Коэффициент уплотнения супеси: Библиотека государственных стандартов

что такое и как рассчитать

Главная > Часто задаваемые вопросы > Коэффициент уплотнения грунтов и строительных материалов

Коэффициент уплотнения – это показатель, демонстрирующий, насколько изменяется объем сыпучего материала после трамбовки или перевозки. Определяется он по соотношению общей и максимальной плотности.

Любой сыпучий материал состоит из отдельных элементов – зерен. Между ними всегда есть пустоты, или поры. Чем выше процент этих пустот, тем больший объем будет занимать вещество.

Попробуем объяснить это простым языком: вспомните детскую игру в снежки. Чтобы получить хороший снежок, нужно зачерпнуть из сугроба горсть побольше и посильнее ее сжать. Таким образом мы сокращаем количество пустот между снежинками, то есть уплотняем их. При этом уменьшается и объем.

То же самое будет, если насыпать в стакан немного крупы, а затем встряхнуть ее или утрамбовать пальцами. Произойдет уплотнение зерен.

Иными словами, коэффициент уплотнения – это и есть разница между материалом в его обычном состоянии и утрамбованном.

Для чего нужно знать коэффициент уплотнения

Знать коэффициент уплотнения для сыпучих материалов необходимо, чтобы:

• Проконтролировать, действительно ли вам привезли заказанное количество материала
• Купить правильное количество песка, щебня, отсева для засыпки котлованов, ям или канав
• Рассчитать вероятную усадку грунта при закладке фундамента, прокладке дороги или тротуарной плитки
• Правильно рассчитать количество бетонной смеси для заливки фундаментов или перекрытий

Дальше мы подробнее расскажем обо всех этих случаях.

Коэффициент уплотнения при транспортировке

Представьте, что самосвал везет 6 м³ щебня с карьера на объект заказчика. В пути ему попадаются ямы и выбоины. Под воздействием вибрации зерна щебня уплотняются, объем сокращается до 5,45 м³. Это называется утряской материала.

Как же убедиться в том, что на объект привезли то количество товара, которое указано в документах? Для этого нужно знать конечный объем материала (5,45 м³) и коэффициент уплотнения (для щебня он равен 1,1). Эти две цифры перемножаются, и получается начальный объем – 6 кубов. Если он не совпадает с тем, что написано в документах, значит мы имеем дело не с утряской щебня, а с недобросовестным продавцом.

Коэффициент уплотнения при засыпке ям

В строительстве есть такое понятие как усадка. Грунт или любой другой сыпучий материал уплотняется и уменьшается в объеме под действием собственного веса или давлением различных конструкций (фундамента, тротуарных плит). Процесс усадки нужно обязательно учитывать при засыпке канав, котлованов. Если этого не сделать, через некоторое время образуется новая яма.

Чтобы заказать необходимое количество материала для засыпки, нужно знать объем ямы. Если вам известна ее форма, глубина и ширина, можете воспользоваться для расчета нашим калькулятором. После этого полученную цифру нужно умножить на насыпную плотность материала и его коэффициент уплотнения.

При засыпке правильно рассчитанного материала в яму может получиться холмик. Дело в том, что в естественных условиях усадка происходит за определенный промежуток времени. Ускорить процесс можно с помощью трамбовки. Ее проводят вручную или с помощью специальных механизмов.

Коэффициент уплотнения в строительстве

Наверное, вам известны случаи, когда в зданиях сразу после постройки появлялись трещины. А ямы на новых дорогах или провалившаяся тротуарная плитка на дорожках и во дворах? Это случается, если неправильно рассчитать усадку грунта и не предпринять соответствующие меры по ее устранению.

Чтобы знать усадку, используется коэффициент уплотнения. Он помогает понять, насколько утрамбуется тот или иной грунт в определенных условиях. Например, под давлением веса здания, плитки или асфальта.

Некоторые грунты имеют настолько сильную усадку, что их приходится замещать. Другие виды перед строительством специально трамбуют.

Как узнать коэффициент уплотнения

Легче всего взять данные о коэффициенте уплотнения из ГОСТов. Они рассчитаны для разных видов материала.

В лабораторных условиях коэффициент уплотнения определяют следующим образом:

• Измеряют общую или насыпную плотность материала. Для этого измеряют массу и объем образца, вычисляют их соотношение
• Затем пробу встряхивают или прессуют, измеряют массу и объем, после чего определяют максимальную плотность
• По соотношению двух показателей вычисляют коэффициент

Документы указывают усредненные значения коэффициента уплотнения. Показатель может меняться в зависимости от различных факторов. Приведенные в таблице цифры достаточно условные, но они позволяют рассчитать усадку больших объемов материала.

На значение коэффициента уплотнения влияют:

• Особенности транспорта и способа перевозки
  Если материал транспортируют по выбоинам или железной дороге, он уплотняется сильнее, чем при перевозке по ровной трассе или морю
• Гранулометрический состав (размеры, формы зерен, их соотношение)
  При неоднородном составе материала и наличии лещадных частиц (плоской или игловидной форм) коэффициент будет ниже. А при наличии большого количества мелких частиц – выше
• Влажность
  Чем больше влажность, тем меньше коэффициент уплотнения
• Способ трамбовки
  
  Если материал утрамбовывают вручную, он уплотняется хуже, чем после применения вибрирующих механизмов
• Насыпная плотность
  Коэффициент уплотнения напрямую связан с показателем насыпной плотности. Как мы уже сказали, в процессе трамбовки или транспортировки плотность материала меняется, так как становится меньше пустот между частицами. Поэтому насыпная плотность во время отгрузки в автомобиль на карьере и после прибытия к заказчику разная. Эту разницу можно высчитать и проверить как раз благодаря коэффициенту уплотнения.
  Подробнее об этом вы можете прочитать на странице Насыпная плотность сыпучих материалов

Также вы можете посмотреть конкретные показатели для следующих материалов:

Коэффициент уплотнения – это важный показатель, помогающий узнать, сколько сыпучего материала заказывать. Он дает возможность проконтролировать, действительно ли вам привезли заказанный объем. Показатель нужно знать строителям при возведении зданий, чтобы правильно рассчитать нагрузку на основание.

Коэффициент уплотнения грунта | Требования к плотности грунтов

В настоящее время одной из основных задач дорожного строительства является повышение норм плотности, особенно в южных районах, где земляное полотно работает в благоприятных условиях увлажнения и где практически не наблюдается морозного пучения.

Максимальную плотность грунтов ρмакс можно определить расчетом или методом стандартного уплотнения. Для определения ее значения расчетом необходимо знать оптимальную влажность Wо, плотность сухого грунта рек и объем воздуха V, остающийся в его порах после уплотнения. При предварительных расчетах иногда пользуются следующими злачениями оптимальной влажности Wо (в долях от границы текучести Wт):
Супеси легкие…………….. . 0,73

Суглинки пылеватые легкие…………. 0, 2
Суглинки тяжелые пылеватые, пылеватые глины . . . 0,55
Глины………………….. 0,55
Тяжелые суглинистые черноземы ………. 0,6

Пользуясь этими данными можно рассчитать плотность рек по методу стандартного уплотнения. Если в грунтах содержатся зерна крупнее 5 мм, то это учитывают путем умножения вычисленных значений ρск,макс на соответствующие коэффициенты. При содержании 5 % зерен поправочный коэффициент (по проф. Н. Н. Иванову) составляет 1,02, а при 20% — 1,08. Значения оптимальной влажности, наоборот, снижаются.

Коэффициент уплотнения грунта. Плотность грунта земляного полотна должна соответствовать действующим напряжениям. Анализ эпюры вертикальных составляющих напряжений (рис. 11.5) показывает, что максимальные напряжения от автомобильных нагрузок возникают в верхней части полотна; в нижней его части преобладают напряжения от массы грунта, которые при насыпях высотою до 10—12 м всегда меньше, чем в верхней их части.

Поэтому при возведении насыпи, особенно высокой, нет необходимости уплотнять грунт на всю ее высоту до максимальной плотности ρmax. В СССР чаще всего ограничиваются меньшей плотностью, характеризуемой относительным коэффициентом уплотнения Ко = ρф/ ρmax, где ρф — фактическая плотность сухого грунта земляного полотна.

Рис. 11.5. Эпюра вертикального давления Р по глубине Z земляного полотна и рекомендуемое в СССР значение коэффициента уплотнения К0

В выемках и местах с. нулевыми отметками грунт следует уплотнять на глубину рабочего слоя, но не менее (3,5…4)D от низа одежды, где D — диаметр круга, равновеликого отпечатку колеса расчетного автомобиля до значения Ko≥1. Однако грунт ненарушенной структуры до этой плотности можно уплотнить на такую глубину лишь мощными вибраторами или трамбующими машинами.

Если земляное полотно проходит в насыпи, то требования к значению Ко снижают (табл. 11.1). Более низкие чем в других странах, требования к плотности обусловлены недостаточной изученностью влияния Ко на морозное пучение грунтов, что особенно важно для районов, расположенных севернее III дорожно-климатической зоны. В более южных районах с незначительным морозным пучением, где происходит разуплотнение грунтов, целесообразно добиваться плотности грунтов 1,05 Ко, и даже 1,1 Ко.

Исследованиями Ю. М. Васильева (Союздорнии) установлено, что при Ко>0,98 ровность дорожных одежд нежесткого типа удовлетворяет транспортно-эксплуатационным требованиям автомобильного движения (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Влияние коэффициента уплотнения К0 связного грунта земляного полотна на ровность асфальтобетонных покрытий 1 — разрушенное покрытие; 2 — незначительные деформации; 3 — нет разрушений

Независимо от дорожно-климатической зоны и профиля земляного полотна в СССР рекомендуется уплотнять грунт на глубину 0,5 м (относительно дна корыта) до коэффициента Ко≥1. Этот слой, хорошо уплотненный и однородный по плотности, с коэффициентом вариации Cv по плотности не более 0,06, теперь рассматривают как конструктивный слой дорожной одежды.

таблица расчет плотности, ПГС при трамбовке глины, определение при обратной засыпке грунта

Коэффициент уплотнения необходимо определять и учитывать не только в узконаправленных сферах строительства. Специалисты и обычные рабочие, выполняющие стандартные процедуры использования песка, постоянно сталкиваются с необходимостью определения коэффициента.

Коэффициент уплотнения активно используется для определения объема сыпучих материалов, в частности песка,
но тоже относится и к гравию, грунту. Самый точный метод определения уплотнения – это весовой способ.

Широкое практическое применение не обрел из-за труднодоступности оборудования для взвешивания больших объемов материала или отсутствия достаточно точных показателей. Альтернативный вариант вывода коэффициента – объемный учет.

Единственный его недостаток заключается в необходимости определения уплотнения на разных стадиях. Так рассчитывается коэффициент сразу после добычи, при складировании, при перевозке (актуально для автотранспортных доставок) и непосредственно у конечного потребителя.

Факторы и свойства строительного песка

Коэффициент уплотнения – это зависимость плотности, то есть массы определенного объема, контролируемого образца к эталонному стандарту.

Эталонные показатели плотности выводятся в лабораторных условиях. Характеристика необходима для проведения оценочных работ о качестве выполненного заказа и соответствии требованиям.

Для определения качества материала используются нормативные документы, в которых прописано эталонные значения. Большинство предписаний можно найти в ГОСТ 8736-93, ГОСТ 7394-85 и 25100-95 и СНиП 2.05.02-85. Дополнительно может оговариваться в проектной документации.

В большинстве случаев коэффициент уплотнения составляет 0,95-0,98 от нормативного значения.

Вид работ	Коэффициент уплотнения
Повторная засыпка котлованов	0,95
Заполнение пазух	0,98
Обратное наполнение траншей	0,98
Ремонт траншей вблизи дорог с инженерными сооружениями	0,98 – 1

«Скелет» – это твердая структура, которая имеет некоторые параметры рыхлости и влажности. Объемный вес обычно рассчитывается на основании взаимозависимости массы твердых частиц в песке, и той, которую бы приобрела смесь, если бы вода занимала всё пространство грунта.

Лучшим выходом для определения плотности карьерного, речного, строительного песка является проведение лабораторных исследований на основании нескольких проб взятых у песка. При обследовании грунт поэтапно уплотняют и добавляют влагу, это продолжается до достижения нормированного уровня влажности.

После достижения максимальной плотности определяется коэффициент.

Коэффициент относительного уплотнения

Выполняя многочисленные процедуры по добыванию, транспортировке, хранению, очевидно, что насыпная плотность несколько меняется. Это связано с трамбовкой песка при перевозке, длительное нахождение на складе, впитывание влаги, изменение уровня рыхлости материала, величины зерен.

В большинстве случаев проще обойтись относительным коэффициентом – это отношение между плотностью «скелета» после добычи или нахождения на складе к той, которую он приобретает доходя до конечного потребителя.

Зная норму какой характеризуется плотность при добыче, указывается производителем, можно без проведения постоянных обследований определять конечный коэффициент грунта.

Информация об этом параметре должна быть указана в технической, проектной документации. Определяется путем расчетов и соотношения начальных и конечных показателей.

Плотность

Такой метод подразумевает регулярные поставки от одного производителя и отсутствие изменений в каких-либо переменных. То есть транспортировка происходит одинаковым методом, карьер не изменил свои качественные показатели, длительность пребывания на складе приблизительно одинаковая и т.д.

Для выполнения расчетов необходимо учитывать такие параметры:

• характеристики песка, основными считаются прочность частиц на сжатие, величина зерна, слеживаемость;
• определение максимальной плотности материала в лабораторных условиях при добавлении необходимого количества влаги;
• насыпной вес материала, то есть плотность в естественной среде расположения;
• тип и условия транспортировки. Наиболее сильная утряска у автомобильного и железнодорожного транспорта. Песок менее подвергается уплотнению при морских доставках;
• погодные условия при перевозке грунта. Нужно учитывать влажности и вероятность воздействия со стороны минусовых температур.

Как определить плотность песчаного слоя при транспортировке

Транспортировка сыпучих материалов имеет некоторые особенности, так как вес достаточно большой и наблюдается изменение плотности ресурсов.

В основном песок транспортируют при помощи автомобильного и железнодорожного транспорта, а они вызывают встряхивание груза.

Перевозка автомобилем

Постоянные вибрационные удары на материалы воздействуют на него подобно уплотнению от виброплиты. Так постоянное встряхивание груза, возможное воздействие дождя, снега или минусовых температур, увеличенное давление на нижний слой песка – все это приводит к уплотнению материала.

Причем длина маршрута доставки имеет прямую пропорцию с уплотнением, пока песок не дойдет до максимально возможной плотности.

Морские доставки меньше подвержены влиянию вибраций, поэтому песок сохраняет больший уровень рыхлости, но некоторая, небольшая усадка все равно наблюдается.

Перевозка морским транспортом

Для расчета количества строительного материала необходимо относительный коэффициент уплотнения, который выводится индивидуально и зависит от плотности в начальной и конечной точке, умножить на требуемый объем, внесенный в проект.

Как рассчитать в условиях лаборатории

Необходимо взять песок из аналитического запаса, порядка 30 г. Просеять сквозь сито с решеткой в 5 мм и высушить материал до приобретения постоянного значения веса. Приводят песок к комнатной температуре. Сухой песок следует перемешать и разделить на 2 равные части.

Далее необходимо взвесить пикнометр и заполнить 2 образца песком. Далее в таком же количестве добавить в отдельный пикнометр дисциллированной воды, приблизительно 2/3 всего объема и снова взвесить. Содержимое перемешивается и укладывается в песчаную ванну с небольшим наклоном.

Для удаления воздуха необходимо прокипятить содержимое 15-20 минут. Теперь необходимо охладить до комнатной температуры пикнометр и отереть. Далее доливают до отметки дисциллированной воды и взвешивают.

Далее переходят к расчетам. Методика, которая помогает определить плотность и основная формула:

P = ((m – m1)*Pв) / m-m1+m2-m3, где:

• m – масса пикнометра при заполнении песком, г;
• m1 – вес пустого пикнометра, г;
• m2 – масса с дисциллированной водой, г;
• m3 – вес пикнометра с добавлением дисциллированной воды и песка, при этом после избавления от пузырьков воздуха
• Pв – плотность воды

ecology-of.ru

Коэффициент остаточного разрыхления грунта

Коэффициент остаточного разрыхления грунта — это коэффициент показывающий увеличение объема грунта при его разработке с последующей укладке с уплотнением в насыпь (обратную засыпку фундаментов)  по сравнению с объемом грунта в состоянии естественной плотности.

Или проще, коэффициент показывающий сколько грунта останется после разработки грунта и обратной засыпки с уплотнением в тот же котлован или траншею.

Не путать с коэффициентом первоначального разрыхления грунта и коэффициентом уплотнения грунта !

Коэффициент остаточного разрыхления грунта нормируется в приложении 2 ЕНиР Е2 В1 (Земляные работы. Механизированные и ручные земляные работы.), так как в других нормативных документах данной информации нет (СП 45.13330 2017 (2011) Земляные сооружения основания и фундаменты и ГЭСНах).

Таблица прил. 2 ЕНиР Е2В1 — Показатели остаточного разрыхления грунтов и пород

№ п/п	Наименование грунта	Остаточное разрыхление грунта, %
1	Глина ломовая	6-9
2	Глина мягкая жирная	4-7
3	Глина сланцевая	6-9
4	Гравийно-галечные грунты	5-8
5	Растительный грунт	3-4
6	Лесс мягкий	3-6
7	Лесс твердый	4-7
8	Мергель	11-15
9	Опока	11-15
10	Песок	2-5
11	Разборно-скальные грунты	15-20
12	Скальные грунты	20-30
13	Солончак и солонец мягкие	3-6
14	Солончак и солонец твердые	5-9
15	Суглинок легкий и лессовидный	3-6
16	Суглинок тяжелый	5-8
17	Супесь	3-5
18	Торф	8-10
19	Чернозем и каштановый грунт	5-7
20	Шлак	8-10

В таблице указан процент увеличения объема грунта при его разрыхлении и последующего уплотнения!

Например: Необходимо определить объем лишнего грунта обратной засыпки фундаментов здания для вывоза его на автосамосвалах, если известно, что геометрический объем котлована V_{геом.котлована} равен 1000 м³ , грунт в котловане — суглинок тяжелый, геометрический объем фундаментов V_фунд =600 м³_. 

Определяем геометрический объем обратной засыпки грунта:

V_геом._{обр.зас.}= V_{геом.котлована}— V_фунд =1000-600=400 м³_. 

Согласно таблице, остаточное увеличение суглинка принято 6,5 % (как среднее между 5 и 8 %), следовательно коэффициент остаточного разрыхления равен:

k_{остат.разр.} =6,5%/100%+1=1,065

Определяем необходимый объем обратной засыпки грунта:

V_треб._{обр.зас.}= V_геом._{обр.зас.} / k_{остат.разр.}=400/1,065=375.6 м³_. 

Объем лишнего грунта для вывоза с учетом коэффициента первоначального разрыхления, составит:

V_вывоза= (V_геом._{обр.зас.} — V_треб._{обр.зас.}) х k_{первонач.разр.}=(400-375.6)х1.27=24.4х1.27=30.99м³

Коэффициент первоначального разрыхления грунта

Коэффициент уплотнения грунта

Как достичь требуемого коэффициента уплотнения?

buildingclub.ru

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его рассчитать

Коэффициент первоначального разрыхления грунтов, а также показатели плотности приведены по категориям в таблице.

Наименование грунта	Категория грунта	Плотность грунта тонн/м3	Коэффициент разрыхления грунта
Песок рыхлый, сухой	I	1,2…1,6	1,05…1,15
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1,4…1,7	1,1…1,25
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	II	1,5…1,8	1,2.-1,27
Глина, плотный суглинок	III	1,6…1,9	1.2…1.35
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт	IV	1,9…2,0	1,35…1,5

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость их разработки и технологии, являются влажность, разрыхляемость и плотность.

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

Цены на разработку грунта за 1м3 механизированным способом

Оставьте заявку

При разработке грунт разрыхляется, увеличиваясь при этом в объёме. Именно данное количество грунта и транспортируется самосвалами к месту утилизации или складирования. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта, при этом характеризуясь коэффициентом первоначального рыхления (Кр), представляющего собой отношение объёма уже разрыхленного грунта к его объёму в естественном состоянии.

