Статическое зондирование

Планирование и оптимизация использования почвенных ресурсов

Планирование и оптимизация использования почвенных ресурсов играют важную роль в сельском хозяйстве и экологии. В процессе использования почвы для сельскохозяйственных целей необходимо учитывать ее физические, химические и биологические свойства. Планирование использования почвы позволяет оптимизировать урожайность и улучшить эффективность использования ее ресурсов.

Основными этапами планирования и оптимизации использования почвенных ресурсов являются следующие:

Анализ почвенных свойств и составление карты почвенного покрова. Для определения физических, химических и биологических свойств почвы проводятся лабораторные и полевые исследования. Результаты этих исследований позволяют составить карту почвенного покрова, которая отражает разнообразие почвенных типов и их распределение на территории.
Оценка почвенного потенциала. На основе полученных данных о почвенных свойствах, включая урожайность и плодородие, проводится оценка почвенного потенциала. Это позволяет определить оптимальные условия для различных видов сельскохозяйственной деятельности.
Выбор оптимальных методов обработки почвы. Различные культуры и культурные пакеты требуют разных методов обработки почвы. Планирование использования почвенных ресурсов включает выбор оптимальных методов обработки почвы с учетом требований культур и целей сельскохозяйственной деятельности.
Рациональное использование удобрений и агрохимикатов. Для оптимального использования почвенных ресурсов необходимо правильно подобрать удобрения и агрохимикаты. Это позволяет минимизировать их использование и уменьшить негативное влияние на окружающую среду.
Управление водным режимом почвы. В зависимости от требований разных культур и условий почвенного покрова необходимо проводить оптимальный полив или дренаж. Управление водным режимом почвы способствует поддержанию оптимальной влажности и улучшает условия для роста растений.

Планирование и оптимизация использования почвенных ресурсов являются важными шагами для повышения урожайности и снижения негативного влияния сельскохозяйственной деятельности на окружающую среду. Применение этих методов позволяет рационально использовать почвенные ресурсы и обеспечивает устойчивое развитие сельского хозяйства.

Лабораторные испытания

Лабораторные испытания являются важной частью исследования участка и используются для определения физических и механических свойств образцов грунта и горных пород, взятых с участка. Эти испытания важны для определения инженерных свойств грунта и горных пород, таких как прочность, проницаемость, сжимаемость и характеристики деформации, которые используются при проектировании и строительстве инженерных сооружений

Существует несколько лабораторных тестов, которые можно провести на образцах почвы и горных пород, в том числе:

Анализ размера зерна: Этот тест используется для определения гранулометрического состава почвы. Тест включает просеивание почвы через ряд стандартных сит и измерение веса почвы, оставшейся на каждом сите.
пределы Аттерберга: Этот тест используется для определения предела пластичности, предела текучести и предела усадки грунта. Тест включает измерение влажности почвы на разных этапах теста для определения границ различных состояний консистенции.
Испытание на уплотнение: Этот тест используется для определения максимальной сухой плотности и оптимальной влажности почвы. Тест включает уплотнение почвы в стандартной форме с использованием стандартной энергии уплотнения и измерение полученной плотности.
Испытание на прочность на сдвиг: Этот тест используется для определения прочности на сдвиг грунта или горной породы. Испытание включает в себя приложение силы сдвига к образцу грунта или горной породы и измерение полученной деформации.
Испытание на проницаемость: Этот тест используется для определения проницаемости почвы или камня. Тест включает измерение скорости потока воды через образец почвы или горной породы при известном гидравлическом градиенте.
Консолидационный тест: Этот тест используется для определения скорости и величины оседания грунта. Испытание включает приложение нагрузки к образцу грунта и измерение возникающей деформации с течением времени.
Испытания горной механики: Сюда входят такие испытания, как одноосное сжатие, трехосное сжатие и испытания на прямой сдвиг, которые используются для определения прочностных и деформационных характеристик образцов горных пород.

Эти лабораторные испытания обычно проводятся в соответствии со стандартными процедурами испытаний, установленными такими организациями, как ASTM International и Международное общество механики горных пород.

Оборудование для зондирования грунта

Установка, применяемая для проведения испытания, состоит из следующих частей:

наконечник и штанга, вместе образующие зондирующее устройство;
устройство по типу домкрата, предназначенное для вдавливания наконечника в грунт, и приспособление, извлекающее зонд;
для опирания установки — статически уравновешенная станина, закрепленная анкерами;
измерительные и считывающие устройства с возможностью фиксации на гибком носителе.

