Geodeettisten töiden luettelosta voi joskus löytää sellaisen palvelun kuin maaperän koostumuksen määrittäminen. Tämä toimenpide suoritetaan saadakseen tietoa maaperän hiukkaspitoisuudesta tietyllä alueella. Rakennustöissä tällaisen koostumuksen määrittämistä vaaditaan harvoin, mutta maataloudessa ja geologisessa tutkimustoiminnassa se on välttämätöntä. Tässä tapauksessa granulometrinen koostumus voidaan määrittää eri menetelmillä. Yhden niistä valinta riippuu monista tekijöistä ja ehdoista.
Yleistä tietoa hiukkaskokojakaumasta
Rakeisen koostumuksen alla ymmärretään mekaanisten elementtien esiintyminen maaperässä. Lisäksi tässä tapauksessa maaperää voidaan pitää maaperän yleisenä nimityksenä, joka voi myös olla keinotekoinen. Mitä tulee hiukkasiin, niillä voi olla erilaisia ominaisuuksia ja alkuperää. Konsentraatiossa on myös erilaisia koostumuksia. Esimerkiksi hiekan partikkelikokojakauma on enemmän tai vähemmän homogeeninen, jopa tietyn jakeen hiukkaspitoisuuden suhteen. Asiantuntijat panevat merkille, että elementtien vähimmäiskoko, joka pystyy tunnistamaan tämän analyysin käytetyt tekniikat,on vain 0,001 mm.
GOST:n mukaisesti erotetaan kuusi fraktiotyyppiä - nämä ovat samoja hiekkahiukkasia, lohkomaisia, soraa, savea jne. Jokaisella fraktiolla ei ole vain oma standardikokovalikoimansa, vaan myös biologinen alkuperä. Samaan aikaan ei pidä ajatella, että vain pienten hiukkasten pitoisuus luonnehtii granulometristä koostumusta. GOST numerolla 12536-79 toteaa myös, että maaperän kiinteänä osana huomioon otettava fraktion enimmäiskoko on 200 mm. Nämä ovat pääasiassa lohkareita, jotka voivat olla suuria. Pienin fraktio on savea, vaikka hiekkahiukkaset voivat kilpailla sen kanssa tässä indikaattorissa.
Raekokoluokitukset
Maan osittaisen gradation lisäksi on olemassa muita luokitteluperiaatteita. Yksi niistä mahdollistaa erottelun savihiukkasten pitoisuuden perusteella. Tällöin huomioidaan myös maanmuodostuksen luonne ja paljastetaan hallitseva osuus. Vaihtoehtoinen luokitus on määrittää koostumuksen tyyppi hiekan, pölyn ja saman saven elementtien avulla. Eli jollain tavalla tällainen hiukkaskokojakauma määräytyy yhdistelmäperiaatteella, jossa on kattava esitys siihen sisältyvistä alkuaineista. On tärkeää huomata, että koska nämä kaksi lähestymistapaa yhdisteiden luokittelussa ovat samank altaisia, niitä on käytännössä vaikea erottaa toisistaan.
Suorat menetelmät koostumuksen määrittämiseen
Maan mekaanisen koostumuksen määrittämiseen on kaksi pohjimmiltaan erilaista tapaa. Toinen niistä on epäsuora ja suunniteltu tunnistamaan maaperän muodostumismalleja tietyllä alueella, ja toinen edustaa segmenttiä suoria menetelmiä, jotka perustuvat teknisiin analyysikeinoihin. Erityisesti suorien menetelmien ryhmässä voidaan käyttää erityisiä laitteita, laitteita ja valaisimia, jotka mahdollistavat hiukkasten parametrien määrittämisen suurella tarkkuudella. Erityisesti voidaan käyttää elektroni- ja optisia mikroskooppeja, jotka toteuttavat mikrometrisen tutkimuksen. Suoralla menetelmällä voit määrittää maaperän granulometrisen koostumuksen tarkemmin, mutta prosessin teknisen järjestelyn monimutkaisuuden ja korkeiden kustannusten vuoksi sitä käytetään erittäin harvoin.
Epäsuorat menetelmät koostumuksen määrittämiseen
Tämä menetelmäryhmä koostumuksen määrittämiseksi sisältää yleensä menetelmiä, jotka perustuvat erilaisten kuvioiden käyttöön tutkittavan seoksen rakenteessa. Erityisesti itse taulukon elementtien väliset riippuvuudet voidaan tunnistaa, mutta useimmiten oletetaan, että analyysi on monimutkainen. Toisin sanoen vertailuprosessissa otetaan huomioon myös muut maaperän ominaisuudet, mukaan lukien kosteus, suspensioominaisuudet, sedimentaatiodynamiikka jne. Epäsuorat menetelmät hiukkaskokojakauman määrittämiseksi sisältävät myös optisia ja hydrometrisiä menetelmiä fysikaalisten ominaisuuksien kirjaamiseksi. Lisäksi uusimmat tekniikat mahdollistavat luonnollisen sedimentaatiomallinnuksen käytön. Jos vertaamme tätä analyysilinjaa suoriin menetelmiin,sitten sen haittoja ovat alhainen tarkkuus. Siksi, jos vaaditaan kertaluonteisen tutkimuksen suorittaminen tietyssä paikassa, suora menetelmä on silti parempi. Mutta suuressa ja säännöllisessä työssä vain epäsuorat menetelmät ovat taloudellisesti perusteltuja.
Areometrinen menetelmä
Tämä on pitkälle erikoistunut, vaikkakin suosittu tekniikka, joka perustuu syrjäytyneen nesteen periaatteisiin. Itse asiassa näin analyysiprosessissa käytetty hydrometri toimii. Itse periaate toimii sen säännön mukaan, jonka mukaan syrjäytyneen nesteen tilavuus vastaa uudella kappaleella korvattua massaa. Vain silloin, kun käytetään hydrometrisia tekniikoita, maaperän granulometrinen koostumus määritetään kerätyn suspension avulla. Erityisesti alan ammattilainen tarkistaa myös poikkeamat aiemmin saaduista tiedoista upottamalla hiukkaset veteen. Tyypillisesti tällainen analyysi suoritetaan sarjassa, ja jokaisessa tapauksessa tehdään työtä yhden ominaisuuden - tiheyden - määrittämiseksi. Jälleen, hiukkasten suhteen ja niiden maaperässä oleskelun olosuhteiden perusteella voidaan tällä tavalla määrittää jakeellinen ja mekaaninen koostumus.
Pipettimenetelmä
Tässä tapauksessa käytetään myös nestemäistä väliainetta, joka mahdollistaa yksittäisten hiukkasten erottamisen niiden ominaisuuksien mukaan. Otettu näyte upotetaan veteen, minkä jälkeen koostumuksen elementtien putoamisnopeus kirjataan. Tietyn ajan kuluttua analyysi saatetaan päätökseen ja laskeutuneet hiukkaset poistetaan. Sitten näyte kuivataan, mitataan ja muotoillaantestiraportti. Pääsääntöisesti hiukkaskokojakauman määritystä tällä menetelmällä käytetään savimaan analyysissä. Tämä johtuu juuri siitä tosiasiasta, että tällaisessa maaperässä olevilla hiukkasilla on hieno jae, joka voidaan analysoida nestemäisten väliaineiden putoamisnopeudella.
Rutkowski-menetelmä
Kuten kaikki epäsuorat koostumusanalyysimenetelmät, tämä tekniikka ei ole kovin tarkka ja antaa vain yleiskuvan tutkitun massan sisältämistä alkuaineista. Periaate hiukkasten ominaisuuksien määrittämisestä Rutkowskin menetelmällä perustuu kahteen parametriin. Ensinnäkin tämä on sama elementin putoamisnopeus nestemäisessä väliaineessa. Mutta tässä tapauksessa riippuvuutta ei jäljitetä hiukkasen nopeuden ja alkuperän välillä, vaan suhteessa kokoon upotuksen dynamiikkaan. Ja toinen parametri, jonka avulla on mahdollista määrittää maaperän granulometrinen koostumus tällä tekniikalla, perustuu hiukkasten kykyyn turvota samassa vesiväliaineessa. Tämä analyysin osa paljastaa sekä massan fysikaaliset että jollain tapaa kemialliset ominaisuudet.
Siivilämenetelmä
Tämä on yksi vanhimmista ja yleisimmistä menetelmistä maaperän koostumuksen määrittämiseen. Se perustuu erityisten seulasarjojen käyttöön, jotka päästävät läpi samankokoisia fraktioita eivätkä päästä hiukkasia, joilla on suurempi parametri. Menetelmä on yksinkertainen ja edullinen käyttää, joten sitä käytetään usein rakennusteollisuudessa, jossa ei ole mahdollista järjestää monimutkaisia epäsuoran analyysin menetelmiä. Koostumusta on kuitenkin mahdotonta tarkistaa siivilän läpivoidaan luottavaisesti lukea suorien menetelmien ansioksi. Sellainen analyysi ei kuitenkaan anna mahdollisuutta määrittää esimerkiksi kivien granulometristä koostumusta samalla tarkkuudella kuin mikrometrinen tutkimus tekee. Totta, tarkkuus riippuu suurelta osin analyysityökalusta - eli seulasarjasta. Näitä laitteita on kaksi luokkaa. Yksi niistä keskittyy seulomiseen ilman pesua. Tässä tapauksessa solujen koko on 0,5 - 10 mm. Toinen ryhmä edustaa seuloja, joiden läpikulkufraktio on 0,1 - 10 mm.
Kuinka hiukkaskokojakauma vaikuttaa kasveihin?
Sekä erilaisten mineraalien fraktio että edustus vaikuttavat maaperän maatalousteknisiin ominaisuuksiin. Erityisesti koostumus voi määrittää maaperän vesi-ilmaympäristön, sen taipumuksen eroosioprosesseihin, aggregoitumisen, tiheyden, biologiset ja kemialliset ominaisuudet. Joten esimerkiksi hiekka- ja savimaat heikentävät ympäristöä ilman ja kosteuden vaihdon suhteen. Tämä on haitallista useimmille kasveille - erityisesti niille, jotka kasvatetaan maatalousmailla, joissa viljelyn luonne vaikuttaa myös hedelmälliseen kerrokseen. Mutta granulometrinen koostumus on tärkeä kasvillisuudelle, ei niinkään rakenteen ja tiheyden, vaan hyödyllisten elementtien sisällön kann alta. Joskus magnesiumin, fosforin ja suolojen läsnäolo itsessään tarjoaa optimaalisen ravinnepohjakerroksen, mikä eliminoi lisälannoitteiden tarpeen.
Johtopäätös
Esimerkki teknologisista lähestymistavoista maaperän hiukkaskokojakauman analysointiin osoittaa, kuinka uusimmat mittauslaitteet eivät ole kilpailukykyisiä perusfysikaalisia sääntöjä ja malleja käyttävien tutkimusmenetelmien kanssa. Ei tietenkään voida sanoa, että maaperän granulometrisen koostumuksen määrittäminen mikrometrianalyysin avulla häviäisi epäsuorille menetelmille laadun suorituskyvyn kann alta. Mutta käytännöllisyyden kann alta se on toinen ryhmä, joka on tehokkaampi. Samanaikaisesti erittäin tarkkojen teknisten välineiden käytön käsitettä ei peruuteta ollenkaan. Lupaavimpiin menetelmiin kuuluu vain kahden tutkimuksen periaatteen yhdistäminen.