В насыпи разрыхлённый грунт уплотняется воздействием массы вышележащих грунтов или с помощью механического уплотнения, смачивания дождём, движения транспорта и т. д. Только грунт не занимает объёма, занимавшего до разработки длительное время. Он сохраняет остаточное разрыхление, которое измеряется коэффициентом остаточного разрыхления (Кор).

Из вышеизложенного следует, что, рассчитывая общую стоимость выполнения работ, необходимо знать геометрические размеры будущего котлована. При этом коэффициент первоначального разрыхления нужно умножить на объём грунта в будущем карьере. Именно это количество грунта будет разработано и вывезено со строительного объекта для складирования или утилизации. И именно эта цифра умножается на цену разработки, погрузки и транспортировки одного кубического метра грунта.

progressavtostroi.ru

Расчет коэффициента разрыхления грунта | Новости и Акции

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость их разработки и технологии, являются влажность, разрыхляемость и плотность.

Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки  — 5–200 кПа.                

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), коэффициент разрыхления грунта (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

---

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

---

Проанализировав таблицу, можно сказать, что  первоначальный коэффициент разрыхления грунта прямо пропорционален диапазону плотности, проще говоря, чем более плотная и тяжелая почва в природных условиях, тем больший ее объем при разработке.

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

---

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

st66.ru

СНиП IV-2-82 Сборник 3. Буровзрывные работы, СНиП от 17 марта 1982 года №IV-2-82

Правила разработки и применения элементных  сметных
норм на строительные конструкции и работы

Приложение. Сборники элементных  сметных норм
на строительные конструкции и работы. Том 1

СБОРНИК 3. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

РАЗРАБОТАН институтом Мосгипротранс Минтрансстроя при участии институтов Гипроцветмет Минцветмета СССР, Гидропроект Минэнерго СССР и Главтранспроекта Минтрансстроя под методическим руководством НИИЭС Госстроя СССР и рассмотрен Отделом сметных норм и ценообразования в строительстве Госстроя СССР

РЕДАКТОРЫ-инженеры В.А.Лукичев (Госстрой СССР), канд. техн. наук В.Н.Ни (НИИЭС Госстроя СССР), М.Г.Дыкман (Мосгипротранс Минтрансстроя)

ВНЕСЕН Отделом сметных норм и ценообразования в строительстве Госстроя СССР

УТВЕРЖДЕН постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 17 марта 1982 г. № 51

ВЗАМЕН глав IV части СНиП-65: 10 (вып.1, изд. 1977 г.), 10 (вып. 2, изд. 1965 г.), 13 (изд. 1971 г.), 14, 16, 17 (изд.1965 г.), 18, 39 (изд. 1966 г.)

1.1. В настоящем сборнике содержатся нормы на буровзрывные работы, выполняемые в составе комплекса земляных и горно-вскрышных работ при строительстве и реконструкции предприятий, зданий и сооружений, железных и автомобильных дорог, специальных земляных сооружений и карьеров.

1.2. Классификация грунтов по группам для буровзрывных работ приведена в табл. 1, где время чистого бурения бурильным молотком ПР-20Л установлено для буров с головками однодолотчатой формы, армированными пластинками твердого сплава с лезвием длиной 42 мм. Для других типов пневматических бурильных молотков время чистого бурения следует принимать по табл. 1 с коэффициентами согласно табл. 2. Если в табл. 1 отсутствуют данные о времени чистого бурения 1 м шпура, то группа определяется по наименованию и средней плотности грунтов.

№ п.п.	Наименование и характеристика грунтов	Средняя плотность грунтов в естест- венном залегании, кг/м	Время чистого бурения 1м шпура бурильным молотком ПР-20Л, мин	Группа грунтов
1	2	3	4	5
1	Алевролиты:
	а) низкой прочности	1500	До 3,1	IV
	б) малопрочные	2200	3,2-3,9	V
2	Ангидрит прочный	2900	4-5,3	VI
3	Аргиллиты:
	а) плитчатые, малопрочные	2000	3,2-3,9	V
	б) массивные, средней прочности	2200	4-5,3	VI
4	Бокситы средней прочности	2600	4-5,3	VI
5	Гравийно-галечные грунты при размере частиц:
	а) до 80 мм	1750	—	II
	б) более 80 мм	1950	—	III
6	Гипс, малопрочный	2200	До 3,1	IV
7	Глина:
	а) мягко- и тугопластичная без примесей	1800	—	II
	б) то же, с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%	1750	—	II
	в) то же, с примесью более10%	1900	—	III
	г) полутвердая	1950	—	III
	д) твердая	1950-2150	—	IV
8	Грунт растительного слоя:
	а) без корней и примесей	1200	—	I
	б) с корнями кустарника и деревьев	1200	—	II
	в) с примесью гравия, щебня или строительного мусора до 10%	1400	—	II
9	Грунты ледникового происхождения (моренные), аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения:
	а) глина моренная с содержанием крупнообломочных включений в количестве до 10%	1800	—	III
	б) то же, с содержанием крупнообломочных включений в количестве от 10 до 35%	2000	—	IV
	в) пески, супеси и суглинки моренные с содержанием крупнообломочных включений в количестве до 10%	1800	—	II
	г) то же, с содержанием крупнообломочных включений от 10 до 35%	2000	—	IV
	д) грунты всех видов с содержанием крупнообломочных включений от 35 до 50%	2100	—	V
	е) то же, с содержанием крупнообломочных включений от 50 до 65%	2300	—	VI
	ж) то же, с содержанием крупнообломочных включений более 65%	2500	—	VII
10	Грунты вечномерзлые и сезонномерзлые моренные, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения:
	а) растительный слой, торф, заторфованные грунты;	1150	—	IV
	пески, супеси, суглинки и глины без примесей	1750	—	IV
	б) пески, супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, дресвы и щебня в количестве до 20 % и валунов до 10%	1950	—	V
	в) моренные грунты, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений в количестве до 35%	2000	—	V
	г) то же, с примесью гравия, гальки, дресвы, щебня в количестве более 20% и валунов более 10%, гравийно-галечные и щебенисто- дресвяные грунты, а также моренные грунты, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений от 35 до 50%	2100	—	IV
	д) моренные грунты, аллювиальные, делювиальные и пролювиальные отложения с содержанием крупнообломочных включений от 50 до 65%	2300	—	VII
	е) то же, с содержанием крупнообломочных включений в количестве более 65%	2500	—	VIII
11	Диабаз:
	а) сильновыветрившийся, малопрочный	2600	6,8-9	VIII
	б) слабовыветрившийся, прочный	2700	9,1-11,4	IX
	в) не затронутый выветриванием, очень прочный	2800	11,5-15,2	X
	г) не затронутый выветриванием, очень прочный	2900	15,3 и
			более	XI
12	Доломит
	а) мягкий, пористый, выветрившийся, средней прочности	2700	4-5,3	VI
	б) прочный	2800	5,4-6,7	VII
	в) очень прочный	2900	6,8-9	VIII
13	Дресва в коренном залегании (элювий)	2000	3,2-3,9	V
14	Дресвяный грунт	1800	До 3,1	IV
15	Змеевик (серпентин):
	а) выветрившийся, малопрочный	2400	3,2-3,9	V
	б) средней прочности	2500	4-5,3	VI
	в) прочный	2600	5,4-6,7	VII
16	Известняк:
	а) выветрившийся, малопрочный	1200	3,2-3,9	V
	б) мергелистый, средней прочности	2300	4-5,3	VI
	в) мергелистый, прочный	2700	5,4-6,7	VII
	г) доломитизированный, прочный	2900	6,8-9	VIII
	д) окварцованный, очень прочный	3100	9,1-11,4	IX
17	Кварцит :
	а) сильновыветрившийся, средней прочности	2500	5,4-6,7	VII
	б) средневыветрившийся, прочный	2600	6,8-9	VIII
	в) слабовыветрившийся, очень прочный	2700	9,1-11,4	IХ
	г) невыветрившийся, очень прочный	2800	11,5-15,2	X
	д) невыветрившийся мелкозернистый, очень прочный	3000	15,3 и более	XI
18	Конгломераты и брекчии :
	а) на глинистом цементе, средней прочности	2100	3,1-3,9	V
	б) на известковом цементе, прочные	2300	4-5,3	VI
	в) на кремнистом цементе, прочные	2600	5,4-6,7	VII
	г) то же, очень прочные	2900	6,8-9	VIII
19	Коренные глубинные породы (граниты, гнейсы, диориты, сиениты, габбро и др.):
	а) крупнозернистые, выветрившиеся и дресвяные, малопрочные	2500	3,2-3,9	V
	б) среднезернистые, выветрившиеся, средней прочности	2600	4-5,3	VI
	в) мелкозернистые, выветрившиеся, прочные	2700	5,4-6,7	VII
	г) крупнозернистые, не затронутые выветриванием, прочные	2800	6,8-9	VIII
	д) среднезернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	2900	9,1-11,4	IX
	е) мелкозернистые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3100	11,5-15,2	X
	ж) порфировые, не затронутые выветриванием, очень прочные	3300	15,3 и более	XI
20	Коренные излившиеся породы (андезиты, базальты, порфириты, трахиты и др.):
	а) сильновыветрившиеся, средней прочности	2600	5,4-6,7	VII
	б) слабовыветрившиеся, прочные	2700	6,8-9	VIII
	в) со следами выветривания, очень прочные	2800	9,1-11,4	IX
	г) без следов выветривания, очень прочные	3100	11,5-15,2	X
	д) то же, очень прочные	3300	15,3 и более	XI
21	Кремень, очень прочный	3300	15,3 и более	XI
22	Лёсс:
	а) мягкопластичный	1600	—	I
	б) тугопластичный	1800	—	II
	в) твердый	1800	—	III
23	Мел :
	а) низкой прочности	1550	До 3,1	IV
	б) малопрочный	1800	3,2-3,9	V
24	Мергель :
	а) низкой прочности	1900	До 3,1	IV
	б) малопрочный	2300	3,2-3,9	V
	в) средней прочности	2500	4-5,3	VI
25	Мрамор, прочный	2700	5,4-6,7	VII
26	Опока	1900	До 3,1	V
27	Пемза	1100	3,2-3,9	V
28	Песок :
	а) без примесей	1600	—	I
	б) то же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10 %	1600	—	I
	в) то же, с примесью более 10 %	1700	—	II
	г) барханный и дюнный	1600	—	II
29	Песчаник :
	а) выветрившийся, малопрочный	2200	3,2-3,9	V
	б) глинистый, средней прочности	2300	4-5,3	VI
	в) на известковом цементе, прочный	2500	5,4-6,7	VII
	г) на известковом или железистом цементе, прочный	2600	6,8-9	VIII
	д) на кварцевом цементе, очень прочный	2700	9,1-11,4	IX
	е) кремнистый, очень прочный	2700	11,5-15,2	X
30	Ракушечник :
	а) слабоцементированный, низкой прочности	1200	До 3,1	IV
	б) сцементированный, малопрочный	1800	3,2-3,9	V
31	Сланцы :
	а) выветрившиеся, низкой прочности	2000	До 3,1	IV
	б) глинистые, малопрочные	2600	3,2-3,9	V
	в) средней прочности	2800	4-5,3	VI
	г) окварцованные, прочные	2300	5,4-6,7	VII
	д) песчаные, прочные	2500	6,8-9	VIII
	е) окремнелые, очень прочные	2600	11,5-15,2	X
	ж) кремнистые, очень прочные	2600	15,3 и более	XI
32	Солончак и солонец :
	а) пластичные	1600	—	II
	б) твердые	1800	До 3,1	IV
33	Cуглинок :
	а) мягкопластичный без примесей	1700	—	I
	б) то же, с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10 % и тугопластичный без примесей	1700	—	I
	в) мягкопластичный с примесью более 10%, тугопластичный с примесью до 10%, а также полутвердый и твердый без примеси и с примесью до 10%	1750	—	II
	г) полутвердый и твердый с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10 %	1950	—	III
34	Супесь :
	а) пластичная без примесей	1650	—	I
	б) твердая без примесей, а также пластичная и твердая с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10 %	1650	—	I
	в) твердая и пластичная с примесью более 10 %	1850	—	II
35	Торф :
	а) без древесных корней	800-1000	—	I
	б) с древесными корнями толщиной до 30 мм	850-1100	—	II
	в) то же, более 30 мм	900-1200	—	II
36	Трепел :
	а) низкой прочности	1550	До 3,1	IV
	б) малопрочный	1770	3,2-3,9	V
37	Туф	1100	3,2-3,9	V
38	Чернозем и каштановый грунт:
	а) пластичный	1300	—	I
	б) пластичный с корнями кустарника	1300	—	II

docs.cntd.ru

Коэффициент разрыхления песка снип

При некоторых строительных работах происходит разработка грунта для закладки фундамента.Для планирования работ, связанных с выемкой и вывозом земли, следует учитывать некоторые особенности: разрыхление, влажность, плотность.

Представленная ниже таблица коэффициента разрыхления грунта поможет вам определить увеличение объема почвы при ее выемке из котлована.

• Скальные, каменные, горные и сцементированные породы – разработка возможна лишь с применением дробления или с использованием технологии взрыва.
• Глина, песок, смешанные типы пород – выборка производится вручную или механизировано с помощью бульдозеров, экскаваторов или другой специализированной техники.

Свойства

• Разрыхление – увеличение объема земли при выемке и разработке.
• Влажность – соотношение массы воды, которая содержится в земле, к массе твердых частиц. Определяется впроцентах: грунт считается сухим при влажности менее 5%, превышающий отметку 30% – мокрый, в диапазоне от 5 до 30% – нормальная влажность. Чем более влажный состав, тем более трудоемкий процесс его выемки, исключением является глина (чем более сухая – тем сложнее ее разрабатывать, слишком влажная – приобретает вязкость, липкость).
• Плотность – масса 1 м3 грунта в плотном (естественном) состоянии. Самые плотные и тяжелые скальные породы, наиболее легкие – песчаные, супесчаные почвы.
• Сцепление – величина сопротивления к сдвигу, песчаные и супесчаные почвы имеют показатель – 3–50 кПа, глины, суглинки — 5–200 кПа.

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), коэффициент разрыхления грунта (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Проанализировав таблицу, можно сказать, что первоначальный коэффициент разрыхления грунта прямо пропорционален диапазону плотности, проще говоря, чем более плотная и тяжелая почва в природных условиях, тем больший ее объем при разработке.

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

Как рассчитать проведение необходимых работ

Для расчета необходимых работ следует знать геометрические размеры планируемого котлована. Далее умножьте коэффициент первоначального разрыхления на объем земли в природном состоянии.

В результате вы получите объем, который будет изъят из строительного карьера. Теперь очень просто рассчитать количество изъятой земли для складирования, погрузки, транспортировки для утилизации.

Посмотрите видео: ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА

Для составления сметы и оценки стоимости работ мало знать габариты котлована, необходимо также учитывать особенности грунта. Одной из таких характеристик является коэффициент разрыхления грунта, позволяющий определить увеличение объема при выемке его из котлована.

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

1. Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
2. Несцементированные — выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

• Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
• Сцепление – сопротивление сдвигу;
• Плотность — то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
• Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Таблица разрыхления грунта.

Исходя из строительных норм и правил (СНИП), КРГ (первоначальный), показатель плотности в соответствии категории, приведены в таблице:

Категория	Наименование	Плотность, тонн / м3	Коэффициент разрыхления
І	Песок влажный, супесь, суглинок, разрыхленный	1,4–1,7	1,1–1,25
І	Песок рыхлый, сухой	1,2–1,6	1,05–1,15
ІІ	Суглинок, средний -мелкий гравий, легкая глина	1,5–1,8	1,2–1,27
ІІІ	Глина, плотный суглинок	1,6–1,9	1,2–1,35
ІV	Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, легкий скальный грунт	1,9–2,0	1,35–1,5

Существуют также вычисления коэффициента остаточного разрыхления грунта, результат определяет, насколько почва поддается осадке при слеживании, при контакте с водой или утрамбовке. В строительстве эти расчеты имеют огромное значение для определения количества необходимого материала, а также их учитывают при складировании, утилизации земли.

Вся необходимая информация представлена далее в статье:

Наименование	Первоначальное увеличение объема после разработки, %	Остаточное разрыхление, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Гравийно-галечные	16–20	5–8
Растительный	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Песок	10–15	2–5
Скальные	45–50	20–30
Солончак, солонец
мягкий	20–26	3–6
твердый	28–32	5–9
Суглинок
легкий, лессовидный	18–24	3–6
тяжелый	24-30	5-8
Супесь	12-17	3-5
Торф	24-30	8-10
Чернозем, каштановый	22-28	5-7

КР по СНИП.

Коэффициент разрыхления грунта по СНИП:

• КР рыхлой супеси, влажного песка или суглинка при плотности 1.5 составляет 1,15 (категория первая).
• КР сухого неуплотненного песка при плотности 1,4 составляет 1,11 (категория первая).
• КР легкой глины или очень мелкого гравия при плотности 1,75 составляет 1,25 (третья вторая).
• КР плотного суглинка или обычной глины при плотности 1,7 составляет 1,25 (категория третья).
• КР сланцев или тяжелой глины при плотности 1,9 составляет 1,35. Плотность оставляем по умолчанию, т/м3.

Рассчитываем самостоятельно.

Допустим, вы хотите разработать участок. Задача — узнать какой объем грунта получится после проведенных подготовительных работ.

Известны следующие данные:

1. ширина котлована — 1,1 м;
2. вид почвы — влажный песок;
3. глубина котлована — 1,4 м.

Вычисляем объем котлована (Xk):

Xk = 41*1,1*1,4 = 64 м3.

Теперь смотрим первоначальное разрыхление (по влажному песку) по таблице и считаем объем, который получим уже после работ:

Xr = 64*1,2 = 77 м3.

Таким образом, 77 кубов — это тот объем пласта, который подлежит вывозу по окончанию работ.

Для чего определяют разрыхления грунта?

Объемы почвы до разработки и после выемки существенно различаются. Именно расчеты позволяют подрядчику понять, какое количество грунта придется вывезти. Для составления сметы этой части работ учитываются: плотность почвы, уровень ее влажности и разрыхление.

В строительстве виды почвы условно делят на два основные вида:

Первый вид — называют скальным. Это преимущественно горные породы (магматические, осадочные и т.д.). Они водоустойчивы, с высокой плотностью. Для их разработки (разделения) применяют специальные технологии взрыва.

Второй вид — породы несцементированные. Они отличаются дисперсностью, проще обрабатываются. Их плотность гораздо ниже, поэтому разработку можно вести ручным способом, с применением специальной техники (бульдозеров, экскаваторов). К несцементированному виду относят пески, суглинки, глину, чернозем, смешанные грунтовые смеси.

Снип коэффициент разрыхления песка – Коэффициент разрыхления грунта: таблица по СНИП.

Коэффициент разрыхления грунта: таблица по СНИП.

Строительные работы начинаются с разметки участка и разработки грунта под фундамент. Земляные работы занимают также первую строчку в строительной смете, и немалая сумма приходится на оплату техники, производящей выемку и вывоз грунта с участка. Для составления сметы и оценки стоимости работ мало знать габариты котлована, необходимо также учитывать особенности грунта. Одной из таких характеристик является коэффициент разрыхления грунта, позволяющий определить увеличение объема при выемке его из котлована

Коэффициент разрыхления грунта

Все грунты с точки зрения строительства можно разделить на две группы:

• Сцементированные, или скальные – каменные горные породы, разработка которых возможна только с применением технологий взрыва или дробления;
• Несцементированные, выборка которых проводится вручную или с помощью экскаваторов, бульдозеров, другой спецтехники. К ним относятся пески, глины, смешанные типы грунтов.

На сложность разработки и стоимость земляных работ влияют следующие свойства грунтов:

• Влажность – отношение массы воды, содержащейся в грунте, к массе твердых частиц;
• Сцепление – сопротивление сдвигу;
• Плотность, то есть масса одного кубического метра грунта в естественном состоянии;
• Разрыхляемость – способность увеличиваться в объеме при выемке и разработке.

Влажность грунт – это мера его насыщения водой, выраженная в процентах. Нормальная влажность лежит в пределах 5-25%,а грунты, имеющие влажность более 30%, считаются мокрыми. При влажности до 5% грунты принято называть сухими.

