Угол внутреннего трения и угол естественного откоса рыхлого песка в сухом состоянии

4.5.5 Определение угла внутреннего трения песков по углу естественного откоса

Для ориентировочного представления от угле внутреннего трения песков определяют угол их естественного откоса. Под последним принято понимать тот предельный угол наклона откоса, при котором порода в откосе находится в устойчивом состоянии – не осыпается, не опалывает и т.д.

В лабораторных условиях угол естественного откоса определяют только для песчаных и гравелистых пород. Для песка эта характеристика может определяться при воздушно-сухом состоянии и при помещении его в воду.

В банку в форме параллелепипеда, поставленную на ребро под углом 45 0 , насыпают песок (рисунок 4.51). Верхняя поверхность должна быть горизонтальной. Затем банку опирают на дно, после осыпания песка измеряют высоту откоса h и длину заложения песка ℓ, затем вычисляют угол естественно откоса

(4.59)

Таким же образом определяют угол естественного откоса песка, находящегося под водой. В банку с песком медленно наливают воду.

Рисунок 4.51 – Определение угла естественного откоса песчаных пород

Самым простым способом определения угла естественного откоса является определение с помощью цилиндра без дна (рисунок 4.52). В цилиндр засыпают породу и медленно ее поднимают, после чего измеряют высоту h и диаметр основания образовавшегося конуса d.

Угол естественного откоса определяют по формуле

, (4.60)

Рисунок 4.50 – Определение угла естественного откоса с помощью цилиндра

4.6 Пределы изменения прочностных параметров пород угольных шахт Донбасса

Прочностные параметры пород зависят от геологических процессов, в результате которых они образовались, а также от трещиноватости, влажности, температуры, пористости и слоистости.

В естественном состоянии пределы прочности при одноосном сжатии σ_сжосновных типов вмещающих пород Донбасса следующие: песчаники – 60-180 МПа; алевролиты – 25-100 МПа; аргиллиты – 10-70 МПа; известняки – 40-200 МПа. Для углей – 2,4-35 МПа.

Если нет более точных сведений, рекомендуется принимать

;;.

Трещиноватость, имеющаяся в массиве горных пород, в зависимости от ее интенсивности, снижает сопротивляемость массива сжатию по сравнению с образцом на 10-80%. Сопротивляемость массива растяжению может быть нулевой при густой сети открытых трещин; может быть снижена на 90-99% по сравнению с образцом при густой сети закрытых трещин и, наконец, быть снижена на 80-95 при микротрещиноватости.

Длительное увлажнениепород, которое часто наблюдается на угольных шахтах, снижает сопротивляемость массива сжатию по сравнению с образцом на 20-70%.

Увеличение температурыипористостиприводит к снижению прочностных характеристик пород.

Слоистостьгорного массива влияет на его сопротивляемость так, что в направлении вдоль слоистости сопротивляемость сжатию меньше, чем в направлении перпендикулярном слоистости, а сопротивляемость растяжению – наоборот.

Контрольные вопросы

1. Что такое напряжение?
2. Как определяются напряжения при растяжении, сжатии?
3. Как изменяются напряжения при растяжении в зависимости от ориентации сечения?
4. Понятие напряженного состояния в точке.
5. Что представляет собой тензор напряжений?
6. Что такое линейная деформация?
7. В чем заключается закон парности касательных напряжений?
8. Как формулируется закон Гука при растяжении?
9. Виды напряженных состояний.
10. Как определяются касательные напряжения в наклонных площадках при плоском напряженном состоянии?
11. Что такое круговая диаграмма напряженного состояния?
12. Что называют главными напряжениями?
13. Как с помощью круговой диаграммы напряжений определить главные напряжения?
14. Как определяется направление главных напряжений?
15. Круговая диаграмма напряженного состояния при объемном напряженном состоянии.
16. Чему равны наибольшие касательные напряжения?
17. Какие возникают напряжения и деформации при сдвиге?
18. Чему равна потенциальная энергия деформации?
19. В чем заключается природа хрупкого разрушения, разработанная А. Гриффитсом?
20. Что представляет собой кинетическая теория разрушения, разработанная академиком С.Н. Журковым?
21. В чем заключаются теории наибольших линейных деформаций, наибольших касательных напряжений, энергетическая теория прочности?
22. Что такое теория прочности Мора?
23. Способы построения паспорта прочности горных пород?
24. Какие свойства следует называть физико-механическими?
25. Общие понятия о механических свойств горных пород.
26. Какие показатели характеризуют прочность горных пород?
27. Как определяют прочность горных пород методом соосных пуансонов?
28. Как определяется предел прочности при растяжении?
29. В чем заключается метод определения прочности горных пород на разрыв методом раскалывания?
30. Какие схемы испытания применяются при изучении свойств песчаных и глинистых пород при сдвиге?
31. Опишите устройство стабилометров и их назначение.
32. Схемы передачи напряжений на породу в стабилометрах типов А и Б.
33. Определение угла естественного откоса песчаных пород.
34. Необходимые размеры образцов горных пород для исследования их механических свойств.
35. Каким образом определяются прочностные показатели на образцах неправильной формы?
36. В чем заключается метод определения прочностных характеристик с помощью удара шариковым молотком?

Какие значения принять удельного сцепления и угла внутреннего трения для песка средней крупности с модулем деформации 17 МПа?

Прошу помощи.
Получила заключение геологов. Согласно ему «Пески (aIV ИГЭ 3) серовато-бурые, буровато-желтые, средней крупности с прослоями мелких, средней плотности, водонасыщенные, глинистые, с дресвой и щебнем известняка и кремня от 5-10% до 20%. Вскрыты скважинами мощностью 3.6-7.10 м. По результатам лабораторных испытаний угол естественного откоса песков в сухом состоянии составляет 36-38гр., среднее значение -37гр., под водой — 32-35гр., среднее значение -34гр. Модуль деформации Е=17 МПА.»
В таблице даны только проценты содержаний частиц и степень неоднородности.

Какие значения принять удельного сцепления и угла внутреннего трения, и удельного веса грунта?

Просмотров: 8725

Vitvickaya

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Vitvickaya

Регистрация: 30.11.2014
Сообщений: 6
какой коэффициент пористости?

Андрей Александрович КИСИ

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Андрей Александрович КИСИ

Регистрация: 27.06.2015
Сообщений: 6
Сообщение от Андрей Александрович КИСИ
какой коэффициент пористости?

Коэффициента пористости нет в отчете. Только та информация, что приведена выше.
Пыталась по таблице снипа определить, опираясь на модуль днформации. Но такой модуль деформации соответствует мелким или пылеватым пескам, а не средним (как у меня в отчете). Буду благодарна за совет.

Vitvickaya

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Vitvickaya

Регистрация: 19.10.2012
Сообщений: 112
Сообщение от Vitvickaya

Коэффициента пористости нет в отчете. Только та информация, что приведена выше.
Пыталась по таблице снипа определить, опираясь на модуль днформации. Но такой модуль деформации соответствует мелким или пылеватым пескам, а не средним (как у меня в отчете). Буду благодарна за совет.

Если нет физических характеристик, то нужно, хотя бы удельное сопротивление, конуса, те данные по статическому зондированию, а без него непонятно рыхлый это песок или средней плотности и соответственно принять какую-либо механику просто невозможно.

Geolog_Toxa

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Geolog_Toxa

Регистрация: 27.06.2015
Сообщений: 6

Спасибо за участие в моем вопросе.
На листе №9 (приложение «Отчет по геологии-09») указано, что пески средней плотности.

Отчет по геологии-01.pdf (1.23 Мб, 170 просмотров)

Отчет по геологии-04.pdf (792.1 Кб, 76 просмотров)

Отчет по геологии-05.pdf (670.8 Кб, 62 просмотров)

Отчет по геологии-09.pdf (872.8 Кб, 85 просмотров)

Vitvickaya

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Vitvickaya

Регистрация: 03.08.2012
Сообщений: 4,346

Геология у Вас мягко сказать лажовая)))) — непарились, это же для частника. Вопрос, а была ли лаборатория вообще))). Так чего то высушили, чего то взвесили. Компрессия в отчете была? Песок конечно из под воды отобрать не смогли, это нормально)))). Но за то как шикарно описали верхний слой, который срезается)))). Обратите внимание на цифры — лаборатории не было — все тык в тык)))).
Песок примите грубо, по наихуднему е=0.7-0.75, хоть как то натягиваем до средней плотности. Показатели для средних песков геологи приняли по таблице Б.8 СП для е=0.75, как намывные пески. Сцепление решили не учитывать, это в принципе правильно в запас. Удельный вес песка примите У=1.6-1.7тс/м3 (это без воды). Но он у Вас под водой — меньше 1 будет. В принципе есть от чего то отталкиваться.
Какой фундамент под индивидуальный дом планируете, территория подтоплена?

Регистрация: 27.06.2015
Сообщений: 6
Сообщение от Podpolie

Геология у Вас мягко сказать лажовая)))) — непарились, это же для частника. Вопрос, а была ли лаборатория вообще))). Так чего то высушили, чего то взвесили. Компрессия в отчете была? Песок конечно из под воды отобрать не смогли, это нормально)))). Но за то как шикарно описали верхний слой, который срезается)))). Обратите внимание на цифры — лаборатории не было — все тык в тык)))).
Песок примите грубо, по наихуднему е=0.7-0.75, хоть как то натягиваем до средней плотности. Показатели для средних песков геологи приняли по таблице Б.8 СП для е=0.75, как намывные пески. Сцепление решили не учитывать, это в принципе правильно в запас. Удельный вес песка примите У=1.6-1.7тс/м3 (это без воды). Но он у Вас под водой — меньше 1 будет. В принципе есть от чего то отталкиваться.
Какой фундамент под индивидуальный дом планируете, территория подтоплена?

Спасибо. Немного расстроилась из-за оценки работы геологов.
Да, вода стоит на 0,5 метра, рядом речка (100 м). Уровень 1% обеспеченности на 1,9 м выше нижней точки участка. Думаю сваи с поднятием ростверка метра на два над уровнем участка: с одной стороны меньше стоимость, чем поднимать на такую высоту неэксплуатируемый цоколь, с другой — можно использовать (например как место стоянки а/м (или лодки).))))))))))

Vitvickaya

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Vitvickaya

Регистрация: 03.08.2012
Сообщений: 4,346

Да ладно это еще нормально, у меня глаз набит на геологов и подбит ими же. )))))
Хороший у Вас Заказчик — богатый, лодки там, лебеди плавают)))). Только обратите внимание — забивка свай в такой песок очень сложна. Зондирования нет. Возможны отказы с 2-3метров погружения. Если сваи — закладывайте сразу ударостойкие.

Регистрация: 27.06.2015
Сообщений: 6

Насчет лебедей не знаю, а вот лягушки могут быть.) Заказчика нет — узнаю для себя.
Благодарю за подсказки. Если можно еще поспрашиваю (наглеть, так наглеть!)). Условия работы техники стесненные, большой сваебой туда не загонишь. Думаю использовать пневмопробойник для забивки стальных труб с последующей заливкой бетоном. Может посоветуете что?

Vitvickaya

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Vitvickaya

Регистрация: 03.08.2012
Сообщений: 4,346

Вы знаете о пневмопробойниках! Уважаю)))).
Вещь старая, хорошая. Нужна только контора ответственная, посоветовать контору к сожалению не могу. Это технология как то заглохла, но опять стала оживать. Сам с такими штуками не работал, но мой отец в 60-80 под них проектировал, в т.ч. проходку под анкера, таких буровых станков, как сейчас не было. В обводненных песках, в моей конторе, больше балуются подмывом, вибропогружением если зданий рядом не было или завинчиванием трубы, как шуруп подвесным вращателем если были здания; при помощи копра, буровой или крана. Трубы используйте б/у из под нефти и газа. Стенка трубы желательно больше 7-8мм. Диаметр и длину, конечно же, подобрать расчетом. Это чисто забивная свая. Ржаветь и гнить в зоне переменного УГВ будет, никуда не денешься.
Можно также погрузить краном или экскаватором (не большими) подвесным гидромолотом. Еще можно погрузить обычной буровой на автоходу, но это долго и бетонирование сложное из под воды.
По деньгам конечно же любой вариант дорогой)))). Металл он и в Африке металл хоть и б/у.

Лабораторная работа №8 «Определение угла естественного откоса песчаного грунта в сухом и водонасыщенном состоянии»

Углом естественного откоса песка а называется угол между горизонтальной плоскостью и поверхностью наиболее крутого свободного откоса песчаного грунта, при котором песок еще сохраняется равновесие.

Значение а для сухих и водонасыщенных песков в рыхлом состоянии практически совпадает со значением угла внутреннего трения (р, но определяется значительно проще последнего.

При проектировании многих земляных сооружений угол естественного откоса сыпучего грунта а является одной из расчетных характеристик.

Определение угла естественного откоса грунта в лабораториях проводятся с помощью прибора для определения угла естественного откоса песка (рисунок 8.1), состоящего из круглой подставки со стойкой в центре, на которой нанесена шкала в градусах, и полого корпуса в виде усеченного конуса.

Рисунок 11.1- Прибор для определения угла естественного откоса песка

11.2 Цель работы

Определить угол естественного откоса песка.

11.3 Необходимое оборудование и материалы

Сыпучий грунт (песок); прибор для определения угла естественного откоса (рисунок 11.1); стеклянная чашка; сосуд с водой; ложка; воронка и резиновый молоточек.

Прибор устанавливается в стеклянную чашку и постепенно через воронку заполняется песком.

Коническая часть прибора плавно приподнимается над подставкой на 1-2 мм так, чтобы песок очень медленно высыпался из прибора в стеклянную чашку. После того как песок перестанет осыпаться, конус приподнять вверх и снять с прибора.

Оставшийся на подставке песок образует конус с минимальным углом естественного откоса для данного песка, так как отсыпан рыхло. Значение угла естественного откоса определяется по шкале на стойке прибора.

Опыт повторяется не менее трех раз. Расхождение между повторными определениями не должно превышать 2°.

За угол естественного откоса принимается среднее арифметическое значение результатов отдельных определений, выраженное в целых долях градуса.

Угол естественного откоса определяется для воздушно-сухого и водонасыщенного песка (под водой). Для повышения точности определения оба опыта выполняются трижды. Их результаты заносятся в таблицу 11.1.

Таблица 11.1 — Результаты испытания угла естественного откоса песка

УГОЛ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА

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. — М.: Гостоптехиздат . Составитель: А. А. Маккавеев, редактор О. К. Ланге . 1961 .

• УГОЛ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ
• УДЕЛЬНАЯ ВОДООТДАЧА

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
• 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 — 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. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• 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
• Угол естественного откоса песков — угол, образуемый поверхностью песчаного конуса, с горизонтальной плоскостью … Геологические термины
• угол естественного откоса (комбикормовой продукции) — Угол между основанием и образующей конуса, сформировавшейся при свободной вертикальной засыпке комбикормовой продукции. [ГОСТ Р 51848 2001] Тематики корма для животных Обобщающие термины качество комбикормовой продукции … Справочник технического переводчика
• угол естественного откоса (комбикормовой продукции) — 60 угол естественного откоса (комбикормовой продукции): Угол между основанием и образующей конуса, сформировавшейся при свободной вертикальной засыпке комбикормовой продукции. Источник: ГОСТ Р 51848 2001: Продукция комбикормовая. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации