L'angle de repos du sable. Détermination de l'angle d'éboulement d'un sol sableux Détermination de l'angle d'éboulement

Travaux de laboratoire 1. Détermination de l'angle de chute et de l'angle d'éboulement d'un matériau granuleux

Objectif.Déterminez les valeurs de l'angle de repos et de l'angle de diffusion du matériau granuleux.

Dispositions théoriques . Un matériau granuleux-grumeleux se trouvant sur un plan incliné (par exemple, sur un plan incliné d'un bunker, sur un convoyeur à bande incliné, etc.), à un certain angle d'inclinaison de ce plan par rapport à l'horizon, commence à tomber le long de celui-ci . Cet angle d'inclinaison limite est appelé angle de délestage.

Selon la forme des morceaux, deux types de mouvement du matériau grumeleux le long du plan de coulée peuvent être observés : glissement et roulement. Le glissement est observé dans les pièces à bords plats développés; le mouvement des pièces est ici empêché par frottement de glissement entre les bords des pièces et le plan de foulage. Le roulement est observé lorsque la forme des pièces est proche de la balle. Dans ce cas, le mouvement de la pièce se fait au fur et à mesure de son roulement, avec une résistance au frottement de roulement.

L'état limite de repos d'une couche de matériau grumeleux sur un plan incliné se produit lorsque la force de frottement F égale à la projection M la gravité g sur ce plan (Figure 1). D'autre part, la même force de frottement est proportionnelle à la pression normale du matériau grumeleux sur le plan incliné

F= M= fN,

d'où f = M / N = tgα

où F-coefficient de frottement, déterminé par les propriétés du matériau lui-même, égal à tga ;

α – angle de chute du matériau granuleux-grumeleux.

Image 1

Si l'on considère l'ensemble de la couche de matériau en vrac, qui se déplace le long d'un plan incliné lisse, alors ici, même dans le cas de morceaux de forme sphérique, le matériau glisse le long du plan plutôt que de rouler, car tout le matériau "coule" dans une masse continue.

L'angle de délestage dépend du coefficient de frottement du matériau sur le plan de délestage, de la forme et de la taille des pièces, de la structure de la surface le long de laquelle se produit le délestage (la surface peut être lisse, rugueuse, nervurée, etc.) , ainsi que sur la teneur en humidité du matériau grumeleux lui-même.

Si vous versez un matériau granuleux-grumeleux sur un plan horizontal, il se trouve dessus sous la forme d'un cône. L'angle entre la génératrice de ce cône et le plan horizontal est appelé angle de talus du matériau granuleux.

L'angle d'éboulement est toujours supérieur à l'angle de délestage (pour un même matériau), car la présence d'irrégularités à la surface du matériau empêche les pièces de rouler, et plus encore de glisser. L'angle de repos dépend dans une large mesure de la composition fractionnaire du matériau grumeleux, puisque ce dernier détermine la structure générale de la surface du cône. Cette hétérogénéité dans la taille des morceaux provoque en même temps le laminage prédominant de gros morceaux de matériau sur le bord du tas en cours de coulée, du fait que les irrégularités de surface résistent moins au laminage du matériau grossier.ème morceaux que les petits (Figure 2). La répartition inégale des pièces par taille doit être prise en compte lors du chargement des absorbeurs à garnissage, des fours à cuve, etc., car aux emplacements des grosses pièces, c'est-à-dire à la périphérie, une plus grande section transversale des canaux est obtenue et le gaz ira principalement à travers ces canaux, qui ont une plus faible résistance hydraulique.

Les matériaux finement divisés ont un angle de repos plus grand, c'est-à-dire une fluidité plus faible, en raison d'une surface de friction plus développée.

Figure 2

L'angle d'éboulement dépend de manière significative de la teneur en humidité du matériau, car l'eau, étant située à la surface des pièces, les fait coller ensemble et entrave ainsi le mouvement des pièces individuelles. Plus les morceaux de matériau sont petits, plus l'effet de l'humidité est important ; mais un mouillage excessif entraîne une augmentation de la fluidité couche par couche entre les morceaux de matériau, et l'angle d'éboulement diminue à nouveau (tableau 1).

Tableau 1

L'angle de repos et l'angle de chute diminuent fortement à mesure que le matériau se déplace et le plan sur lequel il repose. Lors de commotions ou de vibrations, le matériau s'effrite intensément, s'étale, tendant à prendre une position horizontale, car les vibrations à certains moments réduisent le frottement mutuel sur la surface de contact entre les pièces entre elles et les pièces avec le plan. C'est la base de l'utilisation des dispositifs de vibrotransport, des vibrateurs pour faciliter le déchargement des soutes, des camions bennes et des dispositifs de dosage.