Образец влажного грунта

Сцепление влияет на сопротивление грунта сдвигу, у песков и супесей этот показатель лежит в диапазоне 3-50 кПа, у глин и суглинков – в пределах 5-200 кПа.

Плотность зависит от качественного и количественного состава грунта, а также от его влажности. Самыми плотными, и, соответственно, тяжелыми являются скальные грунты, наиболее легкие категории грунта – пески и супеси. Характеристики грунтов приведены в таблице:

Таблица — различные категории грунта

Как видно из таблицы, коэффициент первоначального разрыхления грунта прямо пропорционален плотности грунта, иными словами, чем плотнее и тяжелее грунт в естественных условиях, тем больше объема он займет в выбранном состоянии. Этот параметр влияет на объемы вывозки грунта после его разработки.

Существует также такой показатель, как остаточное разрыхление грунта, он показывает, насколько грунт поддается осадке в процессе слеживания, при контакте с водой, при трамбовке механизмами. Для частного строительства этот показатель имеет значение при заказе гравия для выполнения подушки под фундамент и других работ, связанных с расчетом привозного грунта. Также он важен для складирования и утилизации грунтов.

Таблица — наименование грунта и его остаточное разрыхление %

Пример расчета коэффициента разрыхления грунта

Применение коэффициентов первоначального и остаточного разрыхления грунтов на практике можно рассмотреть на примере расчета. Предположим, что есть необходимость выполнить разработку грунта под котлован заглубленного ленточного фундамента с последующей отсыпкой гравийной подушки. Грунт на участке – влажный песок. Ширина котлована – 1 метр, общая длина ленты фундамента 40 метров, глубина котлована – 1,5 метров, толщина гравийной подушки после трамбовки – 0,3 метра.

• Находим объем котлована, а, следовательно, и грунта в естественном состоянии:

V_к = 40 · 1 · 1,5 = 60 м 3 .

• Применяя коэффициент первоначального разрыхления грунта, определяем его объем после разработки:

V₁ = k_р · Vк = 1,2 · 60 = 72 м 3 ;

где k_р= 1,2 – коэффициент первоначального разрыхления грунта для влажного песка, принятый по среднему значению (таблица 1).

Следовательно, объем вывоза грунта составит 72м 3 .

• Находим конечный объем гравийной подушки после трамбовки:

V_п = 40 · 1 · 0,3 = 12 м 3 .

• Находим по таблице 2 максимальные значения первоначального и остаточного коэффициента разрыхления для гравийных и галечных грунтов и выражаем их в долях.

Первоначальный коэффициент разрыхления k_р = 20% или 1,2; остаточный коэффициент разрыхления k_ор = 8% или 1,08.

• Вычисляем объем гравия для выполнения гравийной подушки конечным объемом 12 м 3 .

Следовательно, объем необходимого для отсыпки гравия составит 13,3м 3 .

Конечно, такой расчет является весьма приблизительным, но он даст вам представление о том, что такое коэффициент разрыхления грунта, и для чего он используется. При проектировании коттеджа или жилого дома применяется более сложная методика, но для предварительного расчета стройматериалов и трудозатрат на строительство гаража или дачного домика вы можете ее использовать.

Коэффициент разрыхления грунтов | «ЭкоАртСтрой»

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость и стоимость земляных работ, являются: влажность, разрыхляемость и плотность (важно для устройства оснований).

Влажность грунта – это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% – мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность – это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные – до 3,3 тонн/м3.

При разработке грунт разрыхляется, увеличиваясь при этом в объёме. Именно данное количество грунта и транспортируется самосвалами к месту утилизации или складирования. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта, при этом характеризуясь коэффициентом первоначального рыхления (Кр), представляющего собой отношение объёма уже разрыхленного грунта к его объёму в естественном состоянии.

В насыпи разрыхлённый грунт уплотняется воздействием массы вышележащих грунтов или с помощью механического уплотнения, смачивания дождём, движения транспорта и т. д. Только грунт не занимает объёма, занимавшего до разработки длительное время. Он сохраняет остаточное разрыхление, которое измеряется коэффициентом остаточного разрыхления (Кор).

Коэффициент первоначального разрыхления грунтов, а также показатели плотности приведены по категориям в таблице.

Наименование грунта

Плотность грунта тонн/м3 Коэффициент разрыхления грунта Песок рыхлый, сухой I 1,2…1,6 1,05…1,15 Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный I 1,4…1,7 1,1…1,25 Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина II 1,5…1,8 1,2.-1,27 Глина, плотный суглинок III 1,6…1,9 1.2…1.35 Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт IV 1,9…2,0 1,35…1,5

Из вышеизложенного следует, что, рассчитывая общую стоимость выполнения работ, необходимо знать геометрические размеры будущего котлована. При этом коэффициент первоначального разрыхления нужно умножить на объём грунта в будущем карьере. Именно это количество грунта будет разработано и вывезено со строительного объекта для складирования или утилизации. И именно эта цифра умножается на цену разработки, погрузки и транспортировки одного кубического метра грунта.

Коэффициент разрыхления грунтов – что это и как его расчитать. – Мои статьи – Каталог статей

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Плотностью называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грунтов 1,2…2,1 тонн/м3 , скальных – до 3,3 тонн/м3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % – сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина – сухую глину разрабатывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разработку.

Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Именно это количество грунта и перевозится с объекта к месту складирования либо утилизации самосвалами. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления Кp, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии.

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д.Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта Кop.

Показатели плотности , а также коэффициент первоначального разрыхления грунтов по категориям приведена в таблице:

englishpromo.ru

Коэффициент разрыхления грунтов | «ЭкоАртСтрой»

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, разрыхляемость.

Основными свойствами грунтов, влияющими на трудоёмкость и стоимость земляных работ, являются: влажность, разрыхляемость и плотность (важно для устройства оснований).

Влажность грунта — это степень насыщения его водой. Её определяют как отношение массы воды в самом грунте к массе его твёрдых частиц. Выражается влажность в процентах. При влажности менее 5% грунты считаются сухими, при более чем 30% — мокрыми. Трудоёмкость разработки грунта повышается с увеличением его влажности. Но исключением является только глина: сухую её разрабатывать сложнее. Но при порядочной влажности глинистые грунты обретают липкость, что значительно усложняет их разработку.

Плотность — это масса одного кубического метра грунта в плотном теле (естественном состоянии). Несцементированные грунты обладают плотностью от 1,2 до 2,1 тонн/м3, скальные — до 3,3 тонн/м3.

При разработке грунт разрыхляется, увеличиваясь при этом в объёме. Именно данное количество грунта и транспортируется самосвалами к месту утилизации или складирования. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта, при этом характеризуясь коэффициентом первоначального рыхления (Кр), представляющего собой отношение объёма уже разрыхленного грунта к его объёму в естественном состоянии.

В насыпи разрыхлённый грунт уплотняется воздействием массы вышележащих грунтов или с помощью механического уплотнения, смачивания дождём, движения транспорта и т. д. Только грунт не занимает объёма, занимавшего до разработки длительное время. Он сохраняет остаточное разрыхление, которое измеряется коэффициентом остаточного разрыхления (Кор).

Коэффициент первоначального разрыхления грунтов, а также показатели плотности приведены по категориям в таблице.

Наименование грунта	Категория грунта	Плотность грунта тонн/м3	Коэффициент разрыхления грунта
Песок рыхлый, сухой	I	1,2…1,6	1,05…1,15
Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный	I	1,4…1,7	1,1…1,25
Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина	II	1,5…1,8	1,2.-1,27
Глина, плотный суглинок	III	1,6…1,9	1.2…1.35
Тяжелая глина, сланцы, суглинок с щебнем, гравием, легкий скальный грунт	IV	1,9…2,0	1,35…1,5

Из вышеизложенного следует, что, рассчитывая общую стоимость выполнения работ, необходимо знать геометрические размеры будущего котлована. При этом коэффициент первоначального разрыхления нужно умножить на объём грунта в будущем карьере. Именно это количество грунта будет разработано и вывезено со строительного объекта для складирования или утилизации. И именно эта цифра умножается на цену разработки, погрузки и транспортировки одного кубического метра грунта.

www.ekoartstroi.ru

Воздействие уплотнения почвы и моделирование. Обзор

Алакукку Л., Вайскопф П., Чамен В., Тиджинк Ф., Ван Дер Линден Дж., Пирес С., Соммер С., Спур Г. (2003) Стратегии предотвращения уплотнения грунта, вызванного движением транспорта в полевых условиях: обзор. Часть 1. Взаимодействие машины с почвой. Soil Till Res 73: 145–160

Артикул Google Scholar

Аламеда Д., Вильяр Р. (2009) Умеренное уплотнение почвы: влияние на рост и архитектуру сеянцев 17 видов древесных растений.Soil Till Res 103: 325–331

Артикул Google Scholar

Alletto L, Coquet Y, Benoit P, Heddadj D, Barriuso E (2010) Влияние управления обработкой почвы на судьбу пестицидов в почвах. Обзор. Agron Sustain Dev 30: 367–400

CAS Статья Google Scholar

Арах Дж., Смит К. (1989) Стационарная денитрификация в агрегированных почвах: математическая модель. Eur J Soil Sci 40: 139–149

CAS Статья Google Scholar

Arvidsson J (1999) Поглощение питательных веществ и рост ячменя в зависимости от уплотнения почвы.Растительная почва 208: 9–19

CAS Статья Google Scholar

Баккер Д., Дэвис Р. (1995) Наблюдения за деформацией почвы в Vertisol при движении по полю. Aust J Soil Res 33: 817–832

Статья Google Scholar

Ball B, Scott A, Parker J (1999) Field N ₂ O, CO ₂ и CH ₄ флюсы в отношении обработки почвы, уплотнения и качества почвы в Шотландии.Soil Till Res 53: 29–39

Артикул Google Scholar

Бейти Т. (2009) Уплотнение почвы и управление почвой — обзор. Управление использованием почвы 25: 335–345

Статья Google Scholar

Берг П. (1975) Развитие посадки сосны радиатной второго чередования в лесу Риверхед. New Zeal J For Sci 20: 272–282

Google Scholar

Бессоу К., Мэри Б., Леонар Дж., Руссель М., Греан Э., Габриэль Б. (2010) Моделирование воздействия уплотнения почвы на выбросы закиси азота на пахотных полях.Eur J Soil Sci 61: 348–363

CAS Статья Google Scholar

Bésuelle P, Desrues J, Viggiani G, Lenoir N (2007) Экспериментальная обработка деформации и локального разрыва в аргилите. 18e Congrès français de mécanique, Grenoble, 27–31 Août 2007. AFM, Maison de la Mécanique, Courbevoie, стр. 1–6

Google Scholar

Beylich A, Oberholzer H, Schrader S, Höper H, Wilke B (2010) Оценка влияния уплотнения почвы на почвенную биоту и почвенные биологические процессы в почвах.Soil Till Res 109: 133–143

Артикул Google Scholar

Бандрал Р., Саггар С., Болан Н., Хедли М. (2007) Преобразование выбросов азота и закиси азота из почв пастбищ под влиянием уплотнения. Soil Till Res 94: 482–492

Артикул Google Scholar

Бидо Д., Хансен А. (1993) Беспорядок и гранулированная среда. Эльзевир, Нью-Йорк, стр. 323

Google Scholar

Блэквелл П., Соан Б. (1981) Метод прогнозирования изменений объемной плотности в полевых почвах в результате уплотнения сельскохозяйственным транспортом.Eur J Soil Sci 32: 51–65

Статья Google Scholar

Ботта Г., Джораджурия Д., Розатто Х, Ферреро С. (2006) Частота движения легких тракторов по уплотнению почвы в регионе Роллинг Пампа в Аргентине. Soil Till Res 86: 9–14

Артикул Google Scholar

Boussinesq J (1885) Применение потенциалов в исследовании равновесия и движения твердых веществ, принцип расчета деформаций и давлений, которые производятся, в твердых частицах, в усилиях, направленных на выполнение упражнений на мелких участках. de leur surface или de leur intérieur; Mémoire suivi de notes étendues sur d’in d’analyse.Gauthier-Villars, Paris, p. 722

Bouwman L, Arts W (2000) Влияние уплотнения почвы на взаимосвязь между нематодами, производительностью травы и физическими свойствами почвы. Appl Soil Ecol 14: 213–222

Артикул Google Scholar

Bruand A, Cousin I, Nicoullaud B, Duval O, Begon J (1996) Сканирующие изображения пористости почвы с обратным рассеянием для анализа уплотнения почвы вокруг корней. Soil Sci Soc Am J 60: 895–901

CAS Статья Google Scholar

Бак С., Лангмаак М., Шредер С. (2000) Влияние мульчи и уплотнения почвы на свойства литья дождевых червей.Appl Soil Ecol 14: 223–229

Артикул Google Scholar

Каннелл Р. (1977) Аэрация и уплотнение почвы в связи с ростом корней и управлением почвой. Appl Biol 2: 1–86

Google Scholar

Chambon R, Desrues J, Hammad W. (1994) CLoE, новая конститутивная модель типа скорости для теоретической основы и реализации геоматериалов. Int J Numer Anal Met 18: 253–278

Статья Google Scholar

Чан К., Барчия I (2007) Уплотнение почвы контролирует численность, биомассу и распределение дождевых червей на одной молочной ферме на юго-востоке Австралии.Soil Till Res 94: 75–82

Артикул Google Scholar

Charpentier S, Bourrié G (1997) Деформация насыщенных глин под действием механического и осмотического напряжения и ее связь с расположением глин. Eur J Soil Sci 48: 49–57

Статья Google Scholar

Клауснитцер В., Хопманс Дж. (1994) Одновременное моделирование кратковременного трехмерного роста корней и потока воды в почве.Растительная почва 164: 299–314

CAS Статья Google Scholar

Клейтон Х., Арах Дж., Смит К. (1994) Измерение выбросов закиси азота с удобренных пастбищ с использованием закрытых камер. J Geophys Res-Atmos 99: 16599–16607

CAS Статья Google Scholar

Конлин Т., Ван ден Дрише Р. (2000) Реакция почвенных концентраций CO ₂ и O ₂ на уплотнение лесной почвы на участках долгосрочной продуктивности почвы в центральной Британской Колумбии.Can J Soil Sci 80: 625–632

CAS Статья Google Scholar

Corns I (1988) Уплотнение лесным оборудованием и влияние на рост хвойных растений на четырех почвах в предгорьях Альберты. Can J Forest Res 18: 79–88

Статья Google Scholar

Cui K, Défossez P, Cui YJ, Richard G (2010) Уплотнение почвы колесами: изменения во всасывании почвы, вызванные сжатием.Eur J Soil Sci 61: 599–608

CAS Статья Google Scholar

Дэвидсон Э., Суонк В., Перри Т. (1986) Различение нитрификации и денитрификации как источников образования газообразного азота в почве. Appl Environ Microb 52: 1280–1286

CAS Google Scholar

Де Неве С., Хофман Г. (2000) Влияние уплотнения почвы на углеродную и азотную минерализацию органического вещества почвы и пожнивных остатков.Biol Fert Soils 30: 544–549

Статья Google Scholar

Дефоссес П., Ричард Дж. (2002) Модели уплотнения почвы из-за дорожного движения и их оценка. Soil Till Res 67: 41–64

Статья Google Scholar

Демир М., Макинечи Э., Гунгор Б. (2008) Восстановление видов растений на уплотненной грунтовой дороге. Датчики 8: 3123–3133

Артикул Google Scholar

Desrues J, Chambon R (2002) Анализ полосы сдвига и калибровка модулей сдвига.Int J Solids Struct 39: 3757–3776

Статья Google Scholar

Desrues J, Viggiani G (2004) Локализация деформации в песке: обзор экспериментальных результатов, полученных в Гренобле с использованием стерофотограмметрии. Int J Numer Anal Met 28: 279–321

Статья Google Scholar

Декстер А. (1978) Прохождение туннелей в почве дождевыми червями. Soil Biol Biochem 10: 447–449

Статья Google Scholar

Декстер А. (1987) Уплотнение почвы вокруг корней.Растительная почва 97: 401–406

Артикул Google Scholar

Дик Р., Мирольд Д., Керле Э. (1988) Активность микробной биомассы и почвенных ферментов в уплотненных и восстановленных почвах с заносами. Soil Sci Soc Am J 52: 512–516

Статья Google Scholar

Дикерсон Б. (1976) Уплотнение почвы после трелевки на деревья в северной части Миссисипи. Soil Sci Soc Am J 40: 965–966

Статья Google Scholar

Диксон Дж., Ричи Р. (1993) Реакция почвы и сельскохозяйственных культур на нулевое, пониженное давление на грунт и традиционные транспортные системы в пахотном севообороте на суглинке, 1991.Ведомственная записка — Шотландский центр сельскохозяйственного машиностроения (Великобритания)

Долан М., Дауди Р., Вурхиз В., Джонсон Дж., Бидвелл-Шрейдер А. (1992) Поглощение фосфора и калия кукурузой в ответ на уплотнение почвы. Agron J 84: 639–642

Артикул Google Scholar

Дуглас Дж., Кроуфорд С. (1991) Влияние уплотнения почвы колесом на производство райграса и поглощение азота. Травяной корм Sci 46: 405–416

CAS Статья Google Scholar

Дуглас Дж., Кроуфорд С. (1993) Реакция травы райграса на движение колес и внесенный азот.Травяной корм Sci 48: 91–100

CAS Статья Google Scholar

Дрюри Дж. (2006) Естественное восстановление физических свойств почвы после повреждения пастбищных почв в Новой Зеландии и Австралии: обзор. Agr Ecosyst Environ 114: 159–169

Статья Google Scholar

Дрюри Дж., Кэмерон К., Бучан Дж. (2008) Урожайность пастбищ и реакция физических свойств почвы на уплотнение почвы в результате ходьбы и выпаса — обзор.Aust J Soil Res 46: 237–256

Статья Google Scholar

Дуран Суазо В.Х., Родригес Плегесуэло С.Р. (2008 г.) Предотвращение эрозии почвы и стока с помощью растительного покрова. Обзор. Agron Sustain Dev 28: 65–86

Статья Google Scholar

Дюрр К., Оберто Дж. (2000) Появление всходов сахарной свеклы ( Beta vulgaris L.) в зависимости от размера, шероховатости и положения агрегатов в семенном ложе.Растительная почва 219: 211–220

Артикул Google Scholar

Эгути Т., Муро Т. (2007) Измерение плотности уплотненного грунта при уплотнении толстого отделочного слоя. J Terramechanics 44: 347–353

Статья Google Scholar

Эсваран Х., Лал Р., Райх П. (2001) Деградация земель: обзор. В: Bridges E, Hannam I, Oldeman L, de Vries PF, Scherr S, Sompatpanit S (eds) Ответы на деградацию земель.Oxford Press, Нью-Дели, стр. 20–35

Google Scholar

Фабиола Н., Джарола Б., да Силва А., Имхофф С., Декстер А. (2003) Вклад естественного уплотнения почвы в твердость. Geoderma 113: 95–108

Статья. Google Scholar

Федер Ф., Тролард Ф., Клингельхёфер Г., Буррие Г. (2005) Мёссбауэровская спектроскопия на месте — свидетельство зеленого ржавчины (фугерита) в глейсоле и его минералогических преобразований во времени и на глубине.Geochim Cosmochim Ac 69: 4463–4483

CAS Статья Google Scholar

Флауэрс М., Лал Р. (1998) Осевая нагрузка и влияние обработки почвы на физические свойства почвы и урожайность зерна сои на молликовом охраквальфе на северо-западе Огайо. Soil Till Res 48: 21–35

Артикул Google Scholar

Фрей Б., Кремер Дж., Рюдт А., Шакка С., Маттиес Д., Люшер П. (2009) Уплотнение лесных почв тяжелой лесозаготовительной техникой влияет на структуру почвенного бактериального сообщества.Eur J Soil Biol 45: 312–320

Статья Google Scholar

Фрик Дж., Дегенхардт Б., Бучкер М. (2007) Прогнозирование использования местными жителями близлежащих зон отдыха на свежем воздухе с помощью представлений о качестве и ожиданий в отношении отдыха. Для Snow Landsc Res 81: 31–41

Google Scholar

Фриц В., Аллмарас Р., Пфлегер Ф, Дэвис Д. (1995) Остатки овса и уплотнение почвы влияют на обычную корневую гниль ( Aphanomyes euteiches ) гороха в мелкозернистой почве.Почва растений 171: 235–244

