Характеристика почв, как грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет

Им. М.К. Аммосова»

Геологоразведочный факультет

Кафедра мерзлотоведения

РЕФЕРАТ

на тему: «Характеристика почв, как грунтов»

по дисциплине «Основы гидрогеологии»

Выполнил: ст.гр. ГГ-12

Рожина Мария

Проверила: Чжан Т.Р.

Якутск 2014

Содержание

1. Понятие о почве, как особом природном образовании. Ее специфика, как грунта

2. Подразделение почв, как грунтов и их распространенность

3. Характеристика основных типов почв, как грунтов

Использованная литература

1. Понятие о почве, как особом природном образовании. Ее специфика, как грунта

Почвой, по В. В. Докучаеву (1886), следует называть «наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов живых и мертвых». Ее мощность по отношению ко всей зоне выветривания невелика -- 1,5-2 м -- и редко достигает 5-7 м. Несмотря на это, значение почвы чрезвычайно велико в различных отношениях. В частности, 3 процессы, совершающиеся в почве, накладывают определенный отпечаток на породы, слагающие зону выветривания, и в первую очередь на те из них, которые залегают в современной коре выветривания.

Почва формируется при одновременном воздействии на горную породу двух взаимосвязанных процессов: выветривания и почвообразования. Последний состоит в проникновении продуктов разложение I растительных и животных организмов в верхнюю часть литосферы. Процесс выветривания обусловливает успешное развитие почвообразования. Оба процесса являются функциями одних и тех же факторов и при соответствующих условиях протекают достаточно интенсивно. Например, 1000 лет достаточна щ для превращения свежего аллювиального осадка, отложений пыли или вулканического пепла в почвы отчетливого профиля.

Инженерно-геологические особенности почв отличны от особенностей подстилающих их почвообразующих горных пород. Это своеобразие объясняется в первую очередь тем, что в почвах неорганическое Л минеральное вещество тесно сочетается с органическим веществом. Эти особенности приходится учитывать при использовании почв в качестве грунтов при строительстве аэродромов, железных дорог и других инженерных сооружений. В связи с этим почвы, как достаточно своеобразный тип грунтов, в общем, их классификации выделяются в отдельную подгруппу.

При характеристике почв как грунтов в первую очередь следует учитывать особенности, свойственных всем типам:

1) своеобразие состава, выражающееся в тесном сочетании в почве минеральных и высокодисперсных органических соединений;

2) наличие четко выраженных генетических горизонтов в вертикальном разрезе (профиле);

3) наличие четко выраженной макроструктуры.

Состав почв представлен твердой, жидкой и газообразной компонентами, каждая из которых существенно отличается от таковых материнской породы. Кроме того, характерной особенностью каждой почвы является наличие в ней макро- и микроорганизмов (растительных и животных), которые также оказывают влияние на ее состав и свойства.

Дисперсность и минеральный состав почв могут быть различными, поскольку формируются на различных материнских породах. При этом состав грубодисперсной их части определяется главным образом минеральными особенностями материнских пород, а тонкодисперсной части -- природными условиями, в которых протекает почвообразовательный процесс.

Минеральная часть почв характеризуется следующими основными особенностями. В песчаной и пылеватой фракциях почв основная масса частиц представлена кварцем, полевыми шпатами (ортоклазом, микроклином, кальциево-натриевыми плагиоклазами), слюдами (чаще всего биотитом и мусковитом) и др. В глинистой фракции у почв, имеющих щелочную реакцию, преобладают монтмориллонит, смешанослойные минералы и нонтронит; в кислых почвах -- каолинит и галлуазит. В обоих случаях обычно содержатся различные модификации вторичного кварца и окислов железа. При смене щелочной реакции среды на кислую в глинистой фракции почв одновременно могут находиться монтмориллонит, каолинит и минералы, близкие к ним по условиям образования.

Важное значение имеют простые соли, которые находятся в почвах в твердом состоянии. Общее их количество колеблется от долей (например, в подзолистых почвах) до десятков процентов (в нижних горизонтах черноземов, каштановых почв, в солончаках). Часть этих солей (нитраты, хлориды, сульфаты натрия, магния и др.) обладают высокой растворимостью и легко мигрируют в почвах, образуя ионные растворы. Другие соли (гипс, кальцит) характеризуются меньшей растворимостью. Наличие этих солей, особенно в значительных количествах (в абсолютном значении и по сравнению с материнскими породами), оказывает влияние на ряд инженерно-геологических особенностей почв (например, они агрессивны по отношению к строительным материалам).

Органическая часть почв -- гумус (или перегнойное вещество), наличие которого коренным образом отличает почву от большинства материнских пород, образуется в результате сложных биохимических процессов. Основным источником накопления в почвах органического вещества являются остатки зеленых, хлорофиллоносных растений. Большое значение имеет отложение в почве корневых остатков, процесс разложения которых (гумификация) сопровождается накоплением углерода и азота в условиях восстановительных реакций.

