Меню

Формула для расчета угла естественного откоса



Угол естественного откоса песков и грунта

ГОСТ, регламентирующий определение угла естественного откоса

Одной из важнейших характеристик, которую надо учитывать при проектировании строительных объектов, является угол естественного откоса грунта. Сущность метода измерения этого показателя, необходимое оборудование, методику проведения испытания и обработки результатов регламентирует ГОСТ 27802-93 (ИСО 902-76).

Определение угла естественного откоса песка

Угол естественного откоса – это угол между свободной поверхностью сыпучего материала и горизонтальной плоскостью, при котором у грунта остается способность сохранять предельное равновесие.
От чего зависит величина угла естественного откоса? Следует учитывать следующие факторы:
— гранулометрический состав, шероховатость и форма зерен грунта влияют на силу внутреннего трения, возникающую при сдвиге. Степень увлажненности песка напрямую влияет на силу трения между частицами и снижает угол естественного откоса. Максимального показателя этот параметр достигает при возникновении капиллярной связности между зернами при сильном увлажнении. Однако при увеличении влажности грунта капиллярная связь между частицами уменьшается. В абсолютно сухом песке отсутствует связность между частицами, и угол естественного откоса совпадает с углом внутреннего трения;
— силы сцепления, на которую влияет степень однородности гранулометрического состава: породы, в состав которых входят минеральные зерна разного размера, обладают меньшим значением угла откоса благодаря тому, что мелкие частицы заполняют пустоты между более крупными, что облегчает их смещение по поверхности откоса;
— давления последующих слоев грунта.

Величина угла откоса определяет максимально допустимые углы скатов искусственных насыпей в карьере, отвалах и штабелях, а также используется для оценки устойчивости естественных откосов и необходимости проведения работ по их укреплению. Определяют крутизну откосов насыпей по следующей формуле:
где h – высота, а – заложение, m – коэффициент откоса.

Определение угла естественного откоса грунтов , угол естественного откоса щебня

Для определения угла естественного откоса в лабораторных условиях понадобятся:
· прибор УВТ-3
· сито с сеткой
· воронка конусообразная с длинным стеблем № 7

Этапы проведения эксперимента:
1. Высушенный в естественных условиях песчаный грунт просеивают через сито.
2. Прибор УВТ-3 устанавливают на поддон (при проведении испытания под водой — в специальную ванну, заполненную жидкостью до шейки обоймы. При этом насыщение песка водой продолжают до потемнения его поверхности).
3. Обойму полностью заполняют сухим песком через воронку.
4. Поднимают перегородку, и грунт естественным образом осыпается, образуя угол естественного откоса.
5. После того, как образовавшийся конус принял стабильную форму, отмечают точку на его вершине, соприкасающуюся с градуированной стойкой прибора.
6. Измеряют указанный параметр с помощью транспортира или тригонометрической функции:
tgα=h/ℓ, где h- высота откоса; ℓ — основание откоса.
7. Каждое определение выполняют не менее 3 раз. Допустимое несоответствие результатов — 2°.
8. Высчитывают среднее арифметическое значение результатов всех измерений в градусах. Точность измерения этого свойства грунта колеблется в пределах 1°.

Приборы для определения угла естественного откоса

Наиболее часто это физическое свйоство определяют следующими
методами:
1. высыпают грунт из воронки на горизонтальную плоскость;
2. переворачивают емкость, частично засыпанную песком;
3. в специальном ящике открывают створку, позволяя песку свободно сыпаться.
Существует и специальный прибор для определения угла откоса в лабораторных условиях — УВТ.
Составные части аппарата:
· металлический диск, установленный на 3 опорах с отверстиями диаметром 0,8-1,0 мм и резервуаром для насыщения песка водой.
· В центре диска находится шкала с делениями 5° — 45° для определения нужного параметра.
· Обойма в форме конуса для ограждения насыпаемого на поверхность песка.

Читайте также:  Суглинок угол откоса котлована

Заключение

Итак, угол естественного откоса грунта – важная физическая характеристика, которая зависит от нескольких факторов. Она необходима для установления уровня максимально допустимых углов откосов уступов карьеров и различных насыпей.
Насыщение влагой неукрепленной насыпи, угол откоса которой равен углу естественного откоса насыпи в сухом состоянии, может привести к потере устойчивости склонов.

Строительная лаборатория ООО “Бюро “Строительные исследования” занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте https://burosi.ru/

+7(812)386-11-75 — главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) — отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

4. А также в комментариях к публикации.

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.

Источник

Угол естественного откоса — Angle of repose

Угол естественного откоса , или критический углом естественного откоса , из гранулированного материала является крутым углом спуска или погружений по отношению к горизонтальной плоскости , в которой материал может быть свалил растекание. Под этим углом материал на скосе находится на грани скольжения. Угол естественного откоса может составлять от 0 ° до 90 °. Морфология материала влияет на угол естественного откоса; гладкие округлые песчинки не могут быть сложены так круто, как грубые, взаимосвязанные пески. На угол естественного откоса также может повлиять добавление растворителей. Если небольшое количество воды способно заполнить промежутки между частицами, электростатическое притяжение воды к минеральным поверхностям увеличит угол естественного откоса и связанные с этим величины, такие как прочность почвы .

Когда сыпучие сыпучие материалы насыпают на горизонтальную поверхность, образуется коническая куча. Внутренний угол между поверхностью сваи и горизонтальной поверхностью известен как угол естественного откоса и связан с плотностью , площадью поверхности и формой частиц, а также коэффициентом трения материала. Материал с низким углом естественного откоса образует более плоские груды, чем материал с большим углом естественного откоса.

Этот термин также используется в механике , где он относится к максимальному углу, под которым объект может упираться в наклонную плоскость без скольжения вниз. Этот угол равен арктангенс от коэффициента статического трения μ s между поверхностями.

Содержание

Применение теории

Угол естественного откоса иногда используется при проектировании оборудования для обработки твердых частиц. Например, его можно использовать для проектирования подходящего бункера или силоса для хранения материала или для определения размера конвейерной ленты для транспортировки материала. Его также можно использовать для определения вероятности обрушения откоса (например, отвала или насыпи неуплотненного гравия); осыпи склона происходит от угла естественного откоса и представляет собой крутой склон куча сыпучего материала будет принимать. Этот угол естественного откоса также важен для правильного расчета устойчивости сосудов.

Читайте также:  Отделка откосов входной двери ламинатом своими руками

Он также широко используется альпинистами как фактор при анализе лавинной опасности в горных районах.

Измерение

Существует множество методов измерения угла естественного откоса, каждый из которых дает несколько разные результаты. Результаты также чувствительны к точной методологии экспериментатора. В результате данные из разных лабораторий не всегда сопоставимы. Один метод — это испытание на трехосный сдвиг , другой — испытание на прямой сдвиг .

Если для материала известен коэффициент статического трения, то хорошее приближение угла естественного откоса можно получить с помощью следующей функции. Эта функция в некоторой степени точна для стопок, где отдельные объекты в стопке крошечные и складываются в случайном порядке.

где μ s — коэффициент статического трения, θ — угол естественного откоса.

Методы определения угла естественного откоса

Измеренный угол естественного откоса может варьироваться в зависимости от используемого метода.

Метод наклонной коробки

Этот метод подходит для мелкозернистых несвязных материалов с индивидуальным размером частиц менее 10 мм. Материал помещают в коробку с прозрачной стороной для наблюдения за гранулированным исследуемым материалом. Изначально он должен быть ровным и параллельным основанию коробки. Ящик медленно наклоняют до тех пор, пока материал не начнет сдвигаться в большом количестве, и измеряют угол наклона.

Метод фиксированной воронки

Материал переливается через воронку, образуя конус. Кончик воронки следует держать близко к растущему конусу и медленно поднимать по мере роста ворса, чтобы минимизировать воздействие падающих частиц. Прекратите заливку материала, когда ворс достигнет заданной высоты, а основание — заданной ширины. Вместо того, чтобы пытаться измерить угол полученного конуса напрямую, разделите высоту на половину ширины основания конуса. Арктангенс этого отношения — угол естественного откоса.

Метод вращающегося цилиндра

Материал помещается в цилиндр, по крайней мере, с одним прозрачным концом. Цилиндр вращается с фиксированной скоростью, и наблюдатель наблюдает за движением материала внутри вращающегося цилиндра. Эффект похож на наблюдение, как одежда перекатывается в медленно вращающейся сушилке для белья. Гранулированный материал будет принимать определенный угол при движении во вращающемся цилиндре. Этот метод рекомендуется для получения динамического угла естественного откоса и может отличаться от статического угла естественного откоса, измеренного другими методами.

Из различных материалов

Вот список различных материалов и их угол естественного откоса. Все размеры указаны приблизительно.

Материал (состояние) Угол естественного откоса (градусы)
Пепел 40 °
Асфальт (дробленый) 30–45 °
Кора (древесные отходы) 45 °
Отруби 30–45 °
Мел 45 °
Глина (сухой ком) 25–40 °
Глина (мокрая выемка) 15 °
Семена клевера 28 °
Кокосовый орех (тертый) 45 °
Кофе в зернах (свежий) 35–45 °
Земля 30–45 °
Мука (кукуруза) 30–40 °
Мука (пшеничная) 45 °
Гранит 35–40 °
Гравий ( щебень ) 45 °
Гравий (натуральный с песком) 25–30 °
Солод 30–45 °
Песок (сухой) 34 °
Песок (заполненный водой) 15–30 °
Песок (мокрый) 45 °
Снег 38 °
Мочевина (гранулированная) 27 °
Пшеницы 27 °
Читайте также:  Чем отштукатурить откосы входной двери

С разными опорами

Различные опоры изменят форму сваи (на рисунках ниже кучи песка), хотя углы естественного откоса остаются прежними.

Источник

Угол естественного откоса

Угол естественного откоса — это наибольший угол, который может быть образован откосом свободно насыпанного грунта в состоянии равновесия с горизонтальной плоскостью.

Угол естественного откоса зависит от гранулометрического состава и формы частиц. С уменьшением размера зерен угол естественного откоса становится положе.
В воздушно-сухом состоянии угол естественного откоса песчаного грунта равен 30—40°, под водой — 24—33°. Для грунтов, не обладающих сцеплением (сыпучих), угол естественного откоса не превышает угла внутреннего трения

(9.25)

Для определения угла естественного откоса песчаного грунта в воздушно-сухом состоянии используют прибор УВТ ( рис. 9.11, 9.12 ), под водой — ВИА ( рис. 9.13 ).

Согласно рис. 9.12 при наклоне ящика песок осыпается и, разрыхляясь, образует откос с углом, который можно определить транспортиром или по формуле

(9.26)

Понятие об угле естественного откоса относится только к сухим сыпучим грунтам, а для связных глинистых оно теряет всякий смысл, так как у последних он зависит от влажности, высоты откоса и величины пригрузки на откос и может изменяться от 0 до 90°.

Рис. 9.11. Прибор УВТ-2: 1 — шкала; 2 — резервуар; 3 — мерительный столик; 4 — обойма; 5 — опора; 6 — образец песка

Рис. 9.12. Определение угла естественного откоса вращением емкости (а) и медленным снятием пластинки (б): А — ось вращения емкости

Рис. 9.13. Прибор ВИА: 1 — ящик ВИА; 2 — образец песка; 3 — емкость с водой; 4 — транспортир; 5 — ось вращения; 6— пьезометр; 7— штатив

При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну плоских откосов земляных сооружений, траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл. 9.2. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.

Таблица 9.2. Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов, град.

Грунты Крутизна откосов при глубине выемки, м (отношение высоты к заложению)
1,5 3,0 5,0
Насыпные неуплотненные 56(1:0,67) 45(1:1) 38(1:1,25)
Песчаные и гравийные влажные 63(1:0,5) 45(1:1) 45(1:1)
Глинистые:
супесь 76(1:0,25) 56(1:0,67) 50(1:0,85)
суглинок 90(1:0) 63(1:0,5) 53 (1:0,75)
глина 90(1:0) 76(1:0,25) 63(1:0,5)
Лессы и лессовидные сухие 90(1:0) 63(1:0,5) 63(1:0,6)
Моренные:
песчаные, супесчаные 76(1:0,25) 60(1:0,57) 53 (1:0,75)
суглинистые 78(1:0,2) 63(1:0,5) 57(1:0,65)

Откосы насыпей постоянных сооружений выполняют более пологими, чем откосы выемок.

Источник