CAS Статья Google Scholar

Froehlich H, Miles D, Robbins R (1985) Восстановление объемной плотности почвы на уплотненных трассах скольжения в центральном Айдахо. Soil Sci Soc Am J 49: 1015–1017

Статья Google Scholar

Fröhlich OK (1934) Druckverteilung im Baugrunde (Распределение давления в грунтовом основании). Springer, Wien, p 178

Бронировать Google Scholar

Джерард С., Секстон П., Шоу Г. (1982) Физические факторы, влияющие на прочность почвы и рост корней.Agron J 74: 875–879

Артикул Google Scholar

Гиллиам Ф. (2007) Экологическое значение травяного яруса в лесных экосистемах умеренного пояса. Bioscience 57: 845–858

Статья Google Scholar

Глински Дж., Липец Дж. (1990) Физические условия почвы и корни растений. CRC Press, Бока-Ратон

Google Scholar

Grant R (1993) Имитационная модель уплотнения почвы и роста корней.Растительная почва 150: 1–14

Артикул Google Scholar

Greacen E, Sands R (1980) Уплотнение лесных почв. Обзор. Aust J Soil Res 18: 163–189

Статья Google Scholar

Грин В., Стюарт В. (1985) Влияние трелевочного трактора и размера шин на уплотнение почвы. South J Appl For 9: 154–157

Google Scholar

Гупта С., Шарма П., Дефранки С. (1989) Влияние уплотнения на структуру почвы 1.Adv Agron 42: 311–338

CAS Статья Google Scholar

Guyon É, Troadec JP (1994) Du sac de billes au tas de sable. Éditions Odile Jacob, Париж, стр. 306p

Google Scholar

Gysi M, Ott A, Flühler H (1999) Влияние одиночных проходов с высокой колесной нагрузкой на структурированную, не вспаханную супесчаную почву. Soil Till Res 52: 141–151

Статья Google Scholar

Håkansson I (1990) Метод определения состояния плотности пахотного слоя.Soil Till Res 16: 105–120

Артикул Google Scholar

Хоканссон И., Липец Дж. (2000) Обзор полезности значений относительной объемной плотности при изучении структуры и уплотнения почвы. Soil Till Res 53: 71–85

Артикул Google Scholar

Хамза М., Андерсон В. (2003) Реакция свойств почвы и урожайности зерна на глубокое рыхление и применение гипса в уплотненной супесчаной почве на контрасте с супесчаной супесчаной почвой в Западной Австралии.Aust J Agr Res 54: 273–282

Статья Google Scholar

Хамза М., Андерсон В. (2005) Уплотнение почвы в системах земледелия. Обзор природы, причин и возможных решений. Soil Till Res 82: 121–145

Артикул Google Scholar

Хейнонен Р. (1977) К «нормальной» насыпной плотности грунта. Soil Sci Soc Am J 41: 1214–1215

Статья Google Scholar

Хеммат А., Адамчук В. (2008) Сенсорные системы для измерения уплотнения почвы: обзор и анализ.Comput Electron Agr 63: 89–103

Статья Google Scholar

Хербаутс Дж., Эль Баяд Дж., Грубер В. (1996) Влияние лесозаготовок на гидроморфную деградацию кислых лесных почв, образовавшихся на лёссовых суглинках в средней Бельгии. Forest Ecol Manag 87: 193–207

Статья Google Scholar

Хиллель Д. (2009) Миссия почвоведения в меняющемся мире.J Plant Nutr Soil Sci 172: 5–9

CAS Статья Google Scholar

Horn R (1988) Сжимаемость пашни. Catena Supp 11: 53–71

CAS Google Scholar

Хорн Р., Ростек Дж. (2000) Процессы уплотнения недр — уровень знаний. Adv Geoecol 32: 4–54

Google Scholar

Хорн Р., Дома Х, Совиска-Юркевич А., Ван Оуверкерк С. (1995) Процессы уплотнения почвы и их влияние на структуру пахотных почв и окружающую среду.Soil Till Res 35: 23–36

Артикул Google Scholar

Исхак М., Хассан А., Саид М., Ибрагим М., Лал Р. (2001) Влияние уплотнения почвы на посевы в Пенджабе. Пакистан I. Физические свойства почвы и урожайность. Soil Till Res 59: 57–65

Статья Google Scholar

Jaeger HM, Nagel SR, Behringer RP (1996) Физика сыпучих материалов. Phys Today 49 (4): 32–38

Статья. Google Scholar

Джим К. (1987) Вытаптывание ударов отдыхающих на местах для пикников в загородном парке Гонконга.Environ Conserv 14: 117–127

Статья Google Scholar

Джонс Р., Спур Г., Томассон А. (2003) Уязвимость недр в Европе к уплотнению: предварительный анализ. Soil Till Res 73: 131–143

Артикул Google Scholar

Джонс А., Столбовой В., Руско Е., Джентиле А.Р., Гарди С., Марешал Б., Монтанарелла Л. (2009) Изменение климата в Европе. 2. Воздействие на почву.Обзор. Agron Sustain Dev 29: 423–432

CAS Статья Google Scholar

Джордан Д., Пондер Ф., Хаббард В. (2003) Влияние уплотнения почвы, опадания лесных листьев и азотных удобрений на два вида дуба и микробную активность. Appl Soil Ecol 23: 33–41

Артикул Google Scholar

Келлер Т., Ламанде М. (2010) Проблемы разработки аналитических моделей уплотнения почвы.Soil Till Res 111: 54–64

Артикул Google Scholar

Келлер Т., Дефоссес П., Вайскопф П., Арвидссон Дж., Ричард Г. (2007) SoilFlex: модель для прогнозирования напряжений почвы и уплотнения почвы из-за движения на сельскохозяйственных полях, включая синтез аналитических подходов. Soil Till Res 93: 391–411

Артикул Google Scholar

Кирби Дж., Бенго А (2002) Влияние прочности почвы на рост корней: эксперименты и анализ с использованием модели критического состояния.Eur J Soil Sci 53: 119–127

Статья Google Scholar

Кирби Дж., Бланден Б., Трейн С. (1997) Моделирование деформации грунта с использованием модели критического состояния: II. Уплотнение почвы под шинами и гусеницами. Eur J Soil Sci 48: 59–70

Статья Google Scholar

Kissling M, Hegetschweiler K, Rusterholz H, Baur B (2009) Краткосрочные и долгосрочные последствия вытаптывания людьми наземной растительности, плотности почвы, органического вещества почвы и микробных процессов почвы в пригородных буковых лесах.Appl Soil Ecol 42: 303–314

Артикул Google Scholar

Kosmas C, Danalatos N, Cammeraat L, Chabart M, Diamantopoulos J, Farand R, Gutierrez L, Jacob A, Marques H, Martinez-Fernandez J (1997) Влияние землепользования на сток и скорость эрозии почвы при Средиземноморские условия. Катена 29: 45–59

CAS Статья Google Scholar

Kretzschmar A (1991) Закапывающая способность дождевого червя Aporrectodea longa ограничена уплотнением почвы и водным потенциалом.Biol Fert Soils 11: 48–51

Статья Google Scholar

Кристофферсен А., Райли Х (2005) Влияние уплотнения почвы и режима влажности на рост корней и побегов и поглощение фосфора растениями ячменя, растущими на почвах с различным содержанием фосфора. Nutr Cycl Agroecosys 72: 135–146

Статья Google Scholar

Лал Р. (2009) Почвы и продовольственная обеспеченность, обзор.Agron Sustain Dev 29: 113–133

Статья Google Scholar

Липец Дж., Хатано Р. (2003) Количественная оценка воздействия уплотнения на физические свойства почвы и рост сельскохозяйственных культур. Geoderma 116: 107–136

Статья Google Scholar

Липец Дж., Степневски В. (1995) Влияние систем уплотнения почвы и обработки почвы на поглощение и потерю питательных веществ. Soil Till Res 35: 37–52

Артикул Google Scholar

Логхави М., Хадем М. (2006) Разработка датчика профиля уплотнения почвенного бункера.J Agr Sci 8: 1–13

Google Scholar

Лоури Б., Шулер Р. (1991) Временные эффекты уплотнения грунта на прочность почвы и рост растений. Soil Sci Soc Am J 55: 216–233

Статья Google Scholar

Мааг М., Винтер Ф. (1996) Эмиссия закиси азота в результате нитрификации и денитрификации в различных типах почв и при различном содержании влажности и температуре почвы.Appl Soil Ecol 4: 5–14

Артикул Google Scholar

Маджмудар Т.С., Берингер Р.П. (2005) Измерения контактных сил и анизотропии, вызванной напряжением в гранулированных материалах. Nature 435 (23): 1079–1082

PubMed CAS Статья Google Scholar

Марион Дж., Коул Д. (1996) Пространственные и временные вариации воздействия почвы и растительности на кемпинги. Ecol Appl 6: 520–530

Артикул Google Scholar

Маршнер Х. (1986) Минеральное питание высших растений.Академик, Лондон

Google Scholar

Масле Дж., Пассиура Дж. (1987) Влияние прочности почвы на рост молодых растений пшеницы. Австралийский журнал J Plant Physiol 14: 643–656

Статья Google Scholar

Матеречера С., Млоза-Банда Х. (1997) Сопротивление проникновению в почву, рост корней и урожай кукурузы в зависимости от системы обработки почвы на гребнях в Малави. Soil Till Res 41: 13–24

Статья Google Scholar

Матеречера С., Декстер А., Алстон А. (1991) Проникновение корней проростков различных видов растений в очень прочные почвы.Растительная почва 135: 31–41

Статья Google Scholar

МакГарри Д., Шарп Дж. (2003) Быстрый, немедленный, пригодный для использования фермерами метод оценки состояния структуры почвы для поддержки ресурсосберегающего сельского хозяйства. Ресурсосберегающее сельское хозяйство: окружающая среда, опыт фермеров, инновации, социоэкономика, политика, стр. 375

Медведев В., Цыбулько В. (1995) Почвенные критерии для оценки предельно допустимого давления на грунт сельскохозяйственной техники на черноземных почвах.Soil Till Res 36: 153–164

Статья Google Scholar

Moehring D, Rawls I (1970) Пагубные последствия лесозаготовок во влажную погоду. J Forest 68: 166–167

Google Scholar

Мосаддеги М., Хаджаббаси М., Хеммат А., Афюни М. (2000) Уплотняемость почвы в зависимости от влажности почвы и навоза в центральном Иране. Soil Till Res 55: 87–97

Артикул Google Scholar

Мюллер Л., Шиндлер У., Миршель В., Шеперд Т.Г., Болл BC, Хелминг К., Рогасик Дж., Эйленштейн Ф., Виггеринг Х. (2010) Оценка функции продуктивности почв.Обзор. Agron Sustain Dev 30: 601–614

Статья Google Scholar

Мунк Дж., Оттоу Дж. (1983) Механизм восстановительного преобразования оксидов железа в гидроморфных почвах. Ecol Bull 35: 383–394

CAS Google Scholar

Наваз М.Ф. (2010) Геохимия гидроморфных почв и вод под рисовыми культурами и лесами — непрерывные измерения, термодинамическое моделирование и кинетика.Диссертация, Марсельский университет, 211p

О’Салливан М., Симота С. (1995) Моделирование воздействия уплотнения почвы на окружающую среду: обзор. Soil Till Res 35: 69–84

Артикул Google Scholar

Оху Дж., Фолорунсо О., Адениджи Ф., Рагхаван Г. (1989) Критическое содержание влаги как показатель уплотняемости сельскохозяйственных почв в штате Борно в Нигерии. Soil Technol 2: 211–219

Статья Google Scholar

Or D, Ghezzehei T (2002) Моделирование структурной динамики почвы после обработки почвы: обзор.Soil Till Res 64: 41–59

Артикул Google Scholar

Panayiotopoulos K, Papadopoulou C, Hatjiioannidou A (1994) Устойчивость к уплотнению и проникновению альфизола и энтизола и их влияние на рост корней проростков кукурузы. Soil Till Res 31: 323–337

Артикул Google Scholar

Петерсен Х., Лакстон М. (1982) Сравнительный анализ популяций почвенной фауны и их роли в процессах разложения.Oikos 39: 288–388

Статья Google Scholar

Piñeiro G, Paruelo J, Oesterheld M, Jobbágy E (2010) Пути воздействия выпаса на органический углерод и азот почвы. Rangeland Ecol Manag 63: 109–119

Статья Google Scholar

Ponnamperuma F (1985) Химическая кинетика рисовых почв водно-болотных угодий в зависимости от плодородия почвы. В: Заболоченные почвы, характеристика, классификация и использование.Agribookstore, Филиппины, стр. 71

Google Scholar

Pupin B, Freddi O, Nahas E (2009) Микробные изменения почвы под влиянием индуцированного уплотнения. Rev Bras Cienc Solo 33: 1207–1213

CAS Статья Google Scholar

Quiroga A, Buschiazzo D, Peinemann N (1999) Уплотнение почвы связано с практикой управления полузасушливыми аргентинскими пампасами.Soil Till Res 52: 21–28

Артикул Google Scholar

Рэдфорд Б., Бридж Б., Дэвис Р., МакГарри Д., Пиллай У., Рикман Дж., Уолш П., Юл Д. (2000) Изменения свойств вертисоля и реакции пшеницы после уплотнения при движении комбайна. Soil Till Res 54: 155–170

Артикул Google Scholar

Рэдфорд Б., Уилсон-Раммени А., Симпсон Г., Белл К., Фергюсон М. (2001) Уплотненная почва влияет на популяции почвенной макрофауны в полузасушливой среде в центральном Квинсленде.Soil Biol Biochem 33: 1869–1872

CAS Статья Google Scholar

Рэпер Р., Эрбах Д. (1990) Прогнозирование напряжений в грунте с использованием метода конечных элементов. T Am Soc Agr Eng (США) 33: 725–730

Google Scholar

Renault P, Stengel P (1994) Моделирование диффузии кислорода в агрегированных почвах: I. Анаэробиоз внутри агрегатов. Soil Sci Soc Am J 58: 1017–1023

CAS Статья Google Scholar

Рибьер П., Ричард П., Филипп П., Бидо Д., Деланне Р. (2007) О существовании стационарного состояния заявлено во время гранулированного уплотнения.Eur Phys J 22: 249–253

Google Scholar

Ричард П., Никодеми М., Деланне Р., Рибьер П., Бидо Д. (2005) Медленная релаксация и уплотнение гранулированных систем. Nat Mater 4: 121–128

PubMed CAS Статья Google Scholar

Розолем К., Фолони Дж., Тиритан С. (2002) Рост корней и накопление питательных веществ в покровных культурах под влиянием уплотнения почвы.Soil Till Res 65: 109–115

Артикул Google Scholar

Roux S, Bideau D, Hansen A (1993) Свойства зернового пространства насадок: эффекты неоднородностей. В: Bideau D и Hansen A (eds) Disorder and granular media. Глава 8. С. 229–254

Сакаи Х., Нордфьель Т., Суадикани К., Талбот Б., Бёллехуус Э. (2008) Уплотнение почвы на лесных почвах из-за различных типов шин и гусениц и возможность точной оценки.Croat J For Eng 29: 15–27

Google Scholar

Сакиб М., Ахтар Дж., Куреши Р. (2004a) Исследование роста пшеницы в засоленной и заболоченной уплотненной почве I. Урожай зерна и компоненты урожая. Soil Till Res 77: 169–177

Артикул Google Scholar

Сакиб М., Ахтар Дж., Куреши Р. (2004b) Исследование роста пшеницы в засоленной и заболоченной уплотненной почве II. Рост корней и ионные отношения листьев.Soil Till Res 77: 179–187

Артикул Google Scholar

Сара П., Жевелев Х. (2007) Влияние давления посетителей на почву и растительность в нескольких различных микросредах городских парков Тель-Авива. Пейзажный план города 83: 284–293

Статья Google Scholar

Шерр С.Дж., Ядав С. (1996) Деградация земель в развивающемся мире: последствия для продовольствия, сельского хозяйства и окружающей среды до 2020 г.IFPRI, Продовольствие, Сельское хозяйство. и документ для обсуждения окружающей среды 14, Вашингтон, округ Колумбия, стр. 36

Google Scholar

Schlotzhauer S, Price J (1999) Динамика потока воды в почве на управляемом вырубаемом торфяном поле, Квебек: полевые и лабораторные исследования. Water Resour Res 35: 3675–3683

Статья Google Scholar

Schnurr-Putz S, Guggenberger G, Kusell K (2006) Уплотнение лесной почвы лесозаготовительной техникой способствует появлению прокариот.FEMS Microbiol Ecol 58: 503–516

PubMed Статья CAS Google Scholar

Селаджи С., Козенца П., Таббаг А., Рейнджер Дж., Ричард Дж. (2010) Влияние уплотнения на электрическое сопротивление почвы: лабораторное исследование. Eur J Soil Sci 61: 1043–1055

Статья Google Scholar

Shestak C, Busse M (2005) Уплотнение изменяет физические, но не биологические показатели здоровья почвы.Soil Sci Soc Am J 69: 236–246

CAS Статья Google Scholar

Ширлоу Дж., Алстон А. (1984) Влияние уплотнения почвы на рост корней и поглощение фосфора. Почва растений 77: 15–28

CAS Статья Google Scholar

Sigua GC, Coleman SW (2009) Долгосрочное влияние зоны скопления коров на стойкость почвы к пенетрометру: влияние на качество почвы и кормов.Agron Sustain Dev 29: 517–523

CAS Статья Google Scholar

Силва А.П., Имхофф С., Корси М. (2003) Оценка уплотнения почвы в орошаемой системе краткосрочного выпаса скота. Soil Till Res 70: 83–90

Артикул Google Scholar

Силва С., Баррос Н., Коста Л., Лейте Ф. (2008) Уплотнение почвы и рост эвкалипта в ответ на интенсивность движения и нагрузку экспедитора.Rev Bras Cienc Solo 32: 921–932

Артикул Google Scholar

Силвейра М., Комерфорд Н., Редди К., Пренгер Дж., ДеБуск В. (2010) Влияние использования земель в военных целях на динамику углерода почвы в лесных экосистемах Джорджии, США. Ecol Indic 10: 905–909

CAS Статья Google Scholar

Синнетт Д., Морган Дж., Уильямс М., Хатчингс Т. (2008) Сопротивление проникновению в почву и развитие корней деревьев.Управление использованием почвы 24: 273–280

Статья Google Scholar

Скиба У., Фаулер Д., Смит К. (1994) Выбросы NO и N ₂ O из почв. Оценка состояния окружающей среды 31: 153–158

CAS Статья Google Scholar

Смит К., Джонстон М., Лоренц С. (1997) Оценка восприимчивости к уплотнению лесных почв Южной Африки. I. Влияние типа почвы, влажности и приложенного давления на одноосное уплотнение.Soil Till Res 41: 53–73

Статья Google Scholar

Смит Р., Эллис А., Хорн Р. (2000) Модифицированные уравнения Буссинеска для неравномерной нагрузки на шину. J Terramechanics 37: 207–222

Статья Google Scholar

Соан Б. (1990) Роль органического вещества в уплотняемости почвы: обзор некоторых практических аспектов. Soil Till Res 16: 179–201

Статья Google Scholar

Соан Б., Пиджон Дж. (1975) Требования к обработке почвы в зависимости от физических свойств почвы.Soil Sci 119: 376–384

Статья Google Scholar

Соан Б., Ван Оуверкерк С. (1995) Влияние уплотнения почвы в растениеводстве на качество окружающей среды. Soil Till Res 35: 5–22

Статья Google Scholar

Соан Б., Диксон Дж., Кэмпбелл Д. (1982) Уплотнение сельскохозяйственными транспортными средствами: обзор III. Частота и контроль уплотнения в растениеводстве.Soil Till Res 2: 3–36

Артикул Google Scholar

Söhne W (1958) Основы распределения давления и уплотнения почвы под шинами трактора. Agr Eng 39: 276–281

Google Scholar

Сова Дж., Кулак Д. (2008) Вероятность нарушения почвы во время заготовки древесины. Croat J For Eng 29: 29–39

Google Scholar

SSSA (1996) Глоссарий почвоведческих терминов.Американское общество почвоведов, Мэдисон

Google Scholar

Тан X, Чанг С. (2007) Уплотнение почвы и поправка на лесную подстилку влияют на минерализацию углерода и чистого азота в почве бореальных лесов. Soil Till Res 93: 77–86

Артикул Google Scholar

Тан X, Чанг С., Кабземс Р. (2008) Уплотнение почвы и удаление лесной подстилки снизили активность микробной биомассы и ферментов в почве бореального осинового леса.Biol Fert Soils 44: 471–479

Статья Google Scholar

Тардье Ф. (1994) Рост и функционирование корней и корневой системы при уплотнении почвы. К системе с множественной сигнализацией? Soil Till Res 30: 217–243

Артикул Google Scholar

Тейлор Х.М. (1971) Влияние прочности почвы на прорастание проростков, рост корней и урожайность сельскохозяйственных культур.В: Барнс К.К., Карлтон В.М., Тейлор Х.М., Трокмортон Р.И., ван ден Берг Г.Е. (ред.) Уплотнение сельскохозяйственных почв. Американское общество инженеров сельского хозяйства, Сент-Джозеф, стр. 292–305

Google Scholar

Тейлор Х.М., Рэтлифф Л.Ф. (1969) Степень удлинения корней хлопка и арахиса в зависимости от прочности почвы и влажности почвы. Soil Sci 108: 113–119

Статья Google Scholar

Тейлор Х., Роберсон Дж., Паркер Дж. Р. (1966) Зависимость прочности почвы от проникновения корней для почвенных материалов со средней и крупной текстурой.Soil Sci 102: 18–22

Статья Google Scholar

Творкорски Т., Бургер Дж., Смит Д. (1983) Текстура почвы и объемная плотность влияют на ранний рост саженцев белого дуба. Заметки о древесных растениях 34: 22–25

Google Scholar

Usowicz B, Lipiec J (2009) Пространственное распределение сопротивления грунту проникновению под влиянием уплотнения грунта: фрактальный подход. Ecol Complex 6: 263–271

Статья Google Scholar

Ван ден Берг Ф., Кубиак Р., Бенджи В., Маевски М., Йейтс С., Ривз Г., Смелт Дж., Ван дер Линден А. (1999) Выбросы пестицидов в атмосферу.Water Air Soil Poll 115: 195–218

Статья Google Scholar

Van-Camp L, Bujarrabal B, Gentile AR, Jones RJA, Montanarella L, Olazabal C, Selvaradjou SK (2004) Отчеты технических рабочих групп, созданных в рамках Тематической стратегии защиты почвы, 21319 евро EN / 3. Офис официальных публикаций Европейских сообществ, Люксембург, стр. 872

Google Scholar

Вурхиз В., Хендрик Дж. (1977) Наш новейший природный ресурс; уплотнение, хорошее и плохое влияние на энергетические потребности.Сельскохозяйственные почвы 29: 11–13

Google Scholar

Вурхиз В., Фаррелл Д., Ларсон В. (1975) Влияние прочности почвы и аэрации на удлинение корня. Soil Sci Soc Am J 39: 948–953

Статья Google Scholar

Вакиндики I, Бен-Гур М. (2002) Минералогия почвы и влияние текстуры на микроморфологию коры, инфильтрацию и эрозию. Soil Sci Soc Am J 66: 897–905

CAS Статья Google Scholar

Webb R (2002) Восстановление сильно уплотненных почв в пустыне Мохаве, Калифорния, США.Arid Land Res Manag 16: 291–305

Статья Google Scholar

Weert R (1974) Влияние механической вырубки леса на состояние почвы и, как следствие, влияние на рост корней. Троп Агр (Тринидад и Тобаго) 51: 325–331

Google Scholar

Уильямсон Дж., Нилсен В. (2000) Влияние лесного участка на скорость и степень уплотнения почвы и нарушение профиля трелевочных путей во время наземных рубок.Can J Forest Res 30: 1196–1205

Статья Google Scholar

Яо Х., Конрад Р., Вассманн Р., Нойе Х (1999) Влияние характеристик почвы на последовательное сокращение и производство метана на шестнадцати рисовых рисовых почвах из Китая, Филиппин и Италии. Биогеохимия 47: 269–295

CAS Статья Google Scholar

Ю Х, Митчелл Дж (1998) Анализ сопротивления конуса: обзор методов.J Geotech Geoenviron 124: 140–148

Статья Google Scholar

Зеннер Э., Бергер А. (2008) Влияние движения трелевочного трактора и интенсивности удаления растительного покрова на наземную флору сплошной вырубки с запасами лиственных пород на севере в Миннесоте, США. Forest Ecol Manag 256: 1785–1794

Статья Google Scholar

Зеннер Э., Кабрик Дж., Дженсен Р., Пек Дж., Грабнер Дж. (2006) Реакция наземной флоры на градиент интенсивности уборки урожая в озере Миссури.Форес 222 (1–3): 326–334

Google Scholar

онлайн-инструмент для оценки эрозии почвы

Коэффициент К К фактор — фактор эродируемости почвы, который отражает восприимчивость эрозия почвы и скорость стока, измеренная в соответствии со стандартом состояние участка.Почвы с высоким содержанием глины имеют низкие значения K, примерно от 0,05 до 0,15, поскольку они устойчивы к отслаиванию. Грунты с крупной структурой, такие как песчаные почвы, имеют низкие значения K, примерно от 0,05 до 0,2, из-за малого стока хотя эти почвы легко отделяются. Почвы средней текстуры, такие как илово-суглинистые почвы имеют умеренные значения К, примерно от 0,25 до 0,4, потому что они умеренно восприимчивы к отслоению и производят умеренный сток. Наиболее подвержены эрозии почвы с высоким содержанием ила. почвы.Они легко отсоединяются; имеют тенденцию образовывать корку и производить высокие скорости сток. Значения K для этих почв обычно превышают 0,4. Органическое вещество снижает эрозионную способность, поскольку снижает восприимчивость почвы до отслоения, и это увеличивает инфильтрацию, что снижает сток и, как следствие, эрозия. Добавление или накопление повышенного органического вопрос через управление, такой как внесение навоза, представлен в факторе C, а не в K-факторе.Экстраполяция коэффициента К номограмма за пределами органического вещества 4% не рекомендуется или не допускается в РУСЛЕ. В RUSLE коэффициент K учитывает всю почву, а коэффициент Kf учитывает только мелкоземельная фракция, материал <2,00 мм в эквиваленте диаметр. Для большинства почв Kf = K. Структура почвы влияет как на восприимчивость к отслоению, так и инфильтрация. Проницаемость почвенного профиля влияет на K, поскольку он влияет на сток. Хотя коэффициент К был выбран для представления почвы в ее естественном состояние, прошлое управление или неправильное использование почвы при интенсивном земледелии может повышают эрозионность почвы. Коэффициент K может потребоваться увеличить, если недра обнажены или если органическое вещество истощено, структура почвы разрушена или ее уплотнение снизило проницаемость. А квалифицированный почвовед может помочь в этой интерпретации. Из Технический Руководство по использованию RUSLE в Мичигане , NRCS-USDA State Office of Michigan. R K LS C P Т

Влияние уплотнения почвы

Введение

Сегодня угроза уплотнения почвы выше, чем в прошлом, из-за резкого увеличения размеров сельскохозяйственной техники (рис. 1). Поэтому производители должны уделять уплотнению почвы больше внимания, чем раньше. В этом информационном бюллетене мы обсудим последствия уплотнения почвы и кратко определим способы его предотвращения или смягчения.

Рис. 1. Вес трактора резко увеличился с 1950-х годов. Соун Б. Д. и Ван Оуверкерк. 1998. «Уплотнение почвы: глобальная угроза устойчивому землепользованию». Достижения в геоэкологии 31: 517-525.

Влияние уплотнения на урожайность

Влияние уплотнения почвы на корма

Влияние дорожного движения на люцерну и травяной дерново является комбинацией уплотнения почвы и повреждения древостоя. В недавнем исследовании, проведенном в Висконсине и Айове, были зарегистрированы ежегодные потери урожая люцерны до 37 процентов из-за нормального движения в поле.На основе этой работы был инициирован многосторонний проект, чтобы лучше понять потери урожая из-за трафика люцерны. Потери доходности колеблются от 1 до 34 процентов (Рисунок 2). Повреждение насаждений люцерны намного больше через 5 дней после скашивания, чем через 2 дня после скашивания, что свидетельствует о важности своевременной уборки силоса или сена с поля.

Рисунок 2. Потери урожая из-за движения люцерны через 2 и 5 дней после обрезки. Сто процентов делянок шесть раз обкатили трактором мощностью 100 л.с.Ундерсандер, Д. 2003. Личное сообщение.

Воздействие уплотнения почвы на вспаханные почвы

Обработка почвы часто проводится для удаления колеи, и фермеры полагают, что она заботится о уплотнении почвы. Таким образом, фермеры становятся беспечными и игнорируют условия влажности почвы для движения транспорта и другие важные принципы предотвращения уплотнения почвы, полагая, что они всегда могут решить проблему с помощью обработки почвы.

Важно различать уплотнение верхнего и нижнего слоев почвы. Исследования показали, что обработка почвы может смягчить последствия уплотнения верхнего слоя почвы на песчаных почвах в течение 1 года.Однако на более тяжелых почвах требуется больше проходов обработки и повторяющиеся циклы замораживания-сушки, чтобы смягчить эффекты уплотнения поверхности. Таким образом, уплотнение верхнего слоя почвы снижает урожайность на этих почвах, несмотря на обработку почвы. Поскольку большинство почв Пенсильвании содержат значительное количество глины в поверхностных горизонтах, уплотнение верхнего слоя почвы может снизить урожайность даже при обработке почвы.

Уплотнение почвы ниже глубины нормальной обработки почвы. Исследования показывают, что уплотнение грунта не снижается циклами замораживания-оттаивания и увлажнения-сушки на любом типе почвы.В рамках международного исследования, которое включало обработку почвы после уплотнения, средние потери урожайности в первый год составили примерно 15 процентов, хотя результаты менялись от года к году и от участка к участку (Рисунок 3). Считалось, что эта потеря в первый год в первую очередь связана с остаточным эффектом уплотнения верхнего слоя почвы. Без повторного уплотнения потери урожая снизились примерно до 3 процентов через 10 лет после уплотнения. Окончательную потерю урожая, которая, скорее всего, возникла из-за уплотнения грунта, можно считать постоянным.Эффекты уплотнения грунта возникают из-за использования высоких осевых нагрузок (10 тонн и более) на влажной почве и наблюдаются на всех типах почв (включая песчаные почвы).

Рисунок 3. Относительная урожайность на уплотненной почве по сравнению с неуплотненной почвой с отвальной вспашкой. Сто процентов полей в нескольких местах в северных широтах было четыре раза обкатано с 10-тонной осевой нагрузкой и накачанными шинами 40 фунтов на квадратный дюйм. Hakansson, I. и R.C. Reeder. 1994. «Уплотнение почвы транспортными средствами с высокой осевой нагрузкой — степень, устойчивость и реакция растений.«Soil Tillage Research 29: 277-304.

Обработка почвы также может вызвать образование поддона. Наиболее опасной формой обработки почвы является отвальная вспашка с одним колесом (или лошадью) в борозде, что вызывает прямое уплотнение почвы. плуг с отвалом на суше, безусловно, предпочтительнее этой практики. Однако даже в этом случае отвал может вызывать уплотнение непосредственно под плугом. Диск является еще одним орудием, которое может вызвать образование такого поддона. В наших исследованиях, проведенных в Пенсильвании, мы также наблюдали формирование плугов на молочных фермах, которые использовали чизельный плуг (Рисунок 4).

Рис. 4. Сопротивление проникновению на молочной ферме PA, где для подготовки поля использовалось долото / диск. Чуть ниже глубины чизельной вспашки был обнаружен поддон.

Для подготовки семенного ложа в уплотненной почве требуется больше операций по обработке почвы и больше мощности. Это приводит к усиленному измельчению почвы и общему ухудшению структуры почвы, что делает ее более чувствительной к повторному уплотнению. Следовательно, уплотнение может вызвать порочную спираль обработки почвы, которая ухудшает почву (рис. 5) и приводит к увеличению выбросов парниковых газов, углекислого газа, метана и закиси азота из-за повышенного расхода топлива и более медленного просачивания воды.Потери аммиака также увеличиваются из-за уменьшения инфильтрации уплотненной почвы. Увеличение стока вызовет усиление эрозии и потерь питательных веществ и пестицидов в поверхностные воды. В то же время снижение просачивания через почвенный профиль ограничивает возможность пополнения подземных вод из уплотненных почв. Таким образом, эта порочная спираль уплотнения / обработки почвы представляет собой экологическую угрозу с последствиями, выходящими за рамки отдельного поля.

Рисунок 5. Динамика современных животноводческих ферм может легко привести к нисходящей спирали деградации почвы с уплотнением и обработкой почвы.

Влияние уплотнения почвы на производство сельскохозяйственных культур по нулевой технологии

У технологии нулевой обработки много преимуществ по сравнению с обработкой почвы — снижение трудозатрат, снижение затрат на оборудование, меньший сток и эрозия, повышенная засухоустойчивость сельскохозяйственных культур и более высокое содержание органических веществ биологическая активность. Более высокое содержание органического вещества и биологическая активность при нулевой обработке почвы делают почву более устойчивой к ее уплотнению. Одно исследование очень хорошо это иллюстрирует (Рисунок 6). Верхний слой почвы с полей с длительной нулевой и традиционной обработкой почвы подвергался стандартной уплотнительной обработке при различной влажности.«Тест на плотность по Проктору» используется для определения максимальной уплотняемости почвы. Обычная почва для обработки почвы может быть уплотнена до максимальной плотности 1,65 г / см ³ , что считается ограничивающим для корней почвы. Почву с нулевой обработкой почвы можно было уплотнить только до 1,40 г / см ³ , что не считается ограничением для корней. Таким образом, уплотнение верхнего слоя почвы не будет проблемой на полях с нулевой обработкой почвы. Повышенная твердость почв для нулевой обработки почвы делает их более доступными, а поля для нулевой обработки почвы со временем могут стать лучше осушаемыми.

Рис. 6. Поверхность долговременной почвы с нулевой обработкой почвы не может быть уплотнена до такой же плотности, как почва с традиционной обработкой из-за более высокого содержания органических веществ. Thomas, G.W., G.R. Haszler и R.L. Blevins. 1996. «Влияние органического вещества и обработки почвы на максимальное уплотнение почвы с помощью теста Проктора». Почвоведение 161: 502-508.

При этом уплотнение все еще может иметь значительное негативное влияние на продуктивность почв с нулевой обработкой почвы. В нашем собственном исследовании мы наблюдали снижение урожайности на 30 бушелей в засушливый 2002 год и снижение урожайности на 20 бушелей во влажный 2003 год (Рисунок 7).Согласно исследованиям, проведенным в Кентукки, урожай кукурузы на чрезвычайно уплотненной почве с нулевой обработкой почвы составил всего 2 процента от урожая на неуплотненной почве в первый год после уплотнения (Рисунок 8). Примечательно, что урожайность вернулась (без обработки почвы) до 85 процентов на второй год после уплотнения и стабилизировалась примерно на 93 процентах после этого. Это показывает устойчивость почв для нулевой обработки почвы за счет биологических факторов, но также показывает, что уплотнение может привести к очень значительным краткосрочным и долгосрочным потерям урожая при нулевой обработке почвы.

Рисунок 7.Уплотнение почвы может привести к значительным потерям урожая при нулевой обработке почвы. Сто процентов поля было уплотнено 30-тонным навозным грузовиком с накачанными шинами на 100 фунтов на квадратный дюйм. (Испытание штата Пенсильвания в округе Центр.)

Рис. 8. Снижение урожайности кукурузы из-за сильного уплотнения верхних 12 дюймов почвы с длительной нулевой обработкой почвы в Кентукки. Мердок, Л. 2002. Личное общение.

Влияние уплотнения почвы на состояние почвы и сельскохозяйственных культур

В этом разделе мы рассмотрим влияние уплотнения почвы на физические, химические и биологические свойства почвы, а также на рост и здоровье сельскохозяйственных культур.

Плотность почвы

Самым прямым следствием уплотнения почвы является увеличение объемной плотности почвы. Насыпная плотность — это масса высушенного в печи почвы в стандартном объеме почвы, часто выражаемая в граммах на кубический сантиметр (г / см3). Оптимальная насыпная плотность почв зависит от текстуры почвы (Таблица 1). Когда объемная плотность превышает определенный уровень, рост корней ограничивается. Здесь следует сделать осторожность в отношении влияния обработки почвы на насыпную плотность. Почвы с нулевой обработкой почвы часто имеют более высокую насыпную плотность, чем недавно обработанные почвы.Однако из-за более высокого содержания органического вещества в верхнем слое почвы и большей биологической активности структура почвы с нулевой обработкой почвы может быть более благоприятной для роста корней, чем структура культивируемой почвы, несмотря на более высокую насыпную плотность.

суглинок

Таблица 1. Идеальная насыпная плотность и плотность, ограничивающая корень.

Текстура почвы	Ideal Насыпная плотность	Насыпная плотность ограничивает рост корней
	—— г / см 3 ——
USDA.1999. Руководство по набору для проверки качества почвы. Институт качества почвы Министерства сельского хозяйства США. Вашингтон, округ Колумбия
Песок, суглинистый песок	<1,60	> 1,80
Суглинок, суглинок	<1,40	> 1,80
Глина, глина	Суглинок	1,40	> 1,75
Ил, илистый суглинок	<1,30	> 1,75
Суглинок илистый суглинок	<1.40	> 1,65
Глина песчанистая, илистая	<1,10	> 1,58
Глина	<1,10	> 1,47

Плотность

, пористость почвы уменьшается. На крупные поры (так называемые макропоры), необходимые для движения воды и воздуха в почве, в первую очередь влияет уплотнение почвы. Исследования показали, что большинству корней растений для роста требуется более чем 10-процентная пористость, заполненная воздухом.Количество дней с адекватным процентом заполненной воздухом пористости будет сокращено из-за уплотнения, что отрицательно скажется на росте и функции корня. Важно отметить, что обработка уплотненных почв делает их более восприимчивыми к повторному уплотнению. В одном исследовании общая пористость и макропористость пастбища сравнивалась с пористостью плуга в пахотной почве. В одном случае чаша плуга никогда не была разбита из-за образования грунта, тогда как в другом случае чаша плуга была разбита, но чаша была преобразована после многих лет нормальной работы по полю и обработки почвы.Результаты демонстрируют уменьшение крупных пор в поддоне плуга и худшее состояние повторно уплотненного поддона плуга (Рисунок 9). Почва с длительной нулевой обработкой почвы, не подвергавшаяся уплотнению, будет в таком же состоянии, как и пастбищная почва.

Рис. 9. Общая пористость и макропористость были значительно уменьшены в исходной и загрунтованной, но впоследствии повторно уплотненной пашне по сравнению с неуплотненным пастбищем. По материалам Kooistra, M.J. и O.H. Boersma. 1994. «Уплотнение грунта в морских супесчаных суглинках Голландии: методы и эффекты рыхления.»Исследование обработки почвы 29: 237-247.

Сопротивление проникновению

Проникновение корней ограничено, если корни сталкиваются с большим сопротивлением. Исследования на полностью нарушенной почве, набитой до различной плотности, показали, что рост корней линейно уменьшается с сопротивлением проникновению, начиная с 100 фунтов на квадратный дюйм до тех пор, пока рост корней полностью прекращается при 300 фунтах на квадратный дюйм (Рисунок 10). Сопротивление проникновению является лучшим индикатором влияния уплотнения почвы на рост корней, чем объемная плотность, поскольку результаты можно интерпретировать независимо от текстуры почвы.Дополнительную информацию о сопротивлении проникновению можно найти в разделе «Диагностика уплотнения почвы с помощью пенетрометра» (тестер уплотнения почвы).

Рисунок 10. Взаимосвязь между сопротивлением проникновению и проникновением корня. По материалам Тейлора, Х. М., Г. М. Роберсона и Дж. Дж. Паркера. 1966. «Соотношение прочности почвы-проникновения корней для средне- и крупнозернистых почвенных материалов». Почвоведение 102: 18-22.

