Don-stroitel.ru

Все о ремонте
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как вычислить угол естественного откоса рыхлой породы

Исследование угла естественного откоса строительных и рудных материалов при проектировании и разработке строительно-дорожных, горных машин и оборудования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Перепелкин М.А., Перепелкина С.В.

В статье дан анализ понятия угла естественного откоса , соотношения угла естественного откоса и угла внутреннего трения сыпучего материала . Представлены результаты исследования зависимости угла естественного откоса в зависимости от его фракционного состава. Опыты проводились с щебнем добытым к карьере рудника «Медвежий ручей» и с медно-никелевой рудой рудника «Октябрьский» Норильского промышленного района.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Перепелкин М.А., Перепелкина С.В.

Research into an angle of repose of construction and ore materials in designing and development of road-construction and mining machinery and equipment

The article contains the analysis of an angle of repose , angle of reposeto angle of internal friction ratio of bulk materials. The author presents the results of research into the particle size distribution dependence of an angle of repose . Tests have been performed with crushed stone produced in the quarry of the Medvezhyi Ruchei ore mine and with copper-nickel ore from the Oktyabrskiy ore mine of the Norilsk industrial area.

Текст научной работы на тему «Исследование угла естественного откоса строительных и рудных материалов при проектировании и разработке строительно-дорожных, горных машин и оборудования»

Исследование угла естественного откоса строительных и рудных материалов при проектировании и разработке строительно-дорожных, горных машин и оборудования

МА Перепелкин, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО «Норильский государственный индустриальный институт»

С.В. Перепелкина. бакалавр по направлению подготовки «Наземные транспортно-технологические комплексы»_

Одним из важнейших показателей, необходимых при расчётах основных параметров фрикционных сепараторов и транспортирующих машин является угол естественного откоса горных пород, который образуется свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью (иногда используется термин «угол внешнего трения»).

Частицы материала, находящегося на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние критического (предельного) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости частиц, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.

По углам естественного откоса пород определяют максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.

Угол естественного откоса для крупнокусковых фракций превышает углы мелкозернистого материала: например, угол естественного откоса криворожской руды крупностью 40-70 мм составляет 45е, а для фракции 50-12 мм — 36е.

Н.Л. Гольдштейн утверждает, что, попадая на поверхность ранее засыпанных материалов, куски продолжают движение по откосу, причём, чем больше их скорость в момент падения, тем энергичнее и дальше они перемещаются по поверхности откоса. Скорость же движения материалов увеличивается с высотой их падения.

Различают угол естественного откоса груза в покое и в движении. Величина угла естественного откоса в покое больше, чем в движении. В табл. 1 приведены некоторые усреднённые данные по углам естественного откоса некоторых промышленных материалов.

Таблица 1 Углы естественного откоса некоторых промышленных материалов

Наименование груза Угол естественного откоса, град

В покое В движении

Каменный уголь 27-45 20-40

Известняк 37,5-51,5 35-40

Гравий 30,5-45 28-39

Для определения угла естественного откоса частиц используют приборы C.B. Полетаева (рис. 1) или Н.Г. Тетянко (рис. 2).

Измерения угла естественного откоса рекомендуется проводить путём прикладывания транспортира с вращающейся стрелкой и линейкой (рис. 3).

Рис. 1 Схема определения угла Рис. 3 Угломер ската естественного откоса материала

По методу C.B. Полетаева сыпучий материал засыпается через воронку, установленную на штативе (на рис. не показано). Штатив с воронкой используется для удобства проведения опытов, к тому же с его помощью можно изменять высоту, с которой будет ссыпаться материал. Высыпанные частицы располагаются на столе в виде конуса.

На рис. 4 представлен рабочий процесс определения угла естественного откоса дробленой медно-никелевой руды (по методу C.B. Полетаева) с использованием угломера ската материала.

По методу Н.Г. Тятенко сыпучий материал насыпается в ящик со стеклянными стенками, затем ящик опрокидывается и ставится на стол. При этом частицы располагаются в ящике так, что на стеклянном экране линия поверхности частиц определит их угол естественного откоса (который также измеряется транспортиром).

Угол естественного откоса частиц, так же как и угол трения характеризуется коэффициентом внутреннего трения частиц, т.е. коэффициентом трения частицы по частице при послойном его движении.

Рис. 1 Схема определения угла естественного откоса по С.В. Полетаеву

Рис. 4 Определения угла естественного откоса

86 | «Горная Промышленность» №4 (134) / 2017

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что оценку того или иного метода определения угла естественного откоса следует производить исходя из условия соблюдения при опытах постоянства и однородности факторов, влияющих на величину показателя угла естественного откоса, а именно: давления, скорости, площади соприкосновения трущихся поверхностей и др.

Целесообразно применять для определения угла естественного откоса такой прибор, который по принципу своего действия более или менее соответствует рабочему органу изучаемой машины.

Для исследований были приняты следующие материалы: щебень, добытый в карьере рудника «Медвежий ручей» Норильского промышленного района. При проведении опытов использовались отсортированные фракции: >1 мм, 1-2,5 мм, 2,5-5 мм, 5-10 мм и 10-20 мм. Для исследования угла естественного откоса рудного материала использовалась медно-никелевая руда, добытая на руднике «Октябрьский» Талнахского месторождения Норильского промышленного района. При проведении опытов использовались те же фракции руды, что и при исследовании щебня.

Результаты исследования угла естественного откоса щебня приведены в табл. 2 и на рис. 5 и 6.

Таблица 2 Значения углов естественного откоса щебня

Читайте так же:
Краны для пластиковых труб водоснабжения

Угол естественного откоса, град

Фракция щебня В покое В движении при падении с высоты

100 мм 200 мм 300 мм

>1 мм 50 45 27 23

1,0-2,5 мм 50 43 39 33

2,5-5,0 мм 55 40 35 27,5

5,0-10 мм 55 45 36 27

70 60 50 40 30 20 10 0

> 1 мм 1-2,5 мм 2,5-5 мм 5-10 мм 10-20 мм

Рис. 5 Графическая зависимость угла естественного откоса щебня разных фракций в покое

> 1 мм 1-2,5 мм 2,5-5 мм 5-10 мм 10-20 мм

—•—высота падения до 100 мм высота падения до 300 мм

-■— высота падения до 200 мм

Рис. 6 Графическая зависимость угла естественного откоса щебня разных фракций в движении

Результаты исследования угла естественного откоса мед-но-никелевой руды Талнахского месторождения приведены в табл. 3 и на рис. 7 и 8.

Таблица 3 Значения углов естественного откоса

медно-никелевой руды в покое и движении

Угол естественного откоса, град

Фракция руды В покое В движении при падении с высоты

100 мм 200 мм 300 мм

>1 мм 45 36,5 32 27

1,0-2,5 мм 45 41 38 37,5

2,5-5,0 мм 35 31,5 25 23,5

5,0-10 мм 48 46 38 27

10-20 мм 42,5 34 28 23

Рис. 7 Графическая зависимость угла естественного откоса медно-никелевой руды разных фракций в покое

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

> 1 мм 1-2,5 мм 2,5-5 мм 5-10 мм 10-20 мм

—•—высота падения до 100 мм высота падения до 300 мм

-■— высота падения до 200 мм

Рис. 8 Графическая зависимость угла естественного откоса медно-никелевой руды разных фракций в движении

Полученные закономерности и значения углов естественного откоса будут полезны при проектировании наклонного ленточного устройства для разделения строительных сыпучих материалов. Они также могут быть полезны разработчикам транспортирующих машин, позволят определить максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей.

Учитывая отдаленность и малую степень исследованно-сти Норильского промышленного района, полученные нами результаты представляют собой довольно интересный научный материал и могут послужить справочными данными не только для разработчиков фрикционных сепараторов, но и для конструкторов и разработчиков транспортирующих машин.

Как вычислить угол естественного откоса рыхлой породы

Землеройные работы достаточно затратные и трудоемкие, если не использовать спецтехнику и копать вручную. Поэтому при проведении коммуникаций, рытье котлованов, добыче полезных ископаемых, используются экскаватор. Важной частью экскаватора является ковш, которым зачерпывают грунт. Если присмотреться, то окажется, что у каждой модели техники имеется свой ковш определенного размера и формы.

Общие сведения

Группы грунта

Все типы земли с точки зрения строительных работ можно поделить на такие две группы:

  • Сцементированные, или еще их называют скальными – каменные породы горного типа, разработка которых возможна лишь с использованием взрывной технологии или, возможно, дробления.
  • Несцементированные, и их доставание проводится вручную или же посредством экскаваторов, бульдозеров, а также иной специальной техники. К ним можно отнести глины, пески, а еще смешанные разновидности земли.

Свойства земли

На сложность работ по разработке и цену земляных работ воздействуют такие свойства земли:

  1. Влажность – отношение веса воды, которая содержится в грунте, к массе частиц твердого типа.
  2. Сцепление – это сопротивление различным сдвигам.
  3. Плотность, а именно масса одного метра кубического земли в естественном виде.
  4. Разрыхляемость – способность увеличится в объеме при вынимании и разработке.

Влажность земли – это его мера насыщения посредством воды, которая выражена в процентном соотношении. Нормальный уровень влажности будет лежать в пределах от 5 до 25%, а виды земли, которые имеют влажность больше 30%, можно считать мокрыми. При влажности до 5% землю можно называть сухой. Именно сцепление будет воздействовать на сопротивление земли сдвигу, у песков и супесей данный показатель будет лежать в диапазоне от 3 до 50 кПа, а у глины и суглинков – от 5 до 200 кПа.

Плотность будет очень сильно зависеть от количественного и качественного состава земли, а также от его уровня влажности. Наиболее плотными, а значит, тяжелыми являются грунты скального типа, а самые легкие типы грунта – это супески и пески.

Технические параметры разных видов земли приведены в этой таблице.

Как видно по представленной таблице, коэффициент первозданного грунтового разрыхления прямо пропорциональный плотности земли, другими словами, чем тяжелее и плотнее грунт при приодных условиях, то тем больше объема он будет занимать в выбранном состоянии. Такой параметр воздействует на объем вывоза земли после его разработки. Также есть иной показатель, и это конечное грунтовое разрыхление, который показывает, насколько земля поддается осадке при слеживании, контактировании с водой, а еще при трамбовании механизмами. Для частного возведения такой показатель имеет значение, если вы будете заказывать гравий для создания подушки для фундамента и остальных работ, которые связаны с расчетом привозной земли. Еще он важный при складировании и утилизации земли.

Определить угол естественного откоса рыхлой породы

3.25 угол естественного откоса : Угол, образованный образующей откоса с горизонтальной поверхностью при отсыпке сыпучего материала (грунта) и близкий к значению его угла внутреннего трения.

Смотри также родственные термины:

60 угол естественного откоса (комбикормовой продукции): Угол между основанием и образующей конуса, сформировавшейся при свободной вертикальной засыпке комбикормовой продукции.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

  • Угол дрейфа судна
  • угол естественного откоса (комбикормовой продукции)
Полезное
Смотреть что такое «угол естественного откоса» в других словарях:

Угол естественного откоса — Угол естественного откоса угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внутреннего трения». Частицы мате … Википедия

Читайте так же:
Цилиндрический утеплитель для дымохода

угол естественного откоса — Предельный угол, образуемый свободным откосом сыпучего грунта с горизонтальной плоскостью, при котором не происходит нарушения устойчивого состояния [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] угол… … Справочник технического переводчика

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА — максимальный угол наклона откоса, сложенного г. п., при котором они находятся в равновесии, т. е. не осыпаются, не оползают. Зависит от состава и состояния г. п., слагающих откос, их водоносности, а для глинистых п. и высоты откоса. Геологический … Геологическая энциклопедия

Угол (естественного) откоса — (Böschungswinkel) – угол относительно горизонтали, образующийся при насыпании сыпучего материала. [СТБ ЕН1991 1 1 20071.4] Рубрика термина: Общие, заполнители Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

угол естественного откоса — Предельная крутизна склона, при которой слагающие его рыхлые отложения находятся в равновесии (не осыпаются). Syn.: естественный откос … Словарь по географии

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА — угол, при котором неукрепленный откос песчаного грунта еще сохраняет равновесие, или угол, под которым располагается свободно насыпаемый песок. У. е. о. определяется в воздушно сухом состоянии и под водой … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии

угол естественного откоса — [angle of repose (rest); scrap charging angle] угол у основания конуса, образованный при свободной насыпке сыпучего материала на горизонтальную плоскость; характеризует сыпучесть этого материала; Смотри также: Угол угол смачивания угол касания … Энциклопедический словарь по металлургии

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА — предельный угол, образуемый свободным откосом сыпучего грунта с горизонтальной плоскостью, при котором не происходит нарушения устойчивого состояния (Болгарский язык; Български) ъгъл на естествения откос (Чешский язык; Čeština) úhel přirozeného… … Строительный словарь

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА ПОЧВЫ — (грунта) наибольшая возможная величина угла, который образует с горизонтальной поверхностью устойчивый откос насыпи сухой почвы (грунта), или влажной почвы (грунта) под водой. Экологический словарь, 2001 Угол естественного откоса почвы (грунта)… … Экологический словарь

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА ПОЧВЫ — (грунта) наибольшая возможная величина угла, который образует с горизонтальной поверхностью устойчивый откос насыпи сухой почвы (грунта), или влажной почвы (грунта) под водой. Экологический словарь, 2001 Угол естественного откоса почвы (грунта)… … Экологический словарь

Бесфильтровые скважины

Бесфильтровую эксплуатацию используют, когда водоносные горизонты представлены устойчивыми, необрушающимися трещиноватыми скальными и полускальными породами, мелкозернистыми пылеватыми песками и когда водоносные пески залегают под прочной водоупорной кровлей.

Бесфильтровые скважины ( рис. 19.3 ) сооружаются путем бурения ствола до продуктивного пласта и последующего вымывания из него песка в количестве, достаточном для создания каверны (опрокинутой воронки), объем которой обеспечивает требуемый приток воды без пескования.

Рис.19.3 Бесфильтровая скважина

Расчет бесфильтровой скважины проводится с целью определения размеров полости, обеспечивающей необходимую пропускную способность, и выяснения устойчивости кровли сформированной полости.

Проектный дебит (Q м3/ч) бесфильтровой скважины ориентировочно может быть подсчитан по формуле

где R — радиус полости, м; V ф — скорость фильтрации, м/ч; α — угол естественного откоса (α≈20-25°)*. (* Свободная поверхность откоса рыхлой горной породы сохраняет свой наклон под некоторым углом к горизонтальной плоскости, называемым углом естественного откоса .)

υ ф =η 1 η 2 k(1-П)(ρ п -1), (19.11)

где η 1 =0,7÷0,8 — коэффициент запаса; η 2 — коэффициент, учитывающий уменьшение скорости фильтрации в зависимости от угла откоса песка, для мелкозернистого песка η 2 =0,9, для среднезернистого η 2 =0,8, для крупнозернистого η 2 =0,74; k — коэффициент фильтрации; П≈0,3-0,4 -пористость песка; ρ п — плотность пород водоносного пласта.

Устойчивость пород кровли определяется следующим образом:

где: h 1 — высота свода естественного равновесия пород кровли, м;

ƒ — коэффициент крепости пород

Породы кровли обрушаться не будут, если давление воды на непроницаемую кровлю будет больше столбика породы в пределах свода естественного равновесия:

h 1 γ к в . (19.14)

где: Н-превышение статического уровня воды над кровлей водоносного горизонта, м; S — понижение уровня при откачке, м; γ к — относительная плотность пород кровли (γ к =2,5-3).

Учитывая (19.13) и (19.14) условие устойчивости можно представить в виде:

Дополнительным условием устойчивости пород кровли является условие:

Определить угол естественного откоса рыхлой породы

Устойчивость откосов

Содержание статьи:

Физическая природа грунтов
1.1. Природа образования грунтов и виды грунтовых отложений
Верхний слой земной коры (литосфера), мощность которого часто достигает нескольких сотен метров, представляет собой кору выветривания
(рис. 1,1)

Рис. 1.1. Выветривание горных пород (по В.П. Ананьеву, 1980):
1 — кора выветривания; 2 — коренная порода

