زاویه استراحت φ، درجه، به زاویه ای گفته می شود که در آن شیب تقویت نشده خاک شنی تعادل را حفظ می کند یا زاویه شیب سطح خاک ریخته شده شل را نسبت به صفحه افقی حفظ می کند.

تعیین زاویه سکونت در طراحی سازه های خاک: پر کردن و پر کردن سدها، خاکریزهای جاده ها، خاکریزها، باطله ها و همچنین برای ارزیابی پایداری شیب های طبیعی و انجام اقداماتی برای تقویت آنها مهم است.

در مواردی که مقاومت برشی ذرات فقط با نیروهای اصطکاک تعیین می شود.زاویه سکون با زاویه اصطکاک داخلی منطبق است. {φ = فو). با این حال، در خاک‌های واقعی، مقاومت برشی نه تنها به نیروهای اصطکاکی، بلکه به درگیری ذرات و سایر عوامل مؤثر نیز بستگی دارد. φ, یعنی

جایی که φ p- جزء به دلیل اصطکاک؛ φ L -همان، به دلیل نامزدی; φ با -به همین ترتیب، با بریدن ذرات.

مولفه φ Tبه ترکیب معدنی ذرات، وجود لایه های سطحی و غیره بستگی دارد. φ L -در زبری سطح و چگالی بسته بندی ذرات، و φ با -از گردی و شکل ذرات خاک. بنابراین ارزش ها φ و φ در موردمعمولاً به خصوص برای ماسه های متراکم و ناهمگن در ساختار متفاوت است. با این حال، زاویه طبیعی است

داس φ در موردمشخصه ای است که به راحتی مشخص و راحت استحکام خاک های غیر چسبنده است. این روش فقط برای تعیین تقریبی مقدار اصطکاک داخلی خاک های سست - ماسه های تمیز استفاده می شود. در ماسه های تمیز، تقریباً مقدار زاویه اصطکاک داخلی با زاویه استراحت مطابقت دارد، یعنی. زاویه ای که در آن شیب شنی تقویت نشده پایدار است.

زاویه استراحت بر روی دستگاه UVT تعیین می شود (شکل 8.44) که از یک میز فلزی، یک نگهدارنده و یک مخزن تشکیل شده است. پالت بر روی سه تکیه گاه نصب شده و دارای سوراخ هایی به قطر 0.8 ... 1.0 میلی متر برای اشباع آب شن و ماسه است. مقیاس که در مرکز میز پالت ثابت شده است، دارای تقسیماتی از 5 درجه تا 45 درجه است که بر اساس آن زاویه شیب تعیین می شود.

برنج. 8.44. دستگاهی برای تعیین زاویه سکونت خاکهای شنی: نمودار دستگاه: 1 مخزن: 2 روکش مخزن: 3 نگهدارنده: 4 جدول: 5 کف سوراخ دار: 6 - مقیاس: 7 - پشتیبانی: ب - نمای کلی دستگاه ها

تعیین زاویه استراحت در حالت هوای خشک ... گیره ای روی میز تعبیه شده است که ماسه را از طریق قیف داخل آن می ریزند تا پر شود و کمی روی گیره ضربه می زند. با دقت سعی کنید شن و ماسه پراکنده نشود، گیره را به صورت عمودی بالا بیاورید و مقیاس را در بالای مخروط تشکیل شده توسط ماسه بخوانید.

آزمایش 3 بار تکرار شده و میانگین حسابی محاسبه می شود. اختلاف بین تعیین های مکرر نباید از 1 درجه تجاوز کند.

تعیین زاویه قرار گرفتن شن و ماسه در زیر آب ... پس از پر شدن قفس با ماسه، مخزن با آب پر شده و پس از اشباع کامل نمونه، زاویه استراحت تعیین می شود.

برای پیش تخصیص شیب ها گودال ها و معادن توصیه می شود که با مقادیر زوایای نزدیک به زوایای شیب طبیعی خاک هدایت شوند (جدول 8.61).

