Пгс угол внутреннего трения: 197-91, 4 | | , Rmnt.ru

Определение пригодности грунтов для засыпки металлических гофрированных сооружений

04.01.2016

Проблема отсутствия или высокая стоимость необходимого грунта для засыпки гофрированных арок и труб становится всё более актуальной. Большинство осадок и деформаций гофрированных сооружений связано именно с ней. Соответственно, вопрос пригодности материалов для отсыпки грунтовых обойм гофрированных конструкций стоит сегодня в ряду важнейших в дорожной отрасли.

Зам. директора по проектированию
ЗАО «Гофросталь»
Главный инженер проектов
ООО «СевЗапРегионСтрой»
Пупышев Алексей,
+7-905-564-7691,
e-mail: [email protected]


Ведущий инженер «СевЗапРегионСтроя»
Бабурин Василий

Объемы строительства арочных сооружений и труб с применением металлических гофрированных конструкций (МГК) растут с каждым годом, достигаются новые рекорды.

15 лет назад массовое строительство ограничивалось круглыми  трубами диаметром до 3 метров. В наши дни размеры гофрированных сооружений 10-12 метров стали обычными, пролёты МГК производства ЗАО «Гофросталь» уже превышают 17 метров. Такое стремительное развитие обусловлено не только меньшей ценой по сравнению с традиционными конструкциями, но и удобной транспортировкой материалов для работы, быстрой монтажа, и низкой стоимостью эксплуатации.

Основой безопасности строительства и эксплуатации гибких засыпных конструкций является совместная работа с грунтом обоймы вокруг оболочки. Если недавно нормативы и расчетные комплексы имели ряд сложностей, то современная расчетно-конструктивная база позволяет надежно проектировать и рассчитывать грунто-стальные структуры с учетом односторонней работы грунта на сжатие и сдвиг. Программные комплексы вычисляют параметры напряженно-деформированного состояния всех элементов сооружения на любом этапе возведения и эксплуатации. Чтобы назначить параметры будущих грунтов засыпки, проектом достаточно установить только технические требования к физико-механическим свойствам.

Современная нормативная база ограничивает зерновой состав грунтов для засыпки, а требования к сжимаемости грунтов устанавливаются проектным модулем деформации грунта, который может варьироваться от 15 до 100 МПа в зависимости от размеров сооружения,  высоты засыпки. Требования к коэффициенту уплотнения от 0,95 до 0,98. Сочетание этих трех параметров и определяют будущие свойства обоймы грунто-стальной конструкции.

Ограничение количества глинистых частиц предупреждает возможность морозного пучения и обеспечивает фильтрацию воды. Максимальный размер обломков должен быть таким, чтобы они свободно умещались, не заклиниваясь во впадине гофра.

Этим требованиям соответствуют пески средней крупности, крупные, гравелистые, щебенисто-галечниковые и дресвяно-гравийные грунты, не содержащие обломков размером более 50 мм. Грунты не должны содержать более 10% частиц размером менее 0,1 мм, в том числе более 2% глинистых размером менее 0,005 мм [1].

В проектах арочных сооружений и труб большого диаметра для обеспечения надежности проектировщиками применяется ПЩС (песчано-щебеночная смесь) по [2], или ПГС (песчано-гравийная смесь) по [3]. Модуль деформации грунта E, определяется расчетами.

С этого момента основной задачей становится обеспечение соответствия применяемого грунта засыпки требованиям норм и проекта. И возникает проблема, описанная в предисловии.

Для решения этого вопроса следует определить грунты, которые имеются в наличии и выполнить испытания. Компрессионные испытания грунтов необходимо сделать даже в том случае, если применяется хорошо фракционированный материал, так как сжимаемость грунта зависит не только от зернового состава, но и от других механических свойств грунта.

Пренебрежение компрессионными испытаниями грунта обязательно приведет к неконтролируемым осадкам арки в случае, если модуль деформации грунта окажется ниже проектного. Если не принимать меры, то возможны прогибы свода, а так же обрушение конструкций под собственным весом. Осадка сооружения проходит в течение 4-6 месяцев, реже – за год или более, в зависимости от стабилизации грунтов всей насыпи. За это время сооружение уже может быть введено в эксплуатацию, а устранить последствия можно только заменой грунта обоймы.  Случай с обрушением путепровода под г. Симферополем (фото 1, фото 2) приобрел широкую известность, в том числе по этой причине.

Рассмотрим пример засыпки путепровода пролетом 17 метров (фото 3). Проектом установлены следующие требования к грунту: зерновой состав в соответствии с [1], модуль деформации грунтовой обоймы в зоне механизированного уплотнения не менее 50МПа, для зоны ручного уплотнения 90МПа.

Для устройства обоймы были исследованы три материала (см. график):

  • ПЩС С6 по ГОСТ 25607-2009 [2] – кривая 1;
  • ПГС по ГОСТ 23735-79 [3] – кривая 2;
  • Песок мелкий по ГОСТ 8736-2014 [4] – кривая 3.

Проектом предусматриваются достаточно жесткие требования по деформативным свойствам грунта, заранее был риск, что испытания не покажут требуемых значений. Поэтому Заданием было дополнительно предусмотрено ускоренное определение предела прочности в возрасте 7 суток с последующим вычислением модуля деформации ПГС с цементом 6% по массе и смеси ПЩС с цементом 4% по массе. Приготовление и испытания цементогрунта были проведены в соответствии с [5].

Согласно Заданию, для выбора оптимального грунта засыпки МГК из имеющихся вариантов при лабораторных испытаниях определены следующие характеристики образцов:

  1. Зерновой состав, весовые параметры, естественная влажность, оптимальная  влажность для максимального уплотнения;
  2. Угол внутреннего трения и значения модулей деформации в интервале давлений 0.1 — 0.6 МПа для проб грунта;
  3. Угол внутреннего трения и значения модулей деформации в интервале давлений 0.
    1 — 0.6 МПа для смеси грунта и цемента в соответствии с Заданием.

ТАБЛИЦА ПРИГОДНОСТИ ОБРАЗЦОВ ГРУНТА ДЛЯ ЗАСЫПКИ


(ВСЕ ПРОТОКОЛЫ МОЖНО ПОСМОТРЕТЬ ПО ССЫЛКАМ В ТАБЛИЦЕ)

№ кривой

Грунтовый материал

Соотв. ОДМ, [1]

№ прот.

Егр, МПа

№ прот.

Цементогрунт по [5]

Кол-во цемента,

%

Прочн.  R7,МПа

№ прот

Ец-гр, МПа

1.

ЩПС С6 по [2]

Да

№328

53,33

№364

4,0

1,9

№16/10-202

120

2.

ПГС по [3]

Да

№ 329

17,31

№348

6,0

0,85

-

60

3.

Песок по [4]

Нет

№330

16,63

№349

не испытывался

Модуль деформации принят средним по результатам испытаний в интервале давлений 0,2-0,4 МПа. Согласно расчетам, расчетное давление в грунте обойм составляет 0,28МПа. Модуль деформации цементогрунта определен по табл.1 ВСН 164-69 [5] с учетом ф.4.

По результатам испытаний приняты следующие решения. Грунтовая обойма отсыпалась из ПГС по [3] при оптимальной влажности с коэффициентом уплотнения не менее 0.95 максимальной стандартной плотности. В зоне 0–500 мм от стенки МГК грунтовая обойма выполнялась из смеси ПЩС С6 по [2] с добавлением 4% цемента с коэффициентом уплотнения не менее 0.

95. Технология устройства обоймы и контроль за деформациями арки выполнялись в соответствии со специально разработанным технологическим регламентом (pdf 18 МБ).

Специалисты ЗАО «Гофросталь» готовы оказать содействие в любых вопросах по проектированию и строительству сооружений из МГК, а так же в разработке и утверждении технологических схем производства работ, в определении оптимального грунтового материала для обеспечения надежной работы пролетного строения сооружения.


Литература

  • ОДМ 218.2.001-2009 «Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий (дорожно-климатических зон)».
  • ГОСТ 25607-2009 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов».
  • ГОСТ 23735-79 «Смеси песчано-гравийные для строительных работ».
  • ГОСТ 8736-2014 «Песок для строительных работ. Технические условия».
  • ВСН 164-69 «Технические указания по устройству дорожных оснований из обломочных материалов, укрепленных цементом».


Таблица основных коэффициентов трения для разнородных материалов | Трение между грунтом и задней поверхностью конструкции | GEO5

Значения угла δ для разных границ (согласно NAVFAC)

Межфазный материал

Коэффициент трения tg (δ)

Угол трения δ°

Бетонный массив на следующих грунтовых основаниях:

Чистая твердая порода

0,7

35

Чистый гравий, гравийно-песчаные смеси, крупный песок

0,55 to 0,6

29 to 31

Чистый мелкий и средний песок, илистый средний и крупный песок, илистый или глинистый гравий

0,45 to 0,55

Чистый мелкий песок, илистый или глинистый мелкий и средний песок

0,35 to 0,45

19 to 24

Мелкий песчаный ил, непластичный ил

0,30 to 0,30

17 to 19

Очень жесткая и твердая осадочная или предуплотненная глина

0,40 to 0,50

22 to26

Средне жесткая и жесткая глина, илистая глина

0,30 to 0,35

17 to 19

Стальные шпунтовые ряды в следующих видах грунта:

Чистый гравий, гравийно-песчаные смеси, хорошо отсортированный щебень с обломками

0,4

22

Чистый песок, илистая гравийно-песчаная смесь, твердый щебень одного размера

0,3

17

Илистый песок, гравий или песок, смешанный с илом или глиной

0,25

14

Мелкий песчаный ил, непластичный ил

0,20

11

Штампованные бетонные или or железобенные шпунтовые ряды в следующих видах грунта:

Чистый гравий, гравийно-песчаные смеси, хорошо отсортированный щебень с обломками

0,40 to 0,50

22 to26

Чистый песок, илистая гравийно-песчаная смесь, твердый щебень одного размера

0,3 to 0,4

17 to 22

Илистый песок, гравий или песок, смешанный с илом или глиной

0,3

17

Мелкий песчаный ил, непластичный ил

0,25

14

Различные конструкционные материалы:

Околотая мягкая порода на околотой мягкой породе

0,7

35

Околотая твердая порода на околотой мягкой породе

0,65

33

Околотая твердая порода на околотой твердой породе

0,55

29

Кладка по дереву (крупнозернистость)

0,5

26

Железо на железо на сцепке шпунтов

0,3

17

Научное обоснование физической, механической и математической сущности угла внутреннего трения грунта Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 624. 131

DOI: 10.14529/build170204

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ, МЕХАНИЧЕСКОЙ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СУЩНОСТИ УГЛА ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ГРУНТА

Л.М. Борозенец

Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти

Приведены результаты ретроспективных исследований физической сущности угла внутреннего трения грунта. Определена триединая сущность угла внутреннего трения грунта: физическая, механическая и математическая. Анализом исходных данных нормативных прочностных характеристик различных видов грунтов и их теоретическим исследованием выявлены факторы, представляющие физическую сущность угла внутреннего трения грунта ф; открыты новые разновидности классификации пылевато-глинистых грунтов: суглинопесь и супылепесь; впервые обнаружены значения показателей степени функции тангенса угла внутреннего трения грунта, определяющих значения сил сопротивления зацепляемости при сдвиге суглинопесей, супесей, супылепесей и песков. С использованием моделей наклонно-плоскостных механизмов определены факторы механической сущности угла внутреннего трения грунта. Математическая сущность угла внутреннего трения грунта представляется тем, что он определяется обратной степенной функцией тангенса с аргументом отношения предельного касательного напряжения сдвига грунта к постоянному нормальному напряжению его сжатия при сдвиге. Сделаны выводы по содержанию результатов исследования.

Ключевые слова: механика, угол, сущность, трение, степень, функция, информация, равновесие, связность, сцепление, зацепляемость, площадка, скольжение, сила, грунт, глина, суглинок, супесь, песок, напряжение.

1. Результаты ретроспективных исследований физической сущности угла внутреннего трения грунта

Механика грунтов изучает напряжение и деформацию в грунтах при приложении к ним силовых воздействий. Модели механики грунтов базируются на теоретических положениях физики. Каждому методу принадлежит соответствующая механическая модель. Механические модели описываются с помощью математики. Показатели механических характеристик грунтов в математических уравнениях имеют определяющее значение для разработки объективных методов расчета. Поэтому исследование сдвиговых прочностных характеристика грунта является важнейшей проблемой.

