Nmexpertiza.ru

НМ Экспертиза
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент естественного откоса для песка

2. Определение угла естественного откоса песчаного грунта

Цель работы:

Ознакомление с методикой определения угла естественного откоса для песчаных грунтов.

Приобретение навыков в работе с прибором для определения угла естественного откоса сыпучих грунтов.

Определение угла естественного откоса песка в воздушно-сухом и подводном состоянии.

Необходимое оборудование и материалы

Методические указания к выполнению работы.

Журнал лабораторных работ.

Прибор для определения угла естественного откоса полевой лаборатории Литвинова.

Емкость с водой.

Отсутствие сцепления в песках позволяет определять угол внутреннего трения φ 0 по углу естественного откоса грунта в условиях предельного равновесия (рис. 2.3.).

Рис.2.3. Схема к определению угла естественного откоса песчаного гранта.

T1=

где φ – угол внутреннего трения; tg φ – коэффициент трения

Углом естественного откоса песчаного грунта называют максимальное значение угла, образуемого с горизонтальной плоскостью, поверхностью грунта, отсыпанного без толчков и динамических воздействий.

Угол естественного откоса определяют для песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии и под водой. Для испытания используем прибор Литвинова.

Порядок выполнения работы

Определение угла естественного откоса грунта в воздушно-сухом состоянии производят следующим образом. Прибор устанавливают на стол, выдвижная створка при этом опущена до дна. В малое отделение прибора до верха засыпают испытываемый песок (рис.2.4). После этого постепенно поднимают выдвижную створку без толчков; при этом прибор придерживают рукой. Грунт постепенно частично пересыпается в другое отделение до наступления положение равновесия.

Рис. 2.4. Общий вид прибора для определения угла естественного откоса песков (Ящик Кулона).

Угол между плоскостью свободного откоса и горизонтальной плоскостью и есть угол естественного откоса. По делениям на днище и боковой стенке отсчитывают высоту и заложение откоса и вычисляют тангенс угла естественного откоса; отсчеты ведут с точностью до 1мм.

Определение угла естественного откоса грунта в подводном состоянии отличается от предыдущего тем, что после того, как в малое отделение прибора насыпают испытываемый грунт, в большое отделения до верха наливают воду. Верхнюю створку подымают на несколько миллиметров, чтобы вода могла проникнуть в малое отделение. Когда весь грунт пропитается водой, поднимают створку выше и испытание продолжают так же, как и предыдущее. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.4.

ТУРБОТЕХМАСТЕР – онлан-гипермаркет

Угол естественного откоса песка | Суровые будни начальника лаборатории

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

Угол естественного откоса

Углом естественного откоса называют угол, при котором неукрепленныйтоткос песчаного грунта сохраняет равновесие, или угол, под которым располагаются свободно насыпаемый песок и другие сыпучие материалы.

Угол естественного откоса определяют в воздушно-сухом состоянии и под водой с помощью диска, имеющего вертикальный тарировочный стержень

1. Для определения угла естественного откоса в воздушно-сухом состоянии диск устанавливают в стеклянную банку, на диск ставится кожух.

2. В кожух засыпается песок в естественно-сухом состоянии.

3. Кожух плавно снимается с диска, и излишек песка осыпается, а на диске остается конус из песка, вершина которого в месте соприкосновения со стержнем показывает значение угла откоса.

4. Для определения угла естественного откоса под водой диск устанавливают в стеклянную банку, а на диск ставится кожух.

5. В кожух засыпается песок в естественно-сухом состоянии.

6. Банка заполняется водой до верха кожуха.

7. Песок, осевший в кожухе, засыпается доверху.

8. Кожух плавно снимается с диска, и излишек песка под водой осыпается, а оставшаяся часть грунта определяется по шкале, нанесенной на стержне.

9. Данные измерений заносят в журнал

http://vk.com/club23595476 . контакты http://vk.com/club23595476 .

20. Угол естественного откоса. Термины, основные способы определения.

Угол естественного откоса или угол покоя– это угол между плоскостью основания штабеля и образующей, который зависит от рода и кондиционного состояния груза.Угол естественного откоса– максимальный угол наклона откоса гранулированного материала, не обладающего сцеплением, т. е. свободно текучего материала. Рыхлые и пористые навалочные грузы имеют больший угол покоя, чем твердые кусковые грузы. С увеличением влажности угол покоя растет.При длительном хранении многих навалочных грузов угол покоя за счет уплотнения и слеживаемости возрастает. Различают угол естественного откоса в покое и в движении. В покое угол естественного откоса на 10 – 18° больше, чем в движении (например, на ленте транспортера).

Величина угла естественного откоса груза зависит от формы, размера, шероховатости и однородности грузовых

частиц, влажности массы груза, способа его отсыпки, исходного состояния и материала опорной поверхности.

Применяются различные методы определения величины угла естественного откоса; к числу наиболее распространенных относятся способы насыпки и обрушения.

Экспериментальное определение сопротивления сдвигу и основных параметров груза производится обычно методами прямого среза, одноосного и трехосного сжатия. Испытания свойств груза методами прямого среза применимы как к идеальным, так и к связным сыпучим телам. Метод испытания на одноосное (простое) сжатие – раздавливание применим только для оценки общего сопротивления сдвигу связных сыпучих тел при условном допущении, что во всех точках испытываемого образца сохраняется однородное напряженное состояние. Наиболее надежные результаты испытаний характеристик связного сыпучего тела дает метод трехосного сжатия, позволяющий исследовать прочность образца груза при всестороннем сжатии.

Определение угла естественного откоса мелкозернистых веществ (размеры частиц менее 10 мм) производится с помощью «наклонного ящика». Угол естественного откоса в этом случае – угол, образованный горизонтальной плоскостью и верхней кромкой испытательного ящика в тот момент, когда только начнется массовое осыпание вещества в ящике

Судовой метод определения угла естественного откоса вещества используют при отсутствии «наклоняемого ящи-

ка». В этом случае угол естественного откоса – это угол между образующей конуса груза и горизонтальной

Угол естественного откоса. Способы определения в натурных условиях

Угол естественного откоса

На практике данными о величине угла естественного откоса пользуются при определении площади штабелирования груза, количества груза в штабеле, объема внутритрюмных штивочных работ, при подсчете величин давления груза на ограждающие его стенки

Применяются различные методы определения величины угла естественного откоса; к числу наиболее распространенных относятся способы насыпки и обрушения.

Экспериментальное определение сопротивления сдвигу и основных параметров груза производится обычно методами прямого среза, одноосного и трехосного сжатия.

Определение угла естественного откоса мелкозернистых веществ (размеры частиц менее 10 мм) производится с помощью «наклонного ящика». Угол естественного откоса в этом случае – угол, образованный горизонтальной плоскостью и верхней кромкой испытательного ящика в тот момент, когда только начнется массовое осыпание вещества в ящике.

Судовой метод определения угла естественного откоса вещества используют при отсутствии «наклоняемого ящика». В этом случае угол естественного откоса – это угол между образующей конуса груза и горизонтальной плоскостью.

Практика производства замеров углов естественного откоса в натурных условиях показывает, что их величина несколько изменяется в зависимости от метода отсыпки груза (струей или дождем), массы исследуемого груза, высоты, с которой производится экспериментальная отсыпка.

Читать еще:  Отделка входного откоса искусственным камнем

Для быстрых измерений удобен способ Мооса, при котором зерно насыпают в прямоугольный ящик со стеклянными стенками размерами 100х200х300 мм на 1/3 его высоты. Ящик осторожно поворачивают на 90° и измеряют, угол между поверхностью зерна и горизонтальной (после поворота) стенкой.

Коэффициент внутреннего трения

А так как коэффициент внутреннего трения

,

то окончательно получаем:

. (17.31)

Это соотношение можно сформулировать следующим образом: предельный угол откоса в сыпучих грунтах равен углу внутреннего трения грунта. Этот угол сыпучих грунтов называется углом естественного откоса. Для сухих сыпучих грунтов он является величиной постоянной.

Влияние фильтрационных сил. Если устройство откоса производится в насыщенных водой грунтах или если уровень грунтовых вод, например, при выпадении сильных дождей внезапно повышается выше основания откоса, то на величину угла естественного откоса существенное влияние будет оказывать гидродинамическое давление фильтрующейся из откоса воды.

Воспользуемся решением авторов [45], выделив на поверхности откоса объем грунта, равный единице (например, 1 см3). Здесь кроме собственного веса грунта , который следует принимать с учетом взвешивающего действия воды, на выделенный элемент будет действовать по касательной к линии тока воды гидродинамическое давление . Результирующее давление определим путем построения параллелограмма сил и (рис.17.25). Так как угол внутреннего трения сыпучего грунта, насыщенного водой, практически равен углу внутреннего трения сухого грунта, то новая касательная к поверхности скольжения сила будет составлять с результирующим давлением по-прежнему угол .

Отсюда вытекает правило определения угла откоса грунта при фильтрации воды из массива, а именно: следует построить равнодействующую сил и и от направления равнодействующей отложить угол, равный ; полученное направление и определит для рассматриваемого случая предельный угол откоса . Этот угол будет максимальным, при котором частицы грунта будут находиться в покое. Для определения угла устойчивого откоса необходимо полученное значение угла разделить на коэффициент запаса, больший единицы.

Таким образом, угол естественного откоса является величиной постоянной только для сыпучих грунтов, не насыщенных водой. Если же на откос действуют, кроме веса частиц грунта, фильтрационные силы воды, то угол откоса будет изменяться в зависимости от величины гидродинамического воздействия воды. Чем круче откос, тем больший гидравлический уклон будет иметь уровень грунтовых вод при выходе воды на свободную поверхность откоса, и, следовательно, тем больше будет влияние фильтрационных сил. Во многих случаях за угол, составляемый гидродинамическим давлением с горизонтом, можно принимать угол естественного откоса грунта.

Рис.17.25 — Схема определения

угла откоса при действии

Рис.17.26 — Схема сил,

действующих на частицу

сыпучего грунта при учете фильтрационного давления

Определим условие, при котором твердые частицы грунта на поверхности откоса, подвергающегося действию фильтрационных сил, будут находиться в устойчивом состоянии. Допустим, что направление гидродинамических давлений совпадает с направлением откоса (рис.17.26). Тогда силы, сдвигающие выделенный на поверхности откоса единичный объем грунта, будут равны:

и ,

где — объем пор в единице объема грунта; — удельный вес воды.

Силы, удерживающие рассматриваемый элемент грунта на поверхности откоса, будут

.

,

где — удельный вес грунта, облегченный весом вытесненной воды.

Для устойчивого откоса сдвигающие силы должны составлять некоторую долю от удерживающих сил:

, (17.32)

где — коэффициент устойчивости при скольжении частиц грунта.

. (17.33)

Если , то откос будет устойчивым.

Для применения метода оценки степени устойчивости склонов и откосов, а также для разработки и назначения наиболее эффективных противооползневых мероприятий необходимо знать форму проявления и возможность развития оползневого процесса, природную обстановку – климат, топографические особенности склона, геологическую структуру толщи склона, инженерно-геологические свойства пород, слагающих толщу, режим грунтовых вод, гидрологические особенности водотоков, омывающих склон.

На рис.17.27 приведены основные формы нарушения устойчивости и деформации склонов, а в табл.17.9 — классификация по характеру и скорости их деформации.

Рис.17.27 — Основные формы нарушения устойчивости и деформации склона: а – обвалы и вывалы; б – обрушение со срезом и вращением;

в – скольжение; г – покровные оползни; д – оплывы;

е – скол при просадке

Оползни всегда создавали много проблем для народного хозяйства Украины. В связи с увеличением техногенной нагрузки многие из них активизировались (происшествие на жилом массиве г. Днепропетровска, повлекшее человеческие жертвы, оползень в г. Киеве, из-за которого пришлось выселить жильцов из тринадцатиэтажного дома. Это подтверждает необходимость разработки надежных противооползневых конструкций. Значительные противооползневые работы проводятся по устройству многорядных ростверков и буронабивных свай длиной 20 м и диаметром мм на дороге Ялта-Севастополь, устройству подпорных стен с анкерным креплением оползней на территории санатория «Белоруссия» в Мисхоре, инженерных сооружений по сохранению парка и здания Ливадийского дворца.

Всякое перемещение массива грунта вызывает механическое нарушение его структуры, что, в свою очередь, создает предпосылки для изменений физико-механических свойств грунта.

Развитие оползневого процесса всегда связано с определенными причинами, которые приведены в табл.17.9.

Обвалы проявляются при внезапном обрушении откосов в скальных и полускальных породах при их значительной крутизне падением больших объемов породы, измеряемых миллионами кубометров.

Вывалы, в отличие от обвалов, характеризуются падением с той или иной высоты с поверхности откоса отдельных камней и блоков породы, отчлененных от скального массива трещинами.

Обрушение со срезом и вращением – это срез по некоторой поверхности смещения части грунтовой толщи, слагающей массив склона или откоса, в результате чего происходит дробление отколовшихся блоков или срез новых. Этот процесс наблюдается при перенапряжении грунтового массива и образовании в нем среза или скола определенной части толщи.

Скольжением является перемещение по наклонной плоскости скальных пород, при наличии в пластах глинистых, хлоритовых, тальковых и слюдистых сланцев. Имеет место смещение больших масс грунта, часто песка, подсыпаемого на наклонную поверхность без специальной предварительной обработки.

Покровные оползни проявляются в виде смещения некоторого массива грунта по склону под влиянием собственного веса и давления массы породы, лежащей выше по склону. Эти явления свойственны побережью Одессы и прибрежной полосе Южного Крыма.

Оплывы – это нарушение устойчивости песчаных и глинистых грунтов по склону при локальном переувлажнении, динамических нагрузках, при отливах на морском берегу, спаде паводка на реках.

Скол при просадке представляет собой нарушение устойчивости грунтов в основании при проявлении деформаций в виде пучения и выпора грунта в случае возведения высоких насыпей, в слабых грунтах, нарушении устойчивости откосов и склонов при водонасыщении береговых уступов из лессовидных грунтов и провалов в закарстованных районах.

Для определения устойчивого очертания откоса при минимальном объеме земляных работ производят расчеты, основанные на результатах инженерно-геологических изысканий и исследования грунтов, слагающих

Угол естественного откоса

Угол естественного откоса — угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внутреннего трения».

Частицы материала, находящиеся на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние критического (предельного) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.

Читать еще:  Какую пену выбрать для пластиковых откосов

По углам естественного откоса определяются максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей. угол естественного откоса из различных материалов

Список из различных материалов и их угла естественного откоса [источник не указан 134 дня] . Данные приблизительные.

Материал (условия)Угол естественного откоса (градусы)
Пепел40°
Асфальт (измельченный)30-45°
Кора (деревянные отходы)45°
Отруби30-45°
Мел45°
Глина (сухой кусок)25-40°
Глина (мокрой раскопки)15°
Семена клевера28°
Кокос (измельченный)45°
Кофе зерна (свежие)35-45°
Земля30-45°
Мука (пшеница)45°
Гранит35-40°
Гравий (насыпной)30-45°
Гравий (натуральный с песком)25-30°
Солод30-45°
Песок (сырой)34°
Песок (с водой)15-30°
Песок (влажный)45°
Пшеница сухая28°
Кукуруза сухая27°

См. также

  • Призма обрушения[1]

Примечания

  1. Призма обрушения

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • БДСМ
  • Судоподъёмник

Смотреть что такое «Угол естественного откоса» в других словарях:

угол естественного откоса — Предельный угол, образуемый свободным откосом сыпучего грунта с горизонтальной плоскостью, при котором не происходит нарушения устойчивого состояния [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] угол… … Справочник технического переводчика

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА — максимальный угол наклона откоса, сложенного г. п., при котором они находятся в равновесии, т. е. не осыпаются, не оползают. Зависит от состава и состояния г. п., слагающих откос, их водоносности, а для глинистых п. и высоты откоса. Геологический … Геологическая энциклопедия

Угол (естественного) откоса — (Böschungswinkel) – угол относительно горизонтали, образующийся при насыпании сыпучего материала. [СТБ ЕН1991 1 1 20071.4] Рубрика термина: Общие, заполнители Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

угол естественного откоса — Предельная крутизна склона, при которой слагающие его рыхлые отложения находятся в равновесии (не осыпаются). Syn.: естественный откос … Словарь по географии

угол естественного откоса — 3.25 угол естественного откоса : Угол, образованный образующей откоса с горизонтальной поверхностью при отсыпке сыпучего материала (грунта) и близкий к значению его угла внутреннего трения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА — угол, при котором неукрепленный откос песчаного грунта еще сохраняет равновесие, или угол, под которым располагается свободно насыпаемый песок. У. е. о. определяется в воздушно сухом состоянии и под водой … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

угол естественного откоса — [angle of repose (rest); scrap charging angle] угол у основания конуса, образованный при свободной насыпке сыпучего материала на горизонтальную плоскость; характеризует сыпучесть этого материала; Смотри также: Угол угол смачивания угол касания … Энциклопедический словарь по металлургии

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА — предельный угол, образуемый свободным откосом сыпучего грунта с горизонтальной плоскостью, при котором не происходит нарушения устойчивого состояния (Болгарский язык; Български) ъгъл на естествения откос (Чешский язык; Čeština) úhel přirozeného… … Строительный словарь

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА ПОЧВЫ — (грунта) наибольшая возможная величина угла, который образует с горизонтальной поверхностью устойчивый откос насыпи сухой почвы (грунта), или влажной почвы (грунта) под водой. Экологический словарь, 2001 Угол естественного откоса почвы (грунта)… … Экологический словарь

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА ПОЧВЫ — (грунта) наибольшая возможная величина угла, который образует с горизонтальной поверхностью устойчивый откос насыпи сухой почвы (грунта), или влажной почвы (грунта) под водой. Экологический словарь, 2001 Угол естественного откоса почвы (грунта)… … Экологический словарь

Определение угла естественного откоса песчаного грунта в сухом и влажном состоянии. Определение угла естественного откоса песчаного грунта Естественный откос грунта

Угол естественного откоса — это наибольший угол, который может быть образован откосом свободно насыпанного грунта в состоянии равновесия с горизонтальной плоскостью.

Угол естественного откоса зависит от гранулометрического состава и формы частиц. С уменьшением размера зерен угол естественного откоса становится положе.
В воздушно-сухом состоянии угол естественного откоса песчаного грунта равен 30-40°, под водой — 24-33°. Для грунтов, не обладающих сцеплением (сыпучих), угол естественного откоса не превышает угла внутреннего трения

Для определения угла естественного откоса песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии используют прибор УВТ (рис. 9.11, 9.12 ), под водой — ВИА (рис. 9.13 ).

Согласно рис. 9.12 при наклоне ящика песок осыпается и, разрыхляясь, образует откос с углом, который можно определить транспортиром или по формуле

Понятие об угле естественного откоса относится только к сухим сыпучим грунтам, а для связных глинистых оно теряет всякий смысл, так как у последних он зависит от влажности, высоты откоса и величины пригрузки на откос и может изменяться от 0 до 90°.

Рис. 9.11. Прибор УВТ-2: 1 — шкала; 2 — резервуар; 3 — мерительный столик; 4 — обойма; 5 — опора; 6 — образец песка

Рис. 9.12. Определение угла естественного откоса вращением емкости (а) и медленным снятием пластинки (б): А — ось вращения емкости

Рис. 9.13. Прибор ВИА: 1 — ящик ВИА; 2 — образец песка; 3 — емкость с водой; 4 — транспортир; 5 — ось вращения; 6- пьезометр; 7- штатив

При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну плоских откосов земляных сооружений, траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 9.2. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.

Таблица 9.2. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.

ГрунтыКрутизна откосов при глубине выемки, м (отношение высоты к заложению)
1,53,05,0
Насыпные неуплотненные56(1:0,67)45(1:1)38(1:1,25)
Песчаные и гравийные влажные63(1:0,5)45(1:1)45(1:1)
Глинистые:
супесь76(1:0,25)56(1:0,67)50(1:0,85)
суглинок90(1:0)63(1:0,5)53 (1:0,75)
глина90(1:0)76(1:0,25)63(1:0,5)
Лессы и лессовидные сухие90(1:0)63(1:0,5)63(1:0,6)
Моренные:
песчаные, супесчаные76(1:0,25)60(1:0,57)53 (1:0,75)
суглинистые78(1:0,2)63(1:0,5)57(1:0,65)

Откосы насыпей постоянных сооружений выполняют более пологими, чем откосы выемок.

Цель работы:

Ознакомление с методикой определения угла естественного откоса для песчаных грунтов.

Приобретение навыков в работе с прибором для определения угла естественного откоса сыпучих грунтов.

Определение угла естественного откоса песка в воздушно-сухом и подводном состоянии.

Необходимое оборудование и материалы

Методические указания к выполнению работы.

Журнал лабораторных работ.

Прибор для определения угла естественного откоса полевой лаборатории Литвинова.

Емкость с водой.

Отсутствие сцепления в песках позволяет определять угол внутреннего трения φ 0 по углу естественного откоса грунта в условиях предельного равновесия (рис. 2.3.).

Рис.2.3. Схема к определению угла естественного откоса песчаного гранта.

T 1 =

где φ – угол внутреннего трения; tg φ – коэффициент трения

Углом естественного откоса песчаного грунта называют максимальное значение угла, образуемого с горизонтальной плоскостью, поверхностью грунта, отсыпанного без толчков и динамических воздействий.

Угол естественного откоса определяют для песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии и под водой. Для испытания используем прибор Литвинова.

Читать еще:  Углы откосов бортов карьера зависят

Порядок выполнения работы

Определение угла естественного откоса грунта в воздушно-сухом состоянии производят следующим образом. Прибор устанавливают на стол, выдвижная створка при этом опущена до дна. В малое отделение прибора до верха засыпают испытываемый песок (рис.2.4). После этого постепенно поднимают выдвижную створку без толчков; при этом прибор придерживают рукой. Грунт постепенно частично пересыпается в другое отделение до наступления положение равновесия.

Рис. 2.4. Общий вид прибора для определения угла естественного откоса песков (Ящик Кулона).

Угол между плоскостью свободного откоса и горизонтальной плоскостью и есть угол естественного откоса. По делениям на днище и боковой стенке отсчитывают высоту и заложение откоса и вычисляют тангенс угла естественного откоса; отсчеты ведут с точностью до 1мм.

Определение угла естественного откоса грунта в подводном состоянии отличается от предыдущего тем, что после того, как в малое отделение прибора насыпают испытываемый грунт, в большое отделения до верха наливают воду. Верхнюю створку подымают на несколько миллиметров, чтобы вода могла проникнуть в малое отделение. Когда весь грунт пропитается водой, поднимают створку выше и испытание продолжают так же, как и предыдущее. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.4.

Гранулометрический состав. Практически характер и качество разрушения породы четко определяется ее гранулометрическим составом. Он характеризует разрыхленную горную породу по процентному содержанию в ней частиц различной крупности и может быть изображен кривой (рис. 2.1), если по оси абсцисс отложить диаметр частиц, мм, а по оси ординат — суммарное содержание частиц диаметром, меньшим данного, в процентах.
Для характеристики неоднородности рыхлых пород используется отношение d60/d10=Kн называемое коэффициентом неоднородности (d60, d10 — максимальные диаметры кусков, составляющих 60 и 10% общего объема рыхлой породы соответственно).
Особенно важное значение гранулометрический состав породы имеет при процессах гидромеханизации. От него зависят удельный расход воды на разработку и транспортирование, наименьший допустимый уклон подошвы забоя и лотков, критическая скорость воды.
Угол естественного откоса φ — максимальный угол, образуемый свободной поверхностью рыхлой раздробленной породы с горизонтальной плоскостью. Частицы породы, находящиеся на этой поверхности, испытывают состояние предельного равновесия. Если вес частицы Р (рис. 2.2), то в состоянии предельного равновесия на свободной поверхности на частицу действуют силы: Рп — сила нормального давления, прижимающая частицу к свободной поверхности; Рτ — сила, стремящаяся сдвинуть частицу вниз; Fт — сила трения, зависящая от Рn и коэффициента трения fтр, R — реакция опоры. Поскольку частица находится в равновесии, имеем

Таким образом, угол естественного откоса зависит от коэффициента трения между кусками породы и поверхностью, по которой возможно ее скольжение. Для рыхлой (сыпучей) среды, например песка, он может быть определен с помощью цилиндрической емкости без дна. Емкость устанавливают на горизонтальной площадке и заполняют породой. Затем емкость поднимают и порода формирует свободную поверхность, соответствующую углу естественного откоса.
В общем случае угол естественного откоса зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от плотности материала. С увеличением влажности до некоторого предела у таких горных пород, как уголь или песок, угол естественного откоса возрастает. С увеличением крупности и угловатости частиц он также увеличивается. В целом у рыхлых пород он находится в пределах 0-40°.
По углам естественного откоса определяют максимальные допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.

Лабораторная работа 1. Определение величины угла ссыпания и угла естественного откоса зернисто-кускового материала

Цель работы. Определить величины угла естественного откоса и угла ссыпания зернисто-кускового материала.

Теоретические положения . Зернисто-кусковой материал, лежащий на наклонной плос­кости (например, на наклонной плоскости бункера , на наклон­ном ленточном транспортере и т. д.), при определенном угле наклона этой плоскости к горизонту начинает ссыпаться по ней. Такой предельный угол наклона называется углом ссыпания.

В зависимости от формы кусочков можно наблюдать два ви­да движения кускового материала по плоскости ссыпания: сколь­жение и перекатывание. Скольжение наблюдается при кусках с развитыми плоскими гранями; передвижению кусков здесь препятствует трение скольжения между гранями кусков и плос­костью ссыпания. Качение наблюдается при форме кусков, близкой к шару. В этом случае передвижение куска происходит как скатывание его, с сопротивлением трения качения.

Предельное состояние покоя слоя кускового материала на наклонной плоскости имеет место тогда, когда сила трения F равна проекции М силы тяжести G на эту плоскость (рисунок 1). С другой стороны, эта же сила трения пропорциональна нор­мальному давлению кускового материала на наклонную плос­кость

F = M = fN ,

откуда f = М / N = tgα

где f – коэффициент трения, определяемый свойствами самого материала, равный tga ;

α – угол ссыпания зернисто-кускового материала.

Если рассматривать весь слой сыпучего материала , который перемещается по гладкой наклонной плоскости, то здесь, даже в случае кусков шарообразной формы, происходит скорее сколь­жение материала по плоскости, чем перекатывание, так как весь материал «течет» сплошной массой.

Угол ссыпания зависит от коэффициента трения материала о плоскость ссыпания, от формы и крупности кусков, от структу­ры поверхности, по которой происходит ссыпание (поверхность может быть гладкой, шероховатой, ребристой и т. д.), а также он влажности самого кускового материала.

Если насыпать зернисто-кусковой материал на горизонталь­ную плоскость, то он располагается на ней в виде конуса. Угол между образующей этого конуса и горизонтальной плоско­стью называется углом естественного откоса зернисто-кускового материала.

Угол естественного откоса всегда больше угла ссыпания (для одного и того же материала), так как наличие неровностей на поверхности материала препятствует скатыванию, а тем более скольжению кусков. Угол естественного откоса в большой степе­ни зависит от фракционного состава кускового материала, ибо последний определяет собой общую структуру поверхности ко­нуса. Эта разнородность размера кусков вызывает в то же вре­мя преимущественное скатывание крупных кусков материала на край насыпаемой кучи, вследствие того, что неровности поверх­ности оказывают меньшее сопротивление перекатыванию крупн ых кусков, чем мелких (рисунок 2). Неравномерное распределение кусков по крупности необходимо учитывать при загрузке насадочных абсорберов, шахтных печей и т. д., так как в местах рас­положения крупных кусков, т. е. на-периферии, получается боль­шее сечение каналов и газ пойдет преимущественно по этим ка­налам, имеющим меньшее гидравлическое сопротивление.

Тонко измельченные материалы имеют больший угол естест­венного откоса, т. е. меньшую сыпучесть, в связи с более разви­той поверхностью трения.

Угол естественного откоса значительно зависит от влажности материала, потому что вода, располагаясь на поверхности кус­ков, вызывает слипание их и тем самым затрудняет движение отдельных кусков. Чем меньше куски материала, тем больше проявляется влияние влажности; но чрезмерное увлажнение приводит к увеличению послойной текучести жидкости между кусочками материала, и угол естественного откоса вновь умень­шается (таблица 1).

Угол естественного откоса, град, для породы

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector