КУРС ФІЗИКИ ГРУНТУ - Завантажити PDF безкоштовно
фізики ґрунтів ORSTOM = EDITEST
ІНІЦІАЦІЇ - ТЕХНІЧНІ ДОКУМЕНТАЦІЇ № 29 КУРС ФІЗИКИ ГРУНТУ Том II
С. ХЕНІН Директор з досліджень A 1 I.N.R.A. Професор фізики ґрунтів ti I ORSTOM Член I Acadbmie d Сільське господарство КУРС ФІЗИКИ ГРУНТУ ВОДА ТА ГРУНТ - МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ - ТЕПЛО І ГРУНТ БРОМ Париж 1977 РЕДАКТОР Брюссель
@ 1977 ORSTOM and EDITEST D/1977/0059/3 ORSTOM EDITEST Vol. 1 ISBN: 2-7099-0416-0 Вип. II ISBN: 2-7099-0417-9 2 т. ISBN: 2-7099-0418-7 ISBN: 2-8000-0242-5 Вип. 1 ISBN: 2-8000-0243-3 Вип. II ISBN: 2-8000-0244-1 The 2 vol.
2. Деякі застосування методів вивчення матеріалів до проблем фізики ґрунтів. œ лабораторне дослідження: едометр. 189 - випадок компресійної поведінки існуючих ґрунтів. 19 1 - метод Проктора. 193 р. Загальний аспект еволюції систем суша-вода. 195 І. Рівновага в гідростатичних умовах. 195 2. Рівновага в гідродинамічних умовах. 195 3. Еволюція фізичного стану під навантаженням та шляхом висихання 196 Бібліографія. 199 РОЗДІЛ III: Теплові властивості ґрунтів. А. Нагадування про загальні закони поширення тепла. в. Проведення. 1. Загальні закони. 2. Коливання температур у грунті. b. Конвекція. проти Обміни радіацією. 1. Загальна випромінювана потужність: закон Стефана. 2. Розподіл енергії в спектрі Закон Планка - закон Відня 3. Енергія, отримана і поглинена поверхнею - закон Ламберта - альбедо. 201 202 202 202 205 208 210 210 210 B. Енергетичний баланс. 215 а. Радіаційний баланс в атмосфері. 215 б. Енергетичний баланс на поверхні грунту. 215 Бібліографія. 218 Індекс охоплених предметів. 219 212 10
РОЗДІЛ 1 ВОДА І ГРУНТ Розділи першого тому були присвячені презентації цих фільтрів, що складають землисті матеріали. Якщо є можливість визначити деякі їх основні характеристики, вони, тим не менше, можуть змінюватися з часом залежно від явищ, що відбуваються.Вода є однією з головних причин перетворень, які можна спостерігати. Інакше. ця рідина за обсягом. більш-менш закупорює пори, обмежуючи тим самим частку третьої фази, газової фази. (Див. Том 1, стор. F 40). Тому вміст води також є одним із параметрів, що визначають агрегатний стан. Дослідження взаємозв’язків між ґрунтом і водою включатиме три розділи: перший стосується статичного аспекту взаємозв’язків ґрунт-вода, тобто утримання води: другий буде зосереджений на динаміці води. У двофазній системі ґрунтові води, тобто властивості фільтра, насиченого водою, та циркуляції води в трифазній системі земля-вода-повітря: третя буде присвячена вивченню механізмів визначення водного балансу в природному середовищі.