Выветривание — это процессы разрушения и изменения горных пород под воздействием различных факторов, например, замерзания воды в порах, колебания температуры и т.д. Основной особенностью выветривания горных пород является постепенное разрушение верхних слоев литосферы, в результате чего минералы и горные породы изменяют свой химико-минералогичес­кий состав, подвергаясь дроблению, рыхлению, переносу водой и воздушными потоками, и, как следствие, ухудшаются их строительные свойства.
В процессе выветривания горные породы подвергаются физическому (механическому), термическому (температурному) и химическому разрушениям.
Физическое выветривание связано с механическими воздействиями на породы, которое возникает вследствие температурного воздействия, давления на породы утолщающихся корней деревьев, роста кустарников и др.
Температурное выветривание обусловливает неравномерное остывание пород, отсюда неравномерное уменьшение их объема и, как следствие, разрушение. Колебания температуры летом и зимой, днем и ночью обусловливают попеременное расширение и сжатие горных пород, что приводит к ослаблению сцепления между минеральными зернами и их растрескиванию. Наибольшие величины разрушения достигаются в районах пустынь, где разница температуры днем и ночью достигает 40—50 °С. В холодных областях и высокогорных районах можно наблюдать морозное выветривание, вызываемое замерзанием воды в трещинах и порах пород. Вода обладает большой разрушительной силой, при замерзании она увеличивается в объеме примерно на 9% и создает давление на стенки пород до 200 МПа. Явление морозного выветривания можно наблюдать в виде крупноглыбовых и щебеночных развалов и россыпей.
Химическое выветривание происходит под воздействием воды, которая содержит кислород и углекислый газ, а также под воздействием воздуха. Химическое воздействие воды с растворенными в ней веществами приводит к изменению состава пород и появлению вторичных минералов.
Химическое выветривание приводит к появлению в составе грунта тонкодисперсных и коллоидных глинистых частиц. Особенно богаты тонкодисперсными и коллоидными частицами верхние почвенные слои грунтовой толщи, где наряду с минеральными частицами в коллоидном состоянии накапливается также органическое вещество почвы — перегной (гумус).
Процессы образования земной коры продолжались в течение многих миллионов лет. В табл. 1.1 приведена геохронология последовательного накопления осадочных пород земли и смена геологических эр и периодов.
В качестве оснований зданий и сооружений, а также строительного материала часто используются четвертичные осадочные грунты, которые подразделяются на генетические типы (табл. 1.2).
Так как свойства грунтов во многом зависят от их происхождения (генезиса), то все горные породы разделяются на три группы (рис. 1.2).
Породы осадочного происхождения занимают всего 5 % объема земной коры, однако по занимаемой площади (75%) они самые распространенные, вследствие чего являются основанием для строительства большинства зданий и сооружений.
Если проследить историю формирования понятия о материалах, составляющих основание сооружений, а также используемых для насыпей, то можно заметить, что отсутствует единое мнение различных специалистов об их названии. Приведем некоторые из названий, взятых из опубликованных в разное время работ ряда авторов.
Таблица 1.1 Геохронологическая таблица (по Н.М. Дорошкевичу, 1972)

Читайте так же:
Технология подключения сплит системы

Угол естественного откоса грунта

Угол естественного откоса — это. Что такое Угол естественного откоса?

Угол естественного откоса

Угол естественного откоса — угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внутреннего трения».

Частицы материала, находящиеся на свободной поверхности насыпи, испытывают состояние критического (предельного) равновесия. Угол естественного откоса связан с коэффициентом трения и зависит от шероховатости зерен, степени их увлажнения, гранулометрического состава и формы, а также от удельного веса материала.

По углам естественного откоса определяются максимально допустимые углы откосов уступов и бортов карьеров, насыпей, отвалов и штабелей. угол естественного откоса из различных материалов

Список из различных материалов и их угла естественного откоса[источник не указан 134 дня]. Данные приблизительные.

Материал (условия) Угол естественного откоса (градусы)
Пепел40°
Асфальт (измельченный)30-45°
Кора (деревянные отходы)45°
Отруби30-45°
Мел45°
Глина (сухой кусок)25-40°
Глина (мокрой раскопки)15°
Семена клевера28°
Кокос (измельченный)45°
Кофе зерна (свежие)35-45°
Земля30-45°
Мука (пшеница)45°
Гранит35-40°
Гравий (насыпной)30-45°
Гравий (натуральный с песком)25-30°
Солод30-45°
Песок (сырой)34°
Песок (с водой)15-30°
Песок (влажный)45°
Пшеница сухая28°
Кукуруза сухая27°

См. также

Примечания

Углы естественного откоса грунтов и отношение высоты откоса к заложению

Назначение и виды земляных сооружений

Объем земляных работ очень большой, он имеется при строительстве любого здания и сооружения. Из общей трудоемкости в строительстве земляные работы составляют 10%.

Различаются следующие основные виды земляных сооружений:

— котлованы и траншеи;

— земляные полотна дорог;

Земляные сооружения делятся на:

К постоянным относятся котлованы, траншеи, насыпи, выемки.

К постоянным земляным сооружениям предъявляются требования:

— должно быть прочным, т.е. сопротивляться временным и постоянным нагрузкам;

— хорошо сопротивляться атмосферным влияниям;

— хорошо сопротивляться размывающим действиям;

— должны обладать безосадочностью.

Основные строительные свойства и классификация грунтов

Грунтом называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. К ним относятся: растительный грунт, песок, супесь, гравий, глина, суглинок лессовидный, торф, различные скальные грунты и плывуны.

По крупности минеральных частиц и их взаимной связи различают следующие грунты:

— несвязные – песчаные и сыпучие (в сухом состоянии), крупнообломочные несцементированные грунты содержащие более 50% (по массе) обломков кристаллических пород размером более 2 мм;

— скальные – изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ относятся:

— угол естественного откоса;

Объемной массой называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии в плотном теле.

