Angle pente naturelle φ, degrés, est l'angle auquel la pente non soutenue d'un sol sableux maintient l'équilibre ou l'angle d'inclinaison de la surface d'un sol librement versé par rapport au plan horizontal.

La détermination de l'angle de repos a important lors de la conception des ouvrages de sol : barrages en vrac et alluviaux, remblais routiers, barrages en remblai, décharges à résidus, ainsi que pour évaluer la stabilité des pentes naturelles et pour mettre en œuvre des mesures pour les renforcer.

Dans les cas où la résistance au cisaillement des particules est déterminée uniquement par les forces de frottement, l'angle de repos coïncide avec l'angle de frottement interne {φ = φо). Cependant, dans les sols réels, la résistance au cisaillement dépend non seulement des forces de frottement, mais également de l'enchevêtrement des particules et d'autres facteurs influençant φ, c'est-à-dire

Où φ р,- composant dû au frottement ; φL - de même, en raison de l'engagement ; φs - de même, en raison de la découpe des particules.

Composant φT dépend de la composition minérale des particules, de la présence de films superficiels, etc., φL - sur la rugosité de la surface et la densité de tassement des particules, et φs - sur la rondeur et la forme des particules du sol. Donc les valeurs φ Et φo diffèrent généralement, surtout pour les sables denses et hétérogènes. Cependant, l'angle du naturel

tresser φo est une caractéristique facile à déterminer et pratique de la résistance des sols non cohésifs. La méthode est utilisée uniquement pour la détermination approximative de la valeur du frottement interne des sols meubles - sables propres. Dans les sables propres, l'angle de frottement interne correspond approximativement à l'angle de repos, c'est-à-dire l'angle auquel une pente de sol sableux non renforcé est stable.

L'angle de repos est déterminé à l'aide du dispositif UVT (Fig. 8.44), qui se compose d'un plateau métallique, d'un support et d'un réservoir. La palette est montée sur des supports trex et perforée de trous d'un diamètre de 0,8...1,0 mm pour saturer le sable en eau. L'échelle, montée au centre du plateau, comporte des divisions de 5° à 45°, par lesquelles l'angle de repos est déterminé.

Riz. 8.44. Dispositif de détermination de l'angle de talus des sols sableux : un schéma de l'appareil : 1 cuve : 2 couvercle de cuve : 3 cage : 4 table : 5 fond perforé : 6 - échelle: 7 - prise en charge : b - vue générale appareils

Détermination de l'angle de repos à l'état sec . Un support est placé sur la table, dans lequel du sable est versé à travers un entonnoir jusqu'à ce qu'il soit rempli, en tapotant légèrement le support. Avec précaution, en essayant de ne pas disperser le sable, soulevez le clip verticalement et mesurez l'échelle située au sommet du cône de sable formé.

L'expérience est répétée 3 fois et la moyenne arithmétique est calculée. L'écart entre les déterminations répétées ne doit pas dépasser 1 degré.

Détermination de l'angle de repos du sable sous l'eau . Après avoir rempli la cage de sable, le réservoir est rempli d'eau et après saturation complète de l'échantillon, l'angle de repos est déterminé.

Pour l'affectation préalable des pistes Pour les fosses et carrières, il est recommandé de se guider sur des valeurs d'angle proches des angles de repos naturel du sol (tableau 8.61).

Tableau 8.61

Angle de repos des sols en vrac

La valeur de l'angle de repos (#>") des sols non cohésifs est influencée par l'uniformité de leur composition granulométrique : les sols monodispersés ont grande valeur φо, que les sols polydispersés de même composition minérale. Cela s'explique par le fait que les petites particules du mélange comblent les espaces entre les plus grosses, ce qui facilite leur mélange le long de la surface de la pente.

Le frottement entre les particules de sol non cohésif est fortement influencé par la présence de liquides dans le sol, dont la présence réduit φ. Dans les sols sableux sans cohésion, la teneur en humidité affecte de manière significative l'angle de frottement interne. À mesure que la teneur en humidité du sable augmente jusqu'à atteindre la capacité d'humidité moléculaire maximale, la valeur de φ Ô diminue naturellement en raison d'une diminution progressive du frottement et atteint un minimum à la capacité d'humidité moléculaire maximale. Une nouvelle augmentation de l'humidité du sable conduit à la formation d'une connectivité capillaire entre les particules ; de ce fait, l'angle de frottement interne commence à augmenter et atteint un maximum avec l'humidité capacité d'humidité capillaire, lorsque les forces d’attraction capillaire entre les particules sont les plus grandes. Une augmentation ultérieure de l'humidité du sable réduit la connectivité capillaire, le frottement au niveau des contacts des particules diminue et l'angle de frottement interne diminue progressivement, atteignant valeur minimale dans un état de saturation complète en eau du sable.

Composition granulométrique. En pratique, la nature et la qualité de la destruction des roches sont clairement déterminées par leur composition granulométrique. Il caractérise la roche meuble par la teneur en pourcentage de particules de différentes tailles et peut être représenté par une courbe (Fig. 2.1), si le diamètre des particules, en mm, est tracé le long de l'axe des abscisses et la teneur totale en particules avec un diamètre inférieur à un diamètre donné est tracé le long de l'axe des ordonnées, en pourcentage.
Pour caractériser l'hétérogénéité des roches meubles, on utilise le rapport d60/d10=Kн, appelé coefficient d'hétérogénéité (d60, d10 sont les diamètres maximaux des morceaux constituant respectivement 60 et 10 % du volume total de roche meuble).
La composition granulométrique de la roche est particulièrement importante lors des processus d'hydromécanisation. Compter sur lui consommation spécifique eau pour le développement et le transport, minimum pente admissible fonds de face et plateaux, vitesse critique de l'eau.
L'angle de repos φ est l'angle maximum formé par la surface libre de la roche concassée meuble avec un plan horizontal. Les particules rocheuses situées sur cette surface connaissent un état d’équilibre extrême. Si le poids de la particule est P (Fig. 2.2), alors dans un état d'équilibre limite sur la surface libre les forces agissent sur la particule : Pn - force de pression normale pressant la particule contre la surface libre ; Pτ est la force tendant à déplacer la particule vers le bas ; Ft est la force de frottement, dépendant de Pn et du coefficient de frottement ftr, R est la réaction d'appui. Puisque la particule est en équilibre, on a

c'est-à-dire

L'angle de repos naturel du sol est appelé valeur la plus élevée l'angle que forme avec le plan horizontal la surface du sol, coulée sans chocs ; tremblements et vibrations.
L'angle de talus dépend de la résistance au cisaillement du sol. Pour établir cette relation, imaginons un corps de sol disséqué par un plan a - a, incliné par rapport à l'horizon d'un angle a (Fig. 22).

La partie du sol au-dessus du plan a - a, considérée comme une masse unique, peut rester au repos ou se déplacer sous l'influence de la force P - son propre poids et l'influence de la structure érigée dessus.
Décomposons P en deux forces : N = P cos a, dirigée normale au plan a - a et la force T = P sin a, parallèle au plan a - a. La force T tend à déplacer la partie coupée, qui est maintenue par les forces d'adhésion et de frottement dans le plan a - a.
Dans un état d'équilibre limite, lorsque la force de cisaillement est équilibrée par la résistance de frottement et d'adhésion, mais lorsqu'il n'y a pas encore de cisaillement, l'égalité 26 est satisfaite, c'est-à-dire T = N tg f + CF.
Dans les sols argileux, la cohésion résiste principalement au cisaillement.

Travaux de laboratoire 1. Détermination de l'ampleur de l'angle de coulée et de l'angle de repos du matériau granulaire-grumeleux

But du travail.Déterminer les valeurs de l'angle de repos et de l'angle de coulée du matériau granulaire-grumeleux.

Dispositions théoriques . Un matériau granuleux 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 s'y déverser. Cet angle d'inclinaison maximal est appelé angle de coulée.

Selon la forme des pièces, deux types de mouvements de la pièce de matériau le long du plan de coulée peuvent être observés : le glissement et le roulement. Le glissement est observé dans les pièces aux bords plats développés ; le mouvement des pièces est ici empêché par frottement de glissement entre les bords des pièces et le plan de coulée. Le roulement s'observe lorsque les pièces ont une forme proche d'une boule. Dans ce cas, le mouvement de la pièce se produit au fur et à mesure qu'elle roule, avec une résistance au frottement de roulement.

L'état limite de repos d'une couche de matériau en morceaux sur un plan incliné se produit lorsque la force de frottement F égale à la projection M. pesanteur G à ce plan (Figure 1). Par contre, la même force de frottement est proportionnelle à la pression normale de la pièce de matériau sur le plan incliné.

F= M.= fN,

d'où f = M / N = tanα

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

α – angle de coulée du matériau granuleux-grumeleux.

Figure 1

Si l'on considère toute la couche de matériau en vrac qui se déplace le long d'un plan incliné lisse, alors ici, même dans le cas de pièces sphériques, le matériau glisse le long du plan plutôt que de rouler, puisque tout le matériau « coule » comme une masse continue.

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

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

L'angle de repos est toujours supérieur à l'angle de déversement (pour un même matériau), car la présence d'irrégularités à la surface du matériau empêche le roulement, et a fortiori le glissement des pièces. L'angle de repos dépend en grande partie de la composition fractionnaire du matériau en morceaux, puisque cette dernière détermine la structure globale de la surface du cône. Cette hétérogénéité de la taille des morceaux provoque en même temps un roulage préférentiel des gros morceaux de matériau sur le bord du tas en cours de coulée, du fait que les irrégularités de surface offrent une moindre résistance au roulage des gros morceaux.y pièces que les petites (Figure 2). La répartition inégale des pièces par taille doit être prise en compte lors du chargement d'absorbeurs garnis, de fours à cuve, etc., car aux emplacements des grosses pièces, c'est-à-dire en périphérie, une plus grande section de canaux est obtenue et le gaz s'écoulera principalement par ces canaux, qui ont une résistance hydraulique plus faible.

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

Figure 2

L'angle de repos dépend de manière significative de la teneur en humidité du matériau, car l'eau, située à la surface des pièces, les fait coller les unes aux autres et gêne ainsi le mouvement des pièces individuelles. Plus les morceaux de matériau sont petits, plus l’effet de l’humidité est important ; mais une humidité excessive entraîne une augmentation de la fluidité couche par couche du liquide entre les morceaux de matériau, et l'angle de repos diminue à nouveau (tableau 1).

Tableau 1

L'angle de repos et l'angle de chute diminuent fortement avec le mouvement du matériau et le plan sur lequel il repose. Lors de chocs ou de vibrations, le matériau s'effrite intensément, se propage, essayant d'accepter position horizontale, car lors des vibrations à certains moments, le frottement mutuel le long de la surface de contact des pièces entre elles et des pièces avec le plan diminue. C'est la base de l'utilisation de convoyeurs vibrants, de vibrateurs pour faciliter le déchargement des bacs, de camions-bennes et de dispositifs de dosage.

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

Description de l'installation. Pour déterminer l'angle de repos, une ligne lisse est utilisée plan horizontal avec des divisions en centimètres marquées et un court cylindre métallique ; pour déterminer l'angle de coulée - un dispositif constitué d'un arbre 1 sur lequel est vissé le cordon, d'un support 2 à travers lequel le cordon est relié à la planche de levage 3, et d'un inclinomètre 4 installé au niveau de l'axe de rotation de la planche de levage. La planche de levage est équipée d'un pointeur qui indique l'angle de sa levée sur le rapporteur (Figure 3). Une caisse a été placée pour récupérer la masse déversée. L'œuvre utilise également une règle, une balance et un cadre métallique rectangulaire.

Figure 3

Réaliser des expériences et enregistrer des observations. Lors de la détermination des angles de repos et de déversement, des matériaux en vrac de deux ou trois tailles sont utilisés.

A. Détermination de l'angle de repos

1. Placez le cylindre métallique au centre du plan horizontal,

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

3. Soulevez lentement le cylindre, permettant au matériau de se disperser librement le long du plan.

B. Détermination de l'angle de coulée

1. Placez un cadre métallique rectangulaire sur la planche de levage et remplissez-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 l'angle de son inclinaison. Transférer tout le matériel de la planche élévatrice et de son support sur une feuille de papier, peser le matériel, ajouter une certaine quantité d'eau (attribuée par l'enseignant), bien mélanger et faire les mêmes déterminations avec le matériel humide (étapes A, 1 - 4 et B,

Entrez les résultats expérimentaux dans le tableau 2.

Tableau 2

Traitement des résultats de l'expérience. À l'aide du rapport, déterminez la valeur bronzage α et utilisez les tableaux pour trouver la valeur correspondante de α.

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

H – hauteur du tas de matériaux, cm ;

D - diamètre du tas de matériau, cm;

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

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

2) Schéma d'installation.

3) Tableau 2.

4) Conclusion sur les travaux.

Mission de préparation au laboratoire .

1) Broyage matériaux durs et leur classement.

2) Broyage, criblage et dosage solides.

Questions de sécurité .

1) Expliquez le concept d’« angle de roulis ».

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

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

4) Expliquer le concept « d'angle de repos d'un matériau granulaire en morceaux ».

5) Nommez les facteurs dont dépend l'angle de repos.

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

7) Comment les valeurs de l'angle de déversement et de l'angle de repos évoluent-elles avec le mouvement du matériau et le plan sur lequel il repose ?

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

9) les matériaux finement ou grossièrement broyés ont-ils un plus grand angle de repos ?

10) Pourquoi est-il nécessaire de connaître les angles de repos et de chute ?

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 – l'angle de pente maximal d'un matériau granulaire sans cohésion, c'est-à-dire un matériau fluide. Les cargaisons en vrac et poreuses ont un angle de repos plus grand que les cargaisons solides en morceaux. Avec l'augmentation de l'humidité, l'angle de repos augmente. Lors du stockage à long terme de nombreuses marchandises en vrac, l'angle de repos augmente en raison du compactage et de la prise en masse. Il existe une distinction entre l'angle de repos au repos et en mouvement. Au repos, l'angle de repos est de 10 à 18° plus grand qu'en mouvement (par exemple sur un tapis roulant).

L'ampleur de l'angle de repos de la cargaison dépend de la forme, de la taille, de la rugosité et de l'uniformité de la cargaison.

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

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

La détermination expérimentale de la résistance au cisaillement et des principaux paramètres d'une charge est généralement effectuée à l'aide de méthodes de cisaillement direct, de compression uniaxiale et triaxiale. Tester les propriétés d’une cargaison à l’aide de méthodes de cisaillement direct s’applique à la fois aux corps granulaires idéaux et cohésifs. La méthode d'essai de compression-écrasement uniaxiale (simple) s'applique uniquement pour évaluer la résistance totale au cisaillement des corps granulaires cohésifs dans l'hypothèse conditionnelle qu'un état de contrainte uniforme est maintenu en tous points de l'échantillon d'essai. Les résultats les plus fiables des tests des caractéristiques d'un corps granulaire cohésif sont fournis par la méthode de compression triaxiale, qui permet d'étudier la résistance d'un échantillon de charge sous compression complète.

La détermination de l'angle de repos des substances à grains fins (granulométries inférieures à 10 mm) est réalisée à l'aide d'une « boîte inclinée ». L'angle de repos est dans ce cas l'angle formé par le plan horizontal et le bord supérieur de la boîte d'essai au moment où commence la déversement massif de la substance dans la boîte.

La méthode du navire pour déterminer l'angle de repos d'une substance est utilisée en l'absence de « boîte basculante ».

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

plat.

Angle de repos. Méthodes de détermination dans des conditions naturelles

Angle de repos ou angle de repos - e 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. L'angle de repos est l'angle de pente maximum d'un matériau granulaire qui n'a pas de cohésion, c'est-à-dire un matériau fluide.

En pratique, les données sur l'ampleur de l'angle de repos utilisé pour déterminer la zone de gerbage de la cargaison, la quantité de cargaison dans la pile, le volume des travaux de réglage intra-cale et lors du calcul de la pression de la cargaison sur les murs d'enceinte

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

Détermination expérimentale résistance au cisaillement et les paramètres de base de la cargaison sont généralement produits à l'aide de méthodes coupe droite, uniaxial Et compression triaxiale.

Détermination de l'angle de repos substances à grains fins(granulométrie inférieure à 10 mm) est produit en utilisant « tiroir inclinable" L'angle de repos est dans ce cas l'angle formé par le plan horizontal et le bord supérieur de la boîte d'essai au moment où commence la déversement massif de la substance dans la boîte.

Méthode d'expédition la détermination de l'angle de repos d'une substance est utilisée en l'absence de « boîte basculante ». Dans ce cas, l'angle de repos est l'angle entre la génératrice du cône de charge et le plan horizontal.

La pratique de la mesure des angles de repos dans des conditions naturelles montre que leur valeur est de plusieurs changements selon méthode de remplissage cargo (jet ou pluie), masses la cargaison étudiée, hauteurs, avec lequel un remplissage expérimental est effectué.

Pratique pour des mesures rapides Méthode Mohs, dans laquelle le grain est versé dans une boîte rectangulaire aux parois vitrées mesurant 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.