Известные прочностные параметры ф — угол внутреннего трения и с — удельное сцепление грунта применяются с 1773 года, со времени введения этих характеристик французским ученым Ш. Кулоном. Несмотря на то, что проблемой раскрытия физической сущности занимались как сам Кулон, так и его многочисленные последователи, она до сих пор остается нерешенной. Наибольшее распространение в мировой практике имеет метод определения сдвиговых прочностных характеристик Кулона — Терцаги, называемый методом кон-солидированно-дренированных испытаний. Параметры ф и с зависимости предельных касательных напряжений от постоянных нормальных в этом случае определяются из графического построения и называются авторами «кажущимися» углом трения и сцеплением. Как отмечают многие исследо-

ватели по данным В.Д. Казарновского [1] в кажущиеся показатели ф и с нельзя вкладывать физический смысл угла внутреннего трения и сцепления. Другой метод консолидированно-недренированных испытаний используется для определения «истинных» угла трения и сцепления. Идея заключается в том, чтобы приблизить характеристики ф и с к параметрам, которым можно придать физический смысл.

Построения по методам М. Хворслева [2] и К. Терцаги [3] для определения угла внутреннего трения по мнению И. Одэ [4] имеют чисто геометрическую природу и не несут его физической сущности.

По мнению В.Д. Казарновского, параметру ф нельзя придать определенного смысла с точки зрения положений теории трения. По результатам исследования Н.Н. Маслов [5] считает, что угол ф следует называть «углом трения и связности». По заключению Е.М. Сергеева [6], угол внутреннего трения с шероховатыми поверхностями скальных грунтов включает две компоненты, а несвязанных грунтов — три составляющие. Кроме рассмотренных мнений, определением физической сущности угла внутреннего трения занимались и многие другие известные исследователи.

Результаты заключения получились весьма противоречивыми: с одной стороны, утверждение в отсутствии физического смысла в сдвиговых прочностных характеристиках грунта; с другой стороны — его наличие. В связи с этим установление истины является одной из главных целей данной научно-исследовательской работы.

2. Физическая сущность угла внутреннего трения грунта

В практике для определения касательных напряжений сопротивления песчаных грунтов сдвигу используется равенство Кулона

т = а tg ф, (1)

где а — постоянное нормальное напряжение сжатия исследуемого образца грунта, ф — угол внутреннего трения грунта.

Для пылевато-глинистых грунтов для этой цели применяется равенство Кулона — Навье

т = а tg ф + с , (2)

где с — удельное сцепление грунта.

В равенствах (1) и (2) функция тангенса имеет первую степень для всех видов грунтов. Расчетными исследованиями, базирующимися на экспериментальных данных, автором получено равенство для определения значений коэффици-

С кПа,

ентов внутреннего трения грунта по значениям их углов [7].

k = tgп ф1, (3)

где п — показатель степени функции тангенса, изменяющейся от единицы до двух, в зависимости от вида грунта, г = 1.. .5 — номер состояния предельного равновесия грунта.

С целью определения значений показателей степени п на рис. 1 выполняется построение графика зависимости его значений от удельного сцепления с и угла внутреннего трения ф. При построении графика используются максимальные значение ф и с, и значения е, взятые из нормативного источника [8], см. табл. 1.

Показатели степени п коэффициентов внутреннего трения грунта определены графоаналитическим методом для единичных значений с от 29 до 2 кПа.

а)

б)

Рис. 1. Графики зависимости показателя степени п коэффициентов внутреннего трения грунта от удельного сцепления с и угла внутреннего трения ф по классификации грунтов: а — традиционной, б — новационной, 1 — суглинопеси, 2 — супылепеси

Нормативные значения удельного сцепления с и угла внутреннего трения грунта ф

Таблица 1

Вид грунта Значения max min Показатель консистенции JL Коэффициент пористости е Удельное сцепление с, кПа Угол внутр. трения ф, град

Глина max 0 < JL < 0,25 0,55 81 21

min 0,5 < JL < 0,75 1,05 29 7

Суглинок max min 0 < JL < 0,25 0,5 < JL < 0,75 0,45 1,05 47 12 26 12

Супесь max min 0 < JL < 0,25 0,25 < JL < 0,75 0,45 0,85 21 9 30 18

Пески пылеватые max min — 0,45 0,75 8 2 36 26

Пески мелкие max min — 0,45 0,75 6 0 38 28

Пески средней max — 0,45 3 40

крупности min — 0,65 1 35

Гравелистые max — 0,45 2 43

и крупные пески min — 0,65 0 38

Участок графика а-в является линейным и определяет показатель степени для глин и суглинков п = 1: при с равном от 81 кПа до 29 кПа для глин и для суглинков на части участка б-в при с равном от 47 кПа до 29 кПа; для участка в-е суглинков показатель степени п изменяется от 1,0 до 1,38 при с равным от 29 до 12 кПа; для участка г-д супесей при с равном от 21 до 9 кПа показатель степени п изменяется от 1,133 до 1,497; на участке к-н для пылеватых песков при с равном от 8 до 2 кПа показатель степени п изменяется от 1,534 до 2,0; для мелких песков при с равном от 5 до 2 кПа показатель степени п изменяется от 1,680 до 2,0; для песков средней крупности при с равном от 3 до 2 кПа показатель степени изменяется от 1,820 до 2,0; для гравелистых и крупных песков при с = 2 кПа показатель степени п = 2,0. неразрезных структурных цементационных связей физико-химической природы из затвердевших гелей осадков проявляется при их разрушении сжатием и сдвигом минеральных частиц глинистых грунтов.

В суглинопесях при с равном от 29 до 12 кПа, в супесях при с равном от 21 до 9 кПа, в супыле-песях при с равном от 12 до 8 кПа и в песках при с равном от 8 до 2 кПа в процессах их сдвига сопротивляются факторы их прочности: связность С№, сцепление С,я, С82 и зацепление С2. При этом в суглинопесях, супесях и супылепесях наряду с сопротивлением сцепления Он цементационных связей глинистых грунтов сопротивляется сцепление С82 разрезных кристаллизационных связей из материалов смежных, сжимаемых и сдвигаемых минеральных частиц песка по плоскостям площадок скольжения, наклонённых под углом ф к главным исходным плоскостям ортогональным к направлению действия максимального главного нормального напряжения сжатия С1 = с<1 по принципу наклонно-плоскостных механизмов. В сугли-нопесях, супесях и супылепесях значения показателей степени п увеличиваются от 1,0 до 2,0 пропорционально повышению содержания в их минералогических составах количества песчаных частиц и, наоборот, значения удельных сцеплений с уменьшаются от 81 до 2 кПа, а значения углов внутреннего трения ф увеличиваются от 12° до

Таблица 2

Дополненные и исправленные нормативные значения удельного сцепления с и угла внутреннего трения ф

и разновидности пылевато-глинистых грунтов

Вид грунта Значения тах тт Показатель консистенции JL Коэффициент пористости е Удельное сцепление с, кПа Угол внутр. трения ф,град

Глина тах тт 0 < JL < 0,25 0,5 < JL < 0,75 0,55 1,05 81 29 21 7

Суглинок тах тт 0 < JL < 0,25 0,5 < JL < 0,75 0,45 1,05 47 29 26 12

Суглинопесь тах тт 0,25 < JL < 0,25 0,5 < JL < 0,75 0,65 1,05 29 12 28 15

Супесь тах тт 0 < JL < 0,25 0,25 < JL < 0,75 0,45 0,85 21 9 30 18

Супылепесь тах тт 0,25 < JL < 0,75 0,20 < JL < 0,70 0,75 0,85 12 8 33 22

Пески пылеватые тах тт — 0,45 0,75 8 2 36 26

Пески мелкие тах тт — 0,45 0,75 5 2 38 28

Пески средней крупности тах тт — 0,45 0,65 3 2 40 35

Гравелистые и крупные пески тах тт — 0,45 0,65 2 2 43 38

43°. Для песков значение показателя степени коэффициента внутреннего трения, ввиду действия по наклонной плоскости скольжения двух факторов прочности: одного суммарного, связности и сцепления С8г, и второго, зацепления Сг при одном значении максимального главного нормального напряжения сжатия сть получается суммарно увеличенным, т. е. п = 1,534.2,0 по количеству участвующих степенных коэффициентов внутреннего трения связности С№ при п = 1,0 и зацепления С2 при п = 0,534.1,0.

Дополненные и измененные значения удельного сцепления с, угла внутреннего трения грунта ф и значений показателей степени п показаны в табл. 3.

Таким образом, впервые введён показатель степени функции тангенса угла внутреннего трения грунта. Установлено, что показатель степени п = 1, применяемый до настоящего времени, действителен только для глин и частично для суглинков. Для остальных видов грунтов: суглинопесей, супесей, супылепесей и песков здесь определены и введены новые, ранее неизвестные показатели степеней функции тангенса угла внутреннего трения грунта 1 < п < 2, при этом открыта новая разновидность суглинков — суглинопесь и супесей -супылепесь. Открыто, что показатели степени более единицы учитывают силу сопротивления заце-пляемости С в процессе сдвига грунта, о которой до сих пор все говорили, но не находили решения для её определения. Полученные результаты исследований позволили сформулировать физический смысл угла внутреннего трения грунта. Физическая сущность угла внутреннего трения грунта состоит в том, что он является носителем закодированной информации в степенной функции тангенса, или степенного коэффициента внутреннего трения грунта, скрытой информации о наступлении состояний предельных равновесий на плоскостях площадок скольжения сжимаемых и сдвигаемых смежных минеральных частиц, отражающих

при этом значения сил сопротивления связности, удельного сцепления и зацепляемости, как составляющих величины силы трения сдвигаемого грунта; функционально значения удельного сцепления с различных видов грунтов уменьшаются, а значения показателей степени п увеличиваются при увеличении значений углов внутреннего трения грунтов ф.

3. Механическая и математическая

сущность угла внутреннего трения грунта

Механическая сущность угла внутреннего трения грунта иллюстрируется построением схемы наклонно-плоскостных механизмов, одного, при действии сдвигающего минимального главного нормального напряжения сжатия с3 параллельно главной исходной плоскости 1, ортогональной к направлению действия максимального главного нормального напряжения сжатия с1, показанного на рис. 2а, и другого, наклонно-плоскостного механизма при действии сдвигающего напряжения Р параллельно плоскости наклона 2 под углом ф к главной исходной плоскости 1, ортогональной к направлению действия максимального главного нормального напряжения сжатия ст1, представленного на рис. 2, б.

При сопротивлении связности по схеме а равенство напряжений имеет следующее выражение:

CT,h

СТ3 = — = CTj tg ф . b

(4)

Для сопротивления зацепляемости С2 по схеме 2, б равенство напряжения подается в следующем виде:

d CTih

P = —j— = CTj Sin ф .

(5)

Минимальное главное нормальное напряжение сжатия:

P

=-.

cos ф

(6)

Таблица 3

Нормативные значения удельного сцепления с и угла внутреннего трения ф и значений показателей степени п

Удельное Угол Показатель Удельное Угол Показатель Удельное Угол Показатель

сцепление внутр. степени сцепление внутр. степени сцепление внутр. степени

с, кПа трения n с, кПа трения n с, кПа трения n

ф,град ф,град ф,град

81 21 1,0 21 30,0 1,13 11 33,8 1,41

47 26,0 1,0 20 30,3 1,15 10 34,5 1,45

29 28,0 1,0 29 30,7 1,17 9 35,3 1,50

28 28,2 1,01 18 31,0 1,20 8,0 36,0 1,53

27 28,5 1,03 17 31,3 1,23 7 36,8 1,58

26 28,8 1,04 16 31,7 1,26 6 37,6 1,63

25 29,0 1,05 15 32,0 1,28 5,0 38,0 1,68

24 29,3 1,07 14 32,3 1,32 4 39,2 1,75

23 29,5 1,09 13 32,6 1,34 3,0 40,0 1,82

22 29,8 1,11 12 33,0 1,38 2,0 43,0 2,0

Рис. tg Ф, (8)

где т1 — составляющая касательного напряжения т, действующего по плоскости площадки скольжения 2.

Следовательно, механическая сущность угла внутреннего трения грунта заключается в том, что он является углом наклона плоскости площадки скольжения 2 двух минеральных частиц к главной исходной плоскости 1, перпендикулярно направленного к ней максимального главного нормального напряжения сжатия, при состоянии их предельного равновесия на плоскости площадки скольжения 2, и одновременно является углом отклонения равнодействующей R от максимального главного нормального напряжения сжатия а1.

Математическая сущность угла внутреннего трения грунта заключается в том что он определяется степенной функцией arctgw с аргументом отношения предельного касательного напряжения сдвига грунта к постоянному нормальному напряжению его сжатия при сдвиге:

Ф = arc tgи (т / а). (9)

Выводы

1. По результатам ретроспективных исследований физической сущности угла внутреннего трения грунта получены весьма противоречивые заключения. С одной стороны, утверждение в отсутствие физического смысла в прочностных характеристиках грунта, с другой стороны, его наличие без раскрытия физической сущности.

