В почвоведении градация почвы — это классификация крупнозернистой почвы , которая ранжирует почву на основе различных размеров частиц, содержащихся в почве. [ 1] Градация почвы является важным аспектом механики почвы и геотехнической инженерии , поскольку она является индикатором других инженерных свойств, таких как сжимаемость , прочность на сдвиг и гидравлическая проводимость . В проекте градация почвы in situ (на месте) часто контролирует проектирование и дренаж грунтовых вод на участке. Плохо градированная почва будет иметь лучший дренаж, чем хорошо градированная почва, [2] если она не содержит большого количества глины .
Почва классифицируется как хорошо градуированная или плохо градуированная. [3] Градация почвы определяется путем анализа результатов ситового анализа [4] [5] или анализа ареометра . [1]
Процесс градации почвы соответствует либо Единой системе классификации почв , либо Системе классификации почв AASHTO . Градация почвы определяется путем считывания кривой распределения размера зерна , полученной по результатам лабораторных испытаний почвы. Градация почвы также может быть определена путем расчета коэффициента однородности, C u , и коэффициента кривизны, C c , почвы и сравнения рассчитанных значений с опубликованными пределами градации. [1] [6]
Градация почвы — это классификация распределения размера частиц в почве. Крупнозернистые почвы, в основном гравий или песок, классифицируются как хорошо или плохо градуированные. Плохо градуированные почвы далее делятся на равномерно градуированные или с пробелами. Мелкозернистые почвы, в основном илы и глины, классифицируются в соответствии с их пределами Аттерберга . [1] [6]
Хорошо рассортированная почва — это почва, которая содержит частицы широкого диапазона размеров и имеет хорошее представление всех размеров от сита № 4 до № 200. [3] Хорошо рассортированный гравий классифицируется как GW, в то время как хорошо рассортированный песок классифицируется как SW. [1]
Плохо сортированная почва — это почва, которая не имеет хорошего представления всех размеров частиц от сита № 4 до № 200. Плохо сортированная гравийная крошка классифицируется как GP, в то время как плохо сортированный песок классифицируется как SP. Плохо сортированная почва более подвержена разжижению почвы , чем хорошо сортированная почва. [1]
Почва с промежуточным гранулометрическим составом — это почва, в которой наблюдается избыток или недостаток определенных размеров частиц или почва, в которой отсутствует хотя бы один размер частиц. [1] [3] Примером почвы с промежуточным гранулометрическим составом является почва, в которой отсутствует песок размеров № 10 и № 40, а все остальные размеры присутствуют. [3]
Процесс классификации почвы осуществляется в соответствии с Единой системой классификации почв или Системой классификации почв AASHTO. Этапы классификации почвы включают сбор данных, расчет коэффициентов однородности и кривизны и классификацию почвы на основе критериев классификации, указанных в используемой системе классификации почв. [1]
Градация почвы определяется путем анализа результатов ситового анализа или анализа ареометром . [4] [5]
При ситовом анализе крупнозернистый образец почвы встряхивается через ряд сит с квадратными ячейками из плетеной проволоки. Каждое сито имеет последовательно меньшие отверстия, поэтому частицы, большие, чем размер каждого сита, удерживаются на сите. [4] [5] Процент каждого размера почвы измеряется путем взвешивания количества, удерживаемого на каждом сите, и сравнения веса с общим весом образца. Результаты ситового анализа представляются в виде кривой распределения размера зерен, которая затем анализируется для определения градации почвы конкретной почвы. [1]
При ареометрическом анализе образец мелкозернистой почвы оставляют отстаиваться в вязкой жидкости. Этот метод основан на законе Стокса , который связывает конечную скорость падения частицы в вязкой жидкости с диаметром зерна и плотностью зерна в суспензии. Диаметр зерна рассчитывается по известному расстоянию и времени падения частицы. Это используется для классификации мелкозернистых почв. [1]
Расчет коэффициентов однородности и кривизны требует диаметров зерен. Диаметр зерен можно найти для каждого процента почвы, проходящего через определенное сито. Это означает, что если 40% образца задерживается на сите № 200, то 60% проходит через сито № 200. [1]
Коэффициент однородности C u является грубым параметром формы и рассчитывается с использованием следующего уравнения:
где D 60 — диаметр зерна при 60%-ном прохождении, а D 10 — диаметр зерна при 10%-ном прохождении.
Коэффициент кривизны , C c, является параметром формы и рассчитывается с использованием следующего уравнения:
где D 60 — диаметр зерна при 60% проходе, D 30 — диаметр зерна при 30% проходе, а D 10 — диаметр зерна при 10% проходе.
После расчета коэффициента однородности и коэффициента кривизны их необходимо сравнить с опубликованными критериями градации. [1]
Следующие критерии соответствуют Единой системе классификации почв :
Для того чтобы гравий был классифицирован как хорошо отсортированный, необходимо соблюдение следующих критериев:
С у > 4 & 1 < С с < 3
Если оба эти критерия не выполняются, гравий классифицируется как плохо сортированный или GP. Если оба эти критерия выполняются, гравий классифицируется как хорошо сортированный или GW.
Для того чтобы песок был классифицирован как хорошо сортированный, необходимо соблюдение следующих критериев:
С u ≥ 6 & 1 < С c < 3
Если оба эти критерия не выполняются, песок классифицируется как плохо сортированный или SP. Если оба эти критерия выполняются, песок классифицируется как хорошо сортированный или SW. [1]
Градация почвы очень важна для геотехнической инженерии. Она является индикатором других инженерных свойств, таких как сжимаемость, прочность на сдвиг и гидравлическая проводимость.
В дизайне градация почвы in situ или на месте часто определяет дизайн и дренаж грунтовых вод на участке. Плохо градуированная почва будет иметь лучший дренаж, чем хорошо градуированная почва, потому что в плохо градуированной почве больше пустот.
При выборе материала для засыпки для проекта, например, насыпи шоссе или земляной плотины, учитывается градация почвы. Хорошо градированная почва может быть уплотнена лучше, чем плохо градированная почва. Такие типы проектов также могут иметь требования к градации, которые должны быть выполнены до того, как будет принята почва для использования.
При выборе вариантов методов рекультивации почвы определяющим фактором является градация почвы. [2]