Общее количество гумуса в почвах колеблется от долей до10-12%и более по весу. Особенно большое содержание гумуса характерно для черноземных и черноземовидных почв. Основная часть гумуса сосредоточена в верхней части разреза почвы (в ее перегнойно-аккумулятивном горизонте).

Гумус является сложным относительно устойчивым комплексом органических соединений, в составе которого большую роль играют специфические высокомолекулярные органические кислоты, находящиеся в коллоидном состоянии. В соответствии с этим он содержится в основном среди частиц глинистой фракции. Присутствие гумуса повышает дисперсность почв по сравнению с материнской породой. При этом дисперсность самого гумуса у различных почв может быть неодинаковой: у черноземов гумус менее дисперсен, чем у подзолов.

Коллоидная природа почвенного гумуса определяет его высокую обменную способность, большую гидрофильность и клеящую способность, что существенно сказывается на инженерно-геологических особенностях почв. Так, наличие гумуса повышает связность почв в сухом состоянии, резко увеличивает величины их пластичности, набухания и липкости. Наличие гумуса как бы увеличивает общую глинистость почвы, причем 1 % гумуса в этом отношении приблизительно эквивалентен 1,5% глинистых частиц. В целом можно отметить, что наличие гумуса в почвах резко ухудшает их инженерно-геологические свойства.

Состав и концентрация жидкой компоненты почв -- почвенного раствора, общее содержание которого изменяется в широком диапазоне (от первых до десятков и даже сотен процентов в болотных почвах), определяется взаимодействием воды, минеральной и органической частей почв, а также растений, живущих в почве и на ней. В результате этого взаимодействия в почвенном растворе находятся как молекулярно-, так и коллоидно-растворенные вещества. По химическому составу они принадлежат к минеральным, органическим и органо-минеральным соединениям, причем соотношение между ними различно в разных типах почв и генетических горизонтах. Обменные катионы и емкость катионного в дерново-подзолистых и болотно-подзолистых обмена (ЕКО) основных типов почв, мг-экв/100 г почвах в почвенном растворе преобладают органические соединения, в черноземных они находятся приблизительно в равных количествах с минеральными, а в каштановых, бурых и сероземных почвах преобладают.

Из минеральных солей в почвенном растворе наиболее часто встречаются нитраты, бикарбонаты, карбонаты, хлориды, сульфаты и фосфаты. Реже отмечаются соединения записного железа, алюминия и марганца.

Из органических соединений встречаются водорастворимые органические кислоты (креновая кислота) и их соли, растворимые сахара, растворимые белки и др. Коллоидная часть почвенного раствора невелика и составляет, по данным К. К. Гедройца, от 1/4 до 1/20 сухого остатка. Она преобладает лишь в столбчатом горизонте солонцов, имеющем щелочную реакцию. Подавляющая часть коллоидов почвенного раствора принадлежит органическим соединениям: кроме них отмечаются соли кремнекислоты, железа и алюминия.

Состав и особенно концентрация почвенного раствора изменяются под влиянием различных факторов и в первую очередь в зависимости от сезонных колебаний влажности почв. Состав почвенного раствора, так же как состав поровых вод в нижележащих материнских породах, определяет состав обменных катионов в почвах и тем самым инженерно-геологические особенности последних.

Одним из наиболее характерных морфологических признаков строения почв, который необходимо учитывать при их оценке как грунтов, является наличие в их вертикальном разрезе четко выраженных генетических горизонтов. Они создаются в ходе почвообразовательного процесса, под влиянием которого из относительно однородной породы образуется почва, состоящая из нескольких горизонтов. Верхний из них, в котором происходит накопление и разрушение органического вещества, принято называть перегнойноаккумулятивным (А). Нижняя его часть, обычно содержащая органические вещества и тонкодисперсные частицы существенно в меньшем количестве и имеющая более светлую окраску, выделяется в особый горизонт -- горизонт вымывания (элювиальный). Ниже залегает горизонт вмывания (иллювиальный В), в котором происходит накопление части вымытых из верхних слоев веществ. Этот горизонт постепенно переходит в мало затронутую процессом почвообразования материнскую породу (С). В условиях длительного избыточного увлажнения почвенного профиля или его нижней части в результате деятельности анаэробных бактерий проявляются восстановительные процессы, вызывающие оглеение и формирование глеевого горизонта (G). В болотных и полуболотных почвах верхняя часть разреза представлена торфяным горизонтом (Т). Совокупность горизонтов, на которые расчленяется почва, составляет так называемый почвенный профиль.

Для дерново-подзолистых почв, чрезвычайно широко распространенных на территории России, характерен следующий почвенный профиль (по Д. Г. Виленскому):

Aj -- лесная подстилка мощностью 2-3 см и больше, в сухом состоянии бурого цвета, состоит из полураз-ложившихся листьев, ветвей и других растительных остатков и часто содержит белый мицелий грибов;

А, -- дерновый, перегнойно-аккумулятивный горизонт мощностью от нескольких до двух десятков сантиметров; светло-серый или серый, рыхлый, мелкокомковато-пылеватой структуры;

Aj -- подзолистый, элювиальный, белесоватый или почти белый, мучнистый, мощностью от нескольких до 2-3 десятков сантиметров; структура непрочная, обычно пластинчатая или листоватая;

В -- рудяковый, иллювиальный мощностью до 70-80 см, коричневато-бурой или красновато-бурой окраски, плотный, многогранный ореховато-призматической структуры, которая книзу становится все более крупной, призматической, но в то же время менее отчетливо выраженной;

С -- почвообразующая материнская порода.

Общая мощность дерново-подзолистой почвы (А+В) чаще всего около 1 м, но в отдельных случаях увеличивается до 1,2-1,5 м. Переход одного горизонта в другой довольно резкий, подзолистый горизонт часто внедряется карманами в иллювиальный, где встречаются ортштейновые включения.

Морфологическое строение черноземов, также широко распространенных на территории России, иное. Для них характерен следующий почвенный профиль:

А - перегнойный мощностью от 20 до 55 см, темно-серой, почти черной окраски, на юге с коричневатым или буроватым оттенком, зернистой или комковатой структуры, рыхлый, на целине густо пронизан живыми и отмершими мочковатыми корешками злаков, образующих в верхних 3-7 см сплошной плотный дерн;

В -- переходный мощностью от 40 до 80 см, более светлой, обычно буровато-серой окраски, книзу с палевым оттенком, неоднородный, внизу с частыми языками и потеками; структура обычно комковатая, в нижней части комковато- или ореховато-призматическая; часто встречаются кротовины; количество корней небольшое; в некоторых типах встречаются карбонаты;

С -- карбонатный иллювиальный, палевой или белесовато-палевой окраски; структура призматическая, порода обычно уплотнена. Много новообразований углекислого кальция в виде псевдомицелия в северной половине черноземной зоны и белоглазки -- в южной, без корешков, с кротовинами, заполненными темной землей; при воздействии НС1 бурно вскипает.

Мощность почвенного профиля (А + В) у черноземов 60-120 см.

Генетические горизонты почвенного профиля отличаются друг от друга по морфологическим признакам, составу и физико-химическим особенностям. В частности, они различаются по структуре, цвету, валовому химическому составу, содержанию гумуса, простых солей, коллоидов, обменных катионов и др. Нередко в одной и той же почве в верхних ее горизонтах существует кислая среда, а в нижних -- щелочная, в верхних горизонтах -- окислительная обстановка, в нижних -- восстановительная. В ходе процессов почвообразования меняются дисперсность и структура отдельных горизонтов. Все это обусловливает различные физические, физико-механические и физико-химические свойства грунтов различных почвенных горизонтов , что сильно осложняет исследования, а главное -- использование почв в инженерно-строительных целях.

Многим типам почв и отдельным генетическим горизонтам в отличие от подстилающих их горных пород свойственна четко выраженная макроструктура. Например, зернистая структура характерна для почв, содержащих значительное количество гумусовых веществ; она широко распространена у черноземов. При меньшем содержании в почве органических веществ формируется комковатая структура (бурые почвы, черноземы). Резкий вынос из почвы органических веществ ведет к образованию чешуйчатой или листоватой структуры (горизонт А2 подзолистой почвы). Вымывание коллоидов способствует возникновению ореховатой структуры. Столбчатовидная и столбчатая структуры связаны с засоленными почвами. Например, столбчатая структура с округлым верхним основанием («головкой») и плоским нижним основанием присуща горизонту В солонцов.

Особенности макроструктуры влияют на ряд важнейших физико-механических свойств почв. В частности, М. М. Филатов (1936) указывал, что прочность образцов грунтов с различной макроструктур01* неодинакова: при прочих равных условиях наибольшей прочностью (6 МПа) обладали образцы с плитчатой структурой, а наименьшей прочностью (2 МПа) -- образцы с глыбистой или чешуйчатой структурой. От характера макроструктуры также зависит водопроницаемость, водопрочностъ почв, способность поднимать воду по капиллярам и многие другие свойства.

2. Подразделение почв, как грунтов и их распространенность

В общей классификации грунтов почвы подразделяются на типы и виды. В качестве последних выступают крупнообломочные (хрящеватые), песчаные, супесчаные, суглинистые, глинистые и торфяные ] почвы.

