за формулою:

Р=()100, (2.1)

де Р- пористість ґрунту;

ρ – щільність ґрунту;

d – щільність твердої фази ґрунту.

Важливою економічною характеристикою ґрунту є пористість аерації, тобто об’єм пор, заповнених повітрям. Повітря заповнює пори, не зайняті водою. У піщаних ґрунтах пористість аерації складає більше 25%, у суглинистих – 20 – 15%, у глинистих – не більше 10% від загального об’єму ґрунту.

Основними фізико-механічними властивостями ґрунту є липкість, пластичність, набухання й усадка. Усі вони залежать від вмісту в ґрунті глинистих мінералів.

Пластичність – здатність ґрунту змінювати свою форму під впливом будь-яких зовнішніх сил без розпадання на окремості. Вона проявляється тільки у випадку вологого стану ґрунту . Залежно від ступеня зволоження ґрунту розрізняють верхню і нижню межі пластичності. Верхня межа пластичності відповідає такій кількості вологи в ґрунті, за якої ґрунт набуває рідкої консистенції. Нижня межа пластичності відповідає такому стану ґрунту, коли вологоємність його становить 50% найменшої вологоємності. У випадку нижньої межі пластичності ґрунт добре обробляється.

Липкість – здатність вологого ґрунту прилипати до інших тіл.

Величина липкості визначається силою, яка необхідна для відривання металевої пластинки від вологого ґрунту і виражається в г\см².

Набухання – збільшення об’єму ґрунту під час зволоження та замерзання. Воно властиве дрібнозернистим ґрунтам, які містять велику кількість колоїдів.

Усадка – зменшення об’єму ґрунту при його висиханні. Усадка – явище, протилежне до набухання, тому залежить від тих самих чинників. Сильна усадка призводить до утворення крупних тріщин, розриву кореневих систем, зростання випаровування з поверхні ґрунту. Пластичність, липкість сильна усадка та набухання – негативні фізико-механічні властивості ґрунтів.

До механічних властивостей ґрунтів належать також твердість, зв’язність і питомий опір.

Твердість – властивість ґрунту у природному заляганні чинити опір стискуванню і розклинюванню. Вона обумовлена мінералогічним і гранулометричним складом, структурністю, вологістю, вмістом гумусу і виражається в кг\см². Висока твердість – це ознака незадовільних фізико- хімічних та агрофізичних властивостей ґрунтів. У цих умовах потрібні великі затрати енергії на обробіток, погіршується проростання насіння, корені погано проникають у ґрунт.

Зв’язність – це здатність ґрунту чинити опір зовнішнім силам, які намагаються роз’єднати ґрунтову масу. Зв’язність обумовлена силами зчеплення між частками ґрунту та виражається в кг\см². Сила зчеплення залежить від гранулометричного та мінералогічного складу, структурного стану ґрунту, вологості та характеру його використання. Найбільшою зв’язністю характеризуються глинисті ґрунти, найменшою – піщані.

Питомий опір – це зусилля, яке затрачується на підрізання пласта ґрунту, обертання його і тертя в робочу поверхню ґрунтообробних знарядь. Найменшим опором характеризуються ґрунти піщані і супіщані, найбільшим – важкосуглинкові і глинисті, особливо солонці, які містять понад 20% обмінного натрію.

Контрольні запитання

1 Що таке вивітрювання, його роль у ґрунтоутворенні?

2 Що називають корою вивітрювання?

3 Вкажіть потужність кори вивітрювання.

4 Назвіть форми вивітрювання гірських порід.

5 Що являє собою фізичне вивітрювання?

6 У чому суть хімічного вивітрювання?

7 Що таке гідроліз?

8 Що ви розумієте під гідратацією?

9 Що являє собою процес окиснення?

10 Ви розумієте під карбонатизацією?

11 У чому суть біологічного вивітрювання?

12 Під впливом яких чинників відбувається процес біологічного вивітрювання?

13 Що є основними ґрунтоутворюючими породами?

14 Які типи кори вивітрювання виділяють за мінералогічним складом?

15 Що являє собою сіалітна кора вивітрювання?

16 У чому суть алітної кори вивітрювання?

17 Які типи кори вивітрювання виділяють за балансом речовин у ході вивітрювання?

18 Що ви розумієте під ґрунтоутворюючими (материнськими) породами?

19 Як утворюються магматичні гірські породи?

20 Як утворюються осадові гірські породи?

21 Охарактеризуйте процес утворення і види метаморфічних гірських порід.

22 Як поділяють гірські породи за віком?

23 Назвіть найбільш поширені ґрунтоутворюючі породи.

24 Охарактеризуйте елювіальні відклади.

25 Охарактеризуйте процес утворення делювіальних відкладів.

26 Як формуються пролювіальні відклади?

27 Що являють собою алювіальні відклади?

28 Що являють собою льодовикові відклади?

29 Охарактеризуйте водно-льодовикові відклади?

30 Як утворюються озерно-льодовикові відклади?

31 Як утворюються еолові відклади?

32 Що являють собою лесовидні суглинки?

33 Вкажіть види глин, як ґрунтоутворюючих порід, найбільш поширених в Україні.

34 Охарактеризуйте основні первинні мінерали порід і ґрунтів.

35 Що являє собою кварц?

36 Назвіть загальні властивості і структуру вторинних мінералів.

37 Як утворюються мінерали простих солей?

38 Що являють собою мінерали гідроксидів і оксидів?

39 Як утворюються глинисті мінерали?

40 Що являють собою мінерали каолінової групи?

41 Які мінерали належать до монтморилонітової групи?

42 Назвіть загальні фізичні властивості ґрунту.

43 Що називають щільністю твердої фази ґрунту?

44 Що таке щільність ґрунту?

45 Що таке пористість ґрунту?

46 Назвіть основні фізико-механічні властивості ґрунту.

47 Що ви розумієте під пластичністю ґрунту?

48 Чим обумовлена твердість ґрунту?

49 Чим обумовлена зв’язність ґрунту?

50 Що таке питомий опір ґрунту?