Естественный откос сыпучих материалов

Устойчивость откосов связанных и сыпучих грунтов. Метод круглоцилиндрических поверхностей при исследовании устойчивости откосов.

Устойчивость откосов должна быть обеспечена при;

1. при откопке котлованов и траншей и т.п.

2. при строительстве зданий на бровке откосов

3. при проектировании земляных сооружений (насыпи, дамбы, грунтовые платины и т.п.

4. при оценке устойчивости естественных откосов

Виды оползней и разрушений: 1. скольжения, 2 вращения, 3. разжижения.

Существуют аналитический и графический методы расчёта

Аналитический наиболее простые решения были получены для идеально сыпучих и связанных грунтов.

Идеально сыпучие грунты.(с=0, φ≠0 )

T’- сила трения T’=N*f где f- коэф. Трения

Из условия равновесия

P sinα – f P cosα = 0 откуда f= tg φ

Идеально связанные грунты (с≠0, φ=0)

допущения; — обрушение откоса по некоторой линии АD “c”- удельное сцепление

определяем вес призмы

P=((a*b)*(b*d)*γ)/2) * h = (h 2 *γ*ctgα)/2

(γ*h 2 *ctgφ*sinα)/2- (c/2)*(h/sinα) = 0

Метод круглоцилендрических поверхностей

Этот метод применяется для любых грунтов с введением допущений;

Основан на опытных данных о форме поверхности скольжения одной части грунта относительно другой

-Поверхность скольжения при обрушении круглоцилиндрическая;

-Отдельные блоки не оказывают давления друг на друга

Разбиваем на ряд отсеков и определяем для каждого вес ‘’P’’ и силу удельного сцепления ,,с,,

Силу Р раскладываем на состовляющие

Устойчивость откоса оценивается соотношением моментов удерживающих сил к моменту сдвигающих сил (относительно точки ,,О,,)

η – коэф устойчивости откоса и откос устойчив если η≥1,1….1,5

Для определения наиболее опасного положения поверхности скольжения

(координаты точки О )нужно ; провести из точки В лини ю под углом 36 0 Далее рассматриваем положение точек О1….Оn по этой линии. Определяем значения η и на перпендикулярах к линии ОВ стрем эпюру. По экстремуму эпюры определяем опасное положение точки О.

Определение давления сыпучих и связных грунтов на ограждения.

Данная задача ставится в следующих случаях;

1. при расчёте заглубленных сооружений на боковое давление грунта

2. при расчёте подпорных стен

3. при расчёте давления на конструкции от сыпучих материалов

Существуют аналитический и графоаналитический методы расчёта.

Аналитический наиболее простые решения получены для идеально сыпучих грунтов и однородных связанных грунтов.

Активное давление Еа действует в направлении смещения подпорной стены.

Ер- пассивное давление старается удержать подпорную стену от смещения.

Еа и Ер – определяются в предельнонапряжённом состоянии грунта.

Идеально-сыпучий грунт

Рассмотрим элементарный объём V на глубине z

γ – удельный вес грунта

на основании теории прочности Мора-Куллона

σ3=σ1*tg 2 (45 0 -φ/2)

Для определения активного и пассивного давления нужно найти равнодействующую.

tg 2 (45±(φ/2)) – обозначим ч-з α_а; α_р – коэф. Активного и пассивного давления

Ea= (γ*H 2 *tg 2 α_а)/2 Eр= (γ*H 2 *tg 2 α_р)/2

Однородно-связанные грунты

z’- расстояние от края подпорной стены до пересечения эпюр

Заменяем Ре на действие грунта высотой h и γ

σ3=γ(h+z)tg 2 (45-φ/2)-Pe

σ3=γztg 2 (45-φ/2) — 2c*tg(45-φ/2)

σ_φ3— характеризует давление без учёта удельного сцепления

σ_c3— показывает на сколько на сколько снижается давление при учёте сил сцепления z’ = 2c / (γ*tg(45-φ/2))

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Устройство для определения угла естественного откоса сыпучих материалов