При изучении почв как грунтов важное значение также имеют зонально-азональная принадлежность J почв и их генетический тип (Глазовская, Геннадиев, 1995). Зональный ряд включает почвы тундровые, 1 подзолистые и дерново-подзолистые, серые лесные, черноземные, каштановые, бурые, сероземные, красноземные, а азональный -- черноземовидные и засоленные.

По величине pH среды все почвы подразделяются на два таксона. Первый охватывает все зональные ] типы почв, реакция среды которых кислая. Они развиты более чем на 60% территории СНГ и Балтии I (тундровые -- 7,6%, подзолистые, дерново-подзолистые и болотные -- свыше 50%, лесостепные -- 3,2%). 1 Второй тип объединяет почвы, у которых pH > 7. Они занимают менее 40% указанной территории (черноземные -- 8,6%, каштановые и бурые -- 5,4%, сероземные -- около 10%, засоленные -- более 10%, красноземы -- локально) и распространены в южных районах страны.

Следует иметь в виду, что подразделение почв для целей грунтоведения проводится менее дробно по сравнению с тем, как это обычно делается в почвоведении (Добровольский, Трофимов, 1996). Делается это сознательно, так как при оценке почв как грунтов часто не нужна та детализация, которая необходима при оценке почв как сельскохозяйственных угодий.

В пределах арктической области арктические почвы сочетаются с почвами-пленками и непочвенными образованиями. Иногда выделяют пустынно-арктические почвы, в ряде районов описаны арктические солончаки. В тундровой области преобладающими почвами являются арктотундровые, тундровые иллювиально-гумусовые (неглеевые) почвы, тундровые глеевые. Встречаются их сочетания с болотными, торфяными глееземами, грубогуму-1 совыми примитивными почвами (литоземами) и скальными выходами. На юге области распространены почвы с более дифференцированным профилем -- тундровые поверхностно-глеевые оподзоленные, тундрово-глеевые оподзоленные и др.

В Северо-Европейской (Карельской) области -- подзолы, занимающие более половины ее территории, сочетаются с верховыми I и низинными болотами. В Восточно-Европейской, Западно-Сибирской областях на суглинках развиваются 1 классические подзолистые, болотно-подзолистые почвы, на песках -- подзолы. Широко распространены I торфяники, по периферии болот развиваются торфяно-глеевые, торфяно-подзолисто-глеевые почвы.

В Среднесибирской области распространены зональные почвы: мерзлотно-таежные глеевые или криоземы, дерново-подзолистые, типичные подзолистые и др., которые дополняются включениями литогенных почв на карбонатных и основных породах, тундровых примитивных почв на самых высоких поверхностях.

В Восточно-Сибирской области подбуры образуют нижнюю ступень вертикальной поясности и сменяются с высотой тундровыми слаборазвитыми (литоземами). К востоку подбуры уступают место подзолам, что связано с более влажным климатом, кислым составом пород и приносом кислых пеплов с Камчатки. В Камчатской области вблизи от центров извержения формируются слоисто-пепловые или слоисто-охристые почвы. Центральным типом являются охристые типичные, располагающиеся в зоне умеренных пеплопадов. По мере ослабления влияния вулканизма появляются охристо-подзолистые или подзолисто-охристые почвы.

На территории таежно-луговостепной Якутской области почвенный покров представляет собой различные комбинации палевых очв: осолоделых, карбонатных, поверхностно-глееватых и оподоленных. В переувлажненных понижениях Вилюя развиты таежные мерзлотные почвы. Местами формируются подзолистые почвы.

Суббореальные лесные области

в целом располагаются южнее. В Западной Калининградской области развиты дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоленности. В Восточно-Европейской и Западно-Сибирской областях отмечается абсолютное господство дерново-подзолистых почв, которые сочетаются с торфяными и перегнойными почвами болот, торфяниками. Локально развиты буротаежные почвы, дерново-карбонатные, подзолы, дерново-глеевые, серые лесные и др. Для Дальневосточной области характерны бурые лесные почвы в низ-когорьях и в котловинах, к северу и в высотном ряду сменяющиеся иллювиально-гумусовыми буроземами и далее Al-Fe-гумусовыми подбурами.

Автономные (зональные) почвы суббореальных лесо-лугово-степных областей разнообразны: три подтипа серых почв (светло-серые, серые и темно-серые) и три подтипа черноземов (выщелоченные, оподзоленные и типичные) в Восточно-Европейской области; лугово-черноземные и черноземно-луговые, серые осолоделые в Западной Сибири (исключаются типичные черноземы); черноземовидные почвы прерий с луговыми подбелами на Дальнем Востоке. Подчиненное положение занимают болотные, дерново-глеевые, луговые и другие почвы.