Зонды с наконечниками используются трех распространенных типов. Первый вид наконечника состоит из кожуха и самого конуса. Второй тип зонда оснащен наконечником из муфты трения конусной формы. Третий наконечник имеет в комплекте муфту трения, конус и расширитель. Метод статического зондирования требует, чтобы, несмотря на применяемую конструкцию зонда, его основание по площади соответствовало 10 см2. Угол при конусной вершине составляет 60º.

По технологии требуется, чтобы диаметр муфты снаружи был равен этому показателю основания корпуса, а ее длина составляла 31 см. Диаметр штанги снаружи — 36 см для зонда 1-го типа, а два вторых вида допускают диаметр до 55 см. Принимается этот размер исходя из технологических расчетов.

Техника проведения зондирования

Подготовительная стадия. На этом этапе проводится разведка места зондирования, определяется глубина, на которую необходимо опустить зонд. Также определяется выборка, которую необходимо взять для анализа.
Приготовление зонда. Зондирование можно проводить с помощью специального устройства — зонда. Он имеет форму штыря, с которым связан канат. На конце штыря находится острые кольца или лопасти, которые позволяют проникать в грунт.
Опускание зонда. Зонд опускается в грунт с помощью каната. Оператор управляет канатом таким образом, чтобы зонд проникал в почву на необходимую глубину.
Извлечение зонда. После достижения нужной глубины, зонд аккуратно извлекается из грунта. На острых кольцах или лопастях могут оставаться образцы почвы в виде проб.
Анализ проб. Пробы, полученные в результате зондирования, используются для дальнейшего анализа. Они позволяют определить плотность и структуру почвы на определенной глубине.

Техника проведения зондирования играет важную роль в изучении почвенного покрова. Она позволяет получить ценные данные о состоянии грунта на различных глубинах, что является необходимым при планировании строительства или проведении агрономических исследований.

Инструменты для зондирования почвы

Для проведения зондирования почвы применяются различные инструменты, которые позволяют получить пробу грунта на определенной глубине. Основные инструменты для зондирования почвы:

Зонд. Это основной инструмент для прозондирования почвы. Зонд представляет собой штангу или трубку, которая вставляется в грунт с помощью удара или винтового движения. Зонд позволяет получить пробу грунта на определенной глубине для последующего анализа.
Пробоотборник. Пробоотборник — это инструмент, который используется для получения пробы грунта на определенной глубине. Пробоотборник имеет специальную конструкцию, которая позволяет захватить пробу грунта и извлечь ее из земли без потери.
Геологический молоток. Геологический молоток — это инструмент, который используется для зондирования почвы путем удара. Геологический молоток помогает определить плотность грунта, его текстуру и другие характеристики.

Использование указанных инструментов позволяет получить достоверную информацию о грунте, его свойствах и составе

Такая информация является важной для правильного планирования и выполнения строительных работ, а также для проведения геологической разведки

Методы и приемы зондирования почвы

Существует несколько методов и приемов зондирования почвы, которые могут применяться в зависимости от конкретных задач и целей исследования. Ниже приведены некоторые из них:

Механическое зондирование: в этом методе используются специальные инструменты, например, зонды или грунтовая сверла, для пробивания грунта на определенную глубину. После извлечения пробы грунта производится ее анализ на различные показатели.
Геофизическое зондирование: данный метод основан на использовании различных физических явлений, таких как электрическая проводимость или плотность грунта, для определения его свойств и характеристик. В этом случае используются специальные приборы, которые измеряют эти параметры и дают соответствующие результаты.
Химическое зондирование: в данном методе используются химические реакции для определения содержания различных элементов и соединений в грунте. Например, можно провести анализ на содержание определенных минералов или микроэлементов, которые могут иметь влияние на плодородие почвы.
Биологическое зондирование: данный метод основан на изучении биологического состава почвы, включая наличие различных микроорганизмов, растений или насекомых. При этом проводятся соответствующие исследования и анализы для определения биологического разнообразия и активности в почве.

Каждый из этих методов зондирования почвы имеет свои преимущества и ограничения, поэтому выбор конкретного метода зависит от поставленных задач и требований исследования. Комбинирование различных методов может дать наиболее полную и точную информацию о состоянии и характеристиках исследуемой почвы.

Опытно-фильтрационные испытания

Это комплекс полевых испытательных методов (государственный стандарт ГОСТ 23278-2014). К опытно-фильтрационным исследованиям относятся:

наливы в шурфы и скважины;
откачка воды из скважин;
нагнетание воздуха или воды в скважины;
оценка химического состава и количества подземных вод и их;
полевые индикаторные методики.

Откачивать воду из горных выработок необходимо для решения задач по орошению, осушению, водоснабжению. С помощью полученной информации вычисляют показатели удельного и общего дебита -производительности скважины, снижение степени, коэффициент фильтрации, форму, темпы роста, размеры депрессионной воронки и другие значения. В случае глубокого залегания подземных вод или неблагоприятных условиях для откачки, используют наливы воды и нагнетания воздуха в шурфы. Благодаря фильтрационным свойствам оценивают удельное поглощение скальных и полускальных водоносных пород. С помощью наливов воды происходит изучение водопроницаемости не обводненных рыхлых и связных горных пород в условиях естественного залегания.

Контроль состояния почвы во время роста растений

Один из важных аспектов успешного сельского хозяйства – это контроль и мониторинг состояния почвы во время роста растений. Зондирование почвы является одним из способов получения информации о условиях, в которых развивается и процветает растительность.

Во время роста растений контроль состояния почвы позволяет определить необходимость добавления удобрений, корректировку полива, борьбу с вредителями и болезнями. Зондирование почвы выявляет такие параметры почвы, как ее структура, химический состав, плотность, влажность и кислотность.

Один из вариантов контроля состояния почвы – проведение лабораторных анализов основных показателей почвенных свойств. В ходе таких анализов определяется содержание азота, фосфора и калия, растворимых солей, pH-уровень, содержание органического вещества и другие показатели. Эта информация позволяет сельскому хозяйству делать аккуратные решения о дозировке удобрений, выборе семян, определении необходимого полива и других аспектах роста и развития растений.

Зондирование почвы также позволяет обнаружить проблемы, связанные с кислотностью или щелочностью почвы, недостатком или избытком питательных веществ, грунтовой влаги и дренажем. Это позволяет заранее предупредить или ликвидировать любые проблемы, которые могут предотвратить успешный рост и развитие растений.

Контроль состояния почвы во время роста растений является важной составляющей современной аграрной индустрии. Зондирование почвы и проведение лабораторных анализов помогают фермерам оптимизировать процессы выращивания растений, повышая эффективность урожаев и уменьшая негативное влияние на окружающую среду

Определение физических свойств грунта

Метод зондирования грунта проводится с целью определения его физических свойств. Это позволяет узнать такие характеристики грунта, как его плотность, влажность, текучесть и проницаемость

Знание этих свойств важно для многих областей, включая строительство, сельское хозяйство и геологию

Определение плотности грунта позволяет оценить его устойчивость и способность выдерживать нагрузки. Влажность грунта влияет на его механические свойства, такие как прочность и деформируемость. Текучесть грунта определяет его способность перемещаться и формировать отложения. Проницаемость грунта важна для понимания его способности пропускать воду и газы.

Анализ физических свойств грунта позволяет принимать обоснованные решения при разработке проектов, связанных с использованием их грунта. Знание этих свойств помогает предотвращать возможные проблемы, связанные с несоответствиями требуемым характеристикам грунта. Кроме того, данные о физических свойствах грунта используются для настройки моделей и проведения исследований в различных областях науки и техники.

Определение влажности грунта

Влажность грунта оказывает значительное влияние на его механические свойства и может влиять на жизненный цикл сооружения. Слишком сухой грунт может потерять свою прочность, а слишком влажный грунт может привести к нестабильности сооружения.

Метод зондирования грунта позволяет определить влажность грунта на разных глубинах. Во время проведения зондирования грунта используется специальное устройство, называемое зондом или зондирующим аппаратом. Зонд вводится в грунт на определенную глубину и измеряет влажность грунта. Полученные данные позволяют инженерам и строителям принять решение о подходящем методе подготовки грунта перед строительством или о необходимости введения дополнительных мер для стабилизации грунта.

Определение влажности грунта является важным аспектом в геотехнике и геологии, поэтому метод зондирования грунта активно применяется в строительстве, дорожном и гидротехническом делах, а также в геофизических исследованиях.

Определение плотности грунта

Для проведения зондирования грунта применяются специальные инструменты, называемые зондами. Зонды погружаются в грунт и измеряют его сопротивление при продвижении. По полученным данным можно определить плотность грунта и его характеристики, такие как влажность, гранулометрический состав и т.д.

Определение плотности грунта позволяет оценить его пористость и напряженно-деформируемые свойства. Плотность грунта может быть различной в зависимости от его состава и компактности. Эту информацию используют при проектировании фундаментов, дорожных покрытий, подземных сооружений и других инженерных объектов.

Определение плотности грунта проводится не только в проектной документации, но и в процессе строительства. Это позволяет контролировать качество грунта и убедиться, что он соответствует требованиям. В случае несоответствия плотности грунта ожидаемым показателям, могут быть приняты меры для его уплотнения или замены.

Параметр	Значение
Сопротивление грунта	Измеряемое значение сопротивления при продвижении зонда
Плотность грунта	Определяется по данным сопротивления и дополнительным расчетам
Пористость грунта	Характеризует количество пустот в грунте и его способность к пропусканию воды и газов
Напряженно-деформируемые свойства грунта	Определяются на основе данных о плотности и других характеристиках грунта

Таким образом, определение плотности грунта методом зондирования позволяет получить важные данные о его составе и свойствах, необходимые для проектирования и строительства различных объектов.

Определение проницаемости грунта

Определение проницаемости грунта с помощью метода зондирования является относительно простым и недорогим способом получить важные данные о грунте

Это позволяет инженерам и архитекторам принимать во внимание пропускную способность грунта при планировании и строительстве разных сооружений, что способствует улучшению качества и долговечности этих сооружений

Тестирование на месте

Испытания на месте относятся к методам, используемым для измерения свойств почвы и горных пород в том месте, где найдены материалы, без их удаления из их естественной среды. Испытания на месте могут предоставить важную информацию для инженерных и строительных проектов, поскольку они позволяют более точно понять свойства грунта и горных пород, с которыми придется столкнуться во время раскопок, строительства или других работ.

Существует несколько различных типов методов тестирования на месте, в том числе:

Стандартный тест на проникновение (SPT): это широко используемый метод определения прочности и плотности грунтов. Цилиндрический пробоотборник с помощью молотка забивается в грунт и фиксируется количество ударов, необходимое для проникновения в грунт на определенное расстояние.
Испытание на проникновение конуса (CPT): Этот тест включает в себя вдавливание конического пенетрометра в почву с постоянной скоростью при измерении сопротивления проникновению. Эти данные можно использовать для определения прочности, плотности и других свойств грунта.
Тест прессометра: Этот тест включает надувание цилиндрического зонда внутри скважины и измерение давления, необходимого для расширения зонда. Данные могут быть использованы для определения свойств напряжения-деформации грунта или горной породы на месте.
Тест скорости поперечной волны: Этот тест включает измерение скорости поперечных волн, проходящих через почву или горную породу, с использованием сейсмических методов. Данные могут быть использованы для определения жесткости и плотности материала.
Межскважинные сейсмические испытания: Этот тест включает в себя создание сейсмических волн в одном месте и измерение волн в другом месте с помощью датчиков, установленных в скважинах. Эти данные можно использовать для определения скорости поперечной волны и других свойств грунта или породы.
Испытание на теплопроводность: этот тест включает измерение скорости теплового потока через почву или горную породу с использованием источника тепла и датчиков температуры. Данные могут быть использованы для определения термических свойств материала.
Испытание на электрическое сопротивление: Этот тест включает измерение электрического сопротивления почвы или камня с помощью зондов, вставленных в землю. Данные могут быть использованы для определения содержания влаги и других свойств материала.

Это всего лишь несколько примеров из множества различных методов испытаний на месте, которые можно использовать в инженерно-геологических изысканиях и исследованиях. Выбор метода зависит от конкретных свойств грунта или горных пород, условий участка и целей исследования.

Глинистые породы

Грунты, относящиеся к глинистым видам, содержат в своем составе мелкие чешуйчатые частицы диаметром не более 0,005 мм. Допускается вкрапление небольшого числа пылеватых песчаных зерен. Глинистый грунт относится к пучинистым породам, так как тонкие капилляры и большие плоскости между частицами для содержания влаги приводят к быстрому насыщению водой, что разрушает целостность пласта при действии заморозков. Глинистые грунты делят на следующие:

глины — содержат глинистых чешуек более 30%;
суглинки — количество чешуек уменьшается до 10-30%;
супеси характеризуются соедржанием от 3 до 10% чешуек.

Глинистые виды грунтов меняют прочность в зависимости от влажности. Сухие выдерживают значительную нагрузку. От содержания глинистых частиц зависит показатель пластичности и текучести.

Общий обзор

Дистанционное зондирование является методом получения информации об объекте или явлении без непосредственного физического контакта с данным объектом. Дистанционное зондирование является подразделом географии. В современном понимании, термин в основном относится к технологиям воздушного или космического зондирования местности с целью обнаружения, классификации и анализа объектов земной поверхности, а также атмосферы и океана, при помощи распространяемых сигналов (например, электромагнитной радиации). Разделяют на активное (сигнал сначала излучается самолетом или космическим спутником) и пассивное дистанционное зондирование (регистрируется только сигнал других источников, например, солнечный свет).

Пассивные сенсоры дистанционного зондирования регистрируют сигнал, излучаемый или отраженный объектом либо прилегающей территорией. Отраженный солнечный свет – наиболее часто используемый источник излучения, регистрируемый пассивными сенсорами. Примерами пассивного дистанционного зондирования являются цифровая и пленочная фотография, применение инфракрасных, приборов с зарядовой связью и радиометров.

Активные приборы, в свою очередь, излучают сигнал с целью сканирования объекта и пространства, после чего сенсор имеет возможность обнаружить и измерить излучение, отраженное или образованное путем обратного рассеивания целью зондирования. Примерами активных сенсоров дистанционного зондирования являются радар и лидар, которыми измеряется задержка во времени между излучением и регистрацией возвращенного сигнала, таким образом определяя размещение, скорость и направление движения объекта.

Дистанционное зондирование предоставляет возможность получать данные об опасных, труднодоступных и быстродвижущихся объектах, а также позволяет проводить наблюдения на обширных участках местности. Примерами применения дистанционного зондирования может быть мониторинг вырубки лесов (например, в бассейне Амазонки), состояния ледников в Арктике и Антарктике, измерение глубины океана с помощью лота. Дистанционное зондирование также приходит на замену дорогостоящим и сравнительно медленным методам сбора информации с поверхности Земли, одновременно гарантируя невмешательство человека в природные процессы на наблюдаемых территориях или объектах.

При помощи орбитальных космических аппаратов ученые имеют возможность собирать и передавать данные в различных диапазонах электромагнитного спектра , которые, в сочетании с более масштабными воздушными и наземными измерениями и анализом, обеспечивают необходимый спектр данных для мониторинга актуальных явлений и тенденций, таких как Эль-Ниньо и другие природные феномены, как в кратко-, так и в долгосрочной перспективе. Дистанционное зондирование также имеет прикладное значение в сфере геонаук (к примеру, природопользование), сельском хозяйстве (использование и сохранение природных ресурсов), национальной безопасности (мониторинг приграничных областей).

Испытания в полевых условиях

Полевые методы исследования грунтов, как правило, проводятся в комплексе с лабораторными для фиксации максимально достоверных результатов. Рассмотрим популярные методы определения плотности грунта в полевых условиях.

Зондирование статическое

Метод зондирования статического базируется на вдавливании в исследуемую почву специального зонда (наконечника) с заданной силой:

зонд непрерывно погружается в грунт под воздействием гидравлической системы;
фиксируется сопротивление почвенного покрова — с заданной периодичностью или непрерывно.

Как правило, не используется для глинистых пород.

Зондирование динамическое

Одним из методом полевого обследования является динамическое зондирование грунтов. Почва подвергается воздействию вибромолота, в результате чего определяется её сопротивление.

Данные испытания создают условия, максимально приближенные к реальным. Они позволяют выявить несущие характеристики породы весьма точно путем прикладывания динамической нагрузки.

Испытания грунтов штампом

Штамповые испытания грунтов (регламентируется ГОСТ 20276 2012) — достоверный метод исследования модуля деформации породы, проводимый в полях. Процесс подразумевает нагружение винтового (или круглого плоского) штампа под влиянием специального груза (могут использоваться плиты, ФБС блоки, техника) или домкрата. Нагрузка подается поэтапно. Данные измеряются датчиками перемещений или прогибомерами. Далее производится их обработка, построение графиков, расчеты.

Такие испытания подходят для: