Коэффициент пористости е служит для характеристики сложения почв. Он равен отношению объема пустот к объему твердых частиц , то есть:
,
где
– плотность твердых частиц.
При 0,5<<1,5 почва уплотнена, а при > 1,5 — рыхлая.
Каменистость почвы. Камнями в почвоведении называются первичные частицы размером 1мм и более. Почвы делятся на некаменистые (менее 0,5% камней), слабокаменистые (0,5 .5%), среднекаменистые (5 .10%) и сильнокаменистые (более 10 % камней).
Способность почвы к крошению выражается отношением массы комков размером меньше 50мм к массе почвы в пробе, выраженным в процентах.
Пределом нецелесообразности обработки почвы считают количество пылеватых частиц, близкое к 30% по объему.
Идеальной считается такая обработка почвы, когда на глубине заделки семян ее составные части достигают размеров 0,25. . .7мм, а ниже этого слоя объемная масса составляет в зависимости от типа почв и возделываемой культуры.
Минимальный размер частиц для почв, подверженных эрозии, не должен быть менее 1мм.
Твердость почвы - способность сопротивляться внедрению в нее под давлением какого-либо тела в виде конуса, цилиндра или шара. Твердость - сравнительный показатель механических свойств почвы. Однако корреляционная связь между твердостью и сопротивлением почвы, наблюдаемая лишь при работе плугов, различна для песчаных и глинистых почв.
Для измерения твердости почвы служат приборы - твердомеры. Для твердомеров стандартом предусматривается применение наконечников конической формы двух размеров: с площадью основания и углом при вершине - для твердых почв и с площадью основания и углом при вершине - для рыхлых почв.
Твердомеры снабжают самописцами. При внедрении в почву наконечника вычерчивается диаграмма. По данным этой диаграммы определяют стандартную твердость Р почвы по формуле:
,
где
– средняя ордината диаграммы твердомера, определяемая методом планиметрирования, см;
– жесткость пружины, определяемая тарировкой, Н/см;
– площадь основания конуса, .
По диаграмме твердомера, кроме твердости почвы, можно определить предельное значение удельного давления или несущую способность почвы:
и коэффициента объемного смятия:
где
– силы, отвечающие соответственно пределу пропорциональности (точка А), Н;
– силы, отвечающие соответственно пределу текучести (точка В на диаграмме), Н;
– погружение плунжера в пределах пропорциональности, см площадь основания конуса, .
Для жнивья, паров и лугов , для грунтовой дороги .
Коэффициент внешнего трения. На трение рабочих органов машин о почву бесполезно расходуется много энергии и, кроме того, изнашиваются рабочие органы машин.
Под трением понимается сопротивление скольжению одной поверхности по другой. Сила трения:
где
– нормальная сила, Н;
– коэффициент трения;
– угол трения.
Для каждой почвы имеется свое значение влажности, при которой коэффициент трения достигает максимума.
Для обыкновенного чернозема Wa≈30%.
Коэффициент трения для разных почв колеблется от 0,25 до 0,90, угол трения - от 14° до 42°. Для ориентировочных расчетов принимают = 0,5, что соответствует углу трения = 26°30'.
Коэффициент трения для чисто шлифованной стали ниже, чем для нешлифованной. В то же время полировка поверхности почти не изменяет его значения.
Наиболее низкий коэффициент трения о почву имеют некоторые новые материалы (например, тефлон, фторопласт).
Сопротивление почвы деформациям (прочностные свойства) до сих пор изучено слабо. В качестве примера приведем опытные данные прочностных свойств для глинистого чернозема при абсолютной влажности 20%; примерное значение временного сопротивления на растяжение; сопротивление сдвигуи сжатию .
Сопротивление почв различным деформациям уменьшается с увеличением их влажности (до определенного предела) и с улучшением структуры.
Сопротивление сдвигу и растяжению в сильной степени зависит от наличия в почве корней растений.
Удельное сопротивление почв при пахоте. В качестве показателя для классификации почв по трудности обработки принято удельное сопротивление почвы при вспашке k (), которое определяется по формуле:
где
– общее сопротивление плуга, измеренное динамометром, Н;
– глубина пахоты, см;
– ширина захвата корпуса, см;
– число корпусов плуга.
Удельное сопротивление почвы зависит от ее механического состава, структуры, степени уплотненности, задернелости, влажности и т. п.