В суббореальных степных областях широтная зональность выходит на первый план. Выделяются зоны степная и сухостепная, соответственно ареалы развития черноземов обыкновенных и черноземов южных, темно-каштановых и каштановых почв, кроме того, небольшие участки заняты засоленными породами: солонцами, солонцеватыми почвами, луговыми солончаками, солодями и др.

В полупустынных областях (равнины Северо-Западного Прикаспия) наиболее распространены комплексы с участием солонцов, светло-каштановых почв, лугово-каштановых. Луговые комплексы (луговые, луговые солонцы, луговые солончаки) приурочены к лиманам. Почвы Волго-Ахтубинской поймы представлены луговыми, лугово-болотными, солончаковыми, аллювиальными и прочими почвами.

Вертикальные ряды российского склона Большого Кавказа состоят из горно-лесных серых почв, сменяющих предгорные выщелоченные черноземы на западе или каштановые почвы на востоке, буроземов смешанных и хвойных лесов, альпийских и субальпийских горно-луговых и горно-степных почв. Почти все ряды заканчиваются горно-луговыми почвами.

Характерной чертой вертикальной зональности Урала является отсутствие экспозиционных различий между европейским и сибирским макросклонами. Он пересекает несколько почвенных зон и подзон, начиная с тундровой зоны (Полярный и Приполярный Урал) и заканчивая подзоной обыкновенных и южных черноземов (юг Южного Урала). Таким образом, на Урале развиты горно-тундровые почвы, примитивные почвы, на известняках -- перегнойно- и дерново-карбонатные, переходные между подбурами и буроземами, дерново-подзолистые почвы, серые и темно-серые почвы, обыкновенные и южные черноземы. Небольшие высоты определяют наличие двух или трех вертикальных зон. почва грунт гумус горный

В горах Южной Сибири в предгорьях Северного Алтая развиты лесостепные черноземы (вплоть до типичных), которые выше сменяются серыми лесными почвами. На Северо-Западном, Северо-Восточном Алтае, на Салаире и в Кузнецком Алатау нижний горный пояс образован серыми лесными почвами в сочетании с дерново-глубокоподзолистыми. Почвы таежных среднегорий представлены альфегумусовыми (подбуры) и дерново-таежными. Горные дерново-таежные почвы так же широко распространены в Саянах, как горно-лесные черноземовидные на Алтае. В высокогорьях Алтая и Саян горно-тундровые почвы сочетаются с горно-луговыми. В межгорных котловинах распространены степные (черноземы обыкновенные и выщелоченные, черноземовидные) и сухостепные (каштановые и светло-каштановые) почвы, в Саянах -до бурых полупустынных.

В Забайкалье почвы северной и средней тайги представлены подзолами и подбурами соответственно в южной тайге -- дерново-таежными. В степных котловинах широко развиты черноземы.

3. Характеристика основных типов почв, как грунтов

Инженерно-геологические особенности почв с кислой реакцией среды (pH < 7) рассмотрены на примере арктических, тундровых, подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных и болотных почв, с pH > 7 -на примере черноземных, каштановых, бурых и засоленных почв.

Арктические почвы имеют, как правило, слабокислую реакцию (pH 6,4-6,8), с глубиной кислотность уменьшается. Емкость поглощения колеблется около 12-15 мг-экв/100 г. Содержание органического вещества на участках с растительной дерниной от 1 до 4%.

Тундровые глеевые почвы характеризуются преобладанием крупнопылеватых и мелкопесчаных фракций в их гранулометрическом составе. Минеральный состав в значительной мере наследуется от почвообразующих пород. Реакция тундровых почв колеблется от кислой до слабокислой, почти нейтральной. Наиболее кислые почвы южных тундр и лесотундры. Емкость поглощения небольшая. Для них характерна высокая плотность, низкая пористость, низкая фильтрационная способность глеевых горизонтов.

Инженерно-геологические особенности тундровых почв крайне неудовлетворительны. Верхний их слой -- торфяной -- обладает ничтожной несущей способностью. Нижележащий глеевый горизонт, обычно высокодисперсный и сильно переувлажненный в талом состоянии, также не может быть использован как основание, например, дорожных сооружений в связи с тем, что при его промерзании развивается интенсивное пучение. Кроме того, нужно иметь в виду, что глеевый горизонт тундровых почв суглинистого или глинистого состава характеризуется слабой водоотдачей; он обладает четко выраженными тиксотропными свойствами и при динамических воздействиях на него переходит в плывунное состояние.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы наиболее распространенные. Их мощность достигает 1 -1,5 м. Они образуются под хвойными и лиственными лесами в условиях некоторого избытка влаги, передвигающейся в нисходящем направлении. Эти почвы хорошо дифференцированы на генетические горизонты.

В образовании дерново-подзолистых почв огромная роль принадлежит различным органическим кислотам, образующимся при разложении органических остатков: хвои, корней, листьев, трав и др. Характерное для этих почв сквозное промачивание обусловливает вынос из почвы оснований, в связи с чем органические кислоты не могут быть полностью нейтрализованы. Поэтому в условиях кислой среды происходит интенсивное выветривание минеральной части почв. Коллоидные продукты выветривания вымываются из верхних горизонтов в нижние, где накапливаются, образуя иллювиальный горизонт. В противоположную сторону направлены процессы биогенной аккумуляции, приводящие к накоплению гумуса в перегнойноаккумулятивном горизонте, залегающем в верхней части профиля дерново-подзолистых почв.

По степени выраженности подзолистого горизонта различают дерново-слабоподзолистые, дерновосреднеподзолистые, дерново-сильноподзолистые почвы и подзолы разной мощности. Для первых характерно наличие перегнойно-аккумулятивного (А,) и элювиального (А2) горизонтов различной степени выраженности. В подзолах последний залегает непосредственно под лесной подстилкой.

Характер дисперсности подзолистых и дерново-подзолистых почв крайне разнообразен. Среди них встречаются глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные разности. Однако во всех случаях подзолообразовательный процесс вызывает значительные закономерные изменения гранулометрического состава различных генетических почвенных горизонтов по сравнению с материнской породой. Эти изменения выражаются в глинистых и суглинистых разностях почв в резком обеднении (иногда вплоть до полного исчезновения) тонкодисперсными частицами верхних горизонтов почвенного профиля (горизонты А, и Aj) и обогащении ими нижних (горизонт В). На песчаных породах, наоборот, в верхних горизонтах почв наблюдается максимальное количество тонких частиц, что, по-видимому, связано с их накоплением в процессе почвообразования.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы характеризуются невысоким содержанием гумуса (например, в горизонте А от 0,5 до 3%), они имеют кислую реакцию. В связи с четкой выраженностью генетических горизонтов их состав и свойства достаточно резко изменяются по почвенному профилю.

Для подзолов характерны: низкая общая гумусированность при резкой дифференциации гумуса по профилю, резко фульватньгй состав гумуса, сильная кислотность профиля, постепенно уменьшающаяся с глубиной (4-4,5), крайне низкая ЕКО -- 5-10 мг-экв/100 г, высокая водопроницаемость и малая влагоемкость.

Подзолистые почвы также характеризуются четко выраженной дифференциацией почвенного профиля, обеднением элювиальной части профиля физической глиной и глинистыми частицами, малым содержанием гумуса (2-3% в горизонте А), при преобладании в его составе фульвокислот. Им свойственны высокая кислотность верхней части профиля, малая емкость катионного обмена (10-15 мг-экв/100 г), наличие уплотненного иллювиального горизонта и соответствующая дифференциация фильтрационных свойств.

В целом следует отметить, что инженерно-геологические особенности рассматриваемых почв во многом определяются их дисперсностью. Наиболее благоприятными строительными свойствами обладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы супесчаного и песчаного состава. При укреплении вяжущими материалами перегнойно-аккумулятивный горизонт подлежит удалению. Горизонты Aj и В при сильной выраженности подзолообразовательного процесса пригодны к укреплению цементом или битумом только при внесении добавок извести.

Профиль серых лесных почв отражает четкую дифференциацию распределения гранулометрических фракций по вертикали. Наблюдается вынос частиц < 0,001 мм из горизонтов А, АЕ и ЕВ и накопление его в иллювиальном горизонте и иногда в нижележащих горизонтах. Такая же закономерность отмечается и для физической глины.

Наиболее кислая реакция характерна для светло-серых почв, наименее -- для темно-серых. Степень насыщенности почв основаниями наименьшая у светло-серых почв (59-63%), наиболее высокая у темносерых (77-96%). Содержание гумуса в горизонте А колеблется от 2-3% для светло-серых почв до 5-6% у темно-серых, причем в гумусе первых преобладают фульвокислоты, у вторых -- гуминовые.

Болотные почвы формируются в условиях избыточного увлажнения. Они встречаются во многих природных зонах, но наиболее широко распространены в северной половине лесной зоны и тундре где в некоторых районах сплошные болотные массивы протягиваются на многие десятки и сотни километров. Среди болотных почв необходимо выделять полуболотные (болотно-подзолистые) почвы собственно болотные (торфяно-глеевые и дерново-глеевые) почвы и торфяники. Полуболотные почвы являются переходными между дерново-подзолистыми и собственно болотными почвами; у них развитие торфянистого горизонта и оглеения не достигает максимума. У собственно болотных почв хорошо выражено оторфование и оглеение. Торфяники объединяют торфы разного состава, степени разложения и зольности.

Для всех типов болотных почв характерно наличие торфяного горизонта (мощность его у торфяно-глеевых почв не превышает 50 см, у торфяников достигает 1-2 м и более) и подстилающего его глеевого горизонта. Лишь у дерново-глеевых почв первый из названных горизонтов отсутствует и непосредственно под дерновым слоем залегает глеевый горизонт.

Самый характерный признак всех болотных почв -- высокая влажность, что объясняется тем, что одни из них периодически затопляются, а в других подземные воды залегают на очень незначительной глубине (0,3-1 м). Высокая влажность этих почв обусловливает слабую аэрацию и, как следствие, широкое развитие восстановительных процессов. Химические элементы с разной валентностью (железо, марганец и др.) в болотных почвах переходят в низшие формы окисления, образуя соответствующие минералы. Разложение растительных остатков сопровождается образованием ряда летучих органических соединений, например метана. В условиях кислой среды, которая свойственна болотным почвам, двухвалентное железо приобретает высокую подвижность и мигрирует часто в комплексе с органическими соединениями. В связи с этим болотные воды часто богаты железом.

Болотные почвы являются крайне неудовлетворительными грунтами. Они характеризуются очень высокой влажностью и значительной пористостью, способны сильно сжиматься даже при небольших нагрузках на них. Поэтому в качестве естественных оснований болотные почвы непригодны для ответственных инженерных сооружений. Если же возникает необходимость использования их в этом направлении, то требуется проведение специальных мероприятий. При строительстве на них необходимо учитывать их склонность к пучинистости, проектировать и устраивать хороший дренаж и высокие насыпи (Ворон-кевич, 2005).

Черноземные почвы, или черноземы, -- типичные почвы степей. Они образуются под степной травянистой растительностью в условиях различного рельефа и на различных материнских породах (кроме кварцевых песков). Наиболее типичны черноземы, развитые в условиях равнинного рельефа на лёссовидных супесях, суглинках и лёссах. Среди черноземных почв развиты выщелоченный, обыкновенный, мощный, южный, предкавказский, приазовский и карбонатный подтипы черноземов.

Минеральный состав черноземов определяется прежде всего составом почвообразующих пород. В черноземах, сформированных на лёссовых породах во фракции > 1 мкм преобладают кварц (60-80%) и полевые шпаты (10-20%). Тяжелые минералы составляют 2%, остальное приходится на карбонаты кальция и магния. В глинистой фракции преобладают гидрослюды (50-60%), затем минералы с расширяющейся решеткой (30-40%) и каолинит (менее 10%). Распределение этих минералов близко к равномерному, однако характерно пониженное содержание монтмориллонита и повышенное гидрослюд в поверхностном горизонте.

В формировании черноземов большую роль играет мезофауна, особенно велика роль дождевых червей. Их численность достигает 100 и более на 1 м2. При таком количестве они ежегодно выбрасывают на поверхность до 200 т почвы на 1 га и в результате суточных и сезонных миграций проделывают большое количество ходов. Вместе с отмершими частями растений они захватывают частицы почвы и образуют в процессе переваривания прочные глиногумусные комплексы, выбрасываемые в форме копролитов.

Позвоночные землерои (суслики, слепыши, полевки, сурки) перемешивают и выбрасывают на поверхность большое количество земли, чем замедляют процессы выщелачивания и обогащают глубокие горизонты гумусом.

В настоящее время большая часть черноземов распахана. На пашне увеличивается численность микрофлоры, но резко уменьшается численность и биомасса беспозвоночных, прежде всего дождевых червей.

Черноземные почвы имеют мощный гумусовый горизонт черного или черно-бурого цвета. Эти почвы характеризуются скоплением извести в нижней части (иллювиальный горизонт), отсутствием легководорастворимых солей. Реакция черноземов в гумусовых горизонтах близка к нейтральной (pH 7-7,5), в иллювиальном карбонатном горизонте -- слабощелочная (pH 7,5-8,5). Обменная способность их высокая (намного выше других типов почв -- до 65 мг-экв на 100 г), причем их поглощающий комплекс, как правило, насыщен обменными кальцием и магнием, что обусловливает агрегацию тонкодисперсной части почв.

Среди черноземов наиболее распространены почвы суглинистого состава. При использовании их в качестве основания дорожного полотна эти почвы в случае недостаточного дренажа могут способствовать образованию пучин. Высокая влагоемкость, пластичность, набухаемость и липкость черноземов обусловливают их отрицательные качества как насыпных строительных грунтов. В сухую погоду полотно грунтовых дорог, проложенных по ним, чрезвычайно сильно пылит, после дождей или весной при таянии снега черноземы размокают и образуют очень липкую массу, труднопроходимую для всех видов транспорта. Выемки, пройденные в черноземах, в сухую погоду держат вертикальные стенки, которые при сильном увлажнении почв легко размываются и оплывают.

В горно-степных районах черноземные почвы часто кроме частиц песка и глины содержат щебень и отдельные крупные камни. По дорожным и строительным свойствам такие черноземы более благоприятны, так как примесь камней и щебня делает дорожное полотно более твердым и менее размокающим при увлажнении. После дождей хотя и образуется грязь, но все же проезд по грунтовым дорогам вполне возможен и длительной распутицы не бывает. Из-за наличия щебня скальных пород такие почвы разрабатываются с трудом. Вертикальные стенки в выемках хорошо сохраняются и крепления не требуют.

При использовании вяжущих материалов, в частности цемента, для улучшения свойств черноземных почв следует иметь в виду, что высокая дисперсность и значительное содержание гумуса вызывают плохое твердение цемента. Эти же причины обусловливают плохие результаты при укреплении битумом. При содержании гумусовых веществ в количестве более 6% применение вяжущих веществ для укрепления почвенного раствора в нижней части профиля щелочная, в надсолонцовом горизонте может быть нейтральной и слабокислой (Почвоведение, ч. 2,1988).

Наиболее распространенные солонцы степи и полпустыни бедны гумусом (1,5-3%), в составе гумуса преобладают фульвокислоты. Лесостепные солонцы содержат до 6-10% гумуса в дерновом горизонте, фульвокислоты преобладают только в надсолонцовом горизонте, ниже он гуматный.

Солонцовый горизонт обладает высокой липкостью, сильно набухает, при иссушении сильно уплотняется (Почвоведение, ч. 2,1988). В строительном отношении солонцы являются неудовлетворительными фунтами. В периоды распутицы грунтовые дороги непроезжие и просыхают медленно. Как материал для отсыпки дорожных насыпей солонцы малопригодны. При укреплении их вяжущими следует добавлять песок и фавий. Весьма полезно введение растворимых соединений кальция (СаС12), гипса или извести вызывающих понижение показателей пластичности (Воронкевич, 2005).

На поверхности солонцов под влиянием застаивания воды вследствие водонепроницаемости столбчатого горизонта с течением времени происходит процесс обмена поглощенного натрия на водород, приводящий к передвижению вниз и частичному разрушению коллоидного комплекса почв. В результате формируется новый тип засоленных почв -- солоди.

Инженерно-геологические свойства засоленных почв различны. Многие их разности афессивны. В сухом состоянии они обладают значительной твердостью, но при увлажнении засоленные почвы размокают, их коллоиды переходят в раствор и образуется глубокая, очень липкая непроходимая грязь. Размокший солонец подсыхает медленно; некоторые разности (пухлые солончаки) практически никогда не просыхают в безморозный период. Использовать засоленные почвы как материал для насыпей в ряде случаев также нельзя, так как применение их приведет к ухудшению дорожного полотна.

Список использованной литературы

1. Бахтин П. У. Физико-механические и технологические свойства почв. М.: Знание, 1971.

2. Вадюнина А. Ф. Агрофизическая и мелиоративная характеристика каштановых почв юго-восточной европейской части СССР. М.: Изд-во МГУ, 1970.

3. ВадюнинаА. Ф., Корчагина 3. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М.: Высшая школа, 1973.

4. Воронин А. Д. Основы физики почв. М.: Изд-во МГУ, 1986.

5. Воронкевич С. Д. Основы технической мелиорации грунтов. М.: Научный мир, 2005.

6. Герасимова М. И. География почв России. М.: Изд-во МГУ, 2007.

7. Глазовская М. А. Общее почвоведение и география почв. М.: Высшая школа, 1981.

8. Глазовская М. А., Геннадиев А. Н. География почв с основами почвоведения. М.: Изд-во МГУ, 1995. Грунтоведение/Под ред. В. Т. Трофимова. М.: Изд-во МГУ, 2005.

9. Добровольский Г. В., Трофимов С. В. Систематика и классификация почв (история и современное состояние). М.: Изд-во МГУ, 1996.

10. Почвоведение/Под ред. В. А. Ковды, Б. Г. Розанова. Ч. 1. Почва и почвообразование/Г. Д. Бел и ци на, В. Д. Васильевская, Л. А. Гришина [и др.]. М.: Высшая школа, 1988.

11. Почвоведение/Под ред. В. А. Ковды, Б. Г. Розанова. Ч. 2. Типы почв, их география и использование. М.: Высшая школа, 1988.

12. Природные условия центральной части Западно-Сибирской равнины/Под ред. Г. В. Добровольского, В- М. Сергеева, А. С. Герасимовой. М.: Изд-во МГУ, 1977.

Размещено на Allbest.ru