71 / 88
Аграрная наука Евро
-
Северо
-
Востока, №
3 (40), 2014
г.
65
отражающей равновесие давлений в «пле-
ночном» и «манжетном» состояниях. Эта же
влажность, кроме начального проявления
липкости, соответствует разрыву капилля-
ров, нижнему пределу пластичности, опти-
мальному агрегированию частиц и микроаг-
регатов, т.е. влажности оптимальной для ме-
ханической обработки почвы. При значени-
ях влажности выше
w
max
обработка почвы
практически не проводится, поскольку в
этой области на влагу преимущественное
действие оказывают гравитационные силы.
Рис. 3.
Зависимость липкости почвы
от влажности
Рассмотрим почвенную влагу харак-
терных для Чувашской Республики слабо-
набухающих, незасоленных почв. Напом-
ним, что влага в почве в отличие от сво-
бодной влаги имеет поверхностную энер-
гию взаимодействия с воздухом
Е
и по-
верхностную энергию взаимодействия с
твердой фазой почвы
Е
. Через потенциал
влаги, который соответственно имеет со-
ставляющие ψ
и ψ
, можно рассчитать эк-
вивалентные давления
p
и
p
[2]. Посколь-
ку в области с
w
>
w
0
появляется липкость,
рассмотрим разность давлений, обуславли-
вающую эту липкость:
3
3
0
0
0
Ω
,
σΩ
w
A wD p p p
,
(1)
где
0
-
объемная удельная поверхность,
(м
2
/м
3
);
-
удельная свободная поверх
-
ностная энергия на границе раздела вода
-
воздух, Дж/м
2
;
w
w
w
w
0
0
2
5
0
2
5
0
0
1
1
2
1
1 ) , D(
-
функция, неявно учитывающая грануло-
метрический состав почв;
w
-
объемная
влажность, (м
3
/м
3
);
0
-
пористость сухого
образца;
A
– деленная на 6
постоянная
Гамакера, зависящая от типа почв, Дж.
В формуле (1) оба слагаемых содержат
объемную удельную поверхность
0
, что
вполне согласуется с известным явлением
возрастания липкости с увеличением дис-
персности почвы, поэтому глинистые почвы
более липкие, чем песчаные.
Зависимость
от температуры извест-
на, поэтому, подставляя
(T) в формулу (1),
учитываем влияние температуры. Различный
для моделей А, Б и В вид функции
D
(
w
,
0
)
используется для описания разных почв с
отличающимися числом, ориентацией и
структурой пор.
Для получения зависимости липкости
от влажности перейдем от величин давления
к более распространенному отношению
г/см
2
, а вместо значений влажности исполь-
зуем
w
2/3
, поскольку ей пропорциональна
площадь почвенной влаги, соприкасающаяся
с телом.
Для экспериментального определе-
ния липкости обычно используют прибор
В.В. Охотина или Н.А. Качинского, пред-
ставляющий собой видоизмененные техно-
химические весы. Следует учесть, что при
проведении эксперимента производят пол-
ное соприкосновение диска с почвой.
Сверху на диск кладут груз (выбор нагруз-
ки определяется задачей исследования) и
выдерживают его в течение 30 с. Диск
прилипает к почве. Такая постановка экс-
перимента приводит к тому, что слой поч-
вы непосредственно под диском уплотня-
ется, величина объемной влажности в этом
слое увеличивается, а потенциал влаги и
соответственно эквивалентное давление
уменьшаются (рис. 4). Этот факт приводит
к тому, что вместо более высокого значе-
ния влажности почвы в точках контакта
учитывается среднее по образцу почвы
значение влажности
.
w
max
w
0
w
max
L
L
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека