Kąt spoczynku piasku. Wyznaczanie kąta zsypu gleby piaszczystej. Wyznaczanie kąta zsypu

Praca laboratoryjna 1. Wyznaczanie kąta i kąta zrzucania naturalne nachylenie ziarnisty materiał bryłowy

Cel pracy.Określ wartości kąta zsypu i kąta zalewania materiału ziarnisto-grudkowego.

Przepisy teoretyczne . Materiał ziarnisto-grudkowy leżący na pochyłej płaszczyźnie (na przykład na pochyłej płaszczyźnie bunkra, na pochyłym przenośniku taśmowym itp.), Przy pewnym kącie nachylenia tej płaszczyzny do horyzontu, zaczyna go spływać. Ten maksymalny kąt nachylenia nazywany jest kątem zalewania.

W zależności od kształtu kawałków można zaobserwować dwa rodzaje ruchu kawałka materiału wzdłuż płaszczyzny zalewania: ślizgowy i toczny. Poślizg obserwuje się w kawałkach o rozwiniętych płaskich krawędziach; ruch kawałków jest tu zapobiegany przez tarcie ślizgowe pomiędzy krawędziami kawałków a płaszczyzną zalewania. Walcowanie obserwuje się, gdy kawałki są uformowane blisko kuli. W tym przypadku ruch elementu następuje podczas jego toczenia, z oporami tarcia tocznego.

Graniczny stan spoczynku warstwy materiału bryłowego na pochyłej płaszczyźnie występuje, gdy działa siła tarcia F równa projekcji M powaga G do tej płaszczyzny (rysunek 1). Z drugiej strony ta sama siła tarcia jest proporcjonalna do normalnego nacisku kawałka materiału na pochyłą płaszczyznę

F= M= fN,

skąd f = M / N = tanα

Gdzie F -współczynnik tarcia, określony przez właściwości samego materiału, równy tga;

α – kąt zasypywania materiału ziarnisto-grudkowego.

Obrazek 1

Jeśli weźmiemy pod uwagę całą warstwę materiału sypkiego, która porusza się po gładkiej, pochyłej płaszczyźnie, to tutaj, nawet w przypadku kawałków kulistych, materiał ślizga się po płaszczyźnie, a nie toczy się, ponieważ cały materiał „płynie” jako ciągła masa.

Kąt zalewania zależy od współczynnika tarcia materiału na płaszczyźnie zalewania, od kształtu i wielkości kawałków, od struktury powierzchni, na której następuje zalewanie (powierzchnia może być gładka, szorstka, żebrowana itp. ), a także wilgotność samego kawałka materiału.

Jeśli wylejesz ziarnisty materiał na płaszczyznę poziomą, umieści się on na niej w postaci stożka. Kąt pomiędzy tworzącą tego stożka a płaszczyzną poziomą nazywany jest kątem zsypu materiału ziarnisto-grudkowego.

Kąt zsypu jest zawsze większy niż kąt zsypu (dla tego samego materiału), ponieważ obecność nierówności na powierzchni materiału zapobiega toczeniu, a tym bardziej przesuwaniu się kawałków. Kąt spoczynku w dużej mierze zależy od skład frakcyjny materiał bryłowy, ponieważ to on decyduje o ogólnej strukturze powierzchni stożka. Ta niejednorodność wielkości kawałków powoduje jednocześnie preferencyjne zwijanie dużych kawałków materiału na krawędź wysypanej hałdy, gdyż nieregularności powierzchni powodują mniejsze opory zwijania się dużych kawałków.y sztuk niż małe (ryc. 2). Nierównomierny rozkład wielkości kawałków należy uwzględnić przy załadunku absorberów z wypełnieniem, pieców szybowych itp., ponieważ w miejscach dużych kawałków, czyli na obrzeżach, uzyskuje się większy przekrój kanałów i gaz będzie płynął głównie przez te kanały, które mają mniejszy opór hydrauliczny.

Drobno zmielone materiały mają większy kąt zsypu, czyli mniejszą płynność, ze względu na bardziej rozwiniętą powierzchnię cierną.

