1
ЛЕКЦІЯ 9
ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ҐРУНТІВ
Основні поняття.
Пластичність.
Набухання.
Просідання.
Липкість.
Твердість.
Реологічні властивості ґрунтів.
9.1. Основні поняття
До фізико-механічних властивостей ґрунту відносять пластичність, набухання, липкість, твердість (опір здавлюванню та розклинюванню), опір здвигу, тертю тощо, які характеризують в основному технологічні властивості ґрунту. Знати їх необхідно для правильного конструювання сільськогосподарських знарядь та машин, для визначення опору ґрунту під час обробітку та проходження сільськогосподарських машин по ньому, розрахунку енергетичних затрат під час обробітку. Фізико-механічними властивостями ґрунту визначається коефіцієнт корисної дії окремих частин знарядь обробітку ґрунту, а також якість обробітку і характер деформації ґрунту під час роботи сільськогосподарських машин.
Подібно агрохімічним картограмам, необхідно мати картограми окремих фізико- механічних властивостей ґрунтів, що має враховуватися при районуванні технічних засобів для обробітку ґрунтів і збору врожаю, а також конструкторами сільськогосподарської техніки. Дуже велике значення має знання фізико-механічних властивостей ґрунтів і підґрунтя для інженерних (будівельних) робіт. Фізико-механічні властивості ґрунтів мають і діагностичне значення. За ними визначають характер розподілу кореневих систем культурних рослин по профілю ґрунту.
Фізико-механічні властивості ґрунту проявляються в певних межах вологості та при впливі зовнішніх навантажень. Співвідношення твердої та рідкої фаз ґрунту називається консистенцією, і за нею визначається рухомість ґрунту. В різні періоди року ґрунт зволожується по-різному, тобто перебуває в різному ступені рухомості: текучому, пластичному, крихкому, твердому. Цим визначаються умови обробітку, протиерозійна стійкість ґрунтів тощо. Для системи ґрунт-вода при різних співвідношеннях визначені такі константи:
верхня межа текучості - суміш ґрунту з водою тече, як вода;
нижня межа текучості або верхня межа пластичності - вологість, при якій ґрунт переходить з липкопластичного у в'язкотекучий стан; грунт, вміщений у фарфорову чашку і розділений навпіл шпателем, після удару по зовнішній поверхні чашки рукою знову утворює суцільну масу;
межа клейкості - вологість, при якій ґрунт перестає прилипати (липнути) до інших предметів;
нижня межа пластичності або межа скочування у шнур - вологість, при якій ґрунт скочується у несуцільний (фрагментарний) шнур або розпадається на окремі шматочки.
9.2. Пластичність
Пластичність - це здатність ґрунту деформуватися, приймати надану йому в вологому стані форму без утворення тріщин, а також зберігати її (форму) після припинення зовнішньої дії.
Перезволоженим і сухим ґрунтам не властива пластичність. Вона виявляється при певній вологості, тільки у відповідних межах зволоження. Пластичність залежить від гранулометричного, хімічного та мінералогічного складу, а також від форми часток, які складають ґрунт.
Верхньою межею пластичності ґрунту є вологість нижньої межі текучості, нижньою - вологість скочування ґрунту у шнур. В інтервалі вологості між цими межами суглинисті і глинисті ґрунти знаходяться у пластичному стані, максимально набухають, слабо протидіють зовнішнім механічним впливам, при перекочуванні по них сільськогосподарських машин утворюються глибокі колії по ходу коліс.
Величину пластичності ґрунту вимірюють числом пластичності - різницею між величинами вологості (вмістом води) при верхній і нижній межах пластичності (нижній межі текучості та межі скочування у шнур):
W =W1- W2 ,де
W - число пластичності, %;
W1 - верхня межа пластичності, %;
W2 - нижня межа пластичності, %.
За величиною пластичності ґрунти діляться на класи (табл.9.1.)