Angle de repos φ, deg., est l'angle auquel la pente non renforcée du sol sablonneux maintient l'équilibre ou l'angle d'inclinaison de la surface du sol coulé librement par rapport au plan horizontal.

La détermination de l'angle de repos est importante dans la conception des ouvrages en terre : barrages en remblai et en remblai, remblais routiers, barrages en remblai, résidus, ainsi que pour évaluer la stabilité des pentes naturelles et pour effectuer des mesures de renforcement.

Dans les cas où la résistance au cisaillement "des particules n'est déterminée que par les forces de frottement. L'angle de talus 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 aussi de l'engagement des particules et d'autres facteurs qui affectent φ, c'est à dire.

où φp,- composante due au frottement ; φ L - le même, en raison de l'engagement; φ avec - le même, en raison du cisaillement des particules.

Composant φT dépend de la composition minérale des particules, de la présence de films superficiels, etc., φ L - sur la rugosité de surface et la densité de tassement des particules, et φ avec - sur la rondeur et la forme des particules de sol. Par conséquent, les valeurs φ et φ o diffèrent généralement, en particulier pour les sables denses et hétérogènes. Cependant, l'angle naturel de

tresser φ o est une caractéristique facile à déterminer et pratique de la résistance des sols non cohésifs. La méthode est utilisée uniquement pour une détermination approximative de l'ampleur du frottement interne des sols meubles - sables propres. Dans les sables propres, la valeur approximative de l'angle de frottement interne correspond à l'angle de repos, t. l'angle auquel la pente non renforcée d'un sol sableux est stable.

L'angle de repos est déterminé sur le dispositif UVT (Fig. 8.44), qui se compose d'une table à palettes en métal, d'un support et d'un réservoir. La palette est montée sur des supports en trex et perforée de trous d'un diamètre de 0,8 ... 1,0 mm pour la saturation en eau du sable. L'échelle, montée au centre de la table à plateaux, a des divisions de 5° à 45°, qui déterminent l'angle d'inclinaison.

Riz. 8.44. Dispositif de détermination de l'angle d'éboulement des sols sableux : un schéma de dispositif : 1 cuve : 2 couvercle de cuve : 3 clip : 4 table : 5 fond perforé : 6 - échelle: 7 - support : b - vue générale des appareils

Détermination de l'angle de repos dans un état sec à l'air . Un support est placé sur la table, dans lequel du sable est versé à travers l'entonnoir jusqu'à ce qu'il soit plein, en tapotant légèrement sur le support. Prudemment, en essayant de ne pas disperser le sable, ils soulèvent le clip verticalement et, au sommet du cône de sable formé, prennent une lecture sur l'échelle.

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 une fois l'échantillon complètement saturé, l'angle de repos est déterminé.

Pour pré-attribuer des pentes sablières et carrières, il est recommandé de se laisser guider par les valeurs des angles proches des angles du repos naturel du sol (tableau 8.61).

Tableau 8.61

Angle de repos des sols en vrac

L'angle d'éboulement (#>") des sols non cohésifs est affecté par l'uniformité de leur composition granulométrique : les sols monodispersés ont une grande valeur φо, que les sols polydispersés de même composition minérale. Cela s'explique par le fait que dans le mélange, de petites particules remplissent les espaces entre les grosses, ce qui facilite leur mélange le long de la surface de la pente.

La présence de liquides dans le sol a une grande influence sur le frottement entre les particules de sol meuble, dont la présence réduit φ. Dans les sols sableux non cohésifs, l'humidité affecte considérablement l'angle de frottement interne. Lorsque la teneur en humidité du sable augmente jusqu'à la capacité moléculaire maximale en eau, la valeur de φ à propos 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 la teneur en 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 à l'humidité de la capacité capillaire, lorsque les forces d'attraction capillaire entre les particules sont les plus importantes. L'augmentation subséquente de l'humidité du sable réduit la connectivité capillaire, le frottement aux contacts des particules diminue et l'angle de frottement interne diminue progressivement, atteignant une valeur minimale dans l'état de pleine saturation en eau du sable.

Classement. En pratique, la nature et la qualité de la destruction de la roche sont clairement déterminées par sa composition granulométrique. Il caractérise la roche détachée par le pourcentage de particules de différentes tailles qu'elle contient et peut être représenté par une courbe (Fig. 2.1), si le diamètre des particules, mm, est tracé le long de l'axe des abscisses, et la teneur totale en particules avec un diamètre inférieur à celui-ci, en pourcentage, est porté le long de l'axe des ordonnées.
Pour caractériser l'hétérogénéité des roches meubles, on utilise le rapport d60/d10=Kn, appelé coefficient d'hétérogénéité (d60, d10 sont les diamètres maximaux des morceaux qui constituent 60 et 10 % du volume total des roches meubles, respectivement).
La composition granulométrique de la roche est particulièrement importante dans les procédés d'hydromécanisation. Il détermine la consommation d'eau spécifique pour l'aménagement et le transport, la plus petite pente admissible du fond du front et des plateaux, et la vitesse critique de l'eau.
L'angle d'éboulement φ est l'angle maximal formé par la surface libre de la roche concassée meuble avec un plan horizontal. Les particules de roche situées sur cette surface connaissent un état d'équilibre limite. Si le poids de la particule est P (Fig. 2.2), alors dans l'état d'équilibre limite sur la surface libre, les forces agissent sur la particule: Pp - la force de pression normale pressant la particule sur la surface libre; Pτ est la force tendant à déplacer la particule vers le bas ; Fт - force de frottement, en fonction de Рn et du coefficient de frottement ftr, R - réaction de support. Puisque la particule est en équilibre, on a

c'est à dire.

L'angle d'éboulement du sol est la plus grande valeur de l'angle que forme avec le plan horizontal la surface du sol, coulé sans chocs ; tremblements et vibrations.
L'angle de talus dépend de la résistance au cisaillement du sol. Pour établir cette dépendance, imaginons un corps de sol disséqué par un plan a - a, incliné sur l'horizon d'un angle a (fig. 22).

Une partie du sol au-dessus du plan a - a, considéré comme un seul massif, peut rester au repos ou se déplacer sous l'action de la force P - son propre poids et l'impact de la structure érigée dessus.
Nous décomposons P en deux forces: N \u003d P cos a, dirigée normalement vers le plan a - a, et la force T \u003d P sin a, parallèle au plan a - a. La force T tend à déplacer la partie découpée, qui est maintenue par les forces de cohésion et de frottement dans le plan a - a.
Dans l'état d'équilibre limite, lorsque la force de cisaillement est équilibrée par la résistance de frottement et d'adhérence, mais lorsqu'il n'y a pas encore de décalage, l'égalité 26 est satisfaite, c'est-à-dire T = N tg f + CF.
Dans les sols argileux, le cisaillement est principalement contrecarré par la cohésion.

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 pièces, 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 le long de la surface de contact des pièces entre elles et des pièces avec le plan. C'est la base de l'utilisation d'appareils de vibrotransport, de vibrateurs pour faciliter le déchargement des soutes, de camions bennes et d'appareils de dosage.

La connaissance des angles de repos et de déversement est nécessaire lors de la conception d'installations de stockage, 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 marques en centimètres et un petit cylindre métallique est utilisé; 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 cohérents 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 s'effondrer.

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.