Объемная масса песчаных и глинистых грунтов 1,5 – 2 т/м3, скальных не разрыхленных до 3 т/м3.

Влажность – степень насыщения пор грунта водой

gb – gc – масса грунта до и после сушки.

При влажности до 5% — грунты называются сухие. При влажности от 5 до 15% — грунты называются маловлажными. При влажности от 15 до 30% — грунты называются влажные. При влажности более 30% — грунты называются мокрые.

Сцепление – начальное сопротивление грунта сдвигу.

Сила сцепления грунтов: — песчаных грунтов 0,03 – 0,05 МП- глинистых грунтов 0,05 – 0,3 МП- полускальных грунтов 0,3 – 4 МПа- скальных более 4 МПа.

В мерзлых грунтах сила сцепления значительно больше.

Разрыхляемость – это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке, вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентом разрыхления Кр. После уплотнения разрыхленного грунта называется остаточной разрыхленностью Кор.

ГрунтыПервоначальная разрыхленность КрОстаточная разрыхленность Кор
Песчаные грунты1,08 – 1,171,01 – 1,025
Суглинки1,14 – 1,281,015 – 1,05
Глины1,24 – 1,301,04 – 1,09
Мергели1,30 – 1,451,10 – 1,20
Скальные1,45 – 1,501,20 – 1,30

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта. Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса. Крутизна откосов выемок и насыпей характеризуется отношением высоты к заложению m – коэффициент откоса.

Читайте так же:
Утеплитель для труб из вспененного полиэтилена

Углы естественного откоса грунтов и отношение высоты откоса к заложению

ГрунтыЗначение углов естественного откоса и отношений высоты откоса к его заложению при различной влажности грунтов
СухойВлажныйМокрый
Угол в градОтношение высоты к заложениюУгол в градОтношение высоты к заложениюУгол в градОтношение высоты к заложению
Глина1: 11: 1,51: 3,75
Суглинок средний1: 0,751: 1,251: 1,75
Суглинок легкий1: 1,251: 1,751: 2,75
Песок мелкозернистый1: 2,251: 1,751: 2,75
Песок среднезернистый1: 21: 1,51: 2,25
Песок крупнозернистый1: 1,751: 1,61: 2
Растительный грунт1: 1,251: 1,51: 2,25
Насыпной грунт1: 1,51: 11: 2
Гравий1: 1,251: 1,251: 1,5
Галька1: 1,51: 11: 2,25

Размываемость грунта – унос частиц текучей водой. Для мелких песков наибольшая скорость воды не должна превышать 0,5-0,6 м/сек, для крупных песков 1-2 м/сек, для глинистых грунтов 1,5 м/сек.

Согласно производственным нормам, все грунты группируются и классифицируются по степени трудности разработки различными землеройными машинами и вручную: — для одноковшевных экскаваторов – 6 группы; — для многоковшевных экскаваторов – 2 группы; — для разработки вручную – 7 группы и т.д.

2. Определение угла естественного откоса песчаного грунта

Ознакомление с методикой определения угла естественного откоса для песчаных грунтов.

Приобретение навыков в работе с прибором для определения угла естественного откоса сыпучих грунтов.

Определение угла естественного откоса песка в воздушно-сухом и подводном состоянии.

Необходимое оборудование и материалы

Методические указания к выполнению работы.

Журнал лабораторных работ.

Прибор для определения угла естественного откоса полевой лаборатории Литвинова.

Емкость с водой.

Отсутствие сцепления в песках позволяет определять угол внутреннего трения φ0 по углу естественного откоса грунта в условиях предельного равновесия (рис. 2.3.).

Рис.2.3. Схема к определению угла естественного откоса песчаного гранта.

где φ – угол внутреннего трения; tg φ – коэффициент трения

Углом естественного откоса песчаного грунта называют максимальное значение угла, образуемого с горизонтальной плоскостью, поверхностью грунта, отсыпанного без толчков и динамических воздействий.

Угол естественного откоса определяют для песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии и под водой. Для испытания используем прибор Литвинова.

Порядок выполнения работы

Определение угла естественного откоса грунта в воздушно-сухом состоянии производят следующим образом. Прибор устанавливают на стол, выдвижная створка при этом опущена до дна. В малое отделение прибора до верха засыпают испытываемый песок (рис.2.4). После этого постепенно поднимают выдвижную створку без толчков; при этом прибор придерживают рукой. Грунт постепенно частично пересыпается в другое отделение до наступления положение равновесия.

Рис. 2.4. Общий вид прибора для определения угла естественного откоса песков (Ящик Кулона).

Угол между плоскостью свободного откоса и горизонтальной плоскостью и есть угол естественного откоса. По делениям на днище и боковой стенке отсчитывают высоту и заложение откоса и вычисляют тангенс угла естественного откоса; отсчеты ведут с точностью до 1мм.

Определение угла естественного откоса грунта в подводном состоянии отличается от предыдущего тем, что после того, как в малое отделение прибора насыпают испытываемый грунт, в большое отделения до верха наливают воду. Верхнюю створку подымают на несколько миллиметров, чтобы вода могла проникнуть в малое отделение. Когда весь грунт пропитается водой, поднимают створку выше и испытание продолжают так же, как и предыдущее. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.4.

Значения углов естественного откоса. Углы естественного откоса грунтов и отношение высоты откоса к заложению

Углом естественного откоса грунта называется наибольшее значение угла, который образует с горизонтальной плоскостью поверхность грунта, отсыпанного без толчков; сотрясений и колебаний.
Угол естественного откоса зависит от сопротивления грунта сдвигу. Для установления этой зависимости представим себе грунтовое тело, рассеченное плоскостью а — а, наклоненной к горизонту под углом а (рис. 22).

Часть грунта выше плоскости а — а, рассматриваемая как единый массив, может оставаться в покое или прийти в движение под действием силы P — собственного веса и воздействия возведенного на нем сооружения.
Разложим P на две силы: N = P cos а, направленную нормально к плоскости а — а и силу T = P sin а, параллельную плоскости а — а. Сила T стремится сдвинуть отсеченную часть, которая удерживается силами сцепления и трения в плоскости а — а.
В состоянии предельного равновесия, когда сдвигающая сила уравновешивается сопротивлением трения и сцепления, но когда сдвига еще нет, выполняется равенство 26, т. е. T = N tg ф + CF.
В глинистых грунтах сдвигу в основном противодействует сцепление.

В сухом песке сцепления почти нет и состояние предельного равновесия характеризуется соотношением T = N tg ф. Подставляя значения N и T, получим P sin а = P cos a tg ф или tg a = tg ф и а = ф, т. е. угол а соответствует углу внутреннего трения грунта ф в состоянии предельного равновесия массива несвязного грунта.
Определение угла естественного откоса песка показано на рис. 23. Угол естественного откоса песка определяют дважды — для состояния естественной влажности и под водой. Для этого в стеклянный прямоугольный сосуд насыпают песчаный грунт, как показано на рис. 23, а. Затем сосуд наклоняют под углом не менее 45° и осторожно возвращают в прежнее положение (рис. 23, б). Далее определяется угол а между образовавшимся откосом песчаного грунта и горизонталью; о величине угла а можно судить по отношению hl, равному tg а.

Читайте так же:
Мдф для откосов обсуждение

В последние годы для определения характеристик сопротивления грунтов сдвигу предложен ряд новых методов: по данным испытания грунтов в стабилометрах (см. рис. 11), по вдавливанию шарикового штампа в грунт (рис. 24), аналогично определению твердости по Бринеллю и др.
Испытание грунта методом шариковой пробы (рис. 24) заключается в измерении осадки шарика S при действии на него постоянной нагрузки р.
Значение эквивалентного сцепления грунта определяется по следующей формуле:

где P — полная нагрузка на
D — диаметр шарика, см;
S — осадка шарика, см.

Величина сцепления сш учитывает не только силы сцепления грунта, но и внутреннее трение.
Для определения удельного сцепления с значение сш умножается на коэффициент К, который зависит от угла внутреннего трения ф (град).

В последние годы метод шариковой пробы стали применять в полевых условиях. В этом случае применяются полусферические штампы размером до 1 м (рис. 25).
Характеристики сдвига ф и с называются прочностными и точность их определения имеет большое значение при расчете оснований сооружений по прочности и устойчивости.

Цель работы:

Ознакомление с методикой определения угла естественного откоса для песчаных грунтов.

Приобретение навыков в работе с прибором для определения угла естественного откоса сыпучих грунтов.

Определение угла естественного откоса песка в воздушно-сухом и подводном состоянии.

Необходимое оборудование и материалы

Методические указания к выполнению работы.

Журнал лабораторных работ.

Прибор для определения угла естественного откоса полевой лаборатории Литвинова.

Емкость с водой.

Отсутствие сцепления в песках позволяет определять угол внутреннего трения φ 0 по углу естественного откоса грунта в условиях предельного равновесия (рис. 2.3.).

Рис.2.3. Схема к определению угла естественного откоса песчаного гранта.

T 1 =

где φ – угол внутреннего трения; tg φ – коэффициент трения

Углом естественного откоса песчаного грунта называют максимальное значение угла, образуемого с горизонтальной плоскостью, поверхностью грунта, отсыпанного без толчков и динамических воздействий.

Угол естественного откоса определяют для песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии и под водой. Для испытания используем прибор Литвинова.

Порядок выполнения работы

Определение угла естественного откоса грунта в воздушно-сухом состоянии производят следующим образом. Прибор устанавливают на стол, выдвижная створка при этом опущена до дна. В малое отделение прибора до верха засыпают испытываемый песок (рис.2.4). После этого постепенно поднимают выдвижную створку без толчков; при этом прибор придерживают рукой. Грунт постепенно частично пересыпается в другое отделение до наступления положение равновесия.

Рис. 2.4. Общий вид прибора для определения угла естественного откоса песков (Ящик Кулона).

Угол между плоскостью свободного откоса и горизонтальной плоскостью и есть угол естественного откоса. По делениям на днище и боковой стенке отсчитывают высоту и заложение откоса и вычисляют тангенс угла естественного откоса; отсчеты ведут с точностью до 1мм.

Определение угла естественного откоса грунта в подводном состоянии отличается от предыдущего тем, что после того, как в малое отделение прибора насыпают испытываемый грунт, в большое отделения до верха наливают воду. Верхнюю створку подымают на несколько миллиметров, чтобы вода могла проникнуть в малое отделение. Когда весь грунт пропитается водой, поднимают створку выше и испытание продолжают так же, как и предыдущее. Результаты испытаний заносят в таблицу 2.4.

СП 48.13330.2011 Организация строительства; СП 50.101.2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений; СТО НОСТРОЙ 2.3.18.2011 Укрепление грунтов инъекционными методами в строительстве

Также смотрят :

1. Общие положения

Назначение и виды земляных сооружений

Объем земляных работ очень большой, он имеется при строительстве любого здания и сооружения. Из общей трудоемкости в строительстве земляные работы составляют 10%.

Различаются следующие основные виды земляных сооружений :

Котлованы и траншеи;

Земляные полотна дорог;

Земляные сооружения делятся на :

К постоянным относятся котлованы, траншеи, насыпи, выемки.

К постоянным земляным сооружениям предъявляются требования :

Должно быть прочным, т.е. сопротивляться временным и постоянным нагрузкам;

Хорошо сопротивляться атмосферным влияниям;

Хорошо сопротивляться размывающим действиям;

Должны обладать безосадочностью.

Временные земляные сооружения выполняются для последующих строительно-монтажных работ. Это траншеи, котлованы, перемычки и т.д

Основные строительные свойства и классификация грунтов

Грунтом называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. К ним относятся: растительный грунт, песок, супесь, гравий, глина, суглинок лессовидный, торф, различные скальные грунты и плывуны.

По крупности минеральных частиц и их взаимной связи различают следующие грунты :

Несвязные — песчаные и сыпучие (в сухом состоянии), крупнообломочные несцементированные грунты содержащие более 50% (по массе) обломков кристаллических пород размером более 2 мм;

Скальные — изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ относятся :

Угол естественного откоса;

Объемной массой называется масса 1 м3 грунта в естественном состоянии в плотном теле.
Объемная масса песчаных и глинистых грунтов 1,5 — 2 т/м3, скальных не разрыхленных до 3 т/м3.
Влажность — степень насыщения пор грунта водой

g b — g c — масса грунта до и после сушки.

При влажности до 5% — грунты называются сухие.

При влажности от 5 до 15% — грунты называются маловлажными.

При влажности от 15 до 30% — грунты называются влажные.

При влажности более 30% — грунты называются мокрые.

Сцепление — начальное сопротивление грунта сдвигу.

Сила сцепления грунтов :

Песчаных грунтов 0,03 — 0,05 МП

Глинистых грунтов 0,05 — 0,3 МП

Полускальных грунтов 0,3 — 4 МПа

Скальных более 4 МПа.

В мерзлых грунтах сила сцепления значительно больше.

Разрыхляемость — это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке, вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентом разрыхления К р.

После уплотнения разрыхленного грунта называется остаточной разрыхленностью К ор.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию