RU2460847C1 - Method to take sample blocks of mineral soils - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method provides for taking sample blocks by a cylinder-sample block picker with the inner diameter D and the height H, with thickness of its wall h and angle of sharpening of its external cutting edge U°. In soils enriched with a rock material, sample blocks are taken with a cutting cylinder-sample block picker with D=180…220 mm, H=D, h=3…4 mm and U=40…45°. In soils with cracks, galleries of shrews, worms and root tubes of plants with D=180…220 mm, H=(0.8…1.0)D, h=1.5…3.0 mm and U=25…30°. In soils with less developed cracks and single root tubes of plants with D=130…180 mm, H=(0.8…1.0)D, h=1.5…3.0 mm and U=25…30°. In soils without cracks and other secondary pores, practically with no coarse soil with D=75…130 mm, H=(0.8…1.0)D, h=1.5…2.0 mm and U=25…30°. When developing a calculation method to determine a filtration ratio, with D=180…220 mm, H=(0.8…1.0)D, h=1.5…3.0 mm and U=25…30°. In all instances D does not exceed the capacity of a genetic horizon or a layer, from where a sample block is taken.

EFFECT: elimination of gross errors to determine a filtration ratio and water-physical properties of reclaimed soils and higher efficiency of mineral soils drainage.

Description

Изобретение относится к инженерно-геологическим и почвенно-мелиоративным исследованиям почвогрунтов для их осушения и использования мелиорированных земель в Нечерноземной зоне.The invention relates to engineering-geological and soil-reclamation studies of soil for their drainage and use of reclaimed land in the Non-Chernozem zone.

В соответствии с ГОСТ 12071-84 (п.1.1) монолит - это образец грунта ненарушенного (природного) сложения. Известен способ отбора монолита режущим кольцом-пробоотборником для определения плотности грунта (ГОСТ 5180-84, раздел 6). При этом внутренний диаметр кольца-цилиндра, его высоту, толщину стенки и угол заточки наружного режущего края рекомендуют принимать с учетом наименования и состояния грунтов.In accordance with GOST 12071-84 (p. 1.1), a monolith is a sample of undisturbed (natural) soil. A known method of selecting a monolith cutting ring sampler to determine the density of the soil (GOST 5180-84, section 6). In this case, the inner diameter of the cylinder ring, its height, wall thickness and the angle of sharpening of the outer cutting edge are recommended taking into account the name and condition of the soil.

Известен способ лабораторного определения коэффициента фильтрации песчаного грунта на приборе КФ-ООМ с применением цилиндра диаметром 56,5 мм и высотой 100 мм (ГОСТ 25584-83). При этом определяют и плотность грунта по ГОСТ 5180-84.A known method of laboratory determination of the filtration coefficient of sandy soil on the device KF-OOM using a cylinder with a diameter of 56.5 mm and a height of 100 mm (GOST 25584-83). In this case, the density of the soil is also determined according to GOST 5180-84.

Известные способы распространяются на грунты для строительства. Применение их в условиях почвогрунтов проблематично, так как грунты не учитывают почвообразовательного процесса.Known methods apply to soils for construction. Their use in soil conditions is problematic, since soils do not take into account the soil formation process.

Известен способ отбора образцов по генетическим горизонтам почвенного профиля для определения коэффициента фильтрации минеральных почвогрунтов на образцах ненарушенного (природного) сложения с использования режущего цилиндра-монолитоотборника (Изучение физических свойств почв на объектах осушения: Пособие к ВСН - 33 - 2.1.02-85 «Почвенные изыскания для мелиоративного строительства» / Ф.Р.Зайдель-ман. - М.: Главнечерноземводстрой - Ленгипроводхоз, 1988. - С.56…61; прототип). Отбор образцов при этом проводят с помощью цилиндpa с заостренным нижним торцом, а определение коэффициента фильтрации - в лабораторных условиях на малых образцах объемом 250 см³.There is a method of sampling by genetic horizons of the soil profile to determine the filtration coefficient of mineral soil on samples of undisturbed (natural) addition using a cutting cylinder-monolithic sampler (Studying the physical properties of soils at drainage facilities: Manual for VSN - 33 - 2.1.02-85 “Soil Surveys for land reclamation construction "/ FR Zaydel-man. - M .: Glavnechernozemvodstroy - Lengiprovodkhoz, 1988. - P.56 ... 61; prototype). In this case, sampling is carried out using a cylinder with a pointed lower end, and the filtration coefficient is determined in laboratory conditions on small samples with a volume of 250 cm ³ .

В известных способах отбора монолитов грунтов и в способе-прототипе для отбора монолитов почвогрунтов используют цилиндры небольшого диаметра и малого объема. Применение таких цилиндров-колец в первом приближении допустимо только для отбора монолитов в почвогрунтах со стабильной структурой, низким содержанием гумуса, слабой набухаемостью, без трещин и иных вторичных пор (ходов землероев, червей, корневых трубок растений и т.п.). Применение цилиндров малого объема дает значительную ошибку в образцах песчаных и глинистых почвогрунтов. В первом случае из-за возможного нарушения структуры при транспортировке и установке образцов для проведения фильтрационных испытаний, во втором - из-за трещиноватости и набухаемости. Вследствие появления грубых ошибок цилиндры малого диаметра и объема не применимы для определения коэффициента фильтрации трещиноватых почвогрунтов, почвогрунтов, обогащенных каменистым материалом, и после глубокого их рыхления.In the known methods for the selection of soil monoliths and in the prototype method for the selection of soil monoliths, cylinders of small diameter and small volume are used. The use of such ring cylinders in a first approximation is permissible only for the selection of monoliths in soils with a stable structure, low humus content, low swelling, without cracks and other secondary pores (moves of excavators, worms, plant root tubes, etc.). The use of small-volume cylinders gives a significant error in samples of sandy and clay soil. In the first case, due to a possible violation of the structure during transportation and installation of samples for filtering tests, in the second - due to fracturing and swelling. Due to the appearance of gross errors, cylinders of small diameter and volume are not applicable for determining the filtration coefficient of fractured soil, soil enriched with rocky material, and after deep loosening.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении достоверности и точности определения коэффициента фильтрации и водно-физических свойств минеральных почвогрунтов путем совершенствования способа отбора их монолитов.The problem solved by this invention is to increase the reliability and accuracy of determining the filtration coefficient and water-physical properties of mineral soils by improving the method of selection of their monoliths.

Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в исключении грубых ошибок при определении коэффициента фильтрации и водно-физических свойств мелиорируемых почвогрунтов и повышении эффективности осушения минеральных почв и использования мелиорированных земель.The technical result obtained from the solution of the problem lies in the elimination of gross errors in determining the filtration coefficient and water-physical properties of reclaimed soil and increasing the efficiency of drainage of mineral soils and the use of reclaimed land.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что способ отбора монолитов минеральных почвогрунтов, включающих немерзлые почвогрунты различного гранулометрического состава, обогащенные каменистым материалом, почвогрунты с трещинами, ходами землероек, червей и корневых трубок растений, почвогрунты со слаборазвитыми трещинами и единичными корневыми трубками растений, почвогрунты без трещин и иных вторичных пор (ходов землероек, червей и корневых трубок растений), практически при отсутствии крупнозема, для определения коэффициента фильтрации и водно-физических свойств почвогрунтов по генетическим горизонтам почвенного профиля осуществляют режущим цилиндром-монолитоотборником внутренним диаметром D и высотой Н, при толщине его стенки h и угле заточки его наружного режущего края U°. При проведении инженерно-геологических и почвенно-мелиоративных изысканий в почвогрунтах, обогащенных каменистым материалом, монолиты отбирают режущим цилиндром-монолитоотборником D=180…220 мм, H=D, h=3…4 мм и U=40…45°, в почвогрунтах с трещинами, ходами землероек, червей и корневых трубок растений D=180…220 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…3,0 мм и U=25…30°, в почвогрунтах со слаборазвитыми трещинами и единичными корневыми трубками растений D=130…180 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…3,0 мм и U=25…30°, в почвогрунтах без трещин и иных вторичных пор (ходов землероек, червей и корневых трубок растений), практически при отсутствии крупнозема D=75…130 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…2,0 мм и U=25…30°, при проведении исследований на опытно-производственных участках, объектах-аналогах, объектах с глубоким рыхлением почвогрунтов и при разработке расчетного способа определения коэффициента фильтрации D=180…220 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…3,0 мм и U=25…30°, при этом во всех случаях D не превышает мощности генетического горизонта или слоя, из которого отбирают монолит.The object of the invention is solved by the fact that the method of selection of monoliths of mineral soil, including non-frozen soil of various particle sizes, enriched with rocky material, soil with cracks, shrews, worms and root tubes of plants, soil with poorly developed root cracks and plants cracks and other secondary pores (moves of shrews, worms and root tubes of plants), in the absence of coarse soil, to determine the fil The soil and water-physical properties of the soil along the genetic horizons of the soil profile are carried out with a cutting cylinder-monolith picker with an inner diameter D and a height H, with a wall thickness h and a sharpening angle of its outer cutting edge U °. When conducting engineering-geological and soil-reclamation surveys in soils enriched with stony material, monoliths are selected with a cutting monolithic sampling cylinder D = 180 ... 220 mm, H = D, h = 3 ... 4 mm and U = 40 ... 45 °, in soils with cracks, moves of shrews, worms and root tubes of plants D = 180 ... 220 mm, H = (0.8 ... 1.0) D, h = 1.5 ... 3.0 mm and U = 25 ... 30 °, in soils with poorly developed cracks and single root tubes of plants D = 130 ... 180 mm, H = (0.8 ... 1.0) D, h = 1.5 ... 3.0 mm and U = 25 ... 30 °, in soils without cracks and other secondary pores (moves of shrews, worms and root tubes of tenium), practically in the absence of coarse soil D = 75 ... 130 mm, H = (0.8 ... 1.0) D, h = 1.5 ... 2.0 mm and U = 25 ... 30 °, when conducting research on experimental -production sites, similar facilities, objects with deep loosening of soil and in the development of a calculation method for determining the filtration coefficient D = 180 ... 220 mm, H = (0.8 ... 1.0) D, h = 1.5 ... 3.0 mm and U = 25 ... 30 °, while in all cases D does not exceed the thickness of the genetic horizon or layer from which the monolith is taken.

