2.4. Определение угла естественного откоса песчаных грунтов

Углом естественного откоса называют угол, при котором неукрепленный откос песчаного грунта сохраняет равновесие, или угол, под которым располагается свободно насыпаемый песок.

Угол естественного откоса определяют в воздушно-сухом состоянии и под водой. Для определения угла естественного откоса может быть использован прибор УО конструкции Д.И. Знаменского. Этот прибор состоит из прямоугольной банки и вкладыша, внутренняя часть которого разделена перегородкой на две части. Вкладыш имеет ручку. Банка и вкладыш изготовлены из прозрачного органического стекла.

На боковых сторонах вкладыша нанесена угловая сетка со шкалой, имеющейся также на задней стенке вкладыша. Вкладыш устанавливается внутри банки при помощи осей, которые входят в пазы подшипников, прикрепленных к боковым стенкам банки. Вкладыш может поворачиваться внутри банки на угол 45° и удерживаться в повернутом состоянии упорами.

Определение угла естественного откоса песка в воздушно-сухом состоянии.

4.1.1 Вынуть вкладыш из банки и поставить его на ровную поверхность.

4.1.2 Насыпать испытуемый грунт в обе части вкладыша.

4.1.3 Придать песку ровную горизонтальную поверхность и удалить избыток песка с помощью линейки.

4.1.4 Осторожно поставить вкладыш с грунтом внутрь банки так, чтобы оси вкладыша вошли в пазы подшипников; при этом ручка вкладыша должна опираться на стенку банки.

Плавно, без толчков и сотрясений, повернуть вкладыш при помощи ручки на угол 45° до упора. Поворот произвести на 5-6 с. При повороте вкладыша часть грунта отсыплется в банку, а оставшаяся часть образует с нижней стенкой вкладыша угол, который и является углом естественного откоса.

4.1.5 Определить угол откоса грунта в обеих частях вкладыша по делениям, нанесенным на его стенках. Отчет произвести с точностью до 1°.

В журнал опыта занести среднее значение из отчетов по двум частям вкладыша.

4.1.6 Повторить опыт два раза. Расхождения между определениями не должны превышать 1°

Определение угла естественного откоса песка под водой.

Насыпать во вкладыш песок и установить его в банке, как описано в пп. 4.2.1 – 4.2.4.

4.2.1 С помощью резинового шланга, конец которого опускается в зазор между вкладышем и банкой, заполнить банку водой до верхней метки, имеющейся на боковой поверхности банки.

4.2.2 Прекратить подачу воды, убрать шланг и дать грунту полностью насытиться водой (примерно 10-15 мин).

4.2.3 Повернуть вкладыш, как указано в п.5, замерить угол откоса в обеих частях вкладыша и среднее значение из двух отсчетов занести в журнал.

4.2.4 Повторить опыт два раза. Расхождение между повторными определениями не должно превышать 1°[5].

5.1. Границу раскатывания (пластичности) следует определять как влажность приготовленной из исследуемого грунта пасты, при которой паста, раскатываемая в жгут диаметром 3 мм, начинает распадаться на кусочки длиной 3—10 мм.

5.2. Подготовка к испытаниям

5.2.1. Подготовку грунта производят в соответствии с пп. 3.2.1— 3.2.5 или используют часть грунта (40—50 г), подготовленного для определения текучести.

5.3. Проведение испытаний

5.3.1. Подготовленную грунтовую пасту тщательно перемеши­вают, берут небольшой кусочек и раскатывают ладонью на стек­лянной или пластмассовой пластинке до образования жгута диа­метром 3 мм. Если при этой толщине жгут сохраняет связность и пластичность, его собирают в комок и вновь раскатывают до образования жгута диаметром 3 мм. Раскатывать следует, слег­ка нажимая на жгут, длина жгута не должна превышать ширины ладони. Раскатывание продолжают до тех пор, пока жгут не на­чинает распадаться по поперечным трещинам на кусочки длиной 3—10 мм.

5.3.2. Кусочки распадающегося жгута собирают в стаканчики, накрываемые крышками. Когда масса грунта в стаканчиках дос­тигнет 10—15 г, определяют влажность в соответствии с требова­ниями пп. 3.3 и 3.4[3].

Угол естественного откоса грунта » Строительство и ремонт: теория и практика

21.07.2017

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.

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.

Угол естественного откоса

Угол естественного откоса или критический угол естественного откоса гранулированного материала представляет собой самый крутой угол наклона относительно горизонтальной плоскости, на который материал может быть сложен без оползания. Под этим углом материал на поверхности откоса находится на грани скольжения. Угол естественного откоса — угол, при котором материалы будут выскальзывать из корпуса с наконечником — для некоторых типичных продуктов:

9009 900999992399999999999999999999999999999999999999999999999999009. 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023 3023

Материал	Угол откоса (degrees)
Alfalfa, ground	+45
Alum, lumpy	30 – 45
Alum, pulverized	30 – 45
Alumina	30
Асбест, измельченный	30
Пепел, сухой	33
пепел, влажный	36923
222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222hes. 0023	30
Asphalt	45
Bagasse	45
Baking powder	30 – 45
Bark, wood refuse	45
Bauxite, crushed	30 – 45
Bentonite	45
Бикарбонат соды	42
Боракс, штраф	30 – 45	Borx, Fine	30 – 45		.0018
Bran	30 – 45
Brewers grain	45
Brick	40
Calcium Carbide	30 – 45
Chalk, fine	45
Мел, комкористый	45
Хромическая кислота, хлопья	25
Хромде0023	33
Cinders, moist	34
Cinders, wet	31
Cinders and Clay	30
Clay	45
Clover seed	28
Угля, хард	24
Угля, мягкий	30
Кокос, избраненный	45
Cofee, fresh beans	35 – 45
Coke	23
Concrete	30
Cork, ground	45
Corn, grits	30 – 45
Хлопковое семя, торт Lumpy	30 – 45
Cryolite	30 – 45
КУЛЛЕТ	30 – 45
DOL. 0023	30 – 45
Earth, loose	28
Earth, compact	50
Feldspar, pulverized	45
Fish, meal	45
Flour , пшеница	45
Fluorspar, комки	45
Мусор	30
Gluten, Meal	3 30 – 459999	.0018
Graphite, flake	30 – 45
Gravel	40
Gypsum, pulverized	45
Hops, moist	45
Ilemenite	30 – 45
Пигмент оксида железа	40
Каолин, зеленый раздавленный	35
Lignite, Dry	30 – 45
30 – 45
Lime, hydrated	30 – 45
Limestone, pulverized	45
Linseed, meal	30 – 45
Malt	30 – 45
Marble, broken	30 – 45
Слюда, дробленая	30 – 45
Молоко. порошкообразный	45
Овес	32
Овес плющеный	30 – 45
Ore, dry	30
Ore, damp or fresh mined	37
Oyster shells, ground	30 – 45
Peanuts, shelled and not Shelled	30 – 45
Хлорид калия	30 – 45
Grits Rice	30 – 45
Рис, Грубая
. 0018
Rubber, ground scrap	45
Rubble	45
Salt, coarse	30 – 45
Salt, fine	30 – 45
Saltpeter	30 – 45
Песок, сухой	35
Песок, сырный	40
Песок, с измельченным камнем	27
222. Sware.0023	30 – 45
Shingles	40
Slate, pulverized	30 – 45
Soap, chips	30 – 45
Soap. powder	30 – 45
Soda ash	30 – 45
Stone	30
Stone, broken	27
Stone, crushed	30
Sugar, granulated	30 – 45
Sugar, raw cane	45
Sulfur	30 – 45
Tobacco	45
Wheat	28
Оксид цинка	45

• Угол естественного откоса – угол между горизонтальной плоскостью и стороной сваи

• Насыпь – Объем и масса

Рассчитайте объем склада!

Скачать и распечатать таблицу высоты запаса в зависимости от диаметра и угла естественного откоса

Как рассчитать угол естественного откоса

Угол естественного откоса – это минимальный угол, при котором любой сваленный громоздкий или сыпучий материал будет стоять, не падая вниз по склону. Один из способов продемонстрировать это — высыпать песок из мешка на землю. Существует минимальный угол или максимальный уклон, который песок будет поддерживать из-за сил гравитации и эффекта трения между частицами песка. Угол рассчитывается между вершиной сваи и горизонтальной поверхностью земли. Угол естественного откоса для сухого песка был рассчитан равным 35 градусам, тогда как угол естественного откоса цемента составляет 20 градусов.

Насыпьте сухой песок в кучу на ровной поверхности, чтобы образовалась куча сверху. Это приведет к получению сваи с относительно круглым основанием, что облегчит измерение.

Используя линейку и рулетку, измерьте высоту (h) кучи песка от пика до земли. Поставьте линейку рядом со стопкой, чтобы ее было легко прочитать. Осторожно вытяните рулетку до верха ворса, не нарушая ворса, и дайте другому концу рулетки пересечь линейку. Удерживая рулетку на одном уровне, следите за пересечением рулетки с линейкой. Напишите значение на бумаге. (Пример: h = 12 дюймов.)

С помощью рулетки измерьте горизонтальное расстояние (d) от середины ворса до края. Положите рулетку на землю рядом с кучей. Совместите один конец с одной стороной ворса и протяните рулетку к другому концу ворса. Напишите значение на бумаге и разделите на 2. Это даст вам расстояние от центра стопки до края. (Пример: общее расстояние по рулетке от одного конца ворса до другого = 30 дюймов. Разделите на 2, чтобы получить 15 дюймов. Таким образом, d = 15 дюймов)

Уравнение для расчета угла естественного откоса: tan-1(2h/d). Используя научный калькулятор, умножьте высоту на 2 и разделите это значение на расстояние. Затем нажмите клавишу обратного загара (или tan-1), и ответ будет только что рассчитан. Это даст вам угол естественного откоса α.

Поместите транспортир на ровную поверхность рядом с кучей песка. С помощью линейки проведите прямую линию от вершины кучи песка вниз по склону. Прочтите значение угла естественного откоса и запишите значение на бумаге.

Сравните расчетный угол естественного откоса из шага 4 и измеренный угол естественного откоса из шага 5. Если значения не отличаются друг от друга в пределах 1 градуса, повторите шаг 5.

Вещи, которые вам понадобятся

• Мешок с сухим песок
• Линейка
• Рулетка
• Транспортир
• Калькулятор
• Бумага
• Карандаш

Предупреждения

3 мешка с песком 90-50 фунтов сухого песка 90-50 фунтов 90-50 фунтов сухого песка. Соблюдайте осторожность при подъеме и высыпании песка.

Связанные статьи

Ссылки

• Глобальная безопасность: геометрические функции

Советы

• Большинство научных калькуляторов имеют клавишу «обратный тангенс-тангенс»1 или обозначает тангенс.

Предупреждения

• Мешки с сухим песком могут быть тяжелыми (30-50 фунтов). Будьте осторожны при подъеме и высыпании песка на этапе 1.

Об авторе

Брайан Баер пишет с 19 лет.