2. Впервые открыто и обосновано, что угол внутреннего трения грунта имеет физическую

сущность как носитель, закодированным в степенной функции тангенса, или степенном коэффициенте внутреннего трения грунта, скрытой информации о наступлении состояния предельного равновесия на плоскостях площадок скольжения между смежными сжимаемыми и сдвигаемыми минеральными частицами грунта, отражающей при этом значения сил сопротивления, связности, удельного сцепления и зацепляемости, составляющих значение единой силы трения сдвигаемого грунта; функционально значения удельного сцепления с различных видов грунтов уменьшаются, а значения показателей степени п увеличиваются при увеличении значений углов внутреннего трения грунтов ф. п с аргументом отношения предельного касательного напряжения сдвига грунта к постоянному нормальному напряжению его сжатия при сдвиге.

5. Раскрыты и введены новые разновидности классификации грунтов: суглинопесь и супыле-песь, которые необходимо включить в норматив-

ные положения [8] и внести в соответствующие разделы инженерной геологии, грунтоведения, механики грунтов, оснований и фундаментов.

Литература

1. Казарновский, В.Д. Оценка сдвигоустойчи-вости связных грунтов в дорожном строительстве / В.Д. Казарновский // Теоретические основы и практические методы. — М.: Транспорт, 1985. -168 с.

2. Hvorslev, M. Überdie Festigkeit — seingen-schaften gestorterbrindigerBöden / M. Hvorslev. -Y.E.C. Yad Vimmelskaflet, 32, Kopengagen, 1937.

3. Terzaghi, K. Theoretical soil mechanics / K. Terzaghi. — New-York, 1943. — P. 510.

4. Ohde, J. Überden qleitwiderstand der Erdstoffe. Veroffentlichungen der Forschungsanstalt fur Schiffart. Wasser und Grundban / J. Ohde. — Aca-demic-verlag, Berlin, 1956.

5. Маслов, Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов /Н.Н. Маслов. — М., 1982.

6. Грунтоведение / под ред. акад. Е.М. Сергеева. — Изд. 5-е пераб. и доп. — М.: МГУ, 1983. — 395 с.

7. Борозенец, Л.М. Геотехника фундаменто-строения и грунтоустойчивости: моногр. / Л.М. Борозенец. — Тольятти: Изд-во ТГУ, 2015. — 588 с.

8. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. — М.: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, 2005. -130 с.

Борозенец Леонид Михайлович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленное и гражданское строительство», Архитектурно-строительный институт, Тольяттинский государственный университет (Тольятти), [email protected]

Поступила в редакцию 8 февраля 2017 г.

DOI: 10.14529/build170204

SCIENTIFIC BASIS OF PHYSICAL, MECHANICAL

AND MATHEMATICAL NATURE OF SOIL INTERNAL FRICTION ANGLE

L.M. Borozenets, [email protected]

Togliatti State University, Togliatti, Russian Federation

The results of retrospective studies of the physical nature of soil internal friction angle are given in the paper. The triune nature of the soil internal friction angle is determined: physical, mechanical and mathematical. With the help of the analysis of the initial data of normative strength characteristics of different types of soils and their theoretical study, the factors representing the physical nature of the soil internal friction angle 9 are identified; new types of classification of silty-clayed soils are discovered: loamy clayed sand and loamy dusty sand; the values of the degree of tangent function of the soil internal friction angle, determining the values of resistance power of adhesive bond in the shear of loamy clayed sand, loamy sand, loamy dusty sand and sand are discovered for the first time. Using the models of inclined plane mechanisms, the factors of mechanical nature of the soil internal friction angle are defined. Mathematical nature of the soil internal friction angle is represented by the fact that it is determined by the reverse tangent power function with the ratio argument of critical shear stress of soil to a constant normal stress of its compression in shear. The conclusions on the study results are made.

Keywords: mechanics, angle, nature, friction, degree, function, information, balance, cohesion, adhesive bond, site, slip, power, soil, clay, loam, loamy sand, sand, stress.

References

1. Kazamovskij V.D. Ocenka sdvigoustojchivosti svjaznyh gruntov v dorozhnom stroitel’stve (Teoreticheskie osnovy i prakticheskie metody) [Estimation of Shear Stability of Cohesive Soils in Road Construction (Theoretical Foundations and Practical Methods)]. Moscow, Transport Publ., 1985. 168 p.

2. Hvorslev M. J. [Über die Festigkeitseigenschaften Gestörter Bindiger Böden]. Samfund, Ingenirvidenska-belige Skrifter. Copenhagen, Ser. A, no. 45. 1937.

3. Terzaghi K. [Theoretical Soil Mechanics]. New-York, 1943. 510 p.

4. Ohde J. [Überden qleitwiderstand der Erdstoffe. Veroffentlichungen der Forschungsanstalt fur Schiffart. Wasser und Grundban]. Berlin, Academic-verlag, 1956.

5. Maslov N.N. Osnovy inzhenernoj geologii i mehaniki gruntov [Fundamentals of Engineering Geology and Soil Mechanics]. Moscow, 1982.

6. Сергеев Е. М., Голодковская Г. А., Зиангиров Р. С. Gruntovedenie [Ground Science]. Moscow, MGU Publ., 1983. 395 p.

7. Borozenec L.M. Geotehnika fundamentostroenija i gruntoustojchivosti [Geotechnics of Foundation Engineering and Primer Stability]. Tol’jatti, TGU Publ., 2015. 588 p.

8. SP 50-101-2004. Proektirovanie i ustrojstvo osnovanij i fundamentov zdanij i sooruzhenij [Design and Construction of Footings and Foundations of Buildings and Structures]. Moscow, NIIOSP im. N.M. Gersevanova Publ., 2005. 130 p.

Received 8 February 2017

ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ

Борозенец, Л.М. Научное обоснование физической, механической и математической сущности угла внутреннего трения грунта / Л.М. Борозенец // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». — 2017. — Т. 17, № 2. — С. 27-33. DOI: 10Л4529/ЬшМ170204

FOR CITATION

Borozenets L.M. Scientific Basis of Physical, Mechanical and Mathematical Nature of Soil Internal Friction Angle. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Construction Engineering and Architecture. 2017, vol. 17, no. 2, pp. 27-33. (in Russ.). DOI: 10.14529/build170204

2. Определение угла естественного откоса песчаного грунта

Цель работы:

  1. Ознакомление с методикой определения угла естественного откоса для песчаных грунтов.

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

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

Необходимое оборудование и материалы

  1. Методические указания к выполнению работы.

  2. Журнал лабораторных работ.

  3. Прибор для определения угла естественного откоса полевой лаборатории Литвинова.

  4. 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.

T1=

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.

Таблица 2.4.

Результаты испытания

№ опыта

Описание грунта

Угол естественного откоса песка, град.

в воздушно-сухом состоянии

под водой

1

2

Среднее значение угла естественного откоса

Применение трехосных испытаний песчаных грунтов для определения параметров условий пластичности

Библиографическое описание:

Аюпов, Г. Е. Применение трехосных испытаний песчаных грунтов для определения параметров условий пластичности / Г. Е. Аюпов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 11 (115). — С. 270-273. — URL: https://moluch.ru/archive/115/31198/ (дата обращения: 19.09.2021).



В статье выполнен краткий обзор работ, преследующих цель изучить модификацию известных условий пластичности, расчета главных и касательных напряжений для проектирования дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу грунтов земляного полотна. Описаны правила и регламент трехосных испытаний песчаных грунтов.

Ключевые слова: земляное полотно, грунт, сцепление, угол внутреннего трения

Условия пластичности закладывают в основу любого расчета земляного сооружения по условию сопротивления грунта сдвигу. Как правило, используют оригинальное условие пластичности Кулона — Мора [1–3], уравнение предельного равновесия которого имеет вид:

(1)

где 1 и 3 — максимальные и минимальные главные напряжения, МПа;  — угол внутреннего трения, град; с — сцепление, МПа.

Основные недостатки уравнения (1) описаны в работах [4, 5], а попытки их устранения привели к поиску условий пластичности, которыми можно заменить критерий Кулона — Мора. Автор работы [6] рассматривал возможность использования различных аналитических и эмпирических критериев. В работах [7–9] применен критерий Г. К. Арнольда, являющийся эмпирической модификацией критерия (1), из которого получена формула расчета безопасного давления. Авторы публикаций [10, 11] рассматривали возможность вывода формул, связывающих пределы прочности на сжатие и растяжение с параметрами критерия Кулона–Мора. Подстановка таких зависимостей в условия прочности твердых тел позволила получить серию модифицированных критериев, в которых пределы прочности заменены сцеплением и углом внутреннего трения. В работах [12, 13] получены трехпараметрические модифицированные критерии Кулона — Мора, в которых наряду с углом внутреннего трения и сцеплением содержится третий параметр. В зависимости от величины этого параметра критерий может превращаться в одно из двух известных условий, а также принимать любое промежуточное значение между двумя этими известными условиями. Уравнения предельного равновесия некоторых, описанных нами условий помещены в табл. 1.

Таблица 1

Условия пластичности модифицирующие критерий Кулона–Мора

Автор модификации

Уравнение предельного состояния модифицированного условия

Г. К. Арнольд [14]

А. Л. Калинин [13]

А. С. Александров [12, 13]

Из анализа данных табл. 1 следует, что проверка уравнений предельного равновесия включает в себя две задачи. Первая задача состоит в расчете главных напряжений, что достаточно просто реализуется применением традиционных [15, 16] или модифицированных решений [17–19] или моделей [20–22]. Решение второй задачи требует экспериментального определения параметров грунта в условиях пластичности, которое выполняется посредствам трехосного сжатия.

Методика лабораторных исследований сдвигоустойчивости грунтов при помощи трехосных испытаний разработана в 30-х годах ХХ века Касагранде [23]. Трехосные испытания по сравнению с испытаниями на прямой срез в технологическом исполнении более сложные, но имеют ряд существенных преимуществ, что делает такие испытания более универсальными. К числу таких преимуществ относят возможность: контролировать степень консолидации и условия дренирования, измерения порового давления, проведения испытаний по различным траекториям напряжений и мн. др. Такие испытания проводят по стандартным методикам, регламентируемым нормативными документами: ГОСТ 12248 в России, ASTM D2850 и ASTM D4767 в США, ISO 17892–8, ISO 17892–9 и BS 1377–8 — в Европе. В этом случае испытаниями определяются: угол внутреннего трения , удельное сцепление c, сопротивление недренированному сдвигу cu, продольный, поперечный и объемный модули деформации Ед, Gд, Kд, модуль упругости, коэффициенты Пуассона µ и поперечной деформации υ.

Испытания проводят, как для природных грунтов (песчаные, глинистые, органо-минеральных и органические), так и щебеночных и гравийных материалов (щебень и гравий, щебеночно песчаные с подобранной гранулометрией, смеси из различных горных пород, обогащенные песчано-гравийные смеси), а так же различных техногенных грунтов.

В аттестованной лаборатории каф. «Строительство и эксплуатация дорог» СибАДИ имеется измерительно вычислительный комплекс АСиС-1, изготовленный НПО «Геотек», в состав которого входит камера трехосного сжатия, имеющая свидетельство о поверке. Используя это оборудование нами определены параметры условий пластичности. На рис. 1 представлен песчаный образец, испытанный на этом оборудовании, при условии, что критерием отказа послужило его деформирование на величину 15 %.

Рис. 1. Песчаный образец после трехосных испытаний, деформированный на 15 %

Отметим что для всех испытаний значение сцепление и угла внутреннего трения составило 0,93–1,02 от величин, регламентируемых ОДН 218. 046–01. Причем эти значение соответствуют коэффициенту уплотнения 1,0, который был обеспечен при изготовлении образцов. В дорожных конструкциях пески уплотняют до коэффициента уплотнения 0,98 и даже 0,95. В этом случае параметры условий пластичности будут меньше определенных в наших экспериментах, что увеличит их разнице с регламентируемыми ОДН 218.046–01 значениями. Для определения параметров условий пластичности при коэффициенте уплотнения 0,95–0,98, автор рекомендует использовать эмпирические зависимости, опубликованные в работах [24–26].

В заключении отметим, что обеспечение сопротивления грунтов сдвигу, особенно по условиям табл. 1, которые более жесткие, чем по критерий Кулона — Мора, способствуют уменьшению пластических деформаций в грунте и дискретных материалах, но не являются панацеей от них. Поэтому наряду с расчетом по сдвигу необходимо вычислять пластические деформации, например, по методам предложенных в публикациях [27–32] и сравнивать их с предельными значениями неровностей, регламентированными в [33–35].