Rysunek 2

Kąt usypu zależy w dużej mierze od wilgotności materiału, ponieważ woda znajdująca się na powierzchni elementów powoduje ich sklejanie i tym samym utrudnia ruch poszczególnych elementów. Im mniejsze kawałki materiału, tym większy wpływ wilgoci; ale nadmierna wilgoć prowadzi do wzrostu płynności warstwa po warstwie cieczy pomiędzy kawałkami materiału, a kąt zsypu ponownie maleje (tabela 1).

Tabela 1

Kąt spoczynku i kąt zrzucania zmniejszają się gwałtownie wraz z ruchem materiału i płaszczyzną, na której leży. Podczas wstrząsów lub wibracji materiał intensywnie kruszy się, rozprzestrzenia, próbując przyjąć pozycję poziomą, ponieważ podczas wibracji w pewnych momentach zmniejsza się wzajemne tarcie na powierzchni styku elementów ze sobą i z płaszczyzną. Stanowi to podstawę do stosowania urządzeń do transportu wibracyjnego, wibratorów ułatwiających rozładunek silosów, wywrotek i urządzeń dozujących.

Przy projektowaniu konieczna jest znajomość kątów zsypu i opadania obiekty magazynowe, przenośniki, piece szybowe, gdzie zajmują się materiałami sypkimi. Niemożność teoretycznego uwzględnienia wszystkich czynników determinujących wielkość tych kątów prowadzi do konieczności ich doświadczalnego wyznaczania.

Opis instalacji. Aby określić kąt zsypu, należy zastosować gładką poziomą płaszczyznę z zaznaczonymi na niej podziałkami w centymetrach i krótką metalowy cylinder; do określenia kąta wysypu - urządzenie składające się z wału 1, na który nakręcana jest linka, wspornika 2, poprzez który linka jest połączona z platformą podnoszącą 3, oraz inklinometru 4 zamontowanego na osi obrotu płyty podnoszącej. Deska podnosząca wyposażona jest we wskaźnik wskazujący kąt jej wzniesienia na kątomierzu (Rysunek 3). Ustawiono skrzynkę do zbierania rozsypanej masy. W pracy wykorzystano także linijkę, skalę i prostokątną metalową ramę.

Rysunek 3

Przeprowadzanie eksperymentów i rejestrowanie obserwacji. Przy określaniu kątów spoczynku i opadania stosuje się go materiał sypki dwa lub trzy stopnie wielkości.

A. Wyznaczanie kąta zsypu

1. Umieść metalowy cylinder na środku płaszczyzny poziomej,

2. Zbierz materiał sypki i wlej go do cylindra.

3. Powoli podnieś cylinder, pozwalając, aby materiał swobodnie rozsypał się po płaszczyźnie.

B. Wyznaczanie kąta zalewania

1. Umieść prostokątną metalową ramę na platformie podnoszącej i całkowicie wypełnij ją materiałem sypkim.

2. Zdejmij prostokątną ramę i powoli obracając wał, ustaw płytę podnoszącą w pozycji pochylonej.

3. Gdy materiał zacznie się kruszyć, przestań podnosić deskę i zanotuj kąt jej nachylenia. Cały materiał z platformy do podnoszenia i jej stojaka należy przenieść na kartkę papieru, zważyć materiał, dodać odpowiednią ilość wody (wskazaną przez nauczyciela), dokładnie wymieszać i wykonać te same oznaczenia z mokrym materiałem (kroki A, 1 - 4 i B,

Wprowadź wyniki eksperymentu do Tabeli 2.

Tabela 2

Przetwarzanie wyników eksperymentu. Korzystając ze stosunku, określ wartość opalenizna α i skorzystaj z tabel, aby znaleźć odpowiednią wartość α.

rozmiar czcionki: 14,0 pt; rodzina czcionek:" razy nowy roman>gdzie α jest kątem spoczynku, w stopniach;

H – wysokość stosu materiału, cm;

D - średnica stosu materiału, cm;

rozmiar czcionki: 14,0 pt; rodzina czcionek:" razy nowa powieść>– promień sterty materiału, cm,

1) Krótkie podsumowanie teorii i celu pracy.

