ИСТИНА

Исследование реологического поведения дисперсных природных тел (в том числе и почв), до настоящего времени касались текучести и вязкости паст, пластичности, упругости и др. свойств и имели целью оценку и последующий прогноз устойчивости дисперсного тела при различного рода нагрузках и деформациях. В данном проекте предлагается использовать реологические параметры для характеристики почвенных структур, являющихся первоосновой формирования и результатом сформированных в почвах структур межчастичного (межмикроагрегатного) взаимодействия, а также для характеристики и сравнительного анализа агрегирующего и деформационного действия различных природных и антропогенных факторов на почвенные структуры (органическое вещество, различные ионы и вещества, микробиологичкие воздействия, деформации). В связи с этим целью в проекте предполагается решение следующих задач: (1) обоснование методов и характеристик реологического поведения почвенных паст различной влажности, которые позволят количественно характеризовать межчастичные структуроформирующие связи и межчастичные взаимодействия; (2) количественная реологическая оценка почвенной структуры, их идентификация и изменение под действием природных и антропогенных деформаций с помощью совместного применения реологических характеристик и томографической оценки этих структур; (3) реологическая оценка и визуализация влияния почвенных структурообразующих факторов и деформационных воздействий при совместном использовании реологических и томографических методов. Основной рабочей гипотезой проекта является положение о том, что реологичиские характеристики являются функциональными проявлениями свойств поверхности твердой фазы почв, определяющих формирование (образование), устойчивость и деградацию почвенных структур. Проект предполагает в основной части развитие методического обеспечения для получения количественных реологических характеристик, таких как модуль упругости, модуль потерь, области линейной вязкоупругой деформации, точки пересечения модулей (crossover), фактора потерь и др.характеристик в динамических испытаниях в осцилляционном амплитудном режиме при динамических испытаниях и последующей томографической оценке почвенных структур. Это позволит обобщить и создать единую методику тестовых испытаний почв для оценки формирующихся агрегатных структура, сравнительной количественной характеристики существующих структур различных объектов, визуализации и количественной оценки деформаций в почвенных системах с помощью совместного применения реологических и томографических методов и, в итоге, научно обоснованного прогноза устойчивости почвенной структуры к различным воздействиям и деградационным измененим. Основная научное ядро проекта направлено на получение новых фундаментальных знаний о формировании, развитии и деформационном преобразовании почвенной структуры и связано с количественной реолого-томографической оценкой влияния различных факторов, формирующих и обуславливающих поддержание устойчивой агргатной структуры почв.

The study of rheological behavior of dispersed natural bodies (including soils), up to the present time related to the yield stress and viscosity of pastes, plasticity, elasticity and other properties and were intended for evaluation and subsequent prediction of stability of the dispersed body under various kinds of loads and deformations. This project proposes to use rheological parameters for the characterization of soil strcuture, which is a fundamental principle of formation and the result formed in the soils of the interparticle structures (merikaarto) interaction and also for the characterization and comparative analysis of the aggregation and deformation of the action of various natural and anthropogenic factors on soil structure (organic matter, various ions and substances, microbiologica impact, deformation). In this regard, the aim of the project is expected to solve the following problems: (1) justification of methods and characteristics of rheological behavior of pastes of different soil moisture that will allow us to quantitatively characterize the interparticle structureforming context, and interparticle interactions; (2) quantitative rheological evaluation of soil structure, their identification and change under the influence of natural and anthropogenic deformations by using the joint application of rheological characteristics and tomographic evaluation of these structures; (3) rheological evaluation and visualization of the influence of soil-forming factors and strain effects when used together, rheological and tomographic methods. The main working hypothesis of the project is the provision that reologicheskie characteristics are the functional manifestations of the surface properties of the solid phase of the soil, determining the formation (education), stability and degradation of soil structures. The project involves the main part of the development of the methodology for obtaining quantitative rheological properties such as modulus of elasticity, modulus of losses, the range of linear viscoelastic deformation, the points of intersection of modules (crossover), loss factor and other characteristics of the dynamic tests in oscillatory amplitude mode in the dynamic tests and the subsequent tomographic evaluation of soil structures. This will allow us to generalize and create a single method of testing soils for evaluation of the emerging power structure, comparative quantitative characteristics of existing structures of various objects, visualization and quantification of deformations in soil systems using the joint application of rheology and tomography techniques and, in the end, scientifically grounded forecast of the stability of soil structures to various influences and degradation IZMENENIY. Basic scientific core of the project aimed at obtaining new fundamental knowledge about the formation, development and deformation-induced transformation of soil structure and associated quantitative RealAge tomographic evaluation of influence of various factors forming and determining agregatnoe maintaining a stable soil structure.

Будет проведена методическая работа по определению реологических характеристик методом амплитудной развертки в осцилляционном режиме на модульном компактном реометре MCR-302 (Anton Paar, Austria). Следующие параметры реологических характеристик будут получены - модуль вязкости, модуль упругости, области линейной вязкоупругой деформации, точки пересечения модулей (crossover), коэффициент потерь, интегральная зона вязко-пластичного поведения в динамических испытаниях в осцилляционном амплитудном режиме с различными угловыми скоростями и частотами колебаний и других параметров реологических экспериментов. Будут получены количественные параметры прочности структурных связей в начальный момент эксперимента, диапазон их устойчивости к нагрузкам, область перехода от упругого поведения в область пластичных деформаций, точка разрушения структуры и переход в область вязкого течения. Это позволит обобщить и создать единую методику тестовых испытаний почв для оценки формирующихся агрегатных структур, сравнительной количественной характеристики существующих структур различных объектов и прогноза устойчивости почвенной структуры к различным воздействиям и деградационным изменениям. Данные исследования в отечественном почвоведении проводятся впервые. Реологические характеристики будут получены как для почвенных паст (нарушенных образцов), так и для монолитных образцов (ненарушенных), различной степени увлажненности, что позволит установить естественные процессы образования структурных связей и их зависимость от влажности. Полученные зависимости реологического поведения от влажности позволят установить взаимосвязь реологического поведения и основной гидрофизической характеристики почв. Начало таким исследованиям было положено А.Д.Ворониным в развиваемой им концепции структурно-функциональной гидрофизики почв (1984). Развитие приборной базы позволяет значительно расширить и дополнить новыми данными концепцию структурно-функциональной гидрофизики почв Воронина А.Д. Полученные реологические характеристики почв разного генезиса позволят выявить влияние различных факторов (гранулометрический состав, количественный и качественный состав органического вещества, тип землепользования, климатические факторы (влияние промерзания, снижение границы вечной мерзлоты в мерзлотных почвах) на образование структурных связей, их устойчивость и прогнозировать поведение почв под нагрузкой. Полученные данные могут служить чувствительным индикатором происходящих в почве процессов – деградации или восстановления почвенной структуры.

Начаты экспериментальные работы по выявлению процессов замораживания-оттаивания на структуру порового пространства и реологические характеристики, которые дадут возможность оценить криометаморфические процессы, происходящие в почве на границе минусовой температуры с плюсовой, а также в области вечной мерзлоты – на границе плюсовой и минусовой температур. Полученные при этом реологические характеристики позволят моделировать поведение почвы в условиях изменяющегося климата.

Проведена разработка методического обеспечения определения реологических характеристик методом амплитудной развертки в осцилляционном режиме на реометре MCR-302. Определены физические и химические свойства исследуемых почв: гранулометрический состав методом лазерной дифракции размера частиц на приборе Analizette-22 (Germany), содержание органического вещества, удельной поверхности, основной гидрофизической характеристики почв. Получена реологическая оценка структуры почв разного генезиса (дерново-подзолистые, типичные черноземы, северотаежные подзолистые, мерзлотные почвы).