La connaissance des angles de repos et de déversement est nécessaire lors de la conception d'entrepôts, de convoyeurs, de fours à cuve, où ils traitent des matériaux en vrac. L'impossibilité de prendre en compte théoriquement tous les facteurs qui déterminent la grandeur de ces angles conduit à la nécessité de leur détermination expérimentale.

Descriptif de l'implantation. Pour déterminer l'angle de repos, un plan horizontal lisse avec des divisions en centimètres marquées dessus et un petit cylindre métallique sont utilisés; pour déterminer l'angle de déversement - un dispositif composé d'un arbre 1 sur lequel le cordon est enroulé, d'un support 2 à travers lequel le cordon est relié à la planche de levage 3 et d'un goniomètre 4 installé sur l'axe de rotation de la planche de levage . La planche élévatrice est équipée d'une aiguille indiquant l'angle de sa montée sur le goniomètre (Figure 3). Une boîte a été placée pour recueillir la masse déversée. L'œuvre utilise également une règle, des échelles et un cadre métallique rectangulaire.

figure 3

Réalisation d'expériences et enregistrement d'observations. Lors de la détermination des angles de repos et de déversement, un matériau en vrac de deux ou trois degrés de finesse est utilisé.

A. Détermination de l'angle d'éboulement

1. Installez un cylindre métallique au centre d'un plan horizontal,

2. Ramassez le matériau en vrac et versez-le dans le cylindre.

3. Soulevez lentement le cylindre, permettant au matériau de se répandre librement sur le plan.

B. Détermination de l'angle de chute

1. Posez un cadre métallique rectangulaire sur la planche de levage et recouvrez-le complètement de matériau en vrac.

2. Retirez le cadre rectangulaire et, en tournant lentement l'arbre, amenez la planche de levage en position inclinée.

3. Lorsque le matériau commence à s'effriter, arrêtez de soulever la planche et notez son angle d'inclinaison. Transférer tout le matériel de la planche de levage et de son support sur une feuille de papier, peser le matériel, ajouter une certaine quantité d'eau (spécifiée par l'enseignant), bien mélanger et faire les mêmes déterminations avec le matériel humide (étapes A, 1 - 4 et B,

Inscrire les résultats des expériences dans le tableau 2.

Tableau 2

Traitement des résultats de l'expérience. À l'aide du rapport, déterminer la valeur tga et trouver la valeur correspondante de α à partir des tables.

taille de police : 14,0 pt ; font-family:" times new roman>où α est l'angle d'appui, en degrés ;

H est la hauteur du matériau empilé, cm;

RÉ- diamètre du tas de matériau coulé, cm;

taille de police : 14,0 pt ; font-family:" fois nouveau roman>– rayon du matériau empilé, cm,

1) Bref résumé de la théorie et du but du travail.

2) Schéma d'installation.

3) Tableau 2.

4) Conclusion sur le travail.

Mission de préparation au travail de laboratoire .

1) Broyage de matériaux solides et leur classification.

2) Broyage, tamisage et dosage des solides.

question test .

1) Expliquez le concept d'"angle de chute".

2) Types de mouvement de matériau grumeleux le long du plan de coulée.

3) Nommez les facteurs dont dépend la valeur de l'angle de coulée du matériau granuleux.

4) Expliquez le concept « d'angle d'éboulement d'un matériau granuleux ».

5) Nommez les facteurs dont dépend la valeur de l'angle de talus.

6) Dites-moi quelle valeur est la plus grande - l'angle de chute ou l'angle de repos, expliquez pourquoi.

7) Comment la valeur de l'angle de chute et de l'angle de repos change-t-elle avec le mouvement du matériau et le plan sur lequel il repose ?

8) Comment l'angle de talus dépend-il de l'humidité ?

9) Le matériau finement ou grossièrement broyé a-t-il un plus grand angle d'éboulement ?

10) Pourquoi faut-il connaître les angles d'appui et de pente ?

Angle de repos ou angle de repos - c'est l'angle entre le plan de la base de la pile et la génératrice, qui dépend du type et de l'état de la cargaison. Angle de repos est l'angle d'inclinaison maximal d'un matériau granulaire non cohésif, c'est-à-dire un matériau à écoulement libre. Les cargaisons en vrac en vrac et poreuses ont un angle de repos plus grand que les cargaisons en morceaux solides. Avec l'augmentation de l'humidité, l'angle de repos augmente Pendant le stockage à long terme de nombreuses cargaisons en vrac, l'angle de repos augmente en raison du compactage et de la prise en masse. Distinguer l'angle de repos au repos et en mouvement. Au repos, l'angle de repos est supérieur de 10 à 18 ° à celui en mouvement (par exemple, sur un tapis roulant).

La valeur de l'angle d'éboulement de la charge dépend de la forme, de la taille, de la rugosité et de l'uniformité de la charge

particules, humidité de la masse de la cargaison, mode de déchargement, état initial et matériau de la surface d'appui.

Diverses méthodes sont utilisées pour déterminer l'amplitude de l'angle de repos; les méthodes les plus courantes sont le remplissage et le spéléologie.

La détermination expérimentale de la résistance au cisaillement et des principaux paramètres de la charge est généralement effectuée par les méthodes de cisaillement direct, de compression uniaxiale et triaxiale. Les essais des propriétés de la cargaison par des méthodes de cisaillement direct sont applicables aux solides en vrac idéaux et cohésifs. La méthode d'essai pour la compression uniaxiale (simple) - écrasement n'est applicable que pour évaluer la résistance totale au cisaillement des corps granulaires cohésifs sous l'hypothèse conditionnelle qu'un état de contrainte uniforme est maintenu en tous les points de l'échantillon d'essai. Les résultats les plus fiables du test des caractéristiques d'un corps granulaire cohésif sont obtenus par la méthode de compression triaxiale, qui permet d'étudier la résistance d'un échantillon de charge sous compression générale.

La détermination de l'angle de repos des substances à grains fins (granulométrie inférieure à 10 mm) est effectuée à l'aide d'une "boîte inclinée". L'angle d'éboulement dans ce cas est l'angle formé par le plan horizontal et le bord supérieur de la boîte d'essai au moment où commence la perte de masse de la substance dans la boîte.

La méthode du navire pour déterminer l'angle de repos d'une substance est utilisée en l'absence d'une "boîte d'inclinaison"

ka". Dans ce cas, l'angle de talus est l'angle entre la génératrice du cône de charge et l'horizontale

avion.

Angle de repos. Méthodes de détermination en conditions naturelles

Angle de repos ou alors angle de repos - e puis l'angle entre le plan de la base de la pile et la génératrice, qui dépend du type et de l'état de la cargaison. L'angle d'éboulement est l'angle d'inclinaison maximal d'un matériau granulaire non cohésif, c'est-à-dire un matériau à écoulement libre.

En pratique, les données sur angle de repos sont utilisés pour déterminer la zone d'empilage de la cargaison, la quantité de cargaison dans la pile, le volume des travaux d'arrimage intra-cale, lors du calcul de la pression de la cargaison sur les murs qui l'entourent

Diverses méthodes sont utilisées pour déterminer l'amplitude de l'angle de repos; Les méthodes les plus courantes sont remblais et effondrement.

Définition expérimentale résistance au cisaillement et les principaux paramètres de la cargaison sont généralement produits par des méthodes coupe droite, uniaxial et compression triaxiale.

Détermination de l'angle de repos substances à grains fins(granulométrie inférieure à 10 mm) est produit à l'aide de " boîte inclinée". L'angle d'éboulement dans ce cas est l'angle formé par le plan horizontal et le bord supérieur de la boîte d'essai au moment où commence la perte de masse de la substance dans la boîte.

méthode d'expédition la détermination de l'angle de repos d'une substance est utilisée en l'absence d'une "boîte d'inclinaison". Dans ce cas, l'angle d'éboulement est l'angle entre la génératrice du cône de charge et le plan horizontal.

La pratique de la mesure des angles de repos dans les conditions naturelles montre que leur valeur est quelque peu changements en fonction de la méthode de dumping cargo (jet ou pluie), masses cargaison enquêtée, hauteurs, avec lequel le remplissage expérimental est effectué.

Pratique pour des mesures rapides Méthode de Mohs, dans laquelle le grain est versé dans une caisse rectangulaire à parois vitrées de 100x200x300 mm sur 1/3 de sa hauteur. La boîte est soigneusement tournée de 90° et l'angle entre la surface du grain et la paroi horizontale (après rotation) est mesuré.

Dispositions générales

But et types de terrassements

Le volume de terrassement est très important, il est disponible lors de la construction de tout bâtiment et structure. Les travaux de terrassement représentent 10 % de l'intensité totale de main-d'œuvre dans la construction.

On distingue les principaux types de terrassements suivants:

Disposition du site;

Fosse et tranchées ;

plates-formes ;

Barrages ;

Canaux, etc...