جدول 8.61

زاویه استراحت خاکهای حجیم

زاویه سکون (#> ") خاکهای غیر چسبنده تحت تأثیر یکنواختی توزیع اندازه ذرات آنها است: خاکهای تک پراکنده ارزش زیادی دارند. فو،نسبت به خاکهای چند پراکنده با ترکیب معدنی یکسان. این به دلیل این واقعیت است که در مخلوط، ذرات کوچک شکاف بین ذرات بزرگ را پر می کنند، که اختلاط آنها را در امتداد سطح شیب تسهیل می کند.

وجود مایعات در خاک تأثیر زیادی بر اصطکاک بین ذرات خاک غیر چسبنده دارد که وجود آنها باعث کاهش φ. در خاک های شنی منسجم، رطوبت به طور قابل توجهی بر زاویه اصطکاک داخلی تأثیر می گذارد. با افزایش رطوبت ماسه به حداکثر ظرفیت رطوبت مولکولی، مقدار φ Oبه طور طبیعی به دلیل کاهش تدریجی اصطکاک کاهش می یابد و در حداکثر ظرفیت رطوبت مولکولی به حداقل می رسد. افزایش بیشتر رطوبت ماسه منجر به تشکیل اتصال مویرگی بین ذرات می شود. به همین دلیل، زاویه اصطکاک داخلی شروع به افزایش می کند و در رطوبت ظرفیت رطوبت مویرگی به حداکثر می رسد، زمانی که نیروهای کشش مویرگی بین ذرات بیشتر است. افزایش بعدی رطوبت ماسه باعث کاهش اتصال مویرگی، اصطکاک در تماس ذرات کاهش می‌یابد و زاویه اصطکاک داخلی به تدریج کاهش می‌یابد و به حداقل مقدار در حالت اشباع کامل آب ماسه می‌رسد.

درجه بندی. در عمل، ماهیت و کیفیت تخریب سنگ به وضوح توسط ترکیب گرانولومتری آن تعیین می شود. سنگ شل شده را با درصد ذرات با اندازه‌های مختلف در آن مشخص می‌کند و اگر آبسیسا با قطر ذره، میلی‌متر رسم شود، می‌توان آن را با یک منحنی نشان داد (شکل 2.1). قطر کمتر از این، بر حسب درصد.
برای مشخص کردن ناهمگنی سنگ های سست، از نسبت d60 / d10 = Kn استفاده می شود که به آن ضریب ناهمگنی می گویند (d60، d10 حداکثر قطر قطعات هستند که 60 و 10٪ از حجم کل سنگ سست را تشکیل می دهند. به ترتیب).
ترکیب گرانولومتری سنگ در طی فرآیندهای هیدرومکانیزاسیون اهمیت ویژه ای دارد. مصرف ویژه آب برای توسعه و حمل و نقل، کوچکترین شیب مجاز کف و سینی و سرعت بحرانی آب به آن بستگی دارد.
زاویه سکون φ حداکثر زاویه تشکیل شده توسط سطح آزاد سنگ خرد شده سست با صفحه افقی است. ذرات سنگ واقع در این سطح حالت تعادل نهایی را تجربه می کنند. اگر وزن ذره P باشد (شکل 2.2)، در حالت تعادل محدود بر روی سطح آزاد، نیروهای زیر بر ذره وارد می شوند: Pn نیروی فشار طبیعی است که ذره را به سطح آزاد فشار می دهد. Рτ - نیرویی که تمایل به حرکت ذره به پایین دارد. Ft نیروی اصطکاک بسته به Pn و ضریب اصطکاک ffr است، R واکنش پشتیبانی است. از آنجایی که ذره در حالت تعادل است، داریم

یعنی

زاویه استراحت خاک بیشترین مقدار زاویه ای است که با صفحه افقی سطح خاک را تشکیل می دهد که بدون تکان ریخته می شود. شوک ها و ارتعاشات
زاویه استراحت بستگی به مقاومت برشی خاک دارد. برای ایجاد این رابطه، جسم خاکی را تصور کنید که توسط صفحه a - a بریده شده است، که به سمت افق در زاویه a متمایل است (شکل 22).

بخشی از خاک بالای صفحه a - a که به عنوان یک توده منفرد در نظر گرفته می شود، می تواند تحت تأثیر نیروی P - وزن خود و ضربه سازه ای که بر روی آن ایجاد شده است، در حالت سکون باقی بماند یا وارد حرکت شود.
اجازه دهید P را به دو نیرو تجزیه کنیم: N = P cos a، جهت عادی به صفحه a - a، و نیروی T = P sin a، موازی با صفحه a - a. نیروی T تمایل به جابجایی قسمت برش دارد که توسط نیروهای انسجام و اصطکاک در صفحه a - a نگه داشته می شود.
در حالت تعادل شدید، هنگامی که نیروی برشی با مقاومت اصطکاک و چسبندگی متعادل می شود، اما زمانی که هنوز برشی وجود ندارد، برابری 26 برآورده می شود، یعنی T = N tan f + CF.
در خاک های رسی، برش عمدتاً با چسبندگی خنثی می شود.

کار آزمایشگاهی 1. تعیین مقدار زاویه ریختن و زاویه قرار گرفتن مواد توده دانه ای

هدف، واقعگرایانه.مقادیر زاویه استراحت و زاویه ریختن مواد توده دانه ای را تعیین کنید.

مفاد نظری . مواد دانه دار که روی یک صفحه شیبدار قرار دارند (به عنوان مثال، روی صفحه شیبدار پناهگاه، روی نوار نقاله شیب دار و غیره)، در زاویه خاصی از تمایل این صفحه به افق، در امتداد آن شروع به فرو ریختن می کنند. این زاویه شیب محدود کننده، زاویه شیب دار نامیده می شود.

بسته به شکل قطعات، می توان دو نوع حرکت مواد قطعه را در طول صفحه ریختن مشاهده کرد: کشویی و غلتشی. لغزش با قطعات با لبه های صاف توسعه یافته مشاهده می شود. حرکت قطعات در اینجا با اصطکاک لغزشی بین لبه های قطعات و صفحه ریختن مانع می شود. نورد زمانی مشاهده می شود که شکل قطعات به یک توپ نزدیک باشد. در این حالت حرکت قطعه به صورت غلتش با مقاومت اصطکاک غلتشی صورت می گیرد.

حالت محدود استراحت یک لایه از مواد توده‌ای روی صفحه شیبدار زمانی رخ می‌دهد که نیروی اصطکاک اف برابر با فرافکنی مجاذبه زمین جی روی این صفحه (شکل 1). از طرف دیگر، همان نیروی اصطکاک متناسب با فشار معمولی مواد توده در صفحه شیبدار است.

اف= م= fN,

از آنجا f = М / N = tanα

جایی که f -ضریب اصطکاک، که توسط خواص خود ماده تعیین می شود، برابر است tga;

α – زاویه ریختن مواد دانه ای و توده ای.

تصویر 1

اگر کل لایه مواد حجیم را در نظر بگیریم که در امتداد یک صفحه شیبدار صاف حرکت می کند، در اینجا، حتی در مورد قطعات کروی شکل، لغزش مواد در امتداد صفحه به جای غلتش رخ می دهد، زیرا همه مواد "جریان می شوند. "در یک توده جامد.

زاویه فروریختن به ضریب اصطکاک مواد در برابر صفحه فروریختن، به شکل و اندازه قطعات، به ساختار سطحی که فرو ریختن روی آن انجام می‌شود (سطح می‌تواند صاف، ناصاف، آجدار باشد) بستگی دارد. و غیره)، و همچنین میزان رطوبت خود مواد توده.

اگر مواد گلوله ای دانه ای را روی یک صفحه افقی بریزید، به شکل مخروط روی آن قرار می گیرد. زاویه بین ژنراتیکس این مخروط و صفحه افقی را زاویه قرار گرفتن ماده توده دانه ای می گویند.

زاویه استراحت همیشه بیشتر از زاویه سقوط (برای همان ماده) است، زیرا وجود بی نظمی در سطح ماده مانع از غلتیدن قطعات می شود، چه رسد به سر خوردن. زاویه استراحت تا حد زیادی به ترکیب کسری ماده توده بستگی دارد، زیرا دومی ساختار کلی سطح مخروط را تعیین می کند. این ناهمگونی اندازه قطعات باعث می شود که در عین حال غلتش غالب قطعات بزرگ مواد به لبه شمع انباشته شود، به دلیل اینکه بی نظمی های سطحی مقاومت کمتری در برابر نورد شدن قطعات بزرگ دارند.تکه ها نسبت به تکه های کوچک (شکل 2). هنگام بارگیری جاذب های بسته بندی شده، کوره های شفت و غیره باید توزیع نابرابر قطعات بر اساس اندازه را در نظر گرفت، زیرا در محل قطعات بزرگ، یعنی در حاشیه، سطح مقطع بزرگتری از کانال ها به دست می آید و گاز عمدتاً از طریق آن جریان می یابد. این کانال ها که مقاومت هیدرولیکی کمتری دارند.

مواد ریز آسیاب شده به دلیل سطح اصطکاک توسعه یافته تر، زاویه سکونت بیشتری دارند، یعنی جریان پذیری کمتری دارند.

تصویر 2

زاویه استراحت به میزان قابل توجهی به رطوبت مواد بستگی دارد، زیرا آب که روی سطح قطعات قرار دارد، باعث چسبیدن آنها به یکدیگر می شود و در نتیجه حرکت تک تک تکه ها را مختل می کند. هرچه قطعات مواد کوچکتر باشد، نفوذ رطوبت بیشتر آشکار می شود. اما رطوبت بیش از حد منجر به افزایش سیالیت لایه به لایه مایع بین قطعات ماده می شود و زاویه استراحت دوباره کاهش می یابد (جدول 1).

میز 1

زاویه سکون و زاویه بارش با حرکت مواد و صفحه ای که روی آن قرار دارد به شدت کاهش می یابد. با تکان دادن یا ارتعاشات، مواد به شدت فرو می ریزند، پخش می شوند و تلاش می کنند موقعیت افقی را بگیرند، زیرا در هنگام ارتعاشات در لحظات خاص، اصطکاک متقابل در امتداد سطح تماس قطعات با یکدیگر و قطعات با هواپیما کاهش می یابد. این اساس استفاده از دستگاه های انتقال ارتعاش، ویبراتورها برای تسهیل تخلیه پناهگاه ها، کامیون های کمپرسی و دستگاه های دوز است.

آگاهی از زوایای سکون و تخلیه در طراحی انبارها، نوار نقاله ها، کوره های شفت، که در آن با مواد فله سروکار دارد، ضروری است. عدم امکان در نظر گرفتن تمام عوامل تعیین کننده بزرگی این زوایا از لحاظ نظری، نیاز به تعیین تجربی آنها را به دنبال دارد.

شرح نصب. برای تعیین زاویه استراحت، از یک صفحه افقی صاف با درجه بندی در سانتی متر و یک استوانه فلزی کوتاه استفاده می شود. برای تعیین زاویه ریختن - دستگاهی متشکل از یک شفت 1 که بند ناف روی آن پیچیده شده است، یک براکت 2 که از طریق آن بند ناف به تخته بالابر 3 وصل می شود و یک نقاله 4 که در محور چرخش نصب شده است. تخته بالابر تخته بالابر مجهز به یک اشاره گر است که زاویه بلند شدن آن را روی نقاله نشان می دهد (شکل 3). جعبه ای برای جمع آوری توده ریخته شده قرار می گیرد. در این اثر از خط کش، ترازو و قاب فلزی مستطیلی نیز استفاده شده است.

شکل 3

انجام آزمایش و ثبت مشاهدات. هنگام تعیین زوایای استراحت و ریزش، از مواد حجیم با اندازه دو یا سه درجه استفاده می شود.

الف- تعیین زاویه استراحت

1. استوانه فلزی را در مرکز صفحه افقی قرار دهید،

2. از یک قاشق برای برداشتن مواد شل استفاده کنید و آن را داخل سیلندر بریزید.

3. به آرامی سیلندر را بلند کنید، اجازه دهید مواد آزادانه روی هواپیما پخش شود.

ب- تعیین زاویه ریزش

1. یک قاب فلزی مستطیل شکل را روی تخته بالابر قرار دهید و آن را کاملا با مواد شل بپوشانید.

2. قاب مستطیلی را بردارید و با چرخاندن آهسته شفت، تخته بالابر را به یک موقعیت شیبدار برسانید.

3. وقتی مواد شروع به خرد شدن کرد، بلند کردن تخته را متوقف کنید و زاویه شیب را ثبت کنید. تمام مواد را از تخته بالابر و تکیه گاه آن روی یک ورق کاغذ منتقل کنید، مواد را وزن کنید، مقدار معینی آب (که توسط معلم مشخص شده است) اضافه کنید، کاملاً مخلوط کنید و همان تعاریف را با مواد مرطوب انجام دهید (مراحل A، 1). - 4 و B،

نتایج آزمایش ها باید در جدول 2 درج شود.

جدول 2

پردازش نتایج آزمایش. با استفاده از رابطه، مقدار را تعیین کنید tg α و از جداول مقدار مربوطه α را پیدا کنید.

اندازه فونت: 14.0pt; font-family: "times new roman> که α زاویه استراحت، درجه است.

H ارتفاع انباشته مواد، سانتی متر است.

د - قطر شمع مواد انباشته شده، سانتی متر؛

اندازه فونت: 14.0pt; font-family: "times new roman> - شعاع انباشته مواد، سانتی متر،

1) خلاصه ای از نظریه و هدف کار.

2) نمودار نصب.

3) جدول 2.

4) نتیجه گیری در مورد کار.

تکلیف آماده سازی برای کارهای آزمایشگاهی .

1) آسیاب مواد جامد و طبقه بندی آنها.

2) سنگ زنی، غربالگری و دوز کردن مواد جامد.

کنترل سوالات .

1) مفهوم «زاویه ریختن» را توضیح دهید.

2) انواع حرکت مواد توده ای در طول صفحه ریخته شده.

3) چه عواملی بر زاویه مواد دانه ای و کلوخه ای تأثیر می گذارد.

4) مفهوم "زاویه سکون مواد توده دانه ای" را توضیح دهید.

5) عوامل مؤثر بر زاویه استراحت را نام ببرید.

6) به من بگویید که کدام مقدار بیشتر است - زاویه بارش یا زاویه استراحت، توضیح دهید که چرا.

7) مقدار زاویه ریزش و زاویه استراحت در طول حرکت ماده و صفحه ای که روی آن قرار دارد چگونه تغییر می کند؟

8) زاویه استراحت چگونه به رطوبت بستگی دارد؟

9) آیا مواد ریز یا درشت زاویه استراحت بیشتری دارند؟

10) چرا شناخت زوایای سکون و سقوط ضروری است؟

زاویه استراحت یا زاویه استراحت زاویه بین صفحه پایه پشته و ژنراتیکس است که به نوع و شرایط محموله بستگی دارد. زاویه استراحت - حداکثر زاویه شیب شیب مواد دانه ای که چسبندگی ندارد، یعنی موادی که جریان آزاد دارند. محموله های فله شل و متخلخل دارای زاویه استراحت بیشتری نسبت به محموله های فله جامد هستند. زاویه استراحت با افزایش رطوبت افزایش می یابد و در طول نگهداری طولانی مدت بسیاری از محموله های فله، زاویه استراحت به دلیل فشرده شدن و کیک شدن افزایش می یابد. بین زاویه سکون در حالت استراحت و در حرکت تمایز قائل شوید. در حالت استراحت، زاویه استراحت 10 تا 18 درجه بیشتر از زمانی است که در حال حرکت هستید (مثلاً روی تسمه نقاله).

مقدار زاویه استراحت محموله به شکل، اندازه، زبری و یکنواختی محموله بستگی دارد.

ذرات، میزان رطوبت جرم محموله، روش پر کردن آن، حالت اولیه و مواد سطح نگهدارنده.

روش های مختلفی برای تعیین مقدار زاویه استراحت استفاده می شود. رایج ترین روش ها پر کردن و غارنوردی است.

تعیین تجربی مقاومت برشی و پارامترهای اصلی بار معمولاً با روش‌های برش مستقیم، فشار تک محوری و سه محوری انجام می‌شود. آزمایش خواص یک بار با استفاده از روش های برش مستقیم برای جامدات توده ایده آل و منسجم قابل استفاده است. روش آزمایش برای فشرده سازی - خرد کردن تک محوری (ساده) فقط برای ارزیابی مقاومت برشی کل بدنه های توده چسبنده با این فرض مشروط که یک حالت تنش یکنواخت در تمام نقاط نمونه آزمایش حفظ می شود، قابل استفاده است. مطمئن‌ترین نتایج آزمایش برای ویژگی‌های یک بدنه توده منسجم با روش فشرده‌سازی سه محوری به دست می‌آید، که به فرد امکان می‌دهد مقاومت یک نمونه بار را تحت فشار همه جانبه مطالعه کند.

تعیین زاویه قرارگیری مواد ریزدانه (اندازه ذرات کمتر از 10 میلی متر) با استفاده از "جعبه شیبدار" انجام می شود. زاویه استراحت در این مورد، زاویه ای است که توسط صفحه افقی و لبه بالایی جعبه آزمایش در لحظه ای که ریزش جرم ماده در جعبه تازه شروع می شود، تشکیل می شود.

روش کشتی برای تعیین زاویه استراحت یک ماده در غیاب "جعبه شیب" استفاده می شود.

کا ". در این حالت، زاویه استراحت، زاویه بین ژنراتیکس مخروط بار و افقی است.

سطح.

زاویه استراحت. روش های تعیین در شرایط طبیعی

زاویه استراحتیا زاویه استراحت - اوهسپس زاویه بین صفحه پایه پشته و ژنراتیکس که به نوع و شرایط محموله بستگی دارد. زاویه استراحت - حداکثر زاویه شیب شیب مواد دانه ای که چسبندگی ندارد، یعنی موادی که جریان آزاد دارند.

در عمل، داده ها در زاویه استراحتهنگام تعیین مساحت انباشته محموله، مقدار محموله در یک پشته، حجم برش درون آب، هنگام محاسبه مقادیر فشار محموله بر روی دیوارهای محصور استفاده می شود.

روش های مختلفی برای تعیین مقدار زاویه استراحت استفاده می شود. رایج ترین روش ها هستند پر کردنو سقوط - فروپاشی.

تعریف تجربی مقاومت برشیو پارامترهای اصلی محموله معمولا با روش هایی تولید می شود برش مستقیم, تک محوریو فشرده سازی سه محوری.

تعیین زاویه استراحت مواد ریزدانه(اندازه ذرات کمتر از 10 میلی متر) با استفاده از " جعبه کج". زاویه استراحت در این حالت، زاویه ای است که توسط صفحه افقی و لبه بالایی جعبه آزمایش در لحظه ای که قسمت عمده ای از ماده در جعبه شروع به سقوط می کند، ایجاد می شود.

روش کشتیتعیین زاویه استراحت ماده در غیاب "جعبه شیب" استفاده می شود. در این مورد، زاویه سکون، زاویه بین ژنراتیکس مخروط بار و صفحه افقی است.

عمل اندازه گیری زوایای استراحت در شرایط طبیعی نشان می دهد که مقدار آنها تا حدودی است تغییر می کندبسته به روش پر کردنمحموله (جت یا باران)، توده هامحموله مورد بررسی ارتفاعات، که با آن پر کردن آزمایشی انجام می شود.

مناسب برای اندازه گیری سریع راه موهس، که در آن دانه در یک جعبه مستطیلی با دیواره های شیشه ای به ابعاد 100x200x300 میلی متر در 1/3 ارتفاع آن ریخته می شود. جعبه با دقت 90 درجه چرخانده می شود و زاویه بین سطح دانه و دیواره افقی (پس از چرخش) اندازه گیری می شود.