Литература:

  1. Березанцев В. Г. Расчет прочности оснований сооружений — Ленинград: 1960. — 137 с.
  2. Болдырев Г. Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса — Пенза: ПГУАС, 2008. — 696 с.
  3. Соколовский В. В. Статика сыпучей среды [Текст] / В. В. Соколовский — М.: Изд-во физико-математической литературы, 1960. — 242 с.
  4. Александров А. С. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Том Часть 1. Состояние вопроса. — Омск: СибАДИ, 2015. — 292 с.
  5. Теплов С. А., Гончаров П. В. Анализ условий пластичности для совершенствования расчета грунтов по сдвигу. Часть 2 Критерий Друкера–Прагера и его параметры // Вестник магистратуры. — 2016. № 5. — С. 44–46.
  6. Чусов В. В. Перспективы применения эмпирических условий пластичности грунтов и определение их параметров при трехосных испытаниях грунтов Вестник ВолГАСУ. — 2015. № 4 (61). — С. 49–57.
  7. Александров А. С., Долгих Г. В., Калинин А. Л. О допускаемых давлениях на грунты земляного полотна и слои дорожной одежды // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2012. № 2. — С. 10–13.
  8. Долгих Г. В. Расчет грунтов земляного полотна по критерию безопасных давлений // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. — 2013. — № 6 (34). — С. 43–49.
  9. Долгих Г. В. Расчет нежестких дорожных одежд по критерию безопасных давлений на глинистые грунты земляного полотна // Автореф. Дис. канд. техн. наук. — Омск: СибАДИ. — 2014. — 20 с.
  10. Александров А. С., Долгих Г. В. Калинин А. Л. Модификация критериев прочности сплошной среды для расчета грунтов земляного полотна по сопротивлению сдвигу // В сборнике: Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. Инновации Материалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск: СибАДИ, 2013. — С. 228–235.
  11. Александров А. С., Долгих Г. В., Калинин А. Л. Применение критерия Друкера — Прагера для модификации условий пластичности // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2013. № 2. — С. 26–29.
  12. Александров А. С. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Том Часть 2. Предложения. — Омск: СибАДИ, 2015. — 262 с.
  13. Александров А. С., Калинин А. Л. Совершенствование расчета дорожных конструкций по сопротивлению сдвигу. Часть 1. Учет деформаций в условии пластичности Кулона — Мора // Инженерно-строительный журнал. — 2015. № 7 (59). — С. 4–17.
  14. Arnold G. K. Rutting of Granular Pavements. // Thesis submitted to The University of Nottingham for the degree of Doctor of Philosophy, November 2004. — 417 p.
  15. Craig R. F. Soil Mechanics. — Seventh edition. Department of Civil Engineering, University of Dundee, UK. — Published by Taylor & Francis e-Library, London and New York, 2004. — 447 p.
  16. Foster, С.R., Ahlvin R. G. Stresses and deflections induced by a uniform circular load. // Proc. Highway Research Board. — 1954. — Vol. 33. — P. 236–246.
  17. Александров А. С., Долгих Г. В., Юрьев Д. В. Расчет главных напряжений в слоях дорожной одежды из дискретных материалов // Транспортное строительство. — 2011. — № 7. — С. 17–22.
  18. Александров А. С. Один из путей расчета минимальных главных напряжений в грунтах земляного полотна / А. С. Александров // В сборнике:Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. ИнновацииМатериалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». — Омск, СибАДИ, 2013. — С. 217–228.
  19. Александров А. С., Долгих Г. В. Калинин А. Л. Один из путей совершенствования расчета дорожных одежд по условию сопротивления сдвигу в грунте земляного полотна // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. — Пермь: Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2013. — С. 9–22.
  20. Александрова Н. П. Модифицированные модели для расчета главных напряжений в грунте земляного полотна // В сборнике:Архитектура. Строительство. Транспорт. Технологии. ИнновацииМатериалы Международного конгресса ФГБОУ ВПО «СибАДИ». Омск, 2013. — С. 236–246.
  21. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Долгих Г. В. Совершенствование моделей расчета главных напряжений и девиатора в грунте земляного полотна // Вестник СИБАДИ. — 2014. — № 2 (36). С. 49–54.
  22. Александров А. С., Александрова Н. П., Долгих Г. В. Модифицированные модели для расчета главных напряжений в дорожных конструкциях из дискретных материалов // Строительные материалы. — 2012. — № 10. — С. 14–17.
  23. Casagrande A., Wilson S. D. Effect of loading on the stregs of clays and shale’s at constant water content // Geotechnique.– 1951. — № 2. — pp. 251–263.
  24. Александрова Н. П., Семенова Т. В., Стригун К. Ю. Совершенствование методов экспресс оценки качества уплотнения грунтов земляного полотна строительства автомобильных дорог / Н. П. Александрова, // Вестник СибАДИ. — 2015. — № 4. — С. 46–57.
  25. Семенова Т. В., Долгих Г. В., Полугородник Б. Н. Применение Калифорнийского числа несущей способности и динамического конусного пенетрометра для оценки качества уплотнения грунта // Вестник СибАДИ, 2014, № 1 — С. 59–66.
  26. Александрова Н. П., Троценко Н. А. Применение измерителя жесткости грунта Geogauge для оценки качества уплотнения при операционном контроле // Вестник СибАДИ, 2014, № 3 — С. 40–47.
  27. Александров А. С. Обобщающая модель пластического деформирования дискретных материалов дорожных конструкций при воздействии циклических нагрузок // Строительные материалы. 2016. № 5. С. 27–30.
  28. Александров А. С. Применение теории наследственной ползучести к расчету деформаций при воздействии повторных нагрузок: монография. — Омск: СибАДИ, 2014. — 152 с.
  29. Семенова Т. В., Гордеева С. А., Герцог В. Н. Определение пластических деформаций материалов, используемых в дорожных конструкциях // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. — 2012. — № 4 (37). — С. 247–254.
  30. Семенова Т. В., Герцог В. Н. Пластическое деформирование материалов с дискретной структурой в условиях трехосного сжатия при воздействии циклических нагрузок // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. — 2013. — № 1 (29). — С. 68–73.
  31. Александров А. С., Киселева Н. Ю. Пластическое деформирование гнейс- и диабаз материалов при воздействии повторяющихся нагрузок // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2012. — № 6. — С. 49–59.
  32. Александров А. С. Пластическое деформирование гранодиоритового щебня и песчано-гравийной смеси при воздействии трехосной циклической нагрузки // Инженерно-строительный журнал. — 2013. — № 4 (39) — С. 22–34.
  33. Герцог В. Н., Долгих Г. В., Кузин В. Н. Расчет дорожных одежд по критериям ровности. Часть 1. Обоснование норм ровности асфальтобетонных покрытий // Инженерно-строительный журнал. — 2015. — № 5 (57) — С. 45–57.
  34. Александров А. С., Гордеева С. А., Шпилько Д. Н. О допускаемых и предельных значениях неровностей асфальтобетонных покрытий дорожных одежд жесткого типа //Автомобильная промышленность. — 2011. — № 2. — С. 31–35.
  35. Александров А. С., Александрова Н. П., Семенова Т. В. О проектировании шероховатости дорожных покрытий и дождевой канализации по условиям безопасности движения // Автомобильная промышленность. — 2008. — № 8 — С. 36–38.

Основные термины (генерируются автоматически): внутреннее трение, ASTM, ISO, испытание, коэффициент уплотнения, критерий Кулона, параметр условий пластичности, предельное равновесие, условие пластичности, земляное полотно.

мм дробленый камень угол трения

ЭКВИПТЕХ

2021-1-25 · Габаритные размеры, д*в*ш, мм 5000*1600*520 3 Ширина ленты от, мм 200 4 Скорость ленты, мм/сек 1500 5 Высота подъема, мм 5000 6 Потребляемая мощность от, кВт 3,0 7 Рабочий угол, % град 90 8 Тип редуктора …

Узнай цену

Ленточные конвейеры угол наклона …

Угол подъема (максимальный) зависит от свойств перемещаемого груза (угла естественного откоса, коэффициента внутреннего трения) песок сухой, гравий — 15° руда крупная — 16 уголь сортовой, антрацит, кокс,— 17 уголь …

Узнай цену

Плотность насыпная

2021-8-24 · Камень тяжелый 2000 30 0,5 0,3 Карбид 900 30 0,5 0,3 Карналлит 1000 35 0,5 3 0,3 Картофель 750 30—Кварц 50 мм 1400—1600 40—Клинкер цементный 1600 30 0,6 0,3 Кокс 600 40 0 0,8 0,5 Криолит 900—1000 25—35-0,55 Комбикорма всех видов 550

Узнай цену

МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА

2007-7-6 · Угол φ наклона пря-мой «ac» является углом трения, а тангенс этого угла f=tgφ – коэффициентом внут-реннего трения. Угол φσ является углом сопротивления сдвигу, он увеличивается с

Узнай цену

Галька декоративная

Размеры. 100-200 мм, 150-300 мм. Цена. от 7 500 руб/тн. Галька образуется под воздействием природных факторов: течение рек, прибрежных волн, трения камней о песок или друг о друга и т.п. Существует много …

Узнай цену

Бетоносмесители

Угол подъема центра масс материала Коэффициент трения Металлический шарик – Отдельный камень – Сухой песок 0,1 0,15 0,25 Сухая бетонная смесь 0,1 0,15 0,25

Узнай цену

ИЗВЕСТНЯК

2019-9-9 · ИЗВЕСТНЯК НЕДРОБЛЕНЫЙ (камень бутовый) СТП 183-2006 ИЗВЕСТНЯК ДРОБЛЕНЫЙ СТП … 2.13 Угол внутреннего трения, % 28,0 …

Узнай цену

Угол естественного откоса для пгс

2020-12-16 · Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта. Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих …

Узнай цену

Ответы Mail : Свойства мела?

Угол внутреннего трения мела равен, сцепление в условиях всестороннего сжатия достигает 700-800. … а можно вносить в почву дробленый мел до – 10 мм. При замораживании и размораживании с …

Узнай цену

Инструкция к точилке Almaz Knife

Самый верхний вырез позволяет получить угол до 24⁰-27⁰. Можно рекомендовать для ножей, которыми приходится резать твердые вещи или что-то рубить. 4. Смочите алмазный камень водой

Узнай цену

РЕШУ ЕГЭ

Мальчик бросил камень массой 100 г под углом к горизонту из … образующая с горизонтальным полом угол Коэффициент трения доски об пол равен Каков должен быть коэффициент трения …

Узнай цену

БАКАЛАВРИАТ

2012-4-9 · — элементарный угол поворота]. Угловая скорость равномерного вращательного движения [— угол поворота произвольного радиуса от начального положения; — проме

Узнай цену

Дробление в щековых дробилках

Угол захвата между неподвижной и подвижной щеками дроби­лок равен двойному углу трения, что обеспечивает уравновешивание выталкивающей силы силами трения и исключает выброс материала из дробилки.

Узнай цену

14 лучших наборов сверл

2020-10-2 · Их диаметр: 4, 5, 6, 8 и 10 мм. Данным расходным инструментом можно сверлить бетон, кирпич, камень – твёрдый стальной сплав справляется без проблем с такой работой.

Узнай цену

Угол естественного откоса угля

Угол естественного откоса, определяющий в основном коэффициент внутреннего трения, был получен различными методами, среди которых: наиболее надежные данные давал метод выдвижной стенки и поворота прямоугольного …

Узнай цену

СНиП 2.05.07-91* (Приложение 6) / Pozhproekt

2007-5-2 · дробленый 1,4 — 1,7 40 — 45 18 Известь: негашеная средне- и крупнокусковая 1,65 — 1,75 40 — 50 18 порошкообразная сухая 0,5 — 0,9 40 — 50 22 гашеная 0,4 — 0,8 40 — 50 18 хлорная воздушно-сухая 0,6 — 0,8 40 — 45 18 Камень мелко- и …

Узнай цену

Конусные дробилки

Такой угол обеспечивает захват для руд с коэффициентом трения f > 0,24. Угол захвата в в конусных дробилках так же как в щековых должен быть меньше двойного угла трения…

Узнай цену

2.