Патент 1413405

Устройство для определения угла естественного откоса сыпучих материалов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения угла естест-венного откоса сыпучих материалов. Целью изобретения является повышение точности за счет центробежного выделения частиц из потока аэровзвеси с соблюдением условий формирования конуса свободным падением на горизонтальную поверхность. При измерении пробоотборную трубку 3 вводят в трубопровод , по которому перемещается аэровзв:;сь частиц сыпучего материала, и отсасывают его объемным расходом порядка 0,01 . Частицы выделяются из потока за счет центробежных сил в спирально — коническом сепараторе 4, спускаются по его стенкам и по выходному цилиндрическому каналу 5 осыпаются на диск 2, который прижат к торцу канала 5. После накопления сыпучего материала в канале 5 диск 2 отводят от торца канала 5. На диске 2 при этом формируется конус из сыпучего материала. Угол конуса 14 измеряют с помощью излучателя и зрительной трубы 7. 1 з.п.ф-лы. Зил. S (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4197230/25-28 (22) 27.02.87 (46) 30.07.88. Бюл. Ф 28 (71) Бескудниковский комбинат строительных материалов и конструкций В 1 (72) Л.Я.Градус, И.С.Бойм, Ю.N.Жуков и Я.M.Зусманович (53) 531.717 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1226000, кл. С 01 В 3/56, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА

ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения угла естест-венного откоса сыпучих материалов.

Целью изобретения являе тся повышение точности за счет центробежного выделения частиц из потока аэровзвеси с

„.Я0„„1413405 А1 (51) 4 G 01 В 5/24 соблюдением условий формирования конуса свободным падением на горизонтальную поверхность. При измерении пробоотборную трубку 3 вводят в трубопровод, по которому перемещается аэровзв»сь частиц сыпучего материала, и отсасывают его объемным расходом порядка 0,01 м /мин. Частицы выделяются из потока за счет центробежных сил в спирально — коническом сепараторе 4, спускаются по его стенкам и по выходному цилиндрическому каналу

5 осыпаются на диск 2, который прижат к торцу канала 5. После накопления сыпучего материала в канале 5 диск 2 отводят от торца канала 5. На диске 2 при этом формируется конус из сыпучего материала. Угол конуса

14 измеряют с помощью излучателя и зрительной трубы 7. 1 3 ° IT ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения угла естественного откоса сыпучих материалов при конструировании элементов пневмотранспортных систем, аппаратов сепарации и пылеулавливания, бункеров.

Целью изобретения является повышение точности определения угла.

На фиг. 1 показана схема устройства для определения угла естественного откоса сыпучих материалов; на фиг. 2 — разрез A A на фиг. 1; на фиг. 3 — сменные насадки.

Устройство содержит разъемный корпус 1, установленный в нем с возможностью осевого перемещения диск

2, насыпной механизм, выполненный в виде пробоотборной трубки 3 и центробежного спирально-конического сепаратора 4 с выходным цилиндрическим каналом 5, измеритель угла конуса выполненный в виде закрепленных на корпусе 1 излучателя 6 и зрительной трубы 7 с поворотным перекрестием 8, неподвижно установленным градуированным лимбом 9 и заслонкой 10, опорную решетку 11, фильтр 12 и отводящий патрубок 13.

Устройство работает следующим образом.

Пробоотборную трубку 3 вводят в трубопровод, по которому перемещается аэровзвесь частиц сыпучего материала, и отсасывают его с объемным расходом порядка 0,01 м /мин. Взвешенные частицы выделяются из потока под действием центробежных сил в центробежном спирально — коническом сепараторе 4, спускаются по его стенкам и по- выходному цилиндрическому каналу 5 осыпаются на диск 2, который прижат к торцу канала 5. После накопления сыпучего материала в кана.ле 5 диск 2 отводят от торца канала

5, при этом избыточный сыпучий материал осыпается с диска 2, образуя

Достоверные условия формирования конуса создают, выбирая высоту канала 5 более 1,5 его диаметра, а диаметр диска 2 — не более 1,3 диаметра KBHBIIB 5 °

При измерении угла конуса открывают заслонку 10, включают излучатель

6 и наблюдают конус 14 через зрительную трубу 7.. Затем совмещают вершину конуса 14 с центром поворотного перекрестия 8 и с помощью лимба 9 отсчитывают величину угла конуса 14.

Фо рмула изо бре тения

1. Устройство для определения угла естественного откоса сыпучих материалов, содержащее корпус, установленHbIA в нем диск с рабочей поверхнос25 тью и закрепленные на корпусе насыпной механизм и измеритель угла конуса, отличающее с я тем, что с целью повышения точности, насыпной механизм выполнен в виде центробежного спирально-конического сепаратора с выходным цилиндрическим ка» алом, соосным с диском, который установлен с возможностью осевого перемещения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что измеритель угла конуса выполнен в ниде закрепленных на корпусе и оптически связанных между. собой излучателя и зрительной трубы с поворотным перекрестием и неподвижно установленным градуированным лимбом, а оси излучателя и трубы взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, параллельной рабочей поверхности диска.