2) Schemat instalacji.

3) Tabela 2.

4) Wniosek z pracy.

Zadanie przygotowujące do pracy laboratoryjnej .

1) Szlifowanie twarde materiały i ich klasyfikacja.

2) Mielenie, przesiewanie i dozowanie ciała stałe.

Pytania kontrolne .

1) Wyjaśnij pojęcie „kąta toczenia”.

2) Rodzaje ruchu materiału bryłowego wzdłuż płaszczyzny zalewania.

3) Wymień czynniki, od których zależy kąt zalewania materiału ziarnisto-grudkowego.

4) Wyjaśnić pojęcie „kąta zsypu ziarnistego materiału bryłowego”.

5) Wymień czynniki, od których zależy kąt zsypu.

6) Powiedz, która wartość jest większa – kąt zrzucania czy kąt spoczynku, wyjaśnij dlaczego.

7) Jak zmieniają się wartości kąta zsypu i kąta zsypu wraz z ruchem materiału i płaszczyzną, na której leży?

8) Jak kąt zsypu zależy od wilgotności?

9) czy drobno czy grubo zmielony materiał ma większy kąt zsypu?

10) Dlaczego konieczna jest znajomość kątów spoczynku i opadania?

Kąt spoczynku lub kąt spoczynku - jest to kąt pomiędzy płaszczyzną podstawy stosu a tworzącą, zależny od rodzaju i stanu ładunku. Kąt spoczynku – maksymalny kąt nachylenia materiału ziarnistego, który nie posiada spójności, czyli materiału sypkiego. Luźne i porowate ładunki masowe mają większy kąt spoczynku niż stałe ładunki bryłowe. Wraz ze wzrostem wilgotności kąt spoczynku wzrasta. Podczas długotrwałego przechowywania wielu ładunków masowych, kąt spoczynku wzrasta na skutek zagęszczenia i zbrylania. Istnieje rozróżnienie pomiędzy kątem spoczynku w spoczynku i w ruchu. W stanie spoczynku kąt spoczynku jest o 10–18° większy niż w ruchu (np. na przenośniku taśmowym).

Wielkość kąta zsypu ładunku zależy od kształtu, rozmiaru, chropowatości i jednorodności ładunku

cząstek, wilgotność masy ładunku, sposób jej zasypywania, stan początkowy i materiał powierzchni nośnej.

Do określenia kąta zsypu stosuje się różne metody; Do najpopularniejszych metod zalicza się wypełnianie i zatapianie.

Eksperymentalne wyznaczanie nośności na ścinanie i głównych parametrów obciążenia zwykle przeprowadza się metodami bezpośredniego ścinania, jednoosiowego i trójosiowego ściskania. Badanie właściwości ładunku metodami bezpośredniego ścinania ma zastosowanie zarówno do ciał ziarnistych idealnych, jak i spoistych. Jednoosiowa (prosta) metoda badania ściskania i zgniatania ma zastosowanie wyłącznie do oceny całkowitej wytrzymałości na ścinanie spoistych ciał ziarnistych przy warunkowym założeniu zachowania równomiernego stanu naprężenia we wszystkich punktach badanej próbki. Najbardziej wiarygodne wyniki badania właściwości spoistego ciała ziarnistego daje metoda trójosiowego ściskania, która pozwala na badanie wytrzymałości próbki obciążonej przy ściskaniu dookoła.

Wyznaczanie kąta zsypu substancji drobnoziarnistych (wielkość cząstek poniżej 10 mm) przeprowadza się za pomocą „pochyłego pudełka”. Kąt zsypu w tym przypadku jest kątem utworzonym przez płaszczyznę poziomą i górną krawędź skrzynki badawczej w momencie rozpoczęcia wydzielania masy substancji w skrzyni

Metodę okrętową do określania kąta zsypu substancji stosuje się w przypadku braku „przechylnej skrzyni”

ka”. W tym przypadku kąt spoczynku jest kątem pomiędzy tworzącą stożka obciążenia a poziomem

płaski.