12: Сопротивление сдвигу в зависимости от трения
  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
Без заголовков

Чтобы избежать путаницы между когезией и адгезией с одной стороны и внутренним и внешним трением с другой стороны, внутреннее и внешнее трение, также называемое кулоновским трением, линейно зависят от нормальных напряжений, внутреннее трение зависит от нормального напряжения между песчинками и внешним трение при нормальном напряжении между песчинками и другим материалом, например сталью.В гражданском строительстве внутреннее и внешнее трение обозначают углом внутреннего трения и углом внешнего трения, также называемым углом трения грунта / поверхности раздела. В машиностроении углы внутреннего и внешнего трения обозначают коэффициентами внутреннего и внешнего трения. Если нет нормального напряжения, то нет напряжения сдвига, возникающего в результате нормального напряжения, поэтому трение равно нулю. Адгезия и когезия считаются липким эффектом между двумя поверхностями.Когезия — это эффект липкости между двумя поверхностями одного и того же материала до того, как произойдет какое-либо разрушение, а адгезия — это эффект липкости между двумя разными материалами, например, клейкой лентой. Адгезию и когезию можно назвать внешней и внутренней прочностью на сдвиг, которые не зависят от нормальных напряжений. Уравнения для результирующих касательных напряжений:

\ [\ \ tau _ {\ mathrm {in}} = \ tau _ {\ mathrm {c}} + \ sigma _ {\ mathrm {in}} \ cdot \ tan (\ varphi) \ quad \ text {или} \ quad \ tau _ {\ mathrm {in}} = \ tau _ {\ mathrm {c}} + \ sigma _ {\ mathrm {in}} \ cdot \ mu _ {\ mathrm {in}} \ tag {2-122} \]

\ [\ \ tau _ {\ mathrm {ex}} = \ tau _ {\ mathrm {a}} + \ sigma _ {\ mathrm {ex}} \ cdot \ tan (\ delta) \ quad \ text {или} \ quad \ tau _ {\ mathrm {ex}} = \ tau _ {\ mathrm {a}} + \ sigma _ {\ mathrm {ex}} \ cdot \ mu _ {\ mathrm {ex}} \ tag {2-123} \]

или

\ [\ \ mathrm {\ tau _ {\ mathrm {in}} = c + \ sigma _ {\ mathrm {in}} \ cdot \ tan (\ varphi) \ quad \ text {или} \ quad \ tau _ {\ mathrm { in}} = c + \ sigma _ {\ mathrm {in}} \ cdot \ mu _ {\ mathrm {in}}} \ tag {2-124} \]

\ [\ \ tau _ {\ mathrm {ex}} = \ mathrm {a} + \ sigma _ {\ mathrm {ex}} \ cdot \ tan (\ delta) \ quad \ text {или} \ quad \ tau _ {\ mathrm {ex}} = \ mathrm {a} + \ sigma _ {\ mathrm {ex}} \ cdot \ mu _ {\ mathrm {ex}} \ tag {2-125} \]

С:

\ [\ \ mu _ {\ mathrm {in}} = \ tan (\ varphi) \ tag {2-126} \]

\ [\ \ mu _ {\ mathrm {ex}} = \ tan (\ delta) \ tag {2-127} \]

Значения угла внутреннего трения φ и угла внешнего трения δ не только зависят от свойств грунта, таких как плотность и форма частиц, но также могут зависеть от истории деформации.

Рисунок 2-59: Коэффициенты активного и пассивного разрушения грунта K a и K p .

На Рис. 2-59, Рис. 2-60 и Рис. 2-61 показаны коэффициенты K a и K p как функция угла внутреннего трения.

Рисунок 2-60: Коэффициент активного разрушения грунта K a . Рисунок 2-61: Коэффициент пассивного разрушения грунта K p .

Эффективный угол трения дельтовых грунтов в Вислинских болотах

[1] Аджлуни М.А. 2000. Геотехнические свойства торфа и связанные с ними инженерные проблемы. Кандидат наук. диссертация, Univ. Иллинойс в Урбана-Шампейн, Урбана, Иллинойс, Аджлуни М.А. 2000 Геотехнические свойства торфа и связанные с ними инженерные проблемы тезис из Иллинойса в Урбане-Шампейн-Урбана, штат Иллинойс, Поиск в Google Scholar

[2] ASTM D4767, 2011. Стандартный метод испытаний для испытания на сжатие консолидированного недренированного трехосного сжатия для связных грунтов.ASTM International, West Conshohocken, PA. ASTM D47672011 Стандартный метод испытаний консолидированного недренированного испытания на трехосное сжатие для связных грунтов ASTM InternationalWest Conshohocken, PAS Search in Google Scholar

[3] ASTM D7181, 2011. Метод испытания консолидированного осушенного трехосного сжатия грунтов. ASTM International, West Conshohocken, PA. ASTM D71812011 Метод для консолидированного осушенного трехосного испытания на сжатие почв ASTM International West Conshohocken, PAS Поиск в Google Scholar

[4] Cheng, X.Х., Нган-Тиллард, Д.Дж., Ден Хаан, Э.Дж., 2007. Причины высокого угла трения голландских органических почв. Инженерная геология 93, 31–44. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2007.03.009ChengX.H.Ngan-TillardD.JMDen HaanE.J.2007 Причины высокого угла трения голландских органических почвИнженерная геология933144 https://doi. org/10.1016 /j.enggeo.2007.03.009Поиск в Google Scholar

[5] Coutinho, RQ, Lacerda, WA, 1989. Прочностные характеристики органических глин Juturnaiba. Представлено на 12-й Международной конференции по механике грунтов и фундаментостроению, Балкема, Рио-де-Жанейро, стр.1731–1734.CoutinhoR.Q.LacerdaW.A.1989 Прочностные характеристики органических глин Juturnaiba Представлено на 12-й Международной конференции по механике грунтов и фундаментальной инженерии BalkemaRiode Janeiro 17311734 Поиск в Google Scholar

[6] Дан Г., Султан Н., Савойя B. 2007. Еще раз о катастрофе в гавани Ниццы в 1979 году: спусковой механизм, выведенный из геотехнических измерений и численного моделирования. Морская геология, 245 (1–4): 40–64. DOI: 10.1016 / j.margeo. 2007.06.011.ДанГ.Султан Н.СавойеБ.2007 г. — Пересмотр катастрофы в гавани Ниццы в 1979 г .: спусковой механизм, выведенный из геотехнических измерений и численного моделирования Морская геология 2451–4406410.1016 / j.margeo.2007.06.011Открыть DOIПоиск в Google Scholar

[7] Danziger, F. A.B. 2007. Тестирование мягких бразильских почв на месте. Studia Geotechnica et Mechanica, 29 (1–2): 5–22.Danziger F.A.B.2007 Испытания мягких бразильских грунтов на местеStudia Geotechnica et Mechanica 291–2522 Поиск в Google Scholar

[8] Donaghe, R.T., and Townsend, F.C. 1978. Эффекты анизотропной консолидации по сравнению с изотропной в консолидированных недренированных испытаниях на трехосное сжатие связных грунтов. Журнал геотехнических испытаний, 1 (4): 173–189. doi: 10.1520 / GTJ10868J.DonagheR.T.TownsendF.C.1978 Влияние анизотропной и изотропной консолидации в консолидированных недренированных испытаниях связного грунта на трехосное сжатие Geotechnical Testing Journal JS, Мартин, CD, Барбур, С.Л., 2012. Влияние содержания и структуры волокон на анизотропную упругую жесткость и сопротивление сдвигу торфа. Канадский геотехнический журнал 49, 403–415. https://doi.org/10.1139/t2012-003HendryM.T.SharmaJ.S.MartinC.D.BarbourS.L.2012 Влияние содержания и структуры волокон на анизотропную упругую жесткость и сопротивление сдвигу торфаCanadian Geotechnical Journal49403415https: // doi. org / 10.1139 / t2012-003Поиск в Google Scholar

[10] Hight, DW, Bond, AJ, Legge, JD, 1992. Характеристика глины Боткеннара: обзор.Geotechnique 42, 303–347.HightD.W.BondA.J.LeggeJ.D.1992 Характеристика глины Боткеннара: обзор Veroff. Inst. Boden-u. Felsm., 150.KriegS.2000Viskoses Bodenverhalten von Mudden, Seeton und KleiVeroff. Inst. Boden-u. Felsm150 Поиск в Google Scholar

[12] Lambson, M.D., Clare, D.G., Senner, D.W.F., and Semple, R.M. 1993. Исследование и интерпретация почвенных условий Пентре и Тилбрук-Грандж.В крупномасштабных испытаниях свай в глине. Thomas Telford Publishing, London, pp. 134–196.LambsonM.D.ClareD.G.SennerD.WFSempleR.M.1993Исследование и интерпретация почвенных условий в Пентре и Тилбрук-Грейндж. Крупномасштабные испытания свай в глине. 13] Ларссон, Р., Вестерберг, Б., Альбинг, Д., Кнутссон, С., и Карлссон, Э. 2007. Сульфидьорд – геотехническая классификация и односторонний скьювхаллфастет. [Сульфидный грунт — геотехническая классификация и сопротивление недренированному сдвигу. ] Отчет № 69, Шведский геотехнический институт, SGI, Линчепинг. 135 pp.LarssonR.WesterbergB.AlbingD.KnutssonS.CarlssonE.2007Sulfidjord – geoteknisk klassification och odranerad skjuvhallfasthet [Сульфидный грунт — геотехническая классификация и сопротивление недренированному сдвигу]. Отчет № 69, Шведский геотехнический институт 18, Google 13 [145], Google Link 900, Google 145 [145], Ссылка на сайт Google, Ларссонский геотехнический институт, 17 [145] Р., 1990. Поведение органической глины и гиттья (No. Report vol.38). Шведский геотехнический институт им. Ларссона, 1990 г., Поведение органической глины и гиттии (No.Report vol.38) Шведский геотехнический институт Поиск в Google Scholar

[15] Mayne, P.W. 2007. Калибровка испытаний на месте для оценки параметров почвы. В «Характеристика и инженерные свойства естественных почв», Vol. 3, Proc. Сингапур 2006 г., Taylor & Francis Group, Лондон, стр. 1602–1652.MayneP.W.2007 Испытательные калибровки на месте для оценки параметров почвы Характеристика и инженерные свойства природных почв Том. 3, Proc. Сингапур, 2006 г., Тэйлор и Фрэнсис, Лондон, 16021652, Поиск в Google Scholar

[16] Месри, Г., Аджлуни, М., 2007. Технические свойства волокнистых торфов. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 133, 850–866.MesriG.AjlouniM.2007Инженерные свойства волокнистого торфаJournal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering133850866Search in Google Scholar

[17] Ouyang, Z., & Mayne, P.W. 2017. Эффективный угол трения глин и илов по результатам испытаний на проникновение пьезокона. Canadian Geotechnical Journal, (ja) .OuyangZ.MayneP.W.2017 Эффективный угол трения глины и ила по результатам испытаний на проникновение PiezoconeCanadian Geotechnical Journal, (ja) Поиск в Google Scholar

[18] Pietrzykowski, P., 2004. «Характеристика геолого-инżиньерской геолого-ининьерской гітии и креды зёрней з терену Варшавы», кандидатская диссертация. изд. Варшавский университет, Варшава. (на польском языке) PietrzykowskiP.2004Charakterystyka geologiczno-inżynierska eemskich gytii и kredy jeziornej z terenu Warszawy, кандидатская диссертация. Варшавский университет Варшава. (на польском языке) Поиск в Google Scholar

[19] Пауэлл, Дж. Дж. М., и Лунн, Т. 2005. Использование данных CPTU в глинах / мелкозернистых почвах. Studia Geotechnica et Mechanica, 27 (3–4): 29–66.PowellJ.JMLunneT.2005 Использование данных CPTU в глинах / мелкозернистых почвахStudia Geotechnica et Mechanica 273–42966 Поиск в Google Scholar

[20] Робертсон, ПК, 2016. Система классификации поведения почвы (SBT) на основе теста на проникновение конуса (CPT) — an Обновить. Canadian Geotechnical Journal 53, 1910–1927.RobertsonP.K.2016 Система классификации типов поведения почвы (SBT) на основе теста на проникновение конуса (CPT) — обновление Канадский геотехнический журнал53127 Поиск в Google Scholar

[21] Sandroni, S., Barreto, E., and Leroueil, S. 2015. Авария в порту Сантана: может ли это быть чувствительный оползень глины под экватором? In Proceedings, GeoQuebec 2015, (68-я Канадская геотехническая конференция), Канадское геотехническое общество, Оттава. SandroniS.BarretoE.LeroueilS. 2015. Авария в порту Сантана: может ли это быть чувствительный оползень глины под экватором? Proceedings, GeoQuebec 2015, (68th Canadian Geotechnical Конференция) Канадское геотехническое общество, Оттава Поиск в Google Scholar

[22] Shahanguian, S., 1981. Détermination expérimentale des Courbes d’état limit de l’argile organique de Cubzac-les-Ponts. Rapport de recherche LCPC, vol. 106.ShanguianS.1981 Determination expérimentale des Courbes d’état limit de l’argile organique de Cubzac-les-PontsRapport de recherche LCPCvol. 106Поиск в Google Scholar

[23] Султан, Н., Вуассет, М., Марссет, Б., Марссет, Т., Коквил, Э., и Коллиат, Дж. Л. 2007. Потенциальная роль структур сжатия в возникновении разрушения подводных склонов в дельте Нигера.Морская геология, 237 (3): 169–190. doi: 10.1016 / j.margeo.2006.11.002.SultanN.VoissetM.MarssetB.MarssetT.CauquilE.ColliatJ.L.2007 Потенциальная роль структур сжатия в возникновении разрушения подводных склонов в дельте реки Нигер Geology237316919010. 1016 / j.11.2006 / j.margeo. 002Open DOISearch in Google Scholar

[24] Такемура, Дж., Ватабе, Ю. и Танака, М., 2006. Характеристика аллювиальных отложений в дельте Меконга. В характеристике и технических свойствах естественных почв II, Сингапур.Vol. 3, Taylor & Francis Group, London, pp. 1805–1829.TakemuraJ.WatabeY.TanakaM.2006 Характеристика аллювиальных отложений в дельте Меконга Характеристика и инженерные свойства природных почв И.И. Сингапур. Vol. 3Taylor & Francis GroupLondon18051829Поиск в Google Scholar

[25] Танака, Х., Локат, Дж., 1999. Исследование микроструктуры глины Осакского залива: влияние микрофоссилий на ее механическое поведение. Канадский геотехнический журнал 36, 493–508. https://doi.org/10.1139 / t99-009TanakaH.LocatJ.1999 Исследование микроструктуры глины в заливе Осака: влияние микрофоссилий на ее механическое поведение Канадский геотехнический журнал 36493508 https://doi.org/10.1139/t99-009 Поиск в Google Scholar

[26] Терзаги К. , Пек, Р. Б., Месри, Г., 1996. Механика грунтов в инженерной практике, третье издание. изд. John Wiley & Sons, Inc., Нью-Йорк. https://doi.org/10.1139/cgj-2016-0044TerzaghiK.PeckR.B.MesriG.1996Механика грунта в инженерной практике, третье издание, John Wiley & Sons, Inc, Нью-Йорк https://doi.org / 10.1139 / cgj-2016-0044Поиск в Google Scholar

[27] Цусима, М., Миякава, И., и Ивасаки, Т., 1977 г. Некоторые исследования прочности органического грунта на сдвиг. Tsuchi-to-Kiso, J. Soil Mech. Нашел. Eng., 235, 13–18 (на японском языке). Цусима М. Миякава И. Ивасаки Т. 1977 Некоторые исследования прочности органических грунтов на сдвиг. Tsuchi-to-KisoJ. Soil Mech. Нашел. Eng23513–18 (на японском языке) Поиск в Google Scholar

[28] Ямагути, Х., Охира, Ю., Когуре, К., Мори, С., 1985. Характеристики недренированного сдвига нормально консолидированного торфа при трехосном сжатии и растяжении условия.Грунты и фундаменты 25, 1–18.YamaguchiH.OhiraY.KogureK.MoriS.1985 Характеристики недренированного сдвига нормально уплотненного торфа в условиях трехосного сжатия и растяжения Грунты и фундаменты 25118 Поиск в Google Scholar

[29] Ясухара, К. , & Такенака, Х. , 1977. Физико-механические свойства 2. Инженерные проблемы органических почв в Японии, Японское общество механики грунтов и фундаментальной инженерии, 35–48.YasuharaK.TakenakaH.1977 Физические и механические свойства 2Инженерные проблемы органических почв в Японии, Японское общество почв. Механика и фундаментостроение 35–48 Поиск в Google Scholar

Карты грунтов подпорных стен

Таблица почв

Используйте приведенную ниже таблицу классификации почв, чтобы определить основные свойства почвы на участке.


Классификация почв
Тип почвы Угол трения (Ref) Несущая способность Эквивалентное давление жидкости
Глина 27 ° 2500 фунтов / фут²
119,700 кПа
50 фунт / фут³
7. 9кН / м³
Смешанные почвы 32 ° 3,500 фунтов / фут²
167,580 кПа
35 фунт / фут³
5,5 кН / м³
Песок / гравий 36 ° 4,000 фунтов / фут²
191,520 кПа
30 фунт / фут³
4.7кН / м³
Типичный угол трения и масса грунта, уплотненного до 95% Стандартный Proctor
Тип почвы Угол трения о грунт Масса грунта (шт. Фут)
Щебень, Молоток 34 ° + 110-135
Чистые пески 32 — 34 ° 100-130
илистые пески / песчаный ил 28-30 ° 110-125
Песчаная глина 26 — 28 ° 100-120
Прочие почвы Определено тестированием

Представление эмпирических уравнений для оценки угла внутреннего трения грунтов SP и SC в Мешхеде, Иран, с использованием стандартных испытаний на проникновение и прямой сдвиг и сравнения с предыдущими уравнениями

Автор

Включено в список:
  • Pouya Salari

    (Департамент геологии, Мешхедский университет Фирдоуси, Вакилабад-Хью, Мешхед, Иран)

  • Голамреза Лашкарипур

    (Департамент геологии, Университет Фирдоуси в Мешхеде, Вакилабадское шоссе, Мешхед, Иран)

  • Мохаммад Гафури

    (Департамент геологии, Мешхедский университет Фирдоуси, Вакилабад-Хью, Мешхед, Иран)

Abstract

Представление эмпирических уравнений для оценки инженерных свойств грунтов — простой, недорогой и широко используемый метод. Одной из основных проблем при использовании этих уравнений является оценка их точности в различных условиях и регионах, что часто вызывает сомнения в получаемых результатах. Большинство этих уравнений были выведены в специальных лабораториях, в различных климатических условиях и в почвах с различными инженерно-геологическими и инженерно-геологическими свойствами и были обобщены на другие условия. Главный вопрос в том, применимы ли эти методы и к другим условиям. Использование локальных уравнений и сужение диапазона использования различных методов, основанных на свойствах каждой области, являются подходящими методами для решения этих проблем.Это приводит к упрощению и ускорению анализа и высокой надежности получаемых результатов. В этой статье были выведены эмпирические уравнения для оценки угла внутреннего трения на основе чисел SPT грунтов города Мешхед в Иране с использованием результатов SPT и испытаний на прямой сдвиг для 50 образцов (25 образцов грунта SP и 25 образцов грунта SC). Результаты показали аналогичные значения для значений φ, предсказанных испытанием SPT, и значений φ, определенных испытаниями на прямой сдвиг.

Предлагаемое цитирование

  • Пуя Салари, Голамреза Лашкарипур и Мохаммад Гафури, 2015.« Представление эмпирических уравнений для оценки угла внутреннего трения SP и SC грунтов в Мешхеде, Иран, используя стандартные испытания на проникновение и прямой сдвиг и сравнение с предыдущими уравнениями », Международный журнал географии и геологии, Conscientia Beam, vol. 4 (5), страницы 89-95.
  • Рукоятка: RePEc: pkp: ijogag: 2015: p: 89-95
    DOI: 10.18488 / journal.10 / 2015.4.5 / 10.5.89.95

    Скачать полный текст от издателя

    Исправления

    Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами.Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления, пожалуйста, укажите идентификатор этого элемента: RePEc: pkp: ijogag: 2015: p: 89-95 . См. Общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, заголовка, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь:. Общие контактные данные провайдера: http://www.conscientiabeam.com/journal/10 .

    Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь.Это позволяет привязать ваш профиль к этому элементу. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которого мы не уверены.

    У нас нет библиографических ссылок на этот товар. Вы можете помочь добавить их, используя эту форму .

    Если вам известно об отсутствующих элементах, цитирующих этот элемент, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого элемента ссылки. Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле службы авторов RePEc, поскольку там могут быть некоторые цитаты, ожидающие подтверждения.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, заголовка, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: Редакция (адрес электронной почты указан ниже). Общие контактные данные провайдера: http://www.conscientiabeam.com/journal/10 .

    Обратите внимание, что исправления могут занять пару недель, чтобы отфильтровать различные сервисы RePEc.

    PBE-Новости

    Зависимость угла естественного откоса от угла внутреннего трения

    Q: Можете ли вы объяснить зависимость угла естественного откоса от угла внутреннего трения и их влияния на оборудование для обработки сыпучих материалов?

    Часто люди путают термины угол естественного откоса и угол внутреннего трения .Оба эти свойства материала используются исследователями для определения свойств текучести сыпучих материалов. Как правило, чем выше угол естественного откоса или угол внутреннего трения, тем труднее течет материал. Обратное тоже верно; Чем меньше угол естественного откоса или угол внутреннего трения, тем легче материал течет. Что касается конструкции погрузочно-разгрузочного оборудования, измерение угла естественного откоса широко используется при проектировании ленточных конвейеров и передаточных желобов, тогда как угол внутреннего трения учитывается при проектировании бункеров и бункеров.

    Угол естественного откоса материала определяется как угол кучи, образующийся, когда рыхлый материал свободно выливается на горизонтальную поверхность. Это называется статическим углом естественного откоса . Угол естественного откоса изменяется при изменении высоты заливки. Точно так же угол естественного откоса материала может измениться, когда материал выливается на движущуюся поверхность из-за перемешивания, вызванного движением. Этот угол называется динамическим углом естественного откоса .Это измерение может быть важным при проектировании ленточного конвейера для вашего материала.

    При проектировании ленточного конвейера динамический угол естественного откоса материала определяет, сколько материала может вместить ленточный конвейер с точки зрения высоты кучи, которая определяет его пропускную способность. Если для определения скорости подачи материала используется неправильный угол естественного откоса, это приведет к перегрузке материала на ленточный конвейер, рассыпанию и возможности взрыва пыли.

    Другими факторами, влияющими на угол естественного откоса, являются размер и форма частиц, плотность, площадь поверхности, когезия, содержание влаги и коэффициент трения материала. Когда общий размер частиц материала уменьшается, площадь поверхности каждой частицы увеличивается, что увеличивает когезионные способности материала. Чем выше силы сцепления, тем выше значения угла естественного откоса. Например, сахарная пудра (размер частиц от 0,53 до 0,67 миллиметра) образует низкий угол естественного откоса с правильной конической формой, как показано на рисунке 1, тогда как сахарная пудра (размер частиц от 80 до 100 микрон) образует более высокий угол. естественного откоса неправильной формы, как показано на рисунке 2.Площадь поверхности сахарной пудры больше, чем у сахарного песка. На угол естественного откоса материала влияют другие факторы, такие как силы сцепления, силы трения и стерическое отталкивание. Кроме того, образование жидкого мостика, генерация статического электрического заряда, силы Ван-дер-Ваальса и магнитные силы также могут влиять на когезионную способность материала. См. Рисунок 3 для получения дополнительной информации об угле естественного откоса в зависимости от размера частиц.

    В следующей таблице представлены углы естественного откоса для некоторых распространенных материалов:

    Тип материала Угол естественного откоса
    Кофеин 25
    Гидроксипропилцеллюлоза 28
    Карбоксиметилцеллюлоза натрия 29
    Гипс 30
    моногидрат α-лактозы 31
    Цемент 35
    Черный углерод 35
    Хлорид магния 40
    Мел 45
    Карбонат бария 45
    Угол внутреннего трения материала определяется как угол между напряжением сдвига материала и нормальным напряжением (круг Мора), при котором происходит разрушение материала.Это значение определяется прибором для прямого или кольцевого испытания на сдвиг. В этом испытании материал не будет течь, пока он не потеряет свою прочность на сдвиг в соответствии с критерием разрушения Мора-Кулона, который представляет собой линейную огибающую, полученную между прочностью материала на сдвиг и нормальным приложенным напряжением. См. Рисунок 4. Эта прочность на сдвиг зависит от когезионных и фрикционных свойств материала. Чем выше значения сцепления и трения, тем больше будет сопротивление сдвигу или угол внутреннего трения и тем сложнее будет течь материал.

    В сыпучем состоянии угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. Когда материал уплотняется, угол внутреннего трения изменяется. Угол внутреннего трения также увеличивается с увеличением влажности. Например, угол внутреннего трения цинковой руды составляет 32 градуса при влажности 18 процентов и 56 градусов при влажности 23 процента. Угол внутреннего трения материала используется при проектировании бункера для определения углов резервуара бункера для материала для массы и потока в воронке.

    Думаете, у вас есть все, что нужно, чтобы стать экспертом?

    Проектирование и анализ засоряемых гранулированных систем

    Абстрактные

    Заклинивание — механизм, с помощью которого гранулированная среда может переходить между жидким и твердым состояниями — недавно было продемонстрировано как механизм переменной прочности и жесткости в ряде приложений.Как дешевое и простое средство достижения регулируемых механических свойств, глушение используется в самых разных системах — от архитектурных до медицинских. Эта диссертация исследует полезность помех для приложений манипулирования роботами, как на фундаментальном уровне понимания того, как гранулярные свойства влияют на производительность систем, подвергшихся помехам, так и на более прикладном уровне проектирования функциональных роботизированных компонентов. В частности, цель этой диссертации заключалась в том, чтобы дать инженерам возможность принципиально разрабатывать защищаемые от помех роботизированные системы.Для достижения этой цели были проведены три параллельных, но связанных исследования. Во-первых, был проведен экспериментальный анализ, чтобы определить, может ли объемная прочность на сдвиг гранулированных систем коррелировать со свойствами зерен, такими как форма, распределение по размерам и текстура поверхности, извлеченные из двумерных силуэтов зерен. Во-вторых, новая среда, состоящая из смеси твердых и мягких сфер, была предложена для достижения переменных свойств прочности и жесткости в зависимости от ограничивающего давления; На этой системе был проведен экспериментальный анализ не только при различных ограничивающих давлениях, но и при различных соотношениях смешивания твердых и мягких сфер.Наконец, представлен дизайн и анализ нового блокируемого робота-манипулятора, цель которого — максимизировать как прочность, так и подвижность системы.

    Описание
    Диссертация (Ph. D.) — Массачусетский технологический институт, факультет машиностроения, 2013.

    Каталогизируется на основе PDF-версии диссертации.

    Включает библиографические ссылки (стр. 102-110).

    Отдел
    Массачусетский Институт Технологий. Кафедра машиностроения.; Массачусетский Институт Технологий. Кафедра машиностроения

    Издатель

    Массачусетский технологический институт

    Экспериментальное исследование влияния начального напряжения сдвига и частоты вибрации на динамическую прочность насыщенных песков

    Циклическая трехосная система используется для исследования влияния ограничивающего давления, начального напряжения сдвига, отношения циклических напряжений и частоты вибрации на динамическую прочность характеристики насыщенного песка в районе Вэньчуань.Результаты показывают, что при постоянной частоте вибрации динамическая прочность песка увеличивается с увеличением степени уплотнения. Однако, когда коэффициент уплотнения превышает определенное значение, динамическая прочность песка уменьшается или увеличивается медленно. Угол динамического внутреннего трения сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением степени уплотнения, а динамический угол внутреннего трения при различных начальных напряжениях сдвига отличается максимум примерно на 12%. Когда циклы разрушения постоянны, динамическая прочность и динамический угол внутреннего трения песка увеличиваются с увеличением частоты вибрации, а динамический угол внутреннего трения на разных частотах отличается максимум примерно на 7%.Когда коэффициент циклических напряжений постоянен, чем выше частота вибрации, тем больше циклов требуется для достижения разрушения. По мере уменьшения коэффициента циклических напряжений влияние частоты вибрации на циклы отказов постепенно снижается.

    1. Введение

    Китай — сейсмоопасная страна с большим количеством землетрясений. Землетрясение в его юго-западной части особенно сильное. За последние 100 лет количество сильных землетрясений ( M ≥ 8, в которых M — амплитуда землетрясения) в Китае достигло 10 раз, а человеческие жертвы и материальный ущерб были серьезными в густонаселенных районах.В 1920 году в результате землетрясения Хайюань в Нинся погибло более 200 000 человек, а раненых было бесчисленное множество. В 1976 году землетрясение силой 7,8 балла произошло в Таншане, провинция Хэбэй, где обрушилось большинство городских домов, пострадали более 240 000 человек и бесчисленное количество раненых. В 2008 году в городе Вэньчуань провинции Сычуань произошло землетрясение силой 8,0 баллов с максимальной интенсивностью 11 градусов. Он охватил в общей сложности 10 провинций и городов, и его разрушительность и сложность оказания помощи были довольно редкими, когда более 80 000 человек погибли или пропали без вести, что привело к крупным жертвам и материальному ущербу [1, 2].

    Большое количество землетрясений свидетельствует о том, что разжижение насыщенного песка под воздействием землетрясений нанесло большой ущерб свайным фундаментам, насыпям, откосам и плотинам. До прихода сейсмических нагрузок эти основания конструкций часто подвергаются начальному сдвиговому напряжению из-за наличия верхних конструкций [3, 4]. В настоящее время большинство испытаний в основном рассматривают состояние, в котором начальное напряжение сдвига не существует, то есть запуск испытания на основе равного давления трехмерной консолидации.Начальное напряжение сдвига является важным фактором, влияющим на динамические свойства насыщенных песков, и многие исследователи начинают уделять внимание изучению влияния начального напряжения сдвига [5–8].

    Сид и Ли [9] указали, что угол внутреннего трения песка и угол перехода между состояниями, отмеченный начальной дилатансией, были стабильными свойствами почвы, на которые не влияли циклы и коэффициент уплотнения. Янг и Сзе [10] провели экспериментальное исследование недренированного поведения песка при несимметричной циклической нагрузке.Испытания показали, что наличие начального статического напряжения сдвига было полезно для сопротивления разжижению рыхлого песка при низком начальном коэффициенте напряжения сдвига, но оно стало вредным при высоком коэффициенте начального напряжения сдвига. Georgiannou и Konstadinou [11] исследовали реакцию песка Оттавы на циклическую крутильную нагрузку при различных плотностях и предположили, что сопротивление циклической прочности увеличивалось с увеличением коэффициента уплотнения и плотности, причем скорость увеличения была выше для анизотропных консолидированных образцов по сравнению с изотропными консолидированными образцами.Ма [12] исследовал динамические характеристики стандартного песка Фуцзянь при различных коэффициентах консолидации с помощью динамических трехосных испытаний. Исследование показало, что существует определенное значение, при котором динамическая прочность песка сначала увеличивается с увеличением коэффициента уплотнения, а скорость роста постепенно уменьшается, когда коэффициент уплотнения превышает определенное значение. Когда коэффициент консолидации достиг 3,0, динамическая сила начала снижаться. Пан и Янг [13] исследовали комбинированное влияние циклических и статических сдвигов на недренированную циклическую реакцию песка.Результаты показали, что влияние статического сдвига на циклическое сопротивление значительно зависит от относительной плотности и среднего нормального напряжения песка. Wang et al. [14] использовали динамические трехосные испытания для исследования динамических прочностных характеристик песчано-галечного грунта при различных коэффициентах консолидации. Исследование показало, что динамическое напряжение песчано-галечного грунта незначительно увеличивалось с увеличением степени уплотнения, а динамическая прочность значительно увеличивалась с увеличением ограничивающего давления.Gao et al. [15] провели серию циклических испытаний осевой и крутильной муфты, моделируя волновые нагрузки различной частоты с использованием прибора в виде полого цилиндра. Результаты экспериментов показали, что по мере увеличения степени уплотнения количество вибраций, необходимых для достижения разжижения насыщенного ила, уменьшалось, а давление поровой воды представляло модель роста «от быстрого устойчивого к быстрому». Cao et al. [16] провели недренированное динамическое трехосное испытание на мелком песке Вэньчуань при различных ограничивающих давлениях и соотношениях циклических напряжений и изучили взаимосвязь между динамическим углом внутреннего трения и начальным коэффициентом пустотности.Результаты испытаний показали, что, когда коэффициент пустотности был постоянным, динамический угол внутреннего трения уменьшался, а сопротивление сжижению было слабее по мере увеличения циклов разрушения; при одинаковых циклах разрушения, чем меньше коэффициент пустотности, тем больше динамический угол внутреннего трения и тем сильнее сопротивление разжижению песка. Хуанг и Цао [17] провели циклические трехосные испытания на насыщенном песке средней плотности при различных коэффициентах консолидации. Результаты испытаний показали, что, когда цикл был постоянным, чем больше начальное напряжение сдвига, тем выше динамическая прочность песка.

    Из приведенного выше анализа видно, что землетрясение привело к разрушению большого количества песчаных оснований, и начальное напряжение сдвига неизбежно на этих основаниях. Однако однозначный вывод о влиянии начального напряжения сдвига на динамические прочностные характеристики насыщенного песка при сейсмической нагрузке не получен. Следовательно, необходимо дальнейшее изучение влияния начального напряжения сдвига. Полученные динамические параметры могут быть использованы в структурном динамическом анализе, чтобы обеспечить тестовую основу для анализа устойчивости песчаного фундамента при сейсмической нагрузке.

    2. Образцы и планы почв
    2.1. Образцы почвы

    Песок, использованный в эксперименте, был взят из Вэньчуань, провинция Сычуань, глубина отбора проб составляла около 5 м. В процессе транспортировки образец почвы был нарушен, и естественное состояние песка не контролировалось должным образом, поэтому весь песок, использованный в испытании, был повторно формованным песком. Удельный вес песка для испытаний составил G s = 2,66, максимальная плотность в сухом состоянии ρ dmax была равна 1.67 г / см 3 , а минимальная плотность в сухом состоянии ρ dmin составила 1,22 г / см 3 соответственно. В соответствии с естественной плотностью и влажностью места отбора проб относительная плотность почвы сохранялась на уровне D r = 55%, а плотность в сухом состоянии составляла ρ d = 1,43 г / см . 3 . Константы градации песка показаны в таблице 1. Кривая рассева песка показана на рисунке 1.


    Категория почвы d 60 (мм) d 50 (мм) d 30 (мм) d 10 (мм) C u C c8 9049 9049 9049
    Песок 0.28 0,26 0,12 0,08 3,5 0,64


    2,2. Процедуры и методы испытаний

    Динамический трехосный прибор DDS-70, использованный в этом испытании, был разработан Пекинским научно-исследовательским институтом новых технологий. Системное оборудование может выполнять испытание динамических характеристик и испытание в динамическом упругом режиме для изучения характеристик динамической прочности и динамической деформации грунта.

    В испытании использовался восстановленный образец грунта диаметром 39,1 мм и высотой 80 мм. Образец переформованного грунта был приготовлен методом многослойного мокрого раствора и разделен на 5 слоев для уплотнения. Вес каждого слоя определялся на основе сухой плотности образца почвы и заданного содержания влаги. Каждый слой уплотняли до соответствующей высоты, а контактные поверхности шлифовали, чтобы обеспечить хороший контакт между слоями. После подготовки образца его устанавливали в барокамеру циклического трехосного аппарата.В напорной камере использовались два метода насыщения образца: вакуумная откачка, безвоздушная вода и реверсирование давления, что позволило избежать возмущения образца при помещении образца в цилиндр вакуумного насыщения. Когда коэффициент давления поровой воды B составлял ≥0,97, считалось, что образец удовлетворяет требованию по насыщению. На этапе консолидации дренажный клапан медленно открывали после завершения насыщения образца. Когда давление поровой воды упадет до нуля, сливной клапан следует закрыть на 5 минут.Если давление поровой воды больше не повышалось, уплотнение считалось завершенным. После завершения изотропной консолидации девиаторное напряжение постепенно увеличивалось. В это время следует открыть сливной кран, чтобы избежать деформации и повреждений. При приложении к соответствующему девиаторному напряжению он консолидировался в течение определенного периода времени, а затем дренажный клапан был закрыт для завершения процесса анизотропного уплотнения. Критериями разрушения, используемыми в этой статье, являются критерий порового давления и критерий деформации.При условии изотропной консолидации критерием разрушения является то, что давление поровой воды равно ограничивающему давлению; когда существует начальное напряжение сдвига, давление поровой воды не может достигать ограничивающего давления, и критерий деформации с единичной деформацией 5% принимается в качестве критерия разрушения [18].

    2.3. Планы испытаний

    В соответствии с глубиной извлечения почвы и исследовательскими потребностями, ограничивающее давление уплотнения в этом испытании составляет σ c = 50 кПа, σ c = 100 кПа и σ c = 150 кПа.Из-за короткого времени действия циклической нагрузки, вызванной землетрясением, дренаж глинистого слоя происходит медленно, что можно считать недренированной почвой, поэтому в испытании использовался недренированный сдвиг. В соответствии с частотным диапазоном сейсмической нагрузки принятые частоты вибрации составляют f = 1 Гц, f = 2 Гц и f = 3 Гц. Из-за асимметрии и неравномерности сейсмической нагрузки, которая является типичной случайной динамической нагрузкой, невозможно повторить землетрясение с той же формой сейсмической волны.Таким образом, входная сейсмическая нагрузка в этой статье моделируется синусоидальной волной одинаковой амплитуды. Конкретный план испытаний показан в Таблице 2. Чтобы учесть влияние начального напряжения сдвига на динамические характеристики насыщенных песков, динамические трехосные испытания коэффициента консолидации K c = 1, K c = 1,25 и K c = 1,5 соответственно [18], где и — главное главное напряжение и второстепенное главное напряжение, соответственно, при консолидации образца [19–21].

    90.Результаты и анализ испытаний

    Динамическое напряжение, необходимое для создания заданного критерия разрушения или соответствия определенному критерию разрушения, когда грунт циркулирует под динамической нагрузкой, называется динамической прочностью грунта. Кривая динамической прочности грунта используется для описания взаимосвязи между циклами динамического напряжения и разрушения, которая отражает соответствующую взаимосвязь между циклами разрушения и динамическим напряжением грунта при динамической нагрузке. Когда свойства грунта постоянны, динамическая прочность грунта определяется статическими и динамическими условиями, начальным напряжением сдвига и динамическим напряжением, а также частотой вибрации.Поэтому изучаются и анализируются показатели динамической прочности и динамической прочности насыщенного песка при различных начальных касательных напряжениях и частотах колебаний [4, 5, 22, 23].

    3.1. Влияние начального напряжения сдвига на характеристики динамической прочности насыщенного песка

    На рис. 2 показаны кривые динамической прочности насыщенного песка, подверженные воздействию начального напряжения сдвига при различных ограничивающих давлениях. Из результатов испытаний видно, что, когда циклы разрушения постоянны, чем больше начальное напряжение сдвига, тем больше динамическая прочность песка.Это можно объяснить, когда начальное напряжение сдвига равно нулю, каркас частицы почвы находится в равновесии, и вибрация будет вызывать изменение направления напряжения сдвига многократно под действием циклической нагрузки, так что каркас частицы почвы легко скользит. , и поровое давление растет быстрее, а динамическая прочность в это время ниже. Когда существует начальное напряжение сдвига, напряжение сдвига изменяется только по величине, и нет никакого изменения или небольшого изменения направления, так что деформация каркаса частиц грунта имеет тенденцию быть стабильной.В это время скорость и амплитуда деформации снижаются, поровое давление растет медленно, а динамическая прочность увеличивается.

    На рис. 3 показана взаимосвязь между коэффициентом циклического напряжения и коэффициентом консолидации на 10, 20 и 30 неделях нагрузки. Из рисунка 3 видно, что когда коэффициент уплотнения увеличивается с 1,0 до 1,5, каркас грунта становится более стабильным, коэффициент циклических напряжений увеличивается с увеличением коэффициента уплотнения, динамическая прочность песка растет, и повышенное значение составляет 50% ~ 60%; когда коэффициент консолидации превышает 1.5, грунт быстро деформируется и разрушается после приложения динамической нагрузки, его динамическая прочность уменьшается или увеличивается медленно, а увеличенное значение составляет всего от 5% до 10%. Это указывает на то, что по мере увеличения начального напряжения сдвига до определенной степени динамическая прочность образца грунта будет медленно увеличиваться с увеличением степени уплотнения, а не увеличиваться бесконечно.

    Когда существует начальное напряжение сдвига, главное главное напряжение и второстепенное главное напряжение в условиях динамического разрушения, соответственно, задаются формулой (2), а круг Мора показан на рисунке 4.Рассчитанные индексы динамической прочности приведены в таблице 3:


    9029 9029 9029 c 1 , 3 1,5 1,5

    Частота f (Гц) Боковое давление уплотнения (кПа) Начальное напряжение сдвига (кПа) Давление вертикального уплотнения (кПа) Динамическая нагрузка (кПа)

    1, 2, 3 50 0 50 1 41, 33, 25147
    100 0 100 1 83, 66, 50
    1, 2, 3 150 0 150 1 125, 100, 100
    1 50 25 75 1.5 58, 50, 41
    1 50 50 100 2 66, 58, 50, 41
    1 100 50 50108, 100, 91
    1 100 100 200 2 133, 116, 100, 91
    1 150 75 200, 150, 120
    1 150 150 300 2 210, 180, 150

    61 9014 9014 9014 9014 9014 9014

    K c 1 1,5 2
    c (кПа) (°) c (кПа) (°) c (кПа)

    0 17,93 0 16,72 1,60
    20 14,63 2,12 16,65 2,30 16,65 2,30 15,89 0 14,73 1,83

    На рисунке 5 показано значение параметров динамической прочности при различных начальных напряжениях сдвига при частоте 1 Гц.Из результатов видно, что при коэффициенте уплотнения от 1 до 1,5 динамический угол внутреннего трения увеличивается с увеличением коэффициента уплотнения, и увеличенное значение может достигать 15%; когда коэффициент уплотнения составляет от 1,5 до 2, динамический угол внутреннего трения уменьшается с увеличением начального напряжения сдвига, и уменьшенное значение может достигать 10%; динамический угол внутреннего трения сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением степени уплотнения; а динамический угол внутреннего трения при различных начальных напряжениях сдвига отличается максимум примерно на 12%.Угол динамического трения песка является основным источником динамической прочности. Изменение угла динамического трения в зависимости от степени уплотнения согласуется с изменением динамического напряжения сдвига в зависимости от степени уплотнения, что может объяснить закон изменения динамической прочности.


    3.2. Влияние частоты вибрации на характеристики динамической прочности насыщенного песка

    На рисунке 6 показаны кривые зависимости между динамической прочностью и циклами разрушения, когда образец разрушается при различных ограничивающих давлениях.При одинаковых циклах разрушения, чем больше ограничивающее давление, тем выше динамическая прочность насыщенного песка, и кривая зависимости является линейной по единственной логарифмической оси; и при том же ограничивающем давлении количество циклов разрушения постепенно увеличивается с уменьшением динамического напряжения, скорость уменьшения кривой изменяется с быстрой на медленную и, наконец, кривая имеет тенденцию к устойчивости.


    Кривые зависимости между коэффициентом циклического напряжения и циклом разрушения при различных частотах вибрации показаны на рисунке 7.Можно сделать вывод, что при одинаковых циклах отказов, чем выше частота вибрации, тем выше динамическая прочность насыщенного песка, а динамическая прочность при f = 3 Гц примерно на 30-40% выше, чем при f = 1 Гц; при том же соотношении циклических напряжений, чем выше частота вибрации, тем больше количество циклов, необходимых для достижения разрушения, и количество циклов разрушения при f = 3 Гц примерно на 50% ∼60% выше, чем при f = 1. Гц; и по мере того, как коэффициент циклических напряжений уменьшается, влияние частоты вибрации на циклы отказов постепенно уменьшается.

    Согласно кривым динамической прочности, можно получить динамическое напряжение, необходимое для циклов разрушения N f = 10, 20 и 30, когда ограничивающее давление и частота вибрации различны, а затем можно получить основное главное напряжение и незначительное главное напряжение в условиях динамического разрушения можно рассчитать по формуле (2).

    Как показано на рисунке 8, дан круг Мора при циклах отказов = 10, 20 и 30 при частоте вибрации f = 1 Гц, 2 Гц и 3 Гц.Параметры динамической прочности, соответствующие определенной частоте вибрации и определенным циклам отказов, получают из круга Мора. Продольное пересечение и наклон огибающей круга Мора указывают на динамическое сцепление c d и динамический коэффициент трения tan соответственно.


    Таблица 4 показывает динамический угол внутреннего трения и динамическое сцепление насыщенного песка при циклах разрушения = 10, 20 и 30 на каждой частоте вибрации.Видно, что угол внутреннего трения на разных частотах отличается максимум примерно на 7% при одних и тех же циклах отказа; при одинаковой частоте угол внутреннего трения при разных циклах отказа отличается максимум примерно на 12%. Это указывает на то, что на угол внутреннего трения влияют циклы отказов и частота вибрации. Wang et al. [13] считают, что угол внутреннего трения является стабильным показателем грунта и не зависит от циклов, частоты вибрации и ограничивающего давления.

    62 9014 9014 9014 9014

    Взаимосвязь между прочностью на сдвиг и нормальным напряжением при определенных циклах может быть выражена следующим образом: где — динамическое сцепление, а — динамический угол внутреннего трения. Из Таблицы 4 видно, что когда динамическое сцепление близко к нулю, прочность грунта на сдвиг под действием силы может быть приблизительно заменена следующей формулой:

    Кривая изменения динамического угла внутреннего трения с Циклы отказов насыщенного песка показаны на Рисунке 9.Кривая изменения динамического угла внутреннего трения в зависимости от частоты насыщенного песка показана на рисунке 10.



    Из рисунка 9 можно увидеть, что когда частота вибрации постоянна, по мере увеличения циклов динамическое внутреннее угол трения уменьшается. Когда критерий разрушения достигнут, чем меньше циклов разрушения, тем больше требуемое динамическое напряжение, тем сильнее трение между частицами почвы и тем больше угол внутреннего трения песка.Чем выше количество циклов разрушения, тем меньше необходимое динамическое напряжение, и трение между частицами уменьшается, так что угол внутреннего трения уменьшается.

    Из рисунка 10 видно, что, когда циклы разрушения постоянны, динамический угол внутреннего трения песка увеличивается с увеличением частоты вибрации, а динамический угол внутреннего трения при f = 3 Гц составляет около 7% ∼ На 12% выше, чем при f = 1 Гц. В условиях изотропного уплотнения, когда прилагается циклическая нагрузка и циклы разрушения одинаковы, чем меньше частота вибрации, тем дольше длится цикл и тем дольше происходит относительное движение частиц почвы и окружающей свободной воды, что приводит к уменьшению в трении частиц, так что динамический угол внутреннего трения насыщенного песка меньше.При одинаковых циклах отказов, чем выше частота вибрации, тем короче цикл и тем короче относительное движение частиц почвы и окружающей свободной воды, что приводит к увеличению трения частиц, так что динамический внутренний угол трения насыщенного песка больше. Кроме того, при тех же циклах отказов более высокая частота вибрации вызывает разрушение частиц, что увеличивает динамический угол внутреннего трения насыщенного песка.

    При анализе сейсмической устойчивости параметры статической прочности c и грунта часто используются в качестве входных данных, или они умножаются на коэффициент для замены параметров динамической прочности и для расчета сейсмической устойчивости, но параметры динамической прочности и почвы может фактически изменяться в зависимости от амплитуды, частоты и циклов разрушения сейсмической нагрузки.Таким образом, изучение амплитуды, частоты и продолжительности сейсмической нагрузки имеет большое значение для определения параметров динамической прочности песка.

    4. Заключение

    Динамические прочностные характеристики насыщенного песка в районе Вэньчуань были изучены с помощью системы динамических трехосных испытаний. Обсуждается влияние начального напряжения сдвига, коэффициента циклических напряжений и частоты вибрации на динамические прочностные характеристики песка. Результаты следующие: (1) Динамическая прочность насыщенного песка увеличивается с увеличением ограничивающего давления.При том же ограничивающем давлении и частоте вибрации динамическая прочность песка увеличивается с увеличением степени уплотнения; когда коэффициент уплотнения превышает определенное значение, динамическая прочность песка увеличивается медленно, а не бесконечно с увеличением коэффициента уплотнения. (2) Когда циклы разрушения постоянны, чем больше частота вибрации, тем больше динамическая прочность насыщенный песок; при том же соотношении циклических напряжений, чем выше частота вибрации, тем больше циклов требуется для достижения разрушения; и влияние частоты вибрации на циклы отказов постепенно снижается с уменьшением коэффициента циклических напряжений.(3) Когда частота вибрации постоянна, динамический угол внутреннего трения сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением степени уплотнения; динамический угол внутреннего трения при различных начальных напряжениях сдвига отличается максимум примерно на 12%. (4) Когда частота вибрации постоянна, динамический угол внутреннего трения уменьшается по мере увеличения циклов. Когда цикл разрушения постоянен, по мере увеличения частоты вибрации динамический угол внутреннего трения песка увеличивается.Динамический угол внутреннего трения на разных частотах отличается максимум примерно на 7%.

    Доступность данных

    Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

    Благодарности

    Авторы благодарны за финансовую поддержку Национальному фонду естественных наук Китая (No.51709145) и Фонд научных исследований Нанкинского технологического института (YKJ201727).

    About Author


    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    ЮК «Эгида-Сочи» - недвижимость.

    Наш принцип – Ваша правовая безопасность и совместный успех!

    2021 © Все права защищены.


    Частота (Гц) 1 2 3
    Циклы 9014 c
    9014 к
    c (кПа)

    10 15,61 0 17,06 1,40 17,26 17,26 2,12 15,97 0 16,30 0
    30 14,03 1,80 14,88 1 15,03 15,03