Со став и тель В . Хари тонов

Корректор Э. Лончакова

Тираж 680 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Виды и состав песка и песчаных грунтов

Особенность песчаных грунтов состоит в том, что в нем преобладают частицы, состоящие из одного минерала, их размер варьируется от 0,05 до 2 миллиметров. Содержание частиц глины в песчаном грунте составляет не более пяти процентов. При отсутствии влаги они, по сути, характеризуются как обычные сыпучие тело, а если становятся влажными, то образуют низкий уровень связности. Некоторые виды песков, если в них попадет вода, будут обладать гидрофильными свойствами, т.е. слабо отдавать воду. Они называются плывунами.

Основные отличия песков с инженерно-геологической точки зрения (сопротивление сдвигам и способность к пропусканию воды) могут широко варьироваться в зависимости от отсутствия или наличия в них частиц пыли и гравийно-галечниковых крупиц, а помимо этого, он величины самих частиц песка. Так что характеристики, отличающие одни виды песчаных грунтов от других, используются для того, чтобы разделить их на виды, благодаря чему разделены чистые, пылевые и гравелистые пески. Помимо этого, к песчаным грунтам можно отнести легкие супеси, которые отличаются преобладанием крупиц песка, а количество глинистой фракции равняется трем-пяти процентам.

Песок распространен практически везде. Пользуясь данными исследователей, участки, в которых наличествуют супесчаные грунты и пески, в Российской федерации образуют площадь практически в два миллиона квадратных километров, из которых около полумиллиона находятся в центральной части России. Песочные массивы в Казахстане составляют площадь в миллион квадратных километров.

Структура песков

Структура гранул песка в высшей степени многообразна. Его отличия зависят от положения тектонических плит, строения веществ, входящих в состав песка, природно-климатическими условиями, от минералогического состава. Пески крупной формы, среднекрупные, гравелистые, имеют широкое распространение в районах складок гор, где они находятся в разрезах отложений разного генезиса. Такие пески в большом количестве представлены в районах движения устойчивых блоков континентальной земной коры и в метаморфических частях фундамента платформ. Среди старых плит, но в большей степени среды молодых блоков земной коры, наибольшее распространение получили более рассеянные виды песков – мелкодисперсные, пылеватые, а также имеющие средний размер песчинок. В данной местности пески по составу обладают большей грубостью, и располагаются в моренных и флювиогляциальных отложениях, и образованных благодаря ним аллювиальным размывам, и озерным и морским образованиям. В толще отложений, формирующихся постоянными водными потоками (аллювиальных отложениях) такие виды песков часто находятся в самом низу разреза (т.н. фации перлювия), а верхние слои составляют более однородные мелкие, пылевые и средние пески (т.н. русловая фация, а также пойменная фация.)

То, из чего состоят гранулы песков, зависит от их генезиса, что наглядно показывается в аккумуляции и пределах единой области сноса. Например, во многих областях, которые подверглись в четвертичный геологический период оледенению, самыми грубыми по свойствам будут водно-ледниковые пески. Пески, имеющие более молодой возраст (аллювиальные), образованные в результате переотложений и размываний реками более старых флювиоглянцевых песков, представляют собой ярко выраженную дисперсную гомогенную структуру. Пески, сформировавшиеся в месте дельт рек (прибрежно-морские), состоят из еще более мелких частиц.

Процент однородности относительного содержания частиц в песке может широко варьироваться, причем даже внутри одной толщи песка (а также в разрезе). Большее единообразие приходится на морские пески, и те, которые содержатся в эоловых отложениях, так что они являются в равной мере монодисперсными. Песок с таким составом также может встречаться в отложениях, сформировавшихся постоянными водными потоками рек, находящихся в равнинах.

Полидисперсные виды песков присутствуют в слоях разных отложений, которые сформированы в горных районах.

Для нескольких видов песчаных грунтов, которые образовались благодаря водным потокам, свойственно повышение уровня дисперсности в зависимости от того, насколько они далеко находятся от источника снова. Характерный пример – аллювиальные пески.

