Preview

Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева

Расширенный поиск

Изменение порового пространства в гумусовых агрегатах дерново-подзолистой почвы при многократном замораживании и оттаивании

https://doi.org/10.19047/0136-1694-2018-91-6-20

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены основные этапы трансформации твердой фазы и порового пространства почвенных агрегатов при цикличном замораживании-оттаивании в лабораторных условиях. С помощью рентгеновской компьютерной микротомографии исследована динамика морфологического строения пор в агрегате d = 3 мм из гумусового горизонта дерново-подзолистой почвы при капиллярном увлажнении и последующем 1, 5, 10 и 20-кратном замораживании (-10°С) и оттаивании (+20°С). Показано, что при капиллярном увлажнении общая пористость агрегата, измеренная на томографических реконструкциях, возрастает более чем в 2 раза (от 6.5 до 15.4%). В ходе 1, 5, 10 циклов замораживания-оттаивания происходит постоянное сокращение численности пор и их средних габаритов, а также уменьшение общей томографической пористости агрегата до 13.7, 10.6 и 5.6% соответственно. После 10 циклов наступает относительная стабилизация внутреннего строения агрегата, объем пор с ледяными включениями снижается до воздушно-сухого уровня. Микроморфометрический анализ показал, что однократное замораживание не приводит к существенному изменению формы агрегата и пор. После пяти циклов замораживания-оттаивания начинается деформация агрегата и изменение формы внутриагрегатных пор. 10-кратное замораживание и оттаивание приводит к оплыванию агрегата, снижению общей пористости, исчезновению пор трещиновидной формы и появлению множества пузырьковых пор. После 20 циклов замораживания-оттаивания все крупные внутриагрегатные поры приобретают округлую слабоизрезанную и пузырьковую форму. Низкая устойчивость гумусовых агрегатов к цикличному замораживанию и оттаиванию согласуется с их низкой механической прочностью.

Об авторах

Е. Б. Скворцова
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия


Е. В. Шеин
МГУ им. М.В. Ломоносова
Россия


К. А. Романенко
МГУ им. М.В. Ломоносова
Россия


К. Н. Абросимов
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия


А. В. Юдина
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия


В. В. Клюева
Почвенный институт им. В.В. Докучаева
Россия


Д. Д. Хайдапова
МГУ им. М.В. Ломоносова
Россия


В. В. Рогов
МГУ им. М.В. Ломоносова
Россия


Список литературы

1. Вайсберг Л.А., Каменева Е.Е. Изменение структуры горных пород при цикличном замораживании и оттаивании // Обогащение руд. 2015. № 2. С. 28-31. doi: 10.17580/or.2015.02.06

2. Курилко А.С. Влияние циклов замораживания-оттаивания на массообменные свойства дисперсных горных пород. Дис. … к.т.н. Якутск. 2000. 137 с.

3. Курилко А.С. Экспериментальные исследования влияния циклов замораживания-оттаивания на физико-механические свойства горных пород. Якутск: Изд-во СО РАН, 2004. 153 с.

4. Курилко А.С., Иудин М.М. Каноническое представление влияния циклов замораживания-оттаивания на прочность горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2010. № 10. С. 310-313.

5. Микростроение мерзлых пород / Под ред. Ершова Э.Д. М.: Изд-во Мщск. ун-та, 1988. 183 с.

6. Ратькова Е.И., Катаров В.К., Ковалева Н.В. Уплотнение оснований лесных дорог на глинистых грунтах в межсезонные периоды // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Биологические науки. 2015. № 4. С. 95-97.

7. Ратькова Е.И., Сюнев В.С., Катаров В.К. Влияние цикла замораживание-оттаиваниена модуль деформации и коэффициент сжимаемости суглинков // Ученые записки Петрозаводского гос. ун-та. Сер. Естественные и технические науки. 2013. № 4 (133). С. 75-78.

8. Романенко К.А., Рогов В.В., Юдина А.В., Абросимов К.Н., Скворцова Е.Б., Курчатова А.Н. Исследование микростроения мерзлых почв и дисперсных пород с помощью рентгеновской компьютерной томографии: методы, подходы, перспективы // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2016. № 83. С. 103-117.

9. Скворцова Е.Б., Калинина Н.В. Микроморфометрические типы строения порового пространства целинных и пахотных суглинистых почв // Почвоведение. 2004. № 9. С. 1114-1125.

10. Скворцова Е.Б., Сапожников П.М. Трансформация порового пространства уплотненных почв в ходе сезонного промерзания и оттаивания // Почвоведение. 1998. № 11. С. 1371-1381.

11. Ghazavi M., Roustaie M. The in fluence of freeze-thaw cycles on the unconfined compressive strength of fiber-reinforced clay // Cold Regions Science and Technology. 2010 V. 61. P. 125-131.

12. Hazirbaba K., Zhang Y., Leroy Hulsey J. Evaluation of temperature and freeze-thaw effects on excess pore pressure generation of fine-grained soils // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2011. Т. 31. № 3. С. 372-384.

13. Hugh A.L. Henry Soil freeze-thaw cycle experiments: Trends, methodological weaknesses and suggested improvements // Soil Biology and Biochemistry 2007. V. 39. Is. 5. P. 977-986.

14. Laplante C.M.C. The application of destructive and non-destructive testing techniques to qualitatively analyze the cracking structure produced by freeze-thaw cycles in compacted fine-grained soils Degree: Ph.D., 1998.

15. Oztas T., Fayetorbay F. Effect of freezing and thawing processes on soil aggregate stability // Catena. 2003. Т. 52. № 1. С. 1-8.

16. Pardini G., Guidi G.V., Pini R., Regues D., Gallart F. Structure and porosity of smectitic mudrocks as affected by experimental wetting-drying cycles and freezing-thawing cycles // Catena. 1996. V. 27. № 3-4. P.149-165.

17. Six J., Bossuyt H., Degryse S., Denef K. A history of research on the link between (micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics // Soil Tillage Research. 2004. V. 79. P. 7-31.

18. Taina I.A., Heck R.J., Deen W., Ma E.Y.T. Quantification of freeze-thaw related structure in cultivated topsoils using X-ray computed tomography // Can. J. Soil Sci. 2013. V. 93. P. 533-553.

19. Torrance J.K., Elliot T., Martin R., Heck R.J. X-ray computed tomography of frozen soil // Cold regions science and technology. 2008. V. 53. P. 75-82.

20. Wang T.-L., Bu J.-Q., Xu L., Wang Y., Yan H. Thaw subsidence properties of soils under repeated freeze-thaw cycles // Yantu Gongcheng Xuebao/Chinese J. Geotechnical Engineering. 2014. V. 36. № 4. P. 625-632.


Для цитирования:


Скворцова Е.Б., Шеин Е.В., Романенко К.А., Абросимов К.Н., Юдина А.В., Клюева В.В., Хайдапова Д.Д., Рогов В.В. Изменение порового пространства в гумусовых агрегатах дерново-подзолистой почвы при многократном замораживании и оттаивании. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2018;(91):6-20. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2018-91-6-20

For citation:


Skvortsova E.B., Shein E.V., Romanenko K.A., Abrosimov K.N., Yudina A.V., Klyueva V.V., Khaidapova D.D., Rogov V.V. The changes in pore space in humus aggregates of soddy podzolic soils in conditions of multiple freezing and thawing process. Dokuchaev Soil Bulletin. 2018;(91):6-20. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2018-91-6-20

Просмотров: 29


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0136-1694 (Print)
ISSN 2312-4202 (Online)