Kąt spoczynku. Metody oznaczania w warunkach naturalnych

Kąt spoczynku Lub kąt spoczynku - tj jest to kąt pomiędzy płaszczyzną podstawy stosu a tworzącą, zależny od rodzaju i stanu ładunku. Kąt zsypu to maksymalny kąt nachylenia materiału ziarnistego, który nie ma spójności, tj. materiału sypkiego.

W praktyce dane dot wielkość kąta spoczynku stosowany przy określaniu powierzchni składowania ładunku, ilości ładunku w stosie, objętości prac wykończeniowych wewnątrz ładowni oraz przy obliczaniu nacisku ładunku na otaczające ściany

Do określenia kąta zsypu stosuje się różne metody; najczęstsze metody to nasypy I zawalić się.

Ustalenie eksperymentalne wytrzymałość na ścinanie podstawowe parametry ładunku są zwykle wyznaczane metodami proste cięcie, jednoosiowy I kompresja trójosiowa.

Wyznaczanie kąta zsypu substancje drobnoziarniste(wielkość cząstek mniejsza niż 10 mm) jest wytwarzana przy użyciu „ uchylna szuflada" Kąt zsypu w tym przypadku jest kątem utworzonym przez płaszczyznę poziomą i górną krawędź skrzynki badawczej w momencie rozpoczęcia wydzielania masy substancji w skrzyni.

Metoda statku określenie kąta zsypu substancji stosuje się w przypadku braku „przechylnej skrzynki”. W tym przypadku kąt spoczynku jest kątem pomiędzy tworzącą stożka obciążenia a płaszczyzną poziomą.

Praktyka pomiaru kątów zsypu w warunkach naturalnych pokazuje, że ich wartość jest kilka zmiany w zależności od metoda napełnianiaładunek (odrzutowiec lub deszcz), szerokie rzesze badany ładunek, wysokości, za pomocą którego przeprowadza się eksperymentalne napełnianie.

Wygodny do szybkich pomiarów Metoda Mohsa, w którym ziarno wsypuje się do prostokątnego pudełka o szklanych ściankach o wymiarach 100x200x300 mm na 1/3 jego wysokości. Pudełko ostrożnie obraca się o 90° i mierzy się kąt pomiędzy powierzchnią ziarna a poziomą (po obrocie) ścianką.

Postanowienia ogólne

Cel i rodzaje robót ziemnych

Objętość robót ziemnych jest bardzo duża; jest zaangażowana w budowę dowolnego budynku i konstrukcji. Z ogólnej pracochłonności budownictwa prace ziemne stanowią 10%.

Wyróżnia się następujące główne typy robót ziemnych::

Układ strony;

doły i rowy;

koryta;

tamy;

Kanały itp.

Struktury ziemne dzielą się na:

Stały;

Tymczasowy.

Do stałych należą doły, rowy, nasypy i wykopy.

Istnieją wymagania dotyczące trwałych robót ziemnych:

Musi być trwały, tj. wytrzymywać tymczasowe i stałe obciążenia;

Zrównoważony;

Dobrze jest się opierać wpływy atmosferyczne;

Dobra odporność na erozję;

Musi być pozbawiony osadu.

Podstawowy właściwości konstrukcyjne i klasyfikacja gleby

Gleba to skała, w której się znajduje górne warstwy skorupa Ziemska. Należą do nich: gleba roślinna, piasek, glina piaszczysta, żwir, glina, glina lessopodobna, torf, różne gleby skaliste i ruchome piaski.

Ze względu na wielkość cząstek mineralnych i ich wzajemne powiązanie wyróżnia się następujące gleby: :

Spójny – gliniasty;

Niespoiste - piaszczyste i luźne (w stanie suchym), gruboziarniste, nieskonsolidowane gleby zawierające więcej niż 50% (wagowo) fragmentów skał krystalicznych o średnicy większej niż 2 mm;

Skała – skały magmowe, metamorficzne i osadowe o sztywnych połączeniach między ziarnami.

Do głównych właściwości gleb wpływających na technologię produkcji, pracochłonność i koszt prac ziemnych zalicza się:

Masa objętościowa;

Wilgotność;

Rozmycie

Sprzęgło;

Rozluźnienie;

Kąt spoczynku;

Masa objętościowa to masa 1 m3 gleby w stanie naturalnym w ciele zwartym.

Masa objętościowa piasku i gleby gliniaste 1,5 – 2 t/m3, skała niespulchniona do 3 t/m3.

Wilgotność - stopień nasycenia porów gleby wodą

g b – g c – masa gleby przed i po suszeniu.

Gdy wilgotność wynosi do 5%, gleby nazywa się suchymi. Gleby o wilgotności od 5 do 15% nazywane są glebami o niskiej wilgotności. Gdy wilgotność wynosi od 15 do 30%, gleby nazywa się mokrymi.
Gdy wilgotność przekracza 30%, gleby nazywa się mokrymi.

Spójność to początkowa odporność gruntu na ścinanie.

Siła przyczepności gleby: - gleby piaszczyste 0,03 - 0,05 MP - gleby gliniaste 0,05 - 0,3 MP - gleby półskaliste 0,3 - 4 MPa - gleby skaliste powyżej 4 MPa.

Na glebach zamarzniętych siła przyczepności jest znacznie większa.

Możliwość rozluźnienia– jest to zdolność gleby do zwiększania objętości w trakcie rozwoju, w wyniku utraty połączenia między cząsteczkami. Wzrost objętości gleby charakteryzuje się współczynnikiem spulchnienia K r. Po zagęszczeniu rozluźnioną glebę nazywa się rozluźnieniem resztkowym K lub.

Kąt spoczynku scharakteryzowany właściwości fizyczne gleba. Wielkość kąta spoczynku zależy od kąta tarcie wewnętrzne, siły przyczepności i nacisk nakładających się na siebie warstw. W przypadku braku sił przyczepności ograniczający kąt zsypu równy kątowi tarcie wewnętrzne. Nachylenie zbocza zależy od kąta nachylenia. Stromość zboczy wykopów i nasypów charakteryzuje się stosunkiem wysokości do fundamentu m – współczynnik nachylenia.

Kąty naturalnego usytuowania gruntów i stosunek wysokości zbocza do fundamentu

Erozja gleby– usuwanie cząstek przez przepływającą wodę. Dla piasków drobnych najwyższa prędkość wody nie powinna przekraczać 0,5-0,6 m/s, dla piasków gruboziarnistych 1-2 m/s, dla gleb gliniastych 1,5 m/s.

Kąt spoczynku- jest to największy kąt, jaki może utworzyć nachylenie swobodnie wylewane gleba w stanie równowagi z płaszczyzną poziomą.

Kąt zsypu zależy od rozkładu wielkości cząstek i kształtu cząstek. W miarę zmniejszania się wielkości ziaren kąt zsypu zmniejsza się.
W stanie suchym na powietrzu kąt spoczynku piaszczysta gleba równy 30-40°, pod wodą - 24-33°. Dla gruntów nie mających spójności (luźnych) kąt zsypu nie przekracza kąta tarcia wewnętrznego

Aby określić kąt zasypu gleby piaszczystej w stanie powietrznie suchym, należy zastosować urządzenie UVT ( Ryż. 9.11, 9.12), pod wodą - VIA ( Ryż. 9.13).

Według Ryż. 9.12 po przechyleniu pudełka piasek kruszy się i po rozluźnieniu tworzy zbocze o kącie, który można określić za pomocą kątomierza lub za pomocą wzoru

Koncepcja kąt spoczynku dotyczy tylko suchych gruntów masowych, a dla spoistych gruntów gliniastych traci wszelkie znaczenie, ponieważ w tych ostatnich zależy od wilgotności, wysokości zbocza i wielkości obciążenia na zboczu i może wahać się od 0 do 90°.

Ryż. 9.11. Urządzenie UVT-2: 1 - skala; 2 - zbiornik; 3 - stół pomiarowy; 4 - klips; 5 - wsparcie; 6 - próbka piasku

Ryż. 9.12. Wyznaczanie kąta zsypu poprzez obrót pojemnika (a) i powolne wyjmowanie płyty (b): A - oś obrotu pojemnika

Ryż. 9.13. Urządzenie VIA: 1 - skrzynka VIA; 2 - próbka piasku; 3 - pojemnik z wodą; 4 - kątomierz; 5 - oś obrotu; 6- piezometr; 7- statyw

Podczas rozwijania i kurczenia się rozluźnione gleba Wgłębienia i nasypy tworzą naturalne zbocza o różnym nachyleniu. Największe nachylenie płaskich zboczy robót ziemnych, rowów i wykopów wykonywanych bez zamocowań należy przyjmować zgodnie z tabela 9.2. Zapewniając naturalne nachylenie zboczy, zapewniona jest stabilność nasypów ziemnych i wykopów.

Tabela 9.2. Największa stromość zboczy rowów i dołów, stopnie.

Zbocza nasypów obiektów stałych są bardziej płaskie niż zbocza wykopów.

Praca laboratoryjna nr 1

Oznaczanie składu granulometrycznego piasku i stopnia jego jednorodności

Cel pracy: określenie właściwości gleby (piasku) na podstawie jej składu granulometrycznego. Znając jego skład i treść definicji zawartych w nim frakcji, można ocenić jego właściwości i zastosowanie w praktyce budowlanej (zaprawy, poduszki piaskowe, fundamenty itp.).

Cele pracy: zdobyć umiejętności identyfikacji odsetek każdą frakcję, ćwiartowanie, określenie jednorodności i niejednorodności gleb zgodnie z harmonogramem.

Wspieranie oznacza: sita, waga elektroniczna, próbkę suchego na powietrzu piasku.

U = d60/d10 = 0,35/0,14 = 2,5 ≤ 3

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

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

Praca laboratoryjna nr 2

Wyznaczanie kąta zasypu gleby piaszczystej w warunkach suchych i wilgotnych

Cel pracy: zbadać zależność zmiany kąta zasypu piasku od jego wilgotności.

Cele pracy: zdobyć umiejętności pracy z instrumentem Litwinowa, nauczyć się prawidłowego dokonywania odczytów i określania kąta zsypu w stopniach.

Wspieranie oznacza: Urządzenie systemu Litvinov, łyżka, naczynie z wodą, gleba piaszczysta.

Tabela do określania kąta zsypu

Wniosek (wniosek):

Kąt zsypu, kąt tarcia wewnętrznego (w mechanice gruntów) – kąt utworzony przez swobodną powierzchnię luźnego górotworu lub innej substancji ziarnistej z płaszczyzną poziomą. Czasami można używać terminu „kąt tarcia zewnętrznego”.

Cząsteczki materii znajdujące się na swobodnej powierzchni nasypu znajdują się w stanie równowagi granicznej (krytycznej). Kąt zsypu jest powiązany ze współczynnikiem tarcia i zależy od chropowatości ziaren, stopnia ich zawilgocenia, rozkładu wielkości i kształtu cząstek, a także środek ciężkości materiał.

Kąt zsypu gruntu jest parametrem wytrzymałości gruntu i służy do opisu oporu gruntu przy ścinaniu tarciowym wraz z normalnym naprężeniem efektywnym.

Maksymalne dopuszczalne kąty nachylenia występów i zboczy kamieniołomów, nasypów, hałd i hałd wyznaczane są przez kąty naturalnego usypu.

Podczas wydobywania (wycinki) gleby ulegają spulchnieniu, zostaje naruszona ich struktura i tracą spójność. Zmieniają się także siły tarcia i przyczepności, zmniejszając się wraz ze wzrostem wilgotności. Dlatego stabilność luźnych skarp jest również niestabilna i pozostaje tymczasowa do czasu wystąpienia zmiany. fizyczne i chemiczne właściwości gleby, związane głównie z opadami atmosferycznymi czas letni i późniejszy wzrost wilgotności gleby. Zatem kąt usypu φ dla piasku suchego wynosi 25...30°, piasku mokrego 20°, gliny suchej 45° i gliny mokrej 15°. Ustalenie bezpiecznej wysokości półki i kąta spoczynku ważne zadanie. Z właściwy wybór kąt spoczynku zależy od bezpieczeństwa rozwoju wykopu i kamieniołomu.

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