Данное изобретение позволяет исключить появление грубых ошибок при определении коэффициента фильтрации и водно-физических свойств минеральных почвогрунтов, повысить достоверность и точность определения их значений, расширить зону применения способа их определения на образцах ненарушенного (природного) сложения, что позволит проектировать, строить и эксплуатировать осушительные системы на минеральных почвах и использовать мелиорированные земли на более высоком технико-экономическом уровне.This invention allows to eliminate the appearance of gross errors in determining the filtration coefficient and water-physical properties of mineral soil, to increase the reliability and accuracy of determining their values, to expand the area of application of the method for determining them on samples of undisturbed (natural) addition, which will allow designing, building and operating drainage systems on mineral soils and use reclaimed land at a higher technical and economic level.

На основании накопленного опыта отбора образцов монолит диаметром менее 75 мм применять нецелесообразно. В противном случае возникает проблема учета пустотности (трещины, ходы червей и корневых трубок растений) и каменистости, контактной фильтрации, а также и свойств почвогрунта, нарушенных при отборе монолита. Не рекомендуется использовать и цилиндры диаметром более 220 мм. В этом случае масса монолита с монолитоотборником приближается к 20 кг.Based on the experience gained in sampling, a monolith with a diameter of less than 75 mm is impractical. Otherwise, the problem arises of taking into account voidness (cracks, passages of worms and root tubes of plants) and rockiness, contact filtration, as well as soil properties that were disturbed during the selection of the monolith. It is not recommended to use cylinders with a diameter of more than 220 mm. In this case, the mass of the monolith with a monolithic sampler approaches 20 kg.

Предложенные толщина стенки цилиндра и угол заточки его режущей кромки обеспечивают прочность и сохранность режущей кромки.The proposed cylinder wall thickness and the angle of sharpening of its cutting edge provide strength and safety of the cutting edge.

Применение заявленного способа сбора монолитов для определения коэффициента фильтрации и водно-физических свойств минеральных почвогрунтов включает выполнение следующих операций;The use of the claimed method of collecting monoliths to determine the filtration coefficient and the water-physical properties of mineral soil includes the following operations;

1. Проведение изысканий на мелиорируемом объекте.1. Surveying at the reclaimed facility.

2. Установление строения почвенного профиля и зон распространения на объекте почвогрунтов различного гранулометрического состава, обогащенных каменистым материалом, почвогрунтов с трещинами, ходами землероек, червей и корневых трубок растений, почвогрунтов со слаборазвитыми трещинами и единичными корневыми трубками растений, почвогрунтов без трещин и иных вторичных пор (ходов землероек, червей и корневых трубок растений), практически при отсутствии крупнозема.2. Establishment of the structure of the soil profile and distribution zones at the site of soils of various particle sizes, enriched with rocky material, soils with cracks, shrews, worms and root tubes of plants, soils with underdeveloped cracks and single root tubes of plants, other ground soils without cracks and (moves of shrews, worms and root tubes of plants), practically in the absence of coarse earth.

3. Установление зон опытно-производственных участков, объектов-аналогов, объектов с глубоким рыхлением почвогрунтов3. Establishment of zones of pilot production sites, analogous facilities, facilities with deep loosening of soil

4. Установление для выделенных зон оптимального размера режущих цилиндров-монолитоотборников.4. The establishment for the selected zones of the optimal size of the cutting cylinders monolithic sampling.

5. Отбор монолитов минеральных почвогрунтов в выделенных зонах.5. The selection of monoliths of mineral soil in selected areas.