ЕТЕНТИБ ГРУНТУ ВОДНОГО БУДУВАННЯ а) ВИМІРЮВАННЯ ВЛАЖНОСТІ ГРУНТУ 1.символізм Перша проблема, пов’язана з вивченням взаємозв’язку між ґрунтом та водою, полягає у вираженні пропорцій рідини, яка присутня у зразку ґрунту. З цієї точки зору. можна використовувати три посилання: - вологість може бути виражена в г води на сто г вологої землі: (11 "Hhloo - наприклад, 100 pe Hhl oo АБО Hh = - 1 O0 PE & nt вага води. Pt вага суха земля у зразку. - Вологість можна визначити відносно ваги сухої землі. Потім ми сміямось: - Ми можемо нарешті розрахувати вологість, враховуючи об’єм води в даному об’ємі ґрунту. A a істота об'ємна щільність сухої землі. A - абсолютна щільність сухої землі. P - пористість. r. Ці значення зазвичай виражають у відсотках: це зручно, це питання вираження складу тіла, що має досить велику кількість складових. Коли мова йде лише про дві-три складові, вираз "I; ускладнює написання: достатньо співвідношення II. ми часто будемо використовувати його у формулах. 14
Порівняння цих режимів вираження вологості показує, яким може бути використання: - Hh виражає ваговий склад матеріалів, це позначення хіміка; - Hs дозволяє повідомляти про явища, пов’язані з наявністю води. до одиниці ваги сухої землі, яку тоді вважали інваріантом, це позначення фізика. Легко встановити зв'язок між Hh і Hs. Позуючи: приходить: Hs Роблячи зворотний розрахунок, ми знаходимо: ми могли б виходити з того факту, що PE = Hs.Pt = Hh (PE + Pt), що випливає з визначення Hs. Формула (4) показує, наскільки ми можемо сплутати Hh і Hs. Наприклад, для Hh = 1 O% помилка, допущена переплутанням двох величин, становить близько 1 1%. Ми також можемо бачити амплітуду варіації: Hh. коливається від 0 до 100, тоді як Hsloo коливається від 0 до 03 Si у випадку суші. тобто із середовища, де тверда фаза може розглядатися як безперервна, часто зручно використовувати вираз Hs, коли йдеться про суспензію, ми вибираємо вираз Inverse, Cpe. Цей символ виражає кількість твердих речовин відносно одиниці ваги рідини. Він негайно приходить
переважає газоподібний тиск, і там, де вводиться зразок вологої землі, внутрішня поверхня утворена пористою поверхнею, покритою гідрофільним пластичним матеріалом. У такій системі, коли пориста поверхня і пластичний матеріал змочені водою, сформована таким чином стінка може вважатися водопроникною та непроникною для газів. Для проведення вимірювань зразки ґрунту, поміщені в металеві кільця, насичуються водою шляхом замочування протягом досить тривалого часу, потім 24
вводиться в камеру під тиском і підтримується до постійної вологості, що характеризується тим, що вода більше не тече. Цей прилад завдяки RICHARDS (I 94) В даний час дуже широко використовується. Фактично він єдиний, що дає можливість працювати при напругах, які можуть досягати і навіть перевищувати 15-16 атмосфер. Вимірювання не залишаються менш делікатними, оскільки тому що не тільки температуру потрібно підтримувати постійною, але рівновага досягається асимптотично лише через часи, які можуть бути дуже довгими. e Моделі, що використовуються для гарногенного представлення цих результатів Усі пояснення фізики ґрунту щодо поведінки води вимагає аналогій з капілярними системами. Це особливо стосується ретенційних властивостей. Згадаймо принцип закону Юріна (рис. 2). Якщо капіляр радіуса R, відкритий до нижньої частини, купається в аркуші вільної води, рідина піднімається на висоту Z. Це відповідає рівновазі між всмоктуванням меніска та вагою стовпа рідини висотою Z. Тоді ми можемо записати: 2 2 TRCJCOS
= T R AIgZ, де 0 - поверхневий натяг води. Al щільність рідини. g прискорення сили тяжіння та cos під кутом з'єднання ґрунтова вода. -. 2R Рис. 2 Діаграма, що показує дані закону Юріна. - 1 Зазвичай ми встановлюємо cos a = 1, тобто a = O. Це припущення є прийнятним, коли ми зневоднюємо ґрунт хоча б на частині стіни, яка була вологою. насичений водою 25
osnlotiyues Цей процес був реалізований інтуїтивно натуралістами. Ботаніки, такі як HULL (19 16), насправді уявляли собі контакт з грунтом. доводиться до різних станів вологості. сухого насіння та оцініть або кількість води, яку вони змогли витягти. або відмітити вологість, від якої вони могли прорости. Очевидно, важко добре стандартизувати такі методи. Експериментально. Складність полягає у забезпеченні хорошого контакту між насінням та вологим ґрунтом та експлуатації при постійній температурі. Менший 28