Минеральный состав песков

Минеральный состав песков тоже разнороден, в нем присутствуют многие минералы, но стоит выделить несколько, количество которых значимо в процентном соотношении: хлориты – 1%, доломит – 3%, кальцит – 7%, полевые шпаты 8%, кварц (который, кстати, является самым распространенным минералом на Земле) – 70%, на долю других минералов приходится 11%. Эта статистика показывает, что песок состоит в основном из кварца и полевых шпатов, из этого следует, что такие пески наиболее широко распространены.

В Российской федерации в подавляющей части мест в песчаных грунтах содержится относительно мало солей (легкорастворимых и среднерастворимых), их содержание не превышает одной сотой процента. Хотя в районах, находящихся на юге страны, пески с высоким содержанием соли (более 0,3% легкорастворимых солей) встречаются довольно часто, и представлены в основном морскими и континентальными образованиями. В слоях пролювиальных, аллювиальных, и прочих видах песков большое количество соли получилось благодаря континентальным засолениям, вызванным увеличением уровня подземных вод (ввиду антропогенных или естественных причин).

Стоит отметить, что во многих случаях в песках в различном процентном отношении содержится железо (до нескольких процентов). Железо в составе песков будет либо первичным (появившимся в результате разрушения метаморфических и магматических пород), либо вторичным (образованным в результате почвообразования и выветривания), оно присутствует в закисной и окисной форме.

Также в песках центрального и северных регионов страны могут быть остатки растительного происхождения (в основном не более 3%, но может доходить до 10% и даже больше, в таком случае к названию песка добавляется «с примесью растительных остатков»).

Содержание воды в песках

Уровень влаги в песках разнится от одного-двух процентов до тридцати. Верхние слои песка содержат мало влаги, в районе 1-5%. При капиллярном увлажнении содержание влаги сильно увеличивается, плоть до 30% на уровне подземных вод. Обычно влага в песках не содержит солей, однако в аридных районах воды часто насыщены минералами. Кроме того, высокое содержание минералов характерно для подземных вод, находящихся среди песков, что характерно, например, для морских берегов. По физическому состоянию вода, присутствующая в песках, а также легких супесях, может быть отнесена к гравитационной и капиллярной.

Грунты, виды, характеристика

Виды грунтов

Грунты, используемые в качестве оснований зданий и сооружений, подразделяются на:

• глинистые;
• песчаные;
• крупнообломочные;
• скальные;
• заторфованные.

Глинистые грунты

Глинистые грунты — это связанные грунты, для которых число пластичности Jp больше или равно 0,01. По содержанию песчаных частиц и числа пластичности глинистые грунты подразделяются на супесь, суглинок, глину (табл. I).

Числом пластичности называют разницу между влажностью на границе текучести и влажностью на границе раскатывания в долях единицы.

Глинистые грунты в зависимости от их плотности и влажности могут находиться в различном состоянии, которое характеризуется показателем консистенций J 1 (табл. 2).

Среди глинистых грунтов должны быть выделены:

• илы;
• просадочные грунты;
• набухающие (пучинистые) грунты.

К илам относятся глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном сложении влажность, превышающую влажность на границе текучести, и коэффициент пористости, превышающий значения для супесчаного ила е > 0,9, для суглинистого ила е ≥ 1,0, для глинистого ила е ≥ 1,5.

Илы выделяются среди глинистых грунтов в особую группу, так как в строительном отношении они являются неблагоприятными грунтами, т. е. строить на них нецелесообразно.

К просадочным грунтам относятся глинистые грунты, которые под воздействием внешней нагрузки или собственнрго веса при замачивании водой дают дополнительную осадку (просадку).

При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессы и лессовидные грунты.

В зависимости от просадки и собственного веса при замачивании просадочные грунты подразделяются на два типа:

• тип 1 — когда просадка грунта от собственного веса не превышает 5 см;
• тип 2 — когда просадка грунта от собственного веса больше 5 см.

К набухающим (пучинистым) грунтам относятся :глинистые грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме.

Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки в компрессионном приборе подразделяются на:

слабонабухающие, если 0,0404 ≤ δн ≤ 0,08;
средненабухающие, если 0,08 сильнонабухающие, если δн > 0,12.

Песчаные грунты

Песчаные грунты — это сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности.

В зависимости от крупности частиц они подразделяются на пять групп, табл. 3.

По степени влажности песчаные грунты подразделяются на три группы, табл.4.

По степени плотности их сложения песчаные грунты в зависимости от коэффициента пористости подразделяются на три группы, табл. 5.

Крупнообломочные грунты

Крупнообломочные грунты — это несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических и осадочных пород с размерами частиц более 2 мм. В зависимости от крупности частиц они подразделяются на три группы, табл. 6.

По степени влажности крупнообломочные грунты подразделяются на маловлажные, влажные, насыщенные водой, табл. 7.

Скальные грунты

Скальные грунты — это изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами (спаенные и сцементированные), залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. Скальные грунты подразделяются на магматические, метаморфические, осадочные табл. 8.

Магматические, метаморфические, а также осадочные сцементированные породы с кремнистым цементом (кремнистые конгломераты, брекчии, песчаники, известняки, опоки) не растворяются в воде.

К растворимым относятся следующие скальные породы:

• труднорастворимые — известняки, доломиты, известковистные конгломераты и песчаники;
• среднерастворимые — гипс, ангидрит, гипсоносные конгломераты;
• легкорастворимые — каменная соль.

В результате фильтрации воды-через трещины в растворимых скальных породах возможно образование карстовых полостей.

Заторфованные грунты

Заторфованные грунты различаются между собой по степени заторфованности табл. 9.

Улучшить свойства грунтов можно проведением следующих мероприятий:

• уплотнение грунта методом укатывания катками, машинами;
• уплотнение грунта с помощью различных трамбовок (механических, электрических);
• уплотнение грунта вибрированием;
• уплотнение слабого грунта глубинным дренажом;
• закрепление слабых, в том числе просадочных грунтов, другими доступными способами.

Экспериментально-технологическая лаборатория

Руководство деятельностью экспериментально-технологической лаборатории (ЭТЛ) осуществляется заведующим лабораторией – к.т.н., доцентом Бандаевским Г.И. Положение

Цели и задачи деятельности ЭТЛ ФТП:

Целью инновационной деятельности ЭТЛ ФТП является углубление технологической подготовки студентов путем привлечения их к работе, изготовлению и испытанию опытных образцов специализированного технологического оборудования.

Основными задачами ЭТЛ ФТП являются:

• проведение патентных исследований и оформление заявок на патенты;
• организация кружка технического творчества из числа студентов старших курсов ФТП;
• разработка, изготовление, и испытание опытных образцов технологического оборудования и специализированных устройств контроля по следующим направлениям:

1. Сушка сыпучих, кусковых и длинномерных материалов.
2. Термическая и механическая обработка сыпучих материалов.
3. Методы и устройства для испытаний и контроля качества продукции.

• создание базы данных и разработка компьютерных справочников для кружков технического творчества;
• разработка методик экспериментальных исследований и оценки качества продукции;
• участие в научных конференциях, конкурсах проектов и грантов;
• коммерциализация проектов и законченных разработок.

Результаты работы ЭТЛ:

1. Бандаевский Г.И. Образовательные технологии с использованием программно-аппаратурных компьютерных модулей / Учебное пособие, Томск, ТГПУ – 2010.
2. Патенты:

• Патент № 75883 Автоматизированная установка для сушки сыпучих материалов, 2008 г. (Бандаевский Г.И.);
• Патент № 74169 Наплавная гидроэлектростанция, 2008 г.;
• Патент № 76484 Схемное устройство модульного учебного компьютера, 2008 г.;
• Патент № 79651 Технологическая линия сушки пиломатериалов, 2009 г.
• Патент № 89702 «Устройство измерения угла естественного откоса сыпучего материала», 2010г.
• Патент № 94026 «Учебный компьютерный модуль», 2010г.
• Патент на полезную модель № 101461 «Гидроударная электростанция», 2011г.
• Патент на полезную модель № 2012106230/12 (009263) «Игла швейной машины», 2013г.
• Патент № 152363 Автоматизированная линия сушки пиломатериалов, 2014г.
• Патент № 157639 Автоматизированный самоходный дождеватель почвы, 2015г.
• Патент № 165108 Микрометр Бандаевского, 2016г.
• Патент № 166596 Установка плавления термопластичных полимерных материалов, 2016г.

1. НИР “Формирование креативной образовательной среды на основе применения коммутируемых компьютерных модулей”. Тема включена в комплексную программу НИР “ Развитие профессионально-педагогического образования РФ: «Научные основы и инновации» 2011-2015 гг.