Заявляемый способ отбора монолитов минеральных почвогрунтов применен при мелиорации земель Тверской области, выполнено более 2500 определений коэффициента фильтрации и водно-физических свойств минеральных почвогрунтов. В итоге были исключены грубые ошибки при определении коэффициента фильтрации и водно-физических свойств почвогрунтов, повышена точность их определения. При этом расширена зона применения способа отбора образцов с помощью цилиндра с заостренным нижним торцом на трещиноватые почвогрунты, почвогрунты с ходами землероек, червей и корневых трубок растений и каменистые почвогрунты, а также почвогрунты с глубоким рыхлением. Это позволило снизить общее число определений при одновременном повышении точности каждого определения, снизить затраты, а в конечном итоге - проектировать, строить и эксплуатировать мелиоративные системы и использовать мелиорированные земли на более высоком технико-экономическом уровне.The inventive method for the selection of monoliths of mineral soils was used for land reclamation in the Tver region; more than 2500 determinations of the filtration coefficient and water-physical properties of mineral soils were made. As a result, gross errors in determining the filtration coefficient and water-physical properties of soil were eliminated, and the accuracy of their determination was improved. At the same time, the area of application of the method of sampling using a cylinder with a pointed lower end to fissured soil, soil with the moves of shrews, worms and root tubes of plants and stony soil, and also soil with deep loosening was expanded. This allowed us to reduce the total number of definitions while improving the accuracy of each definition, reduce costs, and ultimately design, build and operate reclamation systems and use reclaimed land at a higher technical and economic level.

Claims (1)

Способ отбора монолитов минеральных почвогрунтов, включающих немерзлые почвогрунты различного гранулометрического состава, обогащенные каменистым материалом, почвогрунты с трещинами, ходами землероек, червей и корневых трубок растений, почвогрунты со слаборазвитыми трещинами и единичными корневыми трубками растений, почвогрунты без трещин и иных вторичных пор (ходов землероек, червей и корневых трубок растений), практически при отсутствии крупнозема, в котором отбор монолитов для определения коэффициента фильтрации и водно-физических свойств по генетическим горизонтам почвенного профиля осуществляют режущим цилиндром-монолитоотборником внутренним диаметром D и высотой Н, при толщине его стенки h и угле заточки его наружного режущего края U°, отличающийся тем, что при проведении инженерно-геологических и почвенно-мелиоративных изысканий в почвогрунтах, обогащенных каменистым материалом, монолиты отбирают режущим цилиндром-монолитоотборником D=180…220 мм, H=D, h=3…4 мм и U=40…45°, в почвогрунтах с трещинами, ходами землероек, червей и корневых трубок растений D=180…220 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…3,0 мм и U=25…30°, в почвогрунтах со слаборазвитыми трещинами и единичными корневыми трубками растений D=130…180 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…3,0 мм и U=25…30°, в почвогрунтах без трещин и иных вторичных пор (ходов землероек, червей и корневых трубок растений), практически при отсутствии крупнозема D=75…130 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…2,0 мм и U=25…30°, при проведении исследований на опытно-производственных участках, объектах-аналогах, объектах с глубоким рыхлением почвогрунтов и при разработке расчетного способа определения коэффициента фильтрации D=180…220 мм, H=(0,8…1,0)D, h=1,5…3,0 мм и U=25…30°, при этом во всех случаях D не превышает мощности генетического горизонта или слоя, из которого отбирают монолит. The method of selection of monoliths of mineral soil, including non-frozen soil of various particle sizes, enriched with rocky material, soil with cracks, shrews, worms and root tubes of plants, soil with weakly developed cracks and single root tubes of plants, without soil holes and other ground holes , worms and root tubes of plants), practically in the absence of coarse soil, in which the selection of monoliths to determine the filtration coefficient and their properties according to the genetic horizons of the soil profile are carried out by a cutting cylinder-monolith picker with an inner diameter D and a height H, with a wall thickness h and a sharpening angle of its outer cutting edge of U °, characterized in that during engineering-geological and soil-reclamation surveys in soil enriched with stony material, the monoliths are selected with a cutting monolithic sampling cylinder D = 180 ... 220 mm, H = D, h = 3 ... 4 mm and U = 40 ... 45 °, in soil with cracks, courses of shrews, worms and root tubes of plants D = 180 ... 220 mm, H = (0.8 1,0) D, h = 1.5 ... 3.0 mm and U = 25 ... 30 °, in soils with poorly developed cracks and single root tubes of plants D = 130 ... 180 mm, H = (0.8 ... 1, 0) D, h = 1.5 ... 3.0 mm and U = 25 ... 30 °, in soils without cracks and other secondary pores (moves of shrews, worms and root tubes of plants), practically in the absence of coarse soil D = 75 ... 130 mm, H = (0.8 ... 1.0) D, h = 1.5 ... 2.0 mm and U = 25 ... 30 °, when conducting research at experimental production sites, analogous facilities, objects with deep loosening soils and when developing a calculation method for determining the filtration coefficient D = 180 ... 220 mm, H = (0.8 ... 1.0) D, h = 1, 5 ... 3.0 mm and U = 25 ... 30 °, while in all cases D does not exceed the thickness of the genetic horizon or layer from which the monolith is selected.