Açı doğal eğim φ, derece, kumlu toprağın desteklenmeyen eğiminin dengeyi koruduğu açı veya serbestçe dökülen toprak yüzeyinin yatay düzleme eğim açısıdır.

Duruş açısının belirlenmesi önemli toprak yapılarını tasarlarken: toplu ve alüvyon barajlar, yol dolguları, dolgu barajları, atık depolama alanları ve ayrıca doğal yamaçların stabilitesini değerlendirmek ve bunları güçlendirmek için önlemler almak için.

Parçacıkların kayma direncinin yalnızca sürtünme kuvvetleri tarafından belirlendiği durumlarda, durma açısı iç sürtünme açısıyla çakışır. {φ = φо). Ancak gerçek zeminlerde kayma direnci sadece sürtünme kuvvetlerine değil aynı zamanda parçacıkların birbirine dolaşmasına ve zemini etkileyen diğer faktörlere de bağlıdır. φ, yani.

Nerede φ р,- sürtünmeden kaynaklanan bileşen; φ L - aynısı, nişan nedeniyle; φ s - parçacıkların kesilmesi nedeniyle aynı.

Bileşen φ T parçacıkların mineral bileşimine, yüzey filmlerinin varlığına vb. bağlıdır. φ L - yüzey pürüzlülüğü ve parçacık paketleme yoğunluğu ve φ s - Toprak parçacıklarının yuvarlaklığı ve şekli. Bu nedenle değerler φ Ve φ oözellikle yoğun ve heterojen kumlar için genellikle farklılık gösterir. Ancak doğal açı

örgü φ o kohezyonsuz zeminlerin dayanımının kolaylıkla belirlenebilen ve kullanışlı bir özelliğidir. Yöntem yalnızca gevşek toprakların - temiz kumların iç sürtünme değerinin yaklaşık olarak belirlenmesi için kullanılır. Temiz kumlarda iç sürtünme açısı yaklaşık olarak durma açısına karşılık gelir; Takviyesiz kumlu zemin şevinin stabil olduğu açı.

Durma açısı, metal bir tepsi tablası, bir tutucu ve bir rezervuardan oluşan UVT cihazı (Şekil 8.44) kullanılarak belirlenir. Palet, trex destekleri üzerine monte edilir ve kumun suyla doyurulması için 0,8...1,0 mm çapında deliklerle delinir. Tepsi tablasının ortasına monte edilen terazinin 5° ila 45° arası bölmeleri vardır ve bu sayede durma açısı belirlenir.

Pirinç. 8.44. Kumlu toprakların durma açısını belirlemek için cihaz: cihaz şeması: 1 tank: 2 tank kapağı: 3 kafes: 4 masa: 5 delikli taban: 6 - ölçek: 7 - destek: b - genel görünüm cihazlar

Havada kuru durumda durma açısının belirlenmesi . Masanın üzerine, içine bir huni aracılığıyla kumun dolduruluncaya kadar döküldüğü ve tutucuya hafifçe vurulduğu bir tutucu yerleştirilir. Dikkatlice, kumu dağıtmamaya çalışarak klipsi dikey olarak kaldırın ve oluşan kum konisinin tepesindeki ölçekte bir okuma yapın.

Deney 3 kez tekrarlanır ve aritmetik ortalama hesaplanır. Tekrarlanan tespitler arasındaki tutarsızlık 1 dereceyi geçmemelidir.

Su altında kumun durma açısının belirlenmesi . Kafes kumla doldurulduktan sonra tank suyla doldurulur ve numunenin tamamen doygunluğundan sonra durma açısı belirlenir.

Eğimlerin ön ataması için Ocaklar ve taş ocakları için toprağın doğal durma açılarına yakın açı değerlerine göre yönlendirilmesi tavsiye edilir (Tablo 8.61).

Tablo 8.61

Toplu toprakların durma açısı

Yapışkan olmayan toprakların durma açısının (#>") değeri, granülometrik bileşimlerinin tekdüzeliğinden etkilenir: tek dağılımlı topraklar, büyük değer φо, aynı mineral bileşimine sahip çok dağılımlı topraklardan daha fazladır. Bu, karışımdaki küçük parçacıkların büyük parçacıklar arasındaki boşlukları doldurması ve bu da bunların eğim yüzeyi boyunca karışmasını kolaylaştırmasıyla açıklanmaktadır.

Yapışkan olmayan toprağın parçacıkları arasındaki sürtünme, topraktaki sıvıların varlığından büyük ölçüde etkilenir; bu sıvıların varlığı, φ. Kohezyonsuz kumlu topraklarda nem içeriği iç sürtünme açısını önemli ölçüde etkiler. Kumun nem içeriği maksimum moleküler nem kapasitesine yükseldikçe φ değeri O sürtünmedeki kademeli azalma nedeniyle doğal olarak azalır ve maksimum moleküler nem kapasitesinde minimuma ulaşır. Kum nemindeki daha fazla artış, parçacıklar arasında kılcal bağlantının oluşmasına yol açar; buna bağlı olarak iç sürtünme açısı artmaya başlar ve nemle birlikte maksimuma ulaşır kılcal nem kapasitesi Parçacıklar arasındaki kılcal çekim kuvvetleri en büyük olduğunda. Kum neminde sonradan meydana gelen bir artış kılcal bağlantıyı azaltır, parçacık temas noktalarındaki sürtünme azalır ve iç sürtünme açısı yavaş yavaş azalır, minimum değer kumun tamamen suya doygunluğu durumunda.

Granülometrik bileşim. Uygulamada kaya tahribatının niteliği ve kalitesi, onun granülometrik bileşimi ile açıkça belirlenir. Gevşetilmiş kayayı, içindeki farklı boyutlardaki parçacıkların yüzde içeriğine göre karakterize eder ve parçacıkların çapı mm, apsis ekseni boyunca çizilirse ve parçacıkların toplam içeriği bir eğri ile gösterilebilir (Şekil 2.1). Belirli bir çaptan daha küçük bir çapa sahip olanlar, ordinat ekseni boyunca yüzde olarak işaretlenir.
Gevşek kayaların heterojenliğini karakterize etmek için, heterojenlik katsayısı adı verilen d60/d10=Kн oranı kullanılır (d60, d10, toplam gevşek kaya hacminin sırasıyla %60 ve %10'unu oluşturan parçaların maksimum çaplarıdır).
Hidromekanizasyon süreçlerinde kayanın granülometrik bileşimi özellikle önemlidir. Ona bağlıyım spesifik tüketim geliştirme ve taşıma için su, minimum izin verilen eğim Yüzün ve tepsilerin altları, kritik su hızı.
Durma açısı φ, gevşek kırılmış kayanın serbest yüzeyinin yatay bir düzlemle oluşturduğu maksimum açıdır. Bu yüzeyde bulunan kaya parçacıkları aşırı bir denge durumu yaşar. Parçacığın ağırlığı P ise (Şekil 2.2), o zaman serbest yüzey üzerinde sınır denge durumunda kuvvetler parçacık üzerinde etki eder: Pn, parçacığı serbest yüzeye bastıran normal basınç kuvvetidir; Pτ parçacığı aşağı doğru hareket ettirmeye çalışan kuvvettir; Ft, Pn ve sürtünme katsayısı ftr'ye bağlı olarak sürtünme kuvvetidir, R, destek reaksiyonudur. Parçacık dengede olduğundan

yani.

Toprağın doğal durma açısına denir en yüksek değerŞok olmadan dökülen toprak yüzeyinin yatay düzlemle oluşturduğu açı; sallanma ve titreşimler.
Durma açısı toprağın kayma direncine bağlıdır. Bu ilişkiyi kurmak için, ufka doğru a açısıyla eğimli, a - a düzlemiyle parçalanmış bir toprak kütlesini hayal edelim (Şekil 22).

Tek bir kütle olarak kabul edilen toprağın a - a düzleminin üzerindeki kısmı, P kuvvetinin - kendi ağırlığının ve üzerine inşa edilen yapının etkisi altında hareketsiz kalabilir veya hareket edebilir.
P'yi iki kuvvete ayıralım: a - a düzlemine dik yöndeki N = P cos a ve a - a düzlemine paralel T = P sin a kuvveti. T kuvveti, a-a düzleminde yapışma ve sürtünme kuvvetleri tarafından tutulan kesilen parçayı hareket ettirme eğilimindedir.
Sınırlı bir denge durumunda, kesme kuvveti sürtünme ve yapışma direnciyle dengelendiğinde ancak henüz kesme olmadığında eşitlik 26 sağlanır, yani T = N tg f + CF.
Killi zeminlerde kaymaya öncelikle kohezyon direnç gösterir.

Laboratuvar çalışması 1. Granüler-topaklı malzemenin dökme açısının büyüklüğünün ve durma açısının belirlenmesi

Çalışmanın amacı.Granül-topaklı malzemenin durma açısının ve dökülme açısının değerlerini belirleyin.

Teorik hükümler . Eğimli bir düzlem üzerinde (örneğin, bir sığınağın eğimli bir düzleminde, eğimli bir bantlı konveyör üzerinde vb.), bu düzlemin ufka doğru belirli bir eğim açısında yatan granüler topaklı malzeme, aşağı doğru dökülmeye başlar. Bu maksimum eğim açısına dökme açısı denir.

Parçaların şekline bağlı olarak, malzeme parçasının dökme düzlemi boyunca iki tür hareketi gözlemlenebilir: kayma ve yuvarlanma. Düz kenarları gelişmiş parçalarda kayma gözlenir; Parçaların kenarları ile dökme düzlemi arasındaki kayma sürtünmesi ile parçaların buradaki hareketi engellenmektedir. Parçalar topa yakın şekillendiğinde yuvarlanma gözlenir. Bu durumda parçanın hareketi, yuvarlanma sürtünme direnciyle birlikte yuvarlandıkça meydana gelir.

Eğik bir düzlem üzerinde bir parça malzeme tabakasının dinlenmesinin sınırlayıcı durumu, sürtünme kuvveti oluştuğunda meydana gelir. F projeksiyona eşit M yer çekimi G bu düzleme (Şekil 1). Öte yandan aynı sürtünme kuvveti, malzeme parçasının eğik düzlem üzerindeki normal basıncıyla orantılıdır.

F= M= fN,

dolayısıyla f = M / N = tanα

Nerede F -malzemenin özelliklerine göre belirlenen sürtünme katsayısı, eşit tga;

α – granüler-topaklı malzemenin dökülme açısı.

Şekil 1

Düzgün bir eğimli düzlem boyunca hareket eden tüm dökme malzeme katmanını düşünürsek, o zaman burada, küresel parçalar durumunda bile, malzemenin tamamı sürekli bir kütle olarak "aktığı" için malzeme yuvarlanmak yerine düzlem boyunca kayar.

Dökme açısı, malzemenin dökme düzlemindeki sürtünme katsayısına, parçaların şekline ve boyutuna, dökmenin gerçekleştiği yüzeyin yapısına (yüzey pürüzsüz, pürüzlü, nervürlü vb. olabilir) bağlıdır. ) ve ayrıca malzemenin kendi nem içeriği.

Granül-topaklı malzemeyi yatay bir düzleme dökerseniz, üzerinde koni şeklinde bulunur. Bu koninin generatrisi ile yatay düzlem arasındaki açıya granüler-topaklı malzemenin durma açısı denir.

Malzemenin yüzeyindeki düzensizliklerin varlığı yuvarlanmayı ve hatta parçaların kaymasını önlediğinden, durma açısı her zaman dökülme açısından daha büyüktür (aynı malzeme için). Duruş açısı büyük ölçüde topak malzemenin fraksiyonel bileşimine bağlıdır, çünkü ikincisi koni yüzeyinin genel yapısını belirler. Parçaların boyutundaki bu heterojenlik, aynı zamanda, yüzey düzensizliklerinin büyük parçaların yuvarlanmasına karşı daha az direnç sağlaması nedeniyle, büyük malzeme parçalarının dökülen yığının kenarı üzerine tercihli yuvarlanmasına neden olur.y adet küçük olanlardan daha fazladır (Şekil 2). Paketlenmiş emiciler, şaft fırınları vb. yüklenirken parçaların boyuta göre eşit olmayan dağılımı dikkate alınmalıdır, çünkü büyük parçaların bulunduğu yerlerde, yani çevrede, kanalların daha büyük bir kesiti elde edilir ve gaz akacaktır. ağırlıklı olarak daha küçük hidrolik dirence sahip olan bu kanallar aracılığıyla.

İnce öğütülmüş malzemeler, daha gelişmiş bir sürtünme yüzeyi nedeniyle daha büyük bir durma açısına, yani daha az akışkanlığa sahiptir.

Şekil 2

Durma açısı önemli ölçüde malzemenin nem içeriğine bağlıdır, çünkü parçaların yüzeyinde bulunan su, parçaların birbirine yapışmasına neden olur ve dolayısıyla bireysel parçaların hareketini engeller. Malzeme parçaları ne kadar küçük olursa nem etkisi o kadar büyük olur; ancak aşırı nem, malzeme parçaları arasındaki sıvının katman katman akışkanlığının artmasına neden olur ve durma açısı tekrar azalır (Tablo 1).

Tablo 1

Durma açısı ve dökülme açısı, malzemenin hareketiyle ve üzerinde bulunduğu düzlemle keskin bir şekilde azalır. Şoklar veya titreşimler sırasında malzeme yoğun bir şekilde ufalanır, yayılır ve kabul edilmeye çalışılır. yatay konumçünkü belirli anlardaki titreşimler sırasında parçaların birbirleriyle ve parçaların düzlemle temas yüzeyi boyunca karşılıklı sürtünme azalır. Bu, titreşim taşıma cihazlarının, siloların boşaltılmasını kolaylaştıran vibratörlerin, damperli kamyonların ve dozaj cihazlarının kullanımının temelidir.

Tasarım yaparken durma ve düşme açılarının bilgisi gereklidir depolama tesisleri, konveyörler, şaft fırınları, bunlar dökme malzemelerle uğraşırlar. Bu açıların büyüklüğünü belirleyen tüm faktörlerin teorik olarak dikkate alınmasının imkansızlığı, bunların deneysel olarak belirlenmesi ihtiyacını doğurmaktadır.

Kurulumun açıklaması. Duruş açısını belirlemek için düz bir çizgi kullanılır yatay düzlemüzerinde santimetre cinsinden bölmeler işaretlenmiş ve kısa bir metal silindir; dökme açısını belirlemek için - üzerine kordonun vidalandığı bir şaft (1), kordonun kaldırma tahtasına (3) bağlandığı bir braket (2) ve kaldırma tahtasının dönme eksenine monte edilmiş bir eğim ölçerden (4) oluşan bir cihaz. Kaldırma tahtası, iletki üzerindeki yükseliş açısını gösteren bir işaretçi ile donatılmıştır (Şekil 3). Dökülen kütleyi toplamak için bir kutu yerleştirildi. Eserde ayrıca bir cetvel, terazi ve dikdörtgen bir metal çerçeve kullanılıyor.

Şekil 3

Deneyler yapmak ve gözlemleri kaydetmek. Durma ve boşaltma açılarını belirlerken iki veya üç boyutta dökme malzeme kullanılır.

A. Duruş açısının belirlenmesi

1. Metal silindiri yatay düzlemin ortasına yerleştirin,

2. Dökme malzemeyi alın ve silindire dökün.

3. Malzemenin düzlem boyunca serbestçe dağılmasını sağlayacak şekilde silindiri yavaşça kaldırın.

B. Dökme açısının belirlenmesi

1. Kaldırma tahtasının üzerine dikdörtgen bir metal çerçeve yerleştirin ve onu tamamen dökme malzemeyle doldurun.

2. Dikdörtgen çerçeveyi çıkarın ve şaftı yavaşça döndürerek kaldırma tahtasını eğimli konuma getirin.

3. Malzeme ufalanmaya başladığında tahtayı kaldırmayı bırakın ve eğim açısını kaydedin. Kaldırma tahtasından ve standından tüm malzemeyi bir kağıt üzerine aktarın, malzemeyi tartın, belirli bir miktar su ekleyin (öğretmen tarafından atanır), iyice karıştırın ve ıslak malzemeyle aynı tespitleri yapın (adım A, 1) - 4 ve B,

Deney sonuçlarını Tablo 2'ye girin.

Tablo 2

Deney sonuçlarının işlenmesi. Oranı kullanarak değeri belirleyin ten rengi α ve karşılık gelen α değerini bulmak için tabloları kullanın.

yazı tipi boyutu:14.0pt; font-family:" times new roman>burada α durma açısı, derecedir;

H – malzeme yığınının yüksekliği, cm;

D - malzeme yığınının çapı, cm;

yazı tipi boyutu:14.0pt; font-family:" times new roman>– malzeme yığınının yarıçapı, cm,

1) Çalışmanın teorisi ve amacının kısa özeti.

2) Kurulum şeması.

3) Tablo 2.

4) Çalışmanın sonucu.

Laboratuvar çalışmasına hazırlanmak için ödev .

1) Taşlama sert malzemeler ve bunların sınıflandırılması.

2) Öğütme, eleme ve dozajlama katılar.

Güvenlik soruları .

1) Yuvarlanma açısı kavramını açıklayınız.

2) Topak malzemenin dökme düzlemi boyunca hareket türleri.

3) Tanecikli malzemenin dökülme açısının bağlı olduğu faktörleri adlandırın.

4) Tanecikli topak malzemenin durma açısı kavramını açıklar.

5) Duruş açısının bağlı olduğu faktörleri adlandırın.

6) Bana hangi değerin daha büyük olduğunu söyleyin - dökülme açısı mı yoksa durma açısı mı, nedenini açıklayın.

7) Malzemenin hareketine ve üzerinde bulunduğu düzleme göre atım açısı ve durma açısı değerleri nasıl değişir?

8) Duruş açısı neme nasıl bağlıdır?

9) İnce veya kaba öğütülmüş malzemenin durma açısı daha mı büyük?

10) Durma ve düşme açılarını bilmek neden gereklidir?

Duruş açısı veya dinlenme açısı - bu, yükün türüne ve durumuna bağlı olarak istifin tabanının düzlemi ile generatrix arasındaki açıdır. Duruş açısı – kohezyona sahip olmayan, yani serbest akışlı bir malzeme olan granüler bir malzemenin maksimum eğim açısı. Gevşek ve gözenekli dökme yükler, katı yığın yüklere göre daha büyük bir dinlenme açısına sahiptir. Nemin artmasıyla birlikte dinlenme açısı artar. Birçok dökme yükün uzun süreli depolanması sırasında sıkışma ve topaklanma nedeniyle dinlenme açısı artar. Dinlenme ve hareket halindeki durma açısı arasında bir ayrım vardır. Dinlenme halindeyken durma açısı, hareket halindeyken (örneğin bir taşıma bandında) 10-18° daha fazladır.

Kargonun durma açısının büyüklüğü kargonun şekline, boyutuna, pürüzlülüğüne ve tekdüzeliğine bağlıdır.

parçacıklar, kargo kütlesinin nemi, boşaltma yöntemi, başlangıç ​​durumu ve destek yüzeyinin malzemesi.

Duruş açısını belirlemek için çeşitli yöntemler kullanılır; En yaygın yöntemler doldurma ve oymayı içerir.

Bir yükün kesme direncinin ve ana parametrelerinin deneysel olarak belirlenmesi genellikle doğrudan kesme, tek eksenli ve üç eksenli sıkıştırma yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilir. Yükün özelliklerinin doğrudan kesme yöntemleri kullanılarak test edilmesi hem ideal hem de yapışkan taneli gövdelere uygulanabilir. Tek eksenli (basit) sıkıştırma-ezilme test yöntemi, yalnızca test numunesinin tüm noktalarında tekdüze bir gerilim durumunun korunduğu koşullu varsayımı altında yapışkan granüler gövdelerin toplam kayma direncini değerlendirmek için uygulanabilir. Yapışkan granüler bir gövdenin özelliklerini test etmenin en güvenilir sonuçları, çok yönlü sıkıştırma altında bir yük numunesinin mukavemetinin incelenmesine olanak tanıyan üç eksenli sıkıştırma yöntemiyle sağlanır.

İnce taneli maddelerin (partikül boyutları 10 mm'den küçük) durma açısının belirlenmesi bir "eğimli kutu" kullanılarak gerçekleştirilir. Bu durumda durma açısı, kutudaki maddenin kütlesel olarak dökülmesinin başladığı anda yatay düzlem ile test kutusunun üst kenarının oluşturduğu açıdır.

Bir maddenin durma açısını belirlemek için gemi yöntemi, bir "eğim kutusu" olmadığında kullanılır

ka". Bu durumda, durma açısı, yük konisinin generatrisi ile yatay arasındaki açıdır.

düz.

Duruş açısı. Doğal koşullarda tespit yöntemleri

Duruş açısı veya dinlenme açısı - e bu, yükün türüne ve durumuna bağlı olarak istifin taban düzlemi ile generatrix arasındaki açıdır. Durma açısı, kohezyona sahip olmayan, yani serbest akışlı bir malzeme olan granüler bir malzemenin maksimum eğim açısıdır.

Uygulamada, veriler durma açısının büyüklüğü kargo istifleme alanını, istifteki kargo miktarını, ambar içi düzeltme işinin hacmini ve kargonun kapalı duvarlar üzerindeki basıncını hesaplarken kullanılır

Duruş açısını belirlemek için çeşitli yöntemler kullanılır; en yaygın yöntemler şunlardır setler Ve yıkılmak.

Deneysel belirleme kesme mukavemeti Kargoya ait temel parametreler genellikle yöntemler kullanılarak üretilir. düz kesim, tek eksenli Ve üç eksenli sıkıştırma.

Duruş açısının belirlenmesi ince taneli maddeler(partikül boyutları 10 mm'den küçük) “ kullanılarak üretilir. eğimli çekmece" Bu durumda durma açısı, kutudaki maddenin kütlesel olarak dökülmesinin başladığı anda yatay düzlem ile test kutusunun üst kenarının oluşturduğu açıdır.

Gemi yöntemi Bir maddenin durma açısının belirlenmesi, bir "eğim kutusu" olmadığında kullanılır. Bu durumda durma açısı, yük konisinin generatrisi ile yatay düzlem arasındaki açıdır.

Doğal koşullar altında durma açılarını ölçme uygulaması, değerlerinin birkaç olduğunu göstermektedir. değişiklikler bağlı olarak doldurma yöntemi kargo (jet veya yağmur), kitleler incelenmekte olan kargo, yükseklikler Deneysel dolumun yapıldığı.

Hızlı ölçümler için uygun Moh yöntemi Tahılın, yüksekliğinin 1/3'ü kadar 100x200x300 mm ölçülerinde cam duvarlı dikdörtgen bir kutuya döküldüğü. Kutu dikkatlice 90° döndürülür ve tahılın yüzeyi ile yatay (döndürmeden sonra) duvar arasındaki açı ölçülür.