Les terrassements sont divisés en:

Permanent;

Temporaire.

Les constantes comprennent les fosses, les tranchées, les remblais, les excavations.

Exigences pour les terrassements permanents:

Doit être durable, c'est-à-dire résister aux charges temporaires et permanentes ;

durable;

Bonne résistance aux influences atmosphériques;

Bonne résistance à l'action érosive;

Doit être infaillible.

Propriétés de base du bâtiment et classification des sols

Le sol est appelé les roches présentes dans les couches supérieures de la croûte terrestre. Ceux-ci comprennent: sol végétal, sable, loam sableux, gravier, argile, loam de type loess, tourbe, divers sols rocheux et sables mouvants.

Selon la taille des particules minérales et leur interconnexion, on distingue les sols suivants :

Connecté - argile;

Non cohésif - sols sableux et meubles (à l'état sec), à grains grossiers non cimentés contenant plus de 50% (en poids) de fragments de roches cristallines de plus de 2 mm;

Rocky - roches ignées, métamorphiques et sédimentaires avec une connexion rigide entre les grains.

Les principales propriétés des sols qui affectent la technologie de production, l'intensité de la main-d'œuvre et le coût des travaux de terrassement comprennent:

Poids en vrac ;

Humidité;

Flou

Embrayage;

relâchement;

Angle de repos ;

La masse volumique est la masse de 1 m3 de sol à l'état naturel dans un corps dense.

La densité apparente des sols sableux et argileux est de 1,5 à 2 t/m3, les sols rocheux ne sont pas ameublis jusqu'à 3 t/m3.

Humidité - le degré de saturation des pores du sol en eau

g b - g c - masse de sol avant et après séchage.

À une humidité allant jusqu'à 5% - les sols sont appelés secs. Avec un taux d'humidité de 5 à 15 %, les sols sont dits peu humides. À une humidité de 15 à 30% - les sols sont appelés humides.
Avec une teneur en humidité de plus de 30%, les sols sont dits humides.

La cohésion est la résistance initiale du sol au cisaillement.

Force d'adhérence au sol: - sols sableux 0,03 - 0,05 MPa - sols argileux 0,05 - 0,3 MPa - sols semi-rocheux 0,3 - 4 MPa - sols rocheux plus de 4 MPa.

Dans les sols gelés, la force d'adhérence est beaucoup plus grande.

Relâchement- c'est la capacité du sol à augmenter de volume au cours du développement, du fait de la perte de communication entre les particules. L'augmentation du volume du sol est caractérisée par le coefficient d'ameublissement K p. Après compactage du sol ameubli, on parle d'ameublissement résiduel K op.

Angle de repos caractérisé par les propriétés physiques du sol. La valeur de l'angle de talus dépend de l'angle de frottement interne, de la force d'adhérence et de la pression des couches sus-jacentes. En l'absence de forces d'adhérence, l'angle de repos limite est égal à l'angle de frottement interne. L'inclinaison de la pente dépend de l'angle de talus. L'inclinaison des pentes des déblais et des remblais est caractérisée par le rapport de la hauteur à la fondation m est le facteur de pente.

Angles de talus des sols et rapport entre la hauteur de la pente et la fondation

Érosion du sol– l'entraînement des particules par l'écoulement de l'eau. Pour les sables fins, la vitesse de l'eau la plus élevée ne doit pas dépasser 0,5-0,6 m/s, pour les sables grossiers 1-2 m/s, pour les sols argileux 1,5 m/s.

Angle de repos- c'est le plus grand angle que peut former une pente de coulée librement sol en équilibre avec un plan horizontal.

L'angle de talus dépend de la distribution granulométrique et de la forme des particules. Lorsque la taille des grains diminue, l'angle de talus devient plus plat.
À l'état sec à l'air, l'angle de repos du sol sableux est de 30 à 40 °, sous l'eau de 24 à 33 °. Pour les sols non cohésifs (meubles), l'angle de talus ne dépasse pas l'angle de frottement interne

Pour déterminer l'angle de repos d'un sol sableux à l'état sec à l'air, l'appareil UVT est utilisé ( riz. 9.11, 9.12), sous l'eau - VIA ( riz. 9.13).

Selon riz. 9.12 lorsque la boîte est inclinée, le sable s'effrite et, en se desserrant, forme une pente avec un angle qui peut être déterminé par un rapporteur ou par la formule

La notion de angle de repos s'applique uniquement aux sols meubles secs, et pour les sols argileux cohésifs, il perd tout son sens, car dans ces derniers, il dépend de la teneur en humidité, de la hauteur de la pente et de la charge de la pente et peut varier de 0 à 90 °.

Riz. 9.11. Appareil UVT-2 : 1 - échelle ; 2 - réservoir; 3 - table de mesure ; 4 - clip; 5 - soutien; 6 - échantillon de sable

Riz. 9.12. Détermination de l'angle de repos en faisant tourner le récipient (a) et en retirant lentement la plaque (b) : A - axe de rotation du récipient

Riz. 9.13. Dispositif VIA : 1 - boîtier VIA ; 2 - échantillon de sable ; 3 - récipient avec de l'eau; 4 - rapporteur; 5 - axe de rotation ; 6- piézomètre ; 7- trépied

Au cours du développement et du rétrécissement du desserré sol les déblais et les remblais forment des pentes naturelles de pente variable. La plus grande pente des pentes plates des terrassements, des tranchées et des fosses, disposées sans attaches, doit être prise en fonction de languette. 9.2. En assurant la pente naturelle des pentes, la stabilité des remblais et des excavations en terre est assurée.

Tableau 9.2. La plus grande raideur des pentes des tranchées et des fosses, la grêle.

Les pentes des remblais des structures permanentes sont réalisées plus douces que les pentes des excavations.

Labo #1

Détermination de la composition granulométrique du sable et du degré de son homogénéité

Objectif: détermination des propriétés du sol (sable) par sa composition granulométrique. Connaissant sa composition et le contenu de la définition des fractions qu'elle contient, on peut juger de ses propriétés et de son application dans la pratique de la construction (mortiers, coussins de sable, fondations, etc.).

Tâches de travail: pour acquérir des compétences dans la détermination du pourcentage de chaque fraction, le cantonnement, la détermination de l'homogénéité et de l'hétérogénéité des sols selon le calendrier.

Fournir des fonds : tamis, balances électroniques, pesée de sable séché à l'air.

U = d60/d10 = 0,35/0,14 = 2,5 ≤ 3

Conclusion (conclusion): Depuis U< 3 – песок по составу однородный. Согласно ГОСТ песок средней крупности, так как содержание фракций крупнее d 0,25 больше 50 %.

Interprètes : Selkov D.M., Starchenko V.P., Yakovleva N.V.

Labo #2

Détermination de l'angle d'éboulement d'un sol sableux en conditions sèches et humides

Objectif: pour étudier la dépendance du changement de l'angle de repos du sable sur sa teneur en humidité.

Tâches de travail: acquérir des compétences dans le travail avec l'appareil Litvinov, apprendre à prendre des lectures correctement et à déterminer l'angle de repos en degrés.

Fournir des fonds : dispositif du système Litvinov, pelle, récipient avec de l'eau, sol sablonneux.

Tableau de détermination de l'angle de talus

Conclusion (conclusion):

L'angle de repos, l'angle de frottement interne (en mécanique des sols) est l'angle formé par la surface libre d'une masse rocheuse meuble ou d'une autre substance granuleuse avec un plan horizontal. Parfois, le terme "angle de frottement externe" peut être utilisé.

Les particules de matière situées sur la surface libre du remblai connaissent un état d'équilibre limite (critique). L'angle d'éboulement est lié au coefficient de frottement et dépend de la rugosité des grains, de leur degré d'humidité, de la distribution granulométrique et de la forme, ainsi que de la gravité spécifique du matériau.

L'angle de repos est une mesure de la résistance des sols et est utilisé pour décrire la résistance au frottement du sol en cisaillement ainsi que la contrainte effective normale.

Selon les angles de talus, les angles maximaux admissibles des pentes des corniches et des côtés des carrières, des remblais, des dépotoirs et des pieux sont déterminés.

Lors du développement (coupe), les sols se desserrent, leur structure est perturbée et ils perdent leur cohésion. Les forces de frottement et de cohésion changent également, diminuant avec l'augmentation de l'humidité. Par conséquent, la stabilité des pentes meubles est également instable et reste temporairement jusqu'à ce que les propriétés physiques et chimiques du sol changent, ce qui est principalement associé aux précipitations en été et à une augmentation ultérieure de l'humidité du sol. Ainsi, l'angle d'éboulement φ pour le sable sec est de 25...30°, le sable humide est de 20°, l'argile sèche est de 45° et l'argile humide est de 15°. Établir une hauteur de banc et un angle d'inclinaison sécuritaires est une tâche importante. La sécurité de l'excavation, une carrière dépend du choix correct de l'angle de pente.

Interprètes : Melekhin S.A., Morokhin A.V.