Структура почвы

Уплотнение почвы разрушает структуру почвы и приводит к более массивной структуре почвы с меньшим количеством естественных пустот (Рисунок 11).В пастбищной почве (подобной почве с нулевой обработкой почвы, которая не обрабатывалась в течение длительного времени) структура почвы очень хорошо развита из-за воздействия повышенного содержания органического вещества и тонкой корневой системы трав. Даже под дождем такая почва не смывается, потому что агрегаты очень стабильны и инфильтрация высока. Поры можно увидеть под верхним слоем почвы из-за воздействия почвенных животных, таких как дождевые черви и корни. Однако на вспаханной почве с плугом структура верхнего слоя почвы намного слабее.Капли дождя, попадая на поверхность, быстро образуют уплотнение, которое при высыхании превращается в корку. Инфильтрация на этой почве будет быстро уменьшаться. На глубине обработки почвы образовался очень плотный поддон, а ниже глубины вспашки видны несколько пор, созданных почвенными животными и разложившимися корнями. Глубокая обработка поддона плуга помогает, но не улучшает структуру почвы (Рисунок 11). Для улучшения структуры почвы необходимо стимулирование биологической активности почвы за счет уменьшения обработки почвы и увеличения поступления органических веществ.

1. Сильно развитая структура, крошка
2. Слаборазвитая структура, крошка
3. Почвенный материал с множеством старых корневых каналов и каналов дождевых червей
4. Слабо развитая структура, комковатая
5. Плуг, уплотненный, мало корневых каналов или каналов дождевых червей
6. материал с корневыми каналами
7. Сломанный поддон плуга с несколькими большими воздушными карманами
8. Слабо развитая структура

Рис. 11. Уплотнение почвы повреждает структуру почвы, а обработка почвы мало способствует ее улучшению.По материалам Kooistra, M.J. и O.H. Boersma. 1994. «Уплотнение грунта в голландских морских супесях: методы рыхления и эффекты». Исследование обработки почвы 29: 237-247.

Биота почвы

Почва содержит огромное количество организмов. Их можно разделить на микро-, мезо- и макрофауну (мелкую, среднюю и крупную). Бактерии и грибы — важная микрофауна почвы, которая питается органическими веществами или живыми растениями. На акре луга содержится 0,5-1 тонна бактерий и 1-2 тонны биомассы грибов.В той же почве содержится примерно 10 тонн живых корней трав и 40 тонн «мертвого» органического вещества. Большинство бактерий и грибов выполняют полезные функции, такие как разложение растительных остатков, высвобождение питательных веществ и образование агрегатов. Некоторые бактерии, такие как ризобии, обеспечивают растения азотом. Некоторые грибы живут в симбиозе с корнями растений, способствуя усвоению неподвижных питательных веществ, таких как фосфор и калий. Лишь некоторые бактерии и грибки имеют отрицательные эффекты (например, болезни растений).Бактерии и грибы лежат в основе пищевой сети почвы (рис. 12). Они питаются другими организмами, такими как простейшие, нематоды и членистоногие (некоторые нематоды питаются корнями растений), которые питаются более крупными почвенными животными. Наличие большего разнообразия почвенных организмов помогает держать «плохих» насекомых под контролем, потому что хищников тоже может быть много.

Рис. 12. Почвенная пищевая сеть. Предоставлено Службой охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США.

Уплотнение почвы влияет на среду обитания почвенных организмов за счет уменьшения размера пор и изменения физической среды почвы.Самые мелкие организмы, такие как бактерии и грибки, могут жить в порах, которые сложно уплотнить. Даже простейшие очень малы и вряд ли будут напрямую затронуты уплотнением. С другой стороны, количество нематод, скорее всего, сократится за счет уплотнения почвы, поскольку их поровое пространство может быть уменьшено. Это может повлиять как на «плохих» (питающихся корнями), так и «хороших» (питающихся грибами и бактериями) нематод. Поскольку уплотнение может уменьшить популяцию нематод, питающихся грибами и бактериями, вполне возможно, что популяция бактерий увеличивается с уплотнением, поскольку количество хищников уменьшается.

Другой эффект уплотнения почвенной биоты является косвенным. Из-за более медленного просачивания воды в уплотненную почву могут возникать длительные периоды насыщения. Некоторые почвенные организмы затем начинают использовать нитраты вместо кислорода, и происходит денитрификация. Некоторые анаэробные бактерии выделяют сероводород (запах тухлых яиц, типичный для болот). Этот газ токсичен для многих растений. В целом разложение органического вещества в уплотненных почвах будет происходить медленнее, и будет происходить меньшая биологическая активность.

Более крупные почвенные животные (мезо- и макрофауна) также страдают от уплотнения почвы. Не роющие животные, такие как клещи, коллемболы и личинки мух, будут испытывать особые трудности при жизни в уплотненной почве. Роющие животные, такие как дождевые черви, термиты, муравьи и жуки, могут лучше защищаться, но все равно будут страдать от негативных последствий. В исследовании, проведенном в Австралии, уплотнение влажной почвы 10-тонной осевой нагрузкой уменьшило общую численность макрофауны. Количество дождевых червей уменьшилось с 166 000 до 8 000 на акр из-за сильного уплотнения (Таблица 2).Уплотнение сухой почвы 6-тонной осевой нагрузкой не оказало негативного воздействия на макрофауну. В почвах с высокой насыпной плотностью было уменьшено количество туннелей для земляных червей, что указывает на снижение активности дождевых червей (рис. 13).

Ежегодное уплотнение

Таблица 2. Влияние уплотнения почвы на количество дождевых червей в Австралии (в среднем за 5 лет).

Обработка уплотнением	Земляные черви (кол-во на акр)
По материалам Radford, B.J., A.C.Wilson-Rummenie, G.Б. Симпсон, К. Л. Белл и М. А. Фергюсон. 2001. «Уплотненная почва влияет на популяции почвенной макрофауны в полузасушливой среде в центральном Квинсленде». Биология и биохимия почвы 33: 1, 869-1, 872.
Без уплотнения	166.000
Ежегодное уплотнение влажной почвы при нагрузке на ось 10 тонн	8000
влажный грунт при нагрузке на ось 6 тонн	20000
Ежегодное уплотнение сухой почвы при нагрузке на ось 6 тонн	220 000
Только уплотнение в первый год	110 000
Глубокая обработка почвы после уплотнения первый год	100000

Рисунок 13.Уплотнение почвы сокращает проход земляных червей. Раштон, С. П. 1986. «Влияние уплотнения почвы на Lumbricus terrestris и его возможные последствия для населения на землях, восстановленных в результате открытой добычи угля». Педология 29: 85-90.

Почвенные организмы чрезвычайно важны для продуктивности почвы и экологических функций, особенно при нулевой обработке почвы. Поэтому снижение биологической активности из-за уплотнения вызывает большую озабоченность. К счастью, более высокая биологическая активность в почвах с нулевой обработкой также помогает им быстрее восстанавливаться после уплотнения, чем пахотные почвы.Однако, чтобы гарантировать высокую продуктивность почвы, необходимо избегать ее уплотнения.

Инфильтрация и просачивание воды

Уплотнение почвы вызывает уменьшение крупных пор (называемых макропорами), что приводит к гораздо более низкой скорости инфильтрации воды в почву, а также к снижению насыщенной гидравлической проводимости. Насыщенная гидравлическая проводимость — это движение воды через почву, когда почва полностью насыщена водой. Ненасыщенная гидравлическая проводимость — это движение воды в почве, которая не насыщена.Ненасыщенная гидравлическая проводимость иногда увеличивается из-за уплотнения. Ненасыщенная гидравлическая проводимость важна, когда вода должна перейти к корням. Таким образом, уплотненные почвы иногда не так чувствительны к засухе, как неуплотненные почвы — если предположить, что корневая система одинакового размера в обоих случаях, что обычно не так. Как правило, чистый эффект уплотнения заключается в том, что посевы легче повреждаются засухой из-за небольшой корневой системы.

В эксперименте на пастбищах объем макропор уплотненной почвы был вдвое меньше, чем объем неуплотненной почвы (Таблица 3).Резко снизились воздухопроницаемость и скорость инфильтрации. Результатом будет уменьшенная аэрация и повышенный сток.

Т. и К. Э. Кроуфорд. 1993. «Реакция травы райграса на движение колес и внесенный азот». Наука о травах 48: 91-100.

Таблица 3. Влияние уплотнения на объем макропор, воздухопроницаемость и скорость инфильтрации при исследовании пастбищ.

Уплотнение	Объем макропор (футы 3 / фут 3 )	Воздухопроницаемость (мм 2 )	Скорость инфильтрации (дюйм / час)
Неуплотненный	0,119	55	1,06
Уплотненный	0,044	1	0,25

степень инфильтрации будет высокой, так как степень уплотнения будет высокой. почва комковатая и грубая. Подготовка посевного ложа к измельчению комьев включает несколько проходов трактором по полю.Это уменьшит шероховатость поверхности, но уплотненная почва, которая была обработана, имеет более крупные агрегаты, чем та же почва, которая не была уплотнена. Таким образом, степень инфильтрации может быть достаточно высокой в ​​уплотненной почве сразу после обработки почвы. Воздействие капель дождя на поверхность почвы и последующие поездки по полю во многом сводят на нет это очевидное преимущество. Это видно в поле в виде застаивания воды в следах колес (Рисунок 14, см. Следующую страницу). На этих следах колес обычно начинается сток и эрозия, особенно если они проходят вверх и вниз по склону.

Рис. 14. Уплотнение почвы снижает инфильтрацию.

Рост корней

Рост корней в уплотненных почвах ограничен, поскольку корни могут развивать максимальное давление, выше которого они не могут расширяться в почве. Как упоминалось выше, максимальное сопротивление проникновению (измеренное стандартным конусным пенетрометром), которое могут преодолеть корни, составляет 300 фунтов на квадратный дюйм. Во многих случаях корни могут прорасти через трещины и трещины, поэтому полное отсутствие роста корней маловероятно.Вместо этого корни будут концентрироваться в областях над или рядом с уплотненными зонами в почве (Рисунок 15). Помимо эффекта сопротивления проникновению, корни также страдают от повышенных анаэробных условий в уплотненных почвах. Снижение роста корней ограничивает такие функции корней, как закрепление растений и поглощение воды и питательных веществ. Кроме того, было обнаружено, что уплотнение почвы снижает клубенькообразование бобовых культур, таких как соя, что может ограничивать азотное питание этих культур.

Рисунок 15.В неуплотненной почве (слева) корни занимают больший объем почвы, чем в уплотненной (справа). По материалам Keisling, T. К., Дж. Т. Бэтчелор, О.А. Портье. 1995. «Морфология корней сои в почвах с почвообрабатывающими лотками и без них в нижнем течении долины реки Миссисипи». Журнал питания растений 18: 373-384.

Поглощение питательных веществ

Уплотнение почвы влияет на усвоение питательных веществ. На азот в результате уплотнения воздействуют разными способами: (1) более слабый внутренний дренаж почвы приведет к большим потерям в результате дентрификации и меньшей минерализации органического азота; (2) потери нитратов при выщелачивании уменьшатся; (3) потеря органического азота (в органическом веществе) и азотных удобрений, вносимых с поверхности, может увеличиться; и (4) диффузия нитратов и аммония к корням растений будет медленнее в уплотненных влажных почвах, но быстрее — в сухих.Во влажном умеренном климате — как в Пенсильвании — уплотнение почвы в первую очередь увеличивает потери от денитрификации и снижает минерализацию азота. В одном исследовании на супесчаных песках во влажном умеренном климате минерализация азота снизилась на 33 процента, а степень денитрификации увеличилась на 20 процентов во влажный год. В исследовании с райграсом необходимо было более чем вдвое увеличить количество азота в уплотненной почве, чтобы добиться того же выхода сухого вещества (рис. 16). Таким образом, уплотнение приводит к менее эффективному использованию азота и необходимости вносить больше при том же потенциале урожайности.

Рис. 16. Кривая азотной реакции райграса на суглинке в Шотландии в уплотненной и неуплотненной почве. Для достижения той же урожайности в 2 тонны / акр необходимо было внести вдвое больше азота. Дуглас, Дж. Т. и К. Э. Кроуфорд. 1993. «Реакция травы райграса на движение колес и внесенный азот». Наука о травах 48: 91-100.

Уплотнение сильно влияет на поглощение фосфора, потому что фосфор очень неподвижен в почве. Для усвоения фосфора необходимы обширные корневые системы.Поскольку уплотнение снижает рост корней, поглощение фосфора в уплотненной почве затруднено (Рисунок 17). Поглощение калия будет затронуто так же, как и фосфор.

Рис. 17. Поглощение и концентрация фосфора в зерне и соломе снижаются из-за уплотнения почвы. Lipiec, J., and W. Stepniewski. 1995. «Влияние систем уплотнения почвы и обработки почвы на поглощение и потери питательных веществ». Исследование обработки почвы 35: 37-52.

Управление уплотнением почвы

Основная цель этого информационного бюллетеня состояла в том, чтобы рассмотреть влияние уплотнения почвы на свойства почвы и рост сельскохозяйственных культур.Уплотнение почвы увеличивает ее плотность, снижает пористость (особенно макропористость) и приводит к увеличению сопротивления проникновению и ухудшению структуры почвы. Эта деградация усиливается, когда обработка почвы используется для разрушения уплотненной почвы. Биота почвы страдает от уплотнения. Например, количество дождевых червей и их активность снизятся в уплотненных почвах; инфильтрация и просачивание воды в уплотненных почвах медленнее; рост корней будет подавлен из-за уплотнения почвы, что приведет к снижению поглощения неподвижных питательных веществ, таких как фосфор и калий; и увеличение потерь азота можно ожидать из-за продолжительных периодов насыщения в уплотненных почвах.Таким образом, необходимо ограничение уплотнения почвы. Ниже приведены несколько советов по управлению уплотнением. Более подробная информация доступна в информационном бюллетене «Как избежать уплотнения почвы».

• Избегайте транспортировки влажной почвы. Уплотнять можно только влажную почву. Поля не должны передаваться, если они не превышают лимит пластичности или влажнее. Чтобы проверить, находится ли почва на пределе пластичности, для начала возьмите горсть почвы. Если вы легко можете сделать мяч, месив эту почву, условия не подходят для движения по полю.Искусственный дренаж может помочь увеличить количество дней движения на плохо дренированной почве.
• Поддерживайте осевые нагрузки ниже 10 тонн. Уплотнение грунта вызвано нагрузкой на ось и в основном носит постоянный характер. Чтобы избежать уплотнения грунта, поддерживайте осевые нагрузки ниже 10 тонн на ось, предпочтительно менее 6 тонн на ось.
• Уменьшите контактное давление, используя плавающие шины, двойные гусеницы или гусеницы. Уплотнение верхнего слоя почвы вызвано высоким контактным давлением. Чтобы снизить контактное давление, необходимо распределить нагрузку на большую площадь.Это можно сделать за счет снижения внутреннего давления. Основное правило гласит, что давление в шинах такое же, как и контактное давление. Шины, накачанные до 100 фунтов на квадратный дюйм, такие как шины для грузовых автомобилей, не должны находиться в поле. Чтобы иметь возможность нести груз при низком давлении в шинах, необходимы шины большего размера или несколько, отсюда и необходимость во флотационных шинах и двойных шинах. Шины большого диаметра также помогают увеличить след от шин. Гусеницы помогают распределить нагрузку на большой площади, но наличие нескольких осей под гусеницами необходимо, чтобы избежать резких скачков давления.Гусеницы имеют преимущество перед двойным уменьшением контактного давления без увеличения площади обрабатываемого поля.
• Уменьшите площадь проезжей части за счет увеличения ширины полосы и ширины транспортного средства или за счет уменьшения количества поездок. Уменьшите площадь поля, подверженного движению, за счет увеличения ширины валка разбрасывателя навоза или расстояния между колесами, чтобы отдельные колеи колес были более широко разнесены. Использование крупногабаритного оборудования и нулевой обработки почвы может сократить количество поездок по полю.Очень многообещающий подход — использовать постоянные полосы движения и никогда не использовать тяжелую технику в зоне между полосами движения. Недостатком такого подхода является необходимость регулировки расстояния между колесами на всей тяжелой технике.
• Повышение содержания органического вещества в почве и ее жизнеспособности. Почва с высоким содержанием органических веществ и почвенными организмами более устойчива к уплотнению и может лучше восстанавливаться после небольшого повреждения уплотнением. Чтобы увеличить содержание органических веществ, возвращайте растительные остатки в почву, выращивайте покровные культуры в межсезонье и используйте компост и навоз.Управляйте для максимальной производительности, чтобы оптимизировать попадание органических веществ в почву. Уменьшите потери органических веществ за счет предотвращения эрозии почвы и использования нулевой обработки почвы. Эти методы также помогут повысить биологическую активность почвы.
• Экономно используйте обработку почвы. Обработку почвы следует использовать с осторожностью, чтобы уменьшить уплотнение, когда никакие другие средства не могут быть использованы. Производителям следует избегать попадания в порочную спираль уплотнения / обработки почвы, как объяснялось ранее. Если проводится какая-либо обработка почвы, постарайтесь оставить как можно больше растительных остатков на поверхности почвы, чтобы защитить ее от эрозии и использовать их в качестве источника пищи для определенных почвенных организмов, таких как дождевые черви.Предпочтительна неинверсионная обработка почвы. По возможности проводите обработку почвы только в посевной зоне. Есть две разные точки зрения относительно полезности дробления под поверхностью почвы. Одна школа мысли заключается в том, что желательно максимальное дробление, чтобы обеспечить максимальное количество каналов для проникновения воды, аэрации и проникновения корней. Недостатком этого подхода является то, что почва более подвержена уплотнению после обработки почвы, следовательно, необходимо ограничить движение транспорта после обработки почвы.Вторая школа мысли способствует созданию широко расставленных щелей для проникновения корней, проникновения воды и воздухообмена в прочной почвенной матрице. Твердая почва между прорезями будет поддерживать движение по полю, и прорези останутся нетронутыми. Однако при этом подходе для исследования корней будет доступен меньший объем почвы, чем при первом. Глубина плотного слоя должна определять глубину обработки почвы. Глубину обработки следует устанавливать на дюйм или два ниже уплотненного поддона, если таковой имеется.Если уплотненного поддона нет, нет смысла проводить глубокую обработку почвы.

Подготовил Сьерд В. Дюкер, доцент кафедры управления почвенными ресурсами.

(PDF) 📄 Уплотняемость по текстуре и содержанию органического вещества в аллювиальных почвах

Vol. 43, № 3, 2009 185

10%. Соответствующее сокращение для

других почв было только меньшей величиной

, то есть от 0,9 до 0,7 для песка, от 2,0 до 1,8 для

суглинистого песка, 2.От 2 до 1,6 для супеси и от 2,6

до 1,9 для суглинка. Также сообщалось, что SC на

уменьшается по мере увеличения содержания органического углерода в почве на

(Soane 1990; Zhang et al. 1997).

Большой разброс между почвами, однако,

предполагает, что для определения правильного уровня органического вещества

, необходимого для достижения соответствующей объемной плотности

для облегчения роста корней, потребуются тесты на конкретную текстуру почвы

.

Для того, чтобы количественно оценить влияние внесения

органических веществ на снижение уплотняемости

почв разной текстуры,

линейных регрессий графика MBD против

% органических веществ, внесенных для каждой почвы, даны

в таблице 4.Скорость снижения MBD с увеличением содержания органического вещества на

составила

, что, по наблюдениям, сильно зависит от MBD

почвы без органических веществ. Например,

суглинистая почва с 0% органического вещества с

значением пересечения 1,855, имела наклон

-0,035 Mg м-3 /% органического вещества, тогда как на

другая крайность, песок. с 0% органического вещества

и значением пересечения 1,689 имел наклон

только -0.014 Mg м-3 /% органического вещества.

Эта взаимосвязь является лишь частично следствием

смеси вещества с низкой плотностью

(органическое вещество с объемной плотностью 0,70 мг / м3)

с веществом высокой плотности (минеральное вещество почвы

) и единственным фактор последствий

, который повлиял на MBD в пределах той же текстуры, составил

% органического вещества. Таким образом, влияние органического вещества

на МБД значительно больше в

суглинистых (супеси, суглинки, суглинки) почвах, чем

в супесчаных почвах (пески, супеси).В отличие от

этих результатов, Gupta

et al.

(1989) сообщил

, что частицы органических остатков

более эффективны в отделении монозернистых частиц в песчаных почвах

, чем в мелкозернистых почвах, из-за меньшей площади поверхности

первых. Поскольку очень высокие уровни

органических веществ обычно связаны с повышенным содержанием глины

, органическое вещество

, следовательно, вряд ли окажет какое-либо механическое воздействие на более мелкозернистые почвы из-за

большой площади поверхности почвы. глины.Смешивая FYM

с почвами, Фелтон и Али (1992) обнаружили снижение максимальной насыпной плотности на

с

на 0,032 до 0,045 Мг м-3 /% увеличение органического вещества

. В настоящем исследовании значения

варьировались от 0,013 до 0,035 Мг м-3, что почти соответствует

аналогичному порядку. Основное различие в этих исследованиях

состоит в том, что в настоящих исследованиях навоз

был смешан с почвой, и сразу же

выполнил тест Проктора, но в исследовании

Фелтона и Али различия в органическом веществе составили

за многие годы. дифференциальной обработки

, а также было время для структурных изменений

в почве.В настоящем исследовании

не было времени для улучшения структурной стабильности почвы

из-за недавнего добавления органического вещества

.

Независимо от точного механизма

, какое органическое вещество снижает объемную плотность почв

, результаты, представленные здесь, имеют практическое значение для

. Присутствие органических веществ

имеет тенденцию снижать риск уплотнения, поскольку

выводится из максимальной уплотняемости,

, следовательно, часть угрозы уплотнения для почв

, особенно суглинистых почв, может быть устранена

за счет повышенного внимания к достижение более высокого уровня

органических веществ в почвах.Помимо добавления

FYM и зеленых удобрений, практика обработки почвы с нулевым значением

также имеет тенденцию приводить к более высокому содержанию органического вещества

на поверхности почвы (Исмаил

и др.

1994; Анил Кумар 2004). При нулевой обработке почвы, когда уплотнение

обычно не может быть исправлено с помощью агрегатов

, влияние увеличения содержания органических веществ

на уменьшение уплотнения предлагает очень хороший вариант управления почвой

.

ВЫВОДЫ

Из исследования можно сделать вывод, что уплотняемость грунта

зависит от его текстуры.

Песчаные почвы достигают максимального уплотнения при относительно низком содержании влаги

по сравнению с

для суглинистых почв. Чувствительность почвы к уплотнению

увеличивается с увеличением тонкости помола

Проверка плотности почвы: 3 метода испытаний, на которые можно положиться

Уплотнение грунта — это операция, обычная для большинства строительных проектов, она увеличивает прочность и устойчивость грунта для поддержки земляных работ, конструкций и тротуаров. Методы достижения максимальной плотности почвы хорошо известны, а результаты можно проверить и количественно оценить с помощью стандартных методов.Почвенный материал укладывается слоями или поднимается на глубину от нескольких дюймов до фута или более, а уплотнительное оборудование катится, месит, вибрирует или иногда использует собственный вес для уплотнения почвы.

Правильный вид испытания на уплотнение

Спецификации уплотнения грунта устанавливаются на этапе проектирования проекта и зависят как от ожидаемых общих нагрузок, так и от того, будут ли эти нагрузки статическими или динамическими. Оценки адекватности усилий по уплотнению с использованием качественных измерений, таких как сопротивление проникновению или наблюдение за движением колес, недостаточно для определения соответствия техническим условиям.Стандартные спецификации Проктора (ASTM D698 / AASHTO T 99) хорошо подходят для контроля операций уплотнения для таких сооружений, как земляные насыпи и строительные площадки. Модифицированные спецификации Проктора (ASTM D1557 / AASHTO T 180) лучше подходят для контроля уплотнения почвы в таких областях, как тротуары и взлетно-посадочные полосы аэродромов, где большие нагрузки на колеса создают динамические силы. Типичные требования к уплотнению для проекта могут варьироваться от 90% до 95% стандартного Проктора для неструктурных участков до 98% или более модифицированного Проктора для сильно нагруженных тротуаров.

Лабораторные испытания задают эталон

Тесты Проктора — это тесты на соотношение влажности и плотности почвы, которые устанавливают максимальную сухую плотность (удельный вес почвы за вычетом веса воды) и оптимальное содержание воды в образцах почвы. Для каждого типа почвы значения сухой плотности и оптимального содержания воды различаются. Воду добавляют к четырем-шести порциям высушенного образца почвы в возрастающих количествах. Каждую подготовленную порцию уплотняют в форму для уплотнения (проктора) с помощью молотка Проктора или механического уплотнителя грунта, а затем взвешивают и корректируют на содержание влаги.Плотность в сухом состоянии увеличивается по мере того, как добавленная влага смазывает частицы почвы и обеспечивает большее уплотнение при той же приложенной энергии. При превышении оптимального содержания влаги вода начинает вытеснять почву в заданном объеме, и сухая плотность уменьшается. Графический график зависимости плотности от влажности создает четкую кривую, которая показывает влияние влаги на почву во время уплотнения. Для более глубокого изучения взаимосвязи влажности и плотности почвы и теста Проктора см. Нашу запись в блоге «Тест на уплотнение Проктора: базовое руководство».

AASHTO T 272, государственные транспортные департаменты или другие региональные органы власти предлагают метод «одноточечных» полевых испытаний для проверки того, что почва на месте совпадает с лабораторным образцом. Это испытание на уплотнение на месте выполняется с использованием того же типа формы, уплотняющего молотка и количества ударов, что и оригинальный лабораторный метод. Влагосодержание определяется с помощью измерителя влажности под давлением газа или простых методов сушки в полевых условиях. Результаты плотности и влажности наносятся на график против исходной лабораторной кривой для подтверждения совпадения.

В ситуациях, когда лабораторная информация недоступна, результаты в полевых точках можно сравнить с семейством кривых, составленных из местных или региональных данных о почве, чтобы выбрать лучшую максимальную плотность и оптимальную кривую влажности. В некоторых случаях две или три точки поля могут быть уплотнены при разном содержании влаги и сравниваться с кривыми.

Какой метод определения плотности почвы использовать?

При испытании на уплотнение почвы используется один из нескольких методов измерения плотности и влажности почвы в сухом состоянии.Здесь обсуждаются три наиболее распространенных. Результаты этих полевых испытаний сравниваются с результатами испытаний Проктора для того же грунта, установленными в лаборатории, и соотношение выражается как процент уплотнения. Поскольку результаты тестов Проктора сильно различаются в зависимости от типа почвы, наилучшие результаты достигаются при использовании лабораторных образцов из того же источника, который использовался для полевого проекта.

Тест песчаного конуса

Плотность песчаного конуса — это точный и надежный метод тестирования, который давно используется для измерения плотности грунта на месте.Процедура описана в ASTM D1556 / AASHTO T 191. Плоская опорная плита с круглым отверстием 6,5 дюйма (165,1 мм) помещается на испытательном участке и используется в качестве шаблона для выемки необходимого количества уплотненного грунта. Общий удаляемый объем определяется максимальным размером частиц почвы и может составлять до 0,1 фут3 (2 830 г / см3). Во время раскопок используются аксессуары для проверки плотности, такие как молотки, совки, долота и мешки для образцов. Весь выкопанный материал аккуратно собирается и хранится в герметичном контейнере.

Предварительно взвешенный прибор для определения плотности песчаного конуса переворачивается на опорную плиту, а металлический конус вставляется в отверстие опорной плиты. Поворотный клапан открывается, и сыпучий тестовый песок известной плотности просачивается в выкопанную тестовую скважину.

После этого частично заполненный прибор снова взвешивают и рассчитывают объем контрольной скважины путем деления массы песка, заполняющего отверстие, на объемную плотность песка. Влажный вес извлеченного извлеченного грунта делится на объем испытательной скважины для определения плотности во влажном состоянии.Плотность в сухом состоянии рассчитывается путем деления веса влажной почвы на содержание в ней воды в процентах. Процент уплотнения для теста полевой плотности рассчитывается путем деления сухой плотности почвы на максимальную сухую плотность, полученную в результате теста Проктора.

Метод определения плотности песчаного конуса для испытания на уплотнение

Плюсы и минусы

Плюсы	Минусы
Точность и надежность; длительная история допустимого использования	Для завершения испытаний может потребоваться 30 минут или более
Стандартный метод испытаний ASTM	Тяжелому оборудованию, находящемуся поблизости, может потребоваться кратковременная приостановка работы
Не требует обширного обучения	Альтернатива тесты должны использоваться там, где значительное количество +1.Имеется материал размером 5 дюймов (38 мм)
Для использования не требуется лицензирование или разрешение	Не следует использовать для испытания насыщенных, высокопластичных грунтов
Оборудование и материалы не опасны	Все выкопанные материалы должны быть тщательно восстановлены
Оборудование экономично

Испытание на резиновый шар

Плотность резинового шара имеет некоторые сходства с методом песчаного конуса.Подобно методу песчаного конуса, выкапывается пробная яма, почва аккуратно собирается и откладывается. Над отверстием помещается баллонный прибор для измерения плотности, и вместо использования песка для измерения объема откалиброванный резервуар с водой находится под давлением, заставляя резиновую мембрану проникать в котлован. Деления на сосуде считываются, чтобы определить количество вытесненной воды, чтобы можно было рассчитать весь объем. Метод испытания описан в ASTM D2167 / AASHTO T 205 (отозван). Испытания выполнить немного проще, чем песчаный конус, и их можно быстро повторить, поскольку вода остается в сосуде.

Метод резинового шара

Плюсы и минусы

Плюсы	Минусы
Точность и надежность; длительная история допустимого использования	Для завершения испытаний может потребоваться 15-20 минут или более
Стандартный метод испытаний ASTM	Баллонные мембраны могут проколоть во время испытаний
Не требует обширного обучения	Предназначен для тонких- зернистые или гранулированные грунты без заметных количеств крупного материала
Для использования не требуется лицензирование или разрешение	Не следует использовать для испытания мягких насыщенных высокопластичных грунтов
Множественные испытания можно проводить без изменения плотности среды	Все выкопанные материалы должны быть осторожно удалены.
Оборудование экономически выгодно

Тесты на влажность почвы и удельный вес:

Содержание влаги и удельный вес испытания конуса песка или резинового шара для завершения расчетов для почвы уплотнение.Эти испытания легко провести в лаборатории, но часто они выполняются на месте, чтобы быстро предоставить важные данные об уплотнении подрядчикам земляных работ и другим заинтересованным сторонам. В приведенной ниже таблице показано несколько различных методов, которые можно использовать для определения влажности, и существует множество весов и весов, которые можно использовать для взвешивания образцов почвы в лабораторных или полевых условиях.

Тесты влажности почвы ASTM

Тест ядерной плотности

Измерители ядерной плотности определяют плотность почвы путем измерения пропускания гамма-излучения между зондом, содержащим радиоактивный источник цезия-137 (или другой), и датчиками Гейгера-Мюллера в основании измерять.Плотные почвы позволяют обнаруживать меньше гамма-частиц за определенный период времени. В то же время влажность почвы измеряется с использованием отдельного источника америция 241.

Стальной стержень вбивается в почву на испытательном участке, образуя пилотное отверстие. Зонд, содержащий радиоактивный источник, опускается на глубину до 12 дюймов (305 мм) в пилотную скважину, и пропускание излучения измеряется в течение одной минуты. Это известно как тест «прямой передачи». Показания также могут быть сняты в режиме «обратного рассеяния», когда зонд не выдвигается из основания устройства.Для этого метода не требуется пилотное отверстие, но результаты считаются менее надежными. Значения представлены в единицах веса влажного и сухого грунта, содержания влаги в почве и процента уплотнения по сравнению с лабораторными или полевыми испытаниями плотности влаги Проктором.

Ядерные плотномеры эффективны в крупных проектах, требующих быстрых результатов и множественных испытаний, но они подчиняются многим нормативным требованиям и требуют повышения квалификации и контроля доз радиации персонала. Методы испытаний описаны в ASTM D6938 / AASHTO T 310.

Nuclear Gauge for Density and Moisture Soil Testing

Плюсы и минусы

Плюсы	Против
Тесты плотности / влажности завершаются за несколько минут	Испытательное оборудование стоит дорого метод	Нормативные требования регулируют хранение, использование, транспортировку и обращение
Точность и повторяемость приемлемы для полевых операций	Из соображений безопасности требуется контроль персонала с помощью значков дозиметра
Электроника может включать регистрацию данных и отчеты о местоположении функции	Операторам требуется повышенная подготовка и сертификация по технике безопасности
Оптимальный метод для крупных проектов, требующих большого количества тестов в день	Электроника может быть чувствительна к суровым условиям
Может использоваться с широким диапазоном типов почв	Показания чувствительны к чрезмерным пустотам.

За пределами результатов испытаний

Каждый из этих различных методов выполнения испытаний на плотность уплотнения грунта имеет свои преимущества и недостатки.Абсолютная точность любого метода не является решенным вопросом, но все они дают надежные результаты и могут быть приняты проектными группами и регулирующими органами при правильном применении. Наиболее важным фактором для правильного выполнения земляных работ является опыт квалифицированного персонала, будь то техники, операторы оборудования или руководители проектов. Испытание на уплотнение показывает, что одна небольшая площадь соответствует требованиям спецификаций. Только обученный и опытный глаз может подтвердить, что тест является репрезентативным для общих условий на объекте.

Мы надеемся, что эта запись в блоге помогла вам разобраться в методах и оборудовании, используемом для проверки уплотнения грунта при строительных работах. Если вам нужна помощь с вашим приложением, свяжитесь со специалистами Gilson по тестированию, чтобы обсудить оборудование для испытаний на уплотнение.

Измерение степени уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью светового динамического пенетрометра

Для определения степени уплотнения грунтового основания, заполненного мелкозернистым грунтом, были проведены испытание на уплотнение и испытание светодинамическим пенетрометром (LDP) для низких температур. образцы глины предельной жидкости с различным содержанием воды в лаборатории.Затем было построено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), определяемого как глубина падения молота LDP, степень уплотнения ( K ) и содержание воды ( ω ). После этого были выкопаны существующие мелкозернистые грунтовые основания по результатам полевых испытаний на основе ТБД. Были получены значения PR на месте, влагосодержание и степень уплотнения откосов. Расчетные степени уплотнения с использованием уравнения прогнозирования сравнивались с измеренными значениями степени уплотнения в полевых условиях.Результаты показывают, что между ними существует хорошая согласованность, и была получена ошибка в пределах 3,5%. Кроме того, содержание воды должно быть определено в первую очередь при использовании уравнения прогноза, которое предлагается в этом исследовании. Поэтому был разработан численный метод определения содержания воды в земляном полотне, и было проведено сравнение прогнозируемого и измеренного содержания воды, что показывает относительно высокую относительность. Затем степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана в соответствии с уравнением прогнозирования, которое включает коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды в качестве входных данных вместо измеренного значения в поле.

1. Введение

В гражданском строительстве исследование прочности и целостности каждого земляного полотна шоссе становится необходимым для оптимизации структурных характеристик и безопасности дорожного покрытия [1]. Степень уплотнения является важным показателем исследования для достижения цели контроля качества на месте / обеспечения качества зернистых слоев дорожного покрытия (земляного полотна, основания и основания) [2–4]. Если результаты исследования не соответствуют требованиям по уплотнению в конструкции, несущая способность земляного полотна будет ниже, и тогда возникнут некоторые проблемы, такие как оседание земляного полотна и растрескивание покрытия [5].Традиционно одним из мероприятий во время исследования земляного полотна является определение степени уплотнения с помощью различных полевых и лабораторных испытаний, таких как метод песчаного конуса [6] и метод врезного кольца [7, 8]. Хотя эти методы оценки являются лучшими и надежными, они включают относительно сложные этапы и требуют много времени для получения конечного результата [9]. Кроме того, образцы грунта при использовании этих методов необходимо просверлить или выкопать на земляном полотне, что является разрушительным и может существенно повлиять на характеристики дорожного покрытия [10].Для преодоления этих недостатков было разработано множество неразрушающих и экономящих время методов и оборудования [11–13].

Как неразрушающий, эффективный, быстрый и надежный метод контроля, динамический конусный пенетрометр (DCP) был введен в качестве критерия для проверки прочности фундамента в спецификациях Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) и Южной Африки. [14]. Это устройство обеспечивает непрерывные и непрерывные стратиграфические данные, когда его конусный зонд вводится в почву по вертикальной глубине.Данные, полученные с помощью DCP, получили сильное теоретическое признание и могут быть использованы для всесторонней оценки грунта основания. Применение DCP было дополнительно исследовано предыдущими исследователями. Siekmeier et al. [15], Джордж и др. [16] и Мукаби [17] построили эмпирическую формулу, сочетающую коэффициент проникновения (PR) DCP с модулем упругости и коэффициентом несущей способности (CBR) для Калифорнии. Mohammadi et al. [18], Альгамди [19], Эмре и др. [20], а также Ян и др. [21] получили некоторые полезные результаты для оценки плотности земляного полотна с помощью DCP, и была установлена ​​корреляция между степенью уплотнения, коэффициентом проникновения и содержанием воды.Преимущество использования DCP заключается в проверке свойств почвы при ее естественной плотности и влажности. Эти применения теории и метода DCP были приняты для различных почв, и они обеспечивают возможность эмпирических корреляций, основанных на статистическом анализе полевых испытаний и свойств почвы.

Световой динамический пенетрометр (LDP) также является неразрушающим методом оценки характеристик слоя почвы, принцип работы которого аналогичен принципу работы DCP.По сравнению с DCP, его молот легче, а расстояние падения меньше, что удобно и быстро для полевых испытаний земляного полотна с использованием LDP вместо DCP. Таким образом, цель данной статьи — проверить степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью LDP. Сначала были представлены принципы и этапы тестирования на основе LDP. Испытания на уплотнение и LDP типичной глины с низким пределом текучести были проведены в лаборатории, и квадратное уравнение прогнозирования между степенью уплотнения ( K ), коэффициентом пенетрации (PR) и содержанием воды ( ω ) было установлено.Затем справедливость этого уравнения была проверена полевыми испытаниями мелкозернистых грунтовых оснований. Наконец, был предложен и проверен численный метод расчета влагосодержания грунтовых оснований. Таким образом, степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана согласно квадратному уравнению прогнозирования, которое использует коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды вместо измеренного значения в поле.

2. Устройство и метод испытаний LDP

Легкий динамический пенетрометр (LDP), малогабаритный портативный пенетрометр для испытания грунта на месте, состоит из молотка (вес 10 кг и расстояние падения 500 мм), проникающий стержень (длина 1000 мм, всего 4 стержня) и коническая головка (диаметром 40 мм и 60 ° на коническом наконечнике), как показано на рисунке 1.Когда полевые испытания проводятся с использованием LDP, глубина и падение молотка LDP регистрируются, когда наконечник конуса вбивается в грунт молотком. Коэффициент проникновения (PR), определяемый как глубина удара молота, может отражать свойства слоев почвы.

При проведении испытания с использованием LDP необходимо выполнить следующую процедуру: (1) Испытательная площадка должна быть плоской, и также должен быть подготовлен журнал записей. (2) Конический наконечник и стержень для проникновения со шкалой должны быть собраны и подключены.Проникающая штанга всегда должна быть перпендикулярна поверхности земли, когда выполняется испытание. (3) Во время испытания проникающая штанга должна удерживаться одним тестером. Молоток следует поднять и отпустить вдоль стержня проникновения. При этом необходимо регистрировать частоту и глубину проникновения.

3. Лабораторные испытания на основе LDP и прогноз степени уплотнения

3.1. Лабораторный тест на основе LDP

Образцы почвы были взяты в рамках проекта расширения скоростной автомагистрали Наньчан-Чжаншу в провинции Цзянси.Предел жидкости, предел пластичности, оптимальное содержание влаги, максимальная плотность в сухом состоянии и анализ размера частиц были проведены для классификации почвы и основных свойств. Их предел жидкости и предел пластичности составляют 35,8% и 22,8% соответственно. Согласно тесту на уплотнение, оптимальное содержание влаги и максимальная плотность в сухом состоянии составляют 13,0% и 1,954 г / см ³ соответственно. Анализ размера частиц показывает, что процент прохождения 0,075 мм образцов почвы составляет 82,2%. Таким образом, образец почвы был отнесен к категории глины с низким пределом жидкости в соответствии со стандартом «Методы испытаний грунтов для дорожного строительства » (JTG E40-2007) в Китае.

Чтобы изучить влияние содержания воды на PR, измеренное LDP, были приготовлены различные образцы почвы с 5 начальным содержанием воды и 5 плотностями в сухом состоянии. Содержание воды в образцах почвы было установлено на 9%, 13%, 16%, 19% и 23%, что охватывает возможный диапазон влажности грунтов земляного полотна в Китае. Степень уплотнения земляного полотна составляет 96% и 93% соответственно, согласно требованиям действующей спецификации в Китае. Для повышения точности теста на основе LDP были выбраны степени уплотнения 82%, 86%, 90%, 94% и 98% образцов грунта.Образцы размером 152 мм × 220 мм (диаметр × высота) были приготовлены методом статического давления в 5 слоев, как показано на рисунке 2. Зависимости между содержанием воды и PR с различной степенью уплотнения были изогнуты на рисунке 3. Это На Рисунке 3 видно, что минимальное значение PR находится рядом с оптимальным содержанием воды для той же степени уплотнения, а значения PR уменьшаются с увеличением значений степени уплотнения для того же содержания воды. Как упоминалось выше, коэффициент проникновения (PR) LDP может отражать плотностные свойства слоев почвы.Таким образом, зависимость между PR, степенью уплотнения ( K ) и влагосодержанием ( ω ) почв может быть построена по результатам LDP [18–21], как показано в следующем уравнении: где — степень уплотнения почвы (%), — степень пенетрации (мм / капля), — влажность почвы (%).

3.2. Полевые испытания на основе LDP

Был выбран типичный участок K24 + 600, из которого были взяты образцы грунта. Испытания светодинамического пенетрометра (LDP) проводились с вершины 96 зоны (т.е.е., степень уплотнения 96%), 94 зоны и 93 зоны существующего земляного полотна с глубиной проникновения 360 см, как показано на Рисунке 4. Данные испытаний записывались для каждых 20 см глубины проникновения.

На рисунке 5 показаны значения PR для различных программ тестирования. Из Рисунка 5 видно, что значения PR постепенно увеличиваются с увеличением глубины, что указывает на то, что степень уплотнения грунта откосов земляного полотна постепенно уменьшается с увеличением глубины. Значение PR составляет около 13 мм на ход молота на глубине 100 см откоса земляного полотна и распределяется относительно равномерно.Причина в том, что полевые испытания на основе ТБД проводились летом, и влажность поверхности склона была относительно низкой. Значения PR постепенно увеличиваются и составляют от 14 мм до 20 мм за удар на глубине от 100 см до 360 см. Кроме того, из рисунка 5 видно, что хотя V1, V2 и V3 начинались с вершины разных зон, их значения PR почти одинаковы на глубине 100 см. Это показывает, что нет явной разницы в свойствах земляного полотна в этом объеме, несмотря на то, что их начальные степени уплотнения различны.Кроме того, Рисунок 5 показывает, что значения PR для секции V3 больше, чем у двух других секций, что указывает на то, что содержание воды в нижнем земляном полотне больше, чем в верхнем земляном полотне.

3.3. Измерение степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна

Для исследования изменений степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна К24 + 600 вручную выкопали канаву шириной 50 см и шириной 510 см. глубина по сечению V1.Степень уплотнения и влагосодержание измеряли методом испытания врезного кольца в горизонтальных плоскостях с вертикальным расстоянием 20 см. Самая низкая горизонтальная плоскость находится на дне канавы. Для каждой горизонтальной плоскости были отобраны два образца почвы на расстоянии 20 см в продольном направлении (параллельно направлению движения транспорта), как показано на Рисунке 6. Их средние значения были приняты в качестве окончательных значений для этого местоположения.

На рис. 7 показаны измеренные значения содержания воды и степени уплотнения.На Рисунке 7 (а) видно, что содержание воды постепенно увеличивается с увеличением глубины и становится относительно стабильным ниже глубины 200 см. Содержание воды составляет от 18% до 27% на глубине 200 см и от 21% до 27% на глубине 200 см. Это связано с тем, что содержание воды на верхней глубине контролируется климатом, а на нижней глубине — грунтовыми водами. Первое резко меняется для разных сезонов, второе стабильно с сезонными изменениями.На Рисунке 7 (б) видно, что степень уплотнения резко изменяется от 80% до 93% на глубине 200 см. На глубине менее 200 см степень уплотнения относительно стабильна: от 82% до 88%.

3.4. Сравнение прогнозируемых и измеренных степеней уплотнения

Расчетные степени уплотнения с использованием (1) и измеренные значения показаны на рисунке 8. На рисунке 8 можно увидеть, что они относительно согласованы. Среднеквадратичные ошибки между расчетной и измеренной степенями уплотнения на вертикальных участках V1, V2 и V3 равны 3.44%, 3,24% и 3,31% соответственно, а среднее значение среднеквадратичных ошибок составляет 3,33%. Следовательно, различия между расчетной и измеренной степенями уплотнения являются приемлемыми, что означает, что уравнение прогнозирования степеней уплотнения на основе PR и содержания воды имеет удовлетворительную точность.

4. Степень уплотнения согласно числовому содержанию влаги

Согласно вышеуказанному исследованию, степень уплотнения грунта откосного земляного полотна на разных глубинах может быть рассчитана на основе значения PR и измеренного содержания воды.Первое можно быстро получить с помощью LDP, а второе требует времени. Следовательно, быстрый метод определения содержания воды является ключом к вычислению степени уплотнения с использованием (1). Содержание воды в грунте откосов земляного полотна можно рассчитать с помощью численного моделирования, что, как доказали некоторые исследователи с помощью программного обеспечения GeoStudio [22-25], является рациональным.

4.1. Параметры теста

Для этого моделирования необходимы некоторые параметры, включая гидравлические свойства, термодинамические свойства, физиологические параметры и метеорологические параметры почвы.Все необходимые параметры приведены в таблице 1. Их значения можно найти в литературе [22].

Характеристики гидравлической кривой Гидравлическая характеристика 85 LAI 91 185 D R Категория параметра Соответствующий параметр Символ Единица Коэффициент насыщенной инфильтрации k ws м / с Термодинамические свойства Коэффициент теплопроводности λ 910 910 910 900 количество тепла на единицу объема λ v Дж / (м 3 · ° C) Физиологические параметры вегетации Индекс площади листа Индекс глубины корня M Метеорологические параметры Среднесуточная температура T ° C % % % Суточная относительная скорость ветра U м / с Среднесуточное количество осадков P r мм

2. Расчетные и измеренные значения влагосодержания

Затем было выполнено численное моделирование откоса земляного полотна К24 + 600 в соответствии с методикой, описанной в литературе [22, 26, 27]. Содержание воды было рассчитано с использованием параметров, упомянутых выше, и результаты расчетов значений влагосодержания почвы показаны на Рисунке 9. Измеренные значения для участка K24 + 600 также показаны на Рисунке 9. Это можно увидеть на Рисунке 9. что рассчитанные и измеренные содержания воды в секциях V1, V2 и V3 в целом хорошо совпадают.Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые данные разрознены. Помимо дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между измеренными и рассчитанными содержаниями воды в секциях V1, V2 и V3 составляют 1,19%, 1,53% и 1,34% соответственно, а их среднее значение составляет 1,35%. Он показывает относительно высокую точность для инженерной практики. Следовательно, влажность земляного полотна на разной глубине может быть рассчитана численным методом.

4.3. Степень уплотнения на основе рассчитанного и измеренного содержания воды

Кроме того, чтобы исследовать точность степени уплотнения из (1) с использованием рассчитанного и измеренного содержания воды, они показаны на Рисунке 10.Из рисунка 10 видно, что расчетные степени уплотнения земляного полотна, основанные на численном содержании воды, как правило, существенно не отклоняются от измеренных значений. Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые контрольные точки разбросаны. Помимо трех дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между расчетной и измеренной степенями уплотнения составляют 2,80%, 3,53% и 2,46% для участков V1, V2 и V3 соответственно, а их среднее значение равно 2.93%. Он показывает, что для существующего земляного полотна эти степени уплотнения, оцененные по формуле (1) в соответствии с числовым и измеренным содержанием воды, почти эквивалентны. Поскольку содержание воды на любой глубине в земляном полотне может быть определено численным методом в этом исследовании без выемки откосов земляного полотна, что значительно экономит время, чем измерения в полевых условиях, PR и численное содержание воды можно использовать для прогнозирования степень уплотнения с помощью (1) быстро.

5.Выводы

Испытания на уплотнение и светодинамический пенетрометр (LDP) были проведены для образцов глины с низким пределом текучести с различным содержанием воды в лаборатории. Содержание воды и степень уплотнения были измерены для типичного уклона земляного полотна K24 + 600 с помощью испытания LDP в полевых условиях. Затем было построено и проверено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), степени уплотнения ( K ) и содержания воды ( ω ). Чтобы избежать выемки грунта на откос для измерения его содержания воды, был предложен численный метод определения содержания воды в откосе земляного полотна.Его можно использовать для замены измеренного содержания воды. Некоторые основные выводы можно сделать следующим образом: (1) Была установлена ​​и проверена квадратичная функция между степенью уплотнения, PR и содержанием воды, измеренными для глины с низким пределом текучести. Среднеквадратичная ошибка между расчетной и измеренной степенью уплотнения была в пределах 3,5%, что доказывает справедливость зависимости, предложенной в этом исследовании. (2) Трудно измерить содержание воды без выемки откосов земляного полотна.Предложен и апробирован численный метод водности грунтов откосов земляного полотна. Результаты показывают, что они имеют относительно удовлетворительную точность. Следовательно, этот численный метод можно использовать для расчета содержания воды в грунтовом грунте, что позволяет сэкономить гораздо больше времени, чем измерение на месте. (3) В соответствии с числовым содержанием воды значение PR, полученное в ходе полевых испытаний на основе LDP. , а также взаимосвязь между степенью уплотнения, PR и влагосодержанием, построенная в этом исследовании, степень уплотнения может быть определена быстро.Эффективность этого метода была подтверждена сравнением рассчитанного и измеренного содержания воды.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Национальной программе ключевых исследований и разработок Китая (2017YFC0805307), Национальному фонду естественных наук Китая (51478054), Молодежному фонду естественных наук провинции Хунань (2018JJ1026), Ключевой проект Департамента образования провинции Хунань (17A008), Программа Департамента коммуникаций Цзянси (2013C0011) и Открытый исследовательский фонд Государственной инженерной лаборатории технологии содержания дорог, Университет науки и технологий Чанша (kfj150103).

Прочность почвы — обзор

6.1 Повышенная прочность почвы и, как следствие, негативное влияние на развитие корней и рост верхних слоев

Влияние уплотнения почвы на прочность почвы (механическое сопротивление почвы против проникновения корней) интенсивно изучается в Южной Африке , особенно командами UOFS в 1970-х годах (например, Bennie, 1972; Bennie and du Burger, 1979; Bennie and Laker, 1975; Burger et al., 1979; Du Preez et al., 1979, 1981). В полевых условиях высокая прочность почвы в уплотненных слоях ограничивает корни очень малой глубиной над уплотненными слоями.Это верно как для однолетних культур (см. Рис. 1), так и для многолетних культур, таких как фруктовые деревья и виноградные лозы (рис. 3).

Рис. 3. Неглубокий рост корней виноградной лозы из-за подповерхностного уплотнения.

Между разными культурами существуют большие различия в том, в какой степени их развитие корней ограничивается высокой прочностью почвы. Корневая система растений с стержневым корнем поражается более серьезно, чем у других растений. На схеме орошения Vaalharts неоднократно обнаруживалось, что корни хлопчатника чрезвычайно чувствительны к высокой прочности почвы (например,г., Du Preez et al., 1979). Наблюдения в Ваалхартсе показали, что корни арахиса поражаются даже сильнее, чем корни хлопка (Bennie, 1972). Фотографические свидетельства записаны у Bennie (1972) и Du Preez et al. (1979). Во время посещения экспериментов по изучению влияния уплотнения почвы движением колес трактора на песчаной почве в Федеральном центре сельскохозяйственных исследований в Брауншвейге, Германия, первый автор заметил чрезвычайную чувствительность подсолнечника к уплотнению почвы. Возможно, худшее из того, что увидел первый автор, — это воздействие на корни табака на табачном поле недалеко от Бритса в Северо-Западной провинции (рис.1). Среди зерновых культур Du Preez et al. (1979) обнаружили, что рост корней кукурузы в четыре раза больше, чем у пшеницы, из-за высокой прочности почвы. Общий вывод всегда заключался в том, что у пшеницы исключительно прочная корневая система, способная проникать в довольно плотные слои почвы.

Van Huyssteen и van Zyl (1981) обнаружили линейное уменьшение массы корней виноградной лозы из-за уплотнения почвы. В горшках с пшеницей и хлопком, в противоположность этому, в обоих случаях было обнаружено, что увеличение прочности почвы не влияет на общую массу корней (Bennie, 1972; Bennie and Laker, 1975).Однако на другие важные параметры корней сильно повлияла повышенная прочность почвы. После визуального осмотра было решено определить массу корней пшеницы короче эмпирической отрезанной длины 10 см и массу корней более 10 см (Bennie, 1972: Bennie and Laker, 1975). Наблюдалось статистически значимое линейное увеличение массы корней длиной менее 10 см с увеличением прочности почвы ( r = 0,56, достоверно при p = 0,05). С другой стороны, наблюдалось статистически значимое линейное уменьшение массы корней длиной более 10 см с увеличением прочности почвы ( r = — 0.85, значимо при p = 0,001). Другими словами, с увеличением прочности почвы корни становились короче и толще. В случае хлопчатника наблюдалось статистически значимое линейное уменьшение длины главного корня с увеличением прочности почвы ( r = -0,83, достоверно при p = 0,01).

Бенни и дю Бургер (1979) позже провели более подробное последующее исследование, в котором растения выращивали в течение более длительного периода в гораздо больших горшках на трех песчаных почвах, подобных тому, который использовался в исследовании, проведенном Бенни (1972) и Бенни. и Лейкер (1975).В исследование Бенни и дю Бургера (1979) снова были включены пшеница и хлопок, а также кукуруза и арахис. Они обнаружили резкое, статистически значимое уменьшение длины корней пшеницы и хлопка с увеличением PR, что подтверждает более ранние результаты, представленные Бенни (1972) и Бенни и Лейкером (1975). Кроме того, Бенни и дю Бургер (1979) обнаружили резкое отрицательное влияние уплотнения почвы на развитие вторичных корней у обоих растений. Развитие вторичных корней является важным фактором урожайности пшеницы, поскольку количество образующихся побегов (и, следовательно, колосьев) сильно зависит от развития вторичных корней (Vanassche and Laker, 1989).

В саду авокадо недалеко от Тзанина в провинции Лимпопо авторы наблюдали эффект, аналогичный описанному выше, в практическом сельском хозяйстве: там, где был уплотненный слой почвы, были только толстые корни и глубиной всего около 25 см, а тонкие корни отсутствовали. Там, где не было уплотненного слоя, было множество мелких корней, хорошо распределенных по почве от поверхности почвы до глубины около 1,3 м.

Результаты из других стран мира Гиллом и Болтом (1955), Абдаллой и др. (1969) и Batchelder (1971), цитируемые Bennie (1972) и Bennie and Laker (1975), показали, что увеличение диаметра корня и уменьшение разветвления корня из-за повышенной прочности почвы приводят к соответствующему уменьшению активной площади сорбции на единицу корневая масса.Бенни и дю Бургер (1979) в своем исследовании, о котором говорилось выше, действительно обнаружили резкое, статистически значимое снижение RSA для пшеницы, хлопка, кукурузы и арахиса с повышенным почвенным PR. Это приводит к снижению эффективности корней в отношении важных функций, о чем будет сказано ниже. Этот тип эффекта очевиден из реакции верхних растений на увеличение прочности почвы в экспериментах с горшками, описанных выше (Bennie, 1972; Bennie and Laker, 1975). В случае пшеницы наблюдалось статистически значимое линейное уменьшение массы верхушки прироста с увеличением прочности почвы ( r = — 0.75, значимо при p = 0,001). В случае, в некоторой степени связанного с горшком, масса роста хлопчатника также уменьшалась с увеличением прочности почвы, но эта взаимосвязь не была статистически значимой. Эффект снижения продуктивности корней из-за влияния прочности почвы был очень четко прослежен в результатах, представленных Бенни (1972) и Бенни и Лакером (1975) для соотношений (масса верхнего прироста): (масса корня). В случае пшеницы наблюдалось статистически значимое криволинейное (логарифмическое) уменьшение отношения с увеличением прочности почвы ( r = — 0.84, значимо при p = 0,001). Даже в случае хлопчатника наблюдалось статистически значимое линейное уменьшение отношения с увеличением прочности почвы ( r = -0,67, достоверно при p = 0,01). Аналогичным образом Бенни и дю Бургер (1979) обнаружили сильное, статистически значимое увеличение удельной массы надземного растения (рост верхушки) на единицу увеличения длины корня и на увеличивающуюся единицу RSA для всех четырех культур (пшеница, хлопок, кукуруза и арахис). на всех трех почвах в своем исследовании.

Уплотнение почвы из-за ударов колес транспортных средств во время ORD в игровом парке обсуждалось ранее. Это проявляется в виде повышенного PR (Nortjé, 2014; Nortjé et al., 2012a, b). Также изучалось влияние этого на рост корней и верхушек (Nortjé, 2014; Nortjé et al., 2016). Количественные определения плотности корней проводились путем регистрации так называемых «процентных долей корней» на открытых стенках карьера профиля почвы с использованием признанных опубликованных методов.Были записаны качественные наблюдения за ростом вершины. Это было сделано на трех разных почвах на разных участках испытаний ORD. Определение проводилось через 8,5 месяцев после проведения ORD, и через 218 мм прошел дождь, чтобы дать возможность корням и верхушкам прироста восстановиться после ORD. На участке 1, где во время ORD была редкая растительность, наблюдалось огромное снижение «процента доли корня» (RFP) между контролем и движением при самом низком давлении в шинах (80 кПа или 0,8 бар). Отсюда RFP линейно уменьшался при движении с повышенным давлением в шинах от 80 кПа до самого высокого используемого значения, а именно 320 кПа (3.2 бар). Значения RFP последовательно статистически значимо уменьшались между различными давлениями в шинах по мере их увеличения, то есть порядка 80 кПа> 160 кПа> 240 кПа> 320 кПа. На Участке 2 с несколько лучшим растительным покровом во время ORD наблюдалось статистически значимое линейное снижение RFP от контроля до самого высокого использованного давления в шинах со статистически значимыми различиями между различными обработками. Участок 3 имел относительно хороший растительный покров во время ORD.Тогда его контрольный пакет также имел в 1,5 раза более высокий RFP, чем контрольный образец на двух других объектах. Однако даже здесь RFP линейно снижается от контрольного до максимального давления в шинах. Наиболее бросались в глаза чрезвычайно низкие значения RFP, то есть слабый рост корней при двух самых высоких давлениях в шинах, а именно 240 кПа (2,4 бара) и 320 кПа (3,2 бар) на всех трех участках, независимо от количества растительного покрова на этих участках. время проведения ЗАКАЗА. Больше всего сбивает с толку очень большой удар при давлении в шинах 240 кПа, которое близко соответствует давлению в шинах, обычно используемому для транспортных средств с гоночными автомобилями, которые используются в ORD.Запросы предложений, в которых вождение велось при давлении в шинах 240 кПа, составляли только 13% (Сайт 1), 14% (Сайт 2) и 10% (Сайт 3) для контрольных предложений, то есть когда вождение не велось.

Плохой рост корней из-за ORD в испытаниях, особенно при высоком давлении в шинах, обычно приводит к плохому росту верхушки. В последующие сезоны на участках испытаний проводились исследования, чтобы проверить, улучшилось ли состояние по сравнению с плохими условиями. Было обнаружено, что не только не восстановился вегетативный рост, но и ситуация ухудшилась из-за повышенной предрасположенности растительного покрова к прогрессирующей деградации.Nortjé (2014) и Nortjé et al. (2016), второй автор этой статьи, сфотографировал влияние фактического туристического инцидента ORD в районе, где проводилось вышеупомянутое исследование.