Определение угла естественного откоса и коэффициента трения разрыхленных горных пород
Цель работы:
Изучение методов определения угла естественного откоса, угла обрушения и коэффициента трения разрыхленных горных пород.
Ход работы
Рис.1 Определение угла естественного откоса горных пород с помощью цилиндра.
Таблица1 Результаты измерений и вычислений насыпного веса и коэффициента разрыхления горных пород с помощью полого цилиндра.
Номер образца |
hц, мм |
dц, мм |
hк мм |
dк мм |
Vц=Vk,
|
tg |
|
1 |
74 |
30 |
29 |
110 |
|
0.521 |
27.5 |
1 |
74 |
30 |
31 |
115 |
|
||
1 |
74 |
30 |
29 |
120 |
|
||
2 |
74 |
30 |
31 |
115 |
|
0.528 |
27.8 |
2 |
74 |
30 |
32 |
120 |
|
||
2 |
74 |
30 |
30 |
117 |
|
||
3 |
74 |
30 |
31 |
120 |
|
0.515 |
27.2 |
3 |
74 |
30 |
32 |
118 |
|
||
3 |
74 |
30 |
31 |
122 |
|
||
4 |
74 |
30 |
31 |
129 |
|
0.479 |
26 |
4 |
74 |
30 |
32 |
132 |
|
||
4 |
74 |
30 |
31 |
130 |
|
||
5 |
74 |
30 |
31 |
125 |
|
0.502 |
26 |
5 |
74 |
30 |
31 |
124 |
|
||
5 |
74 |
30 |
32 |
125 |
|
||
6 |
74 |
30 |
32 |
123 |
|
0.511 |
27 |
6 |
74 |
30 |
32 |
125 |
|
||
6 |
74 |
30 |
21 |
124 |
|
1 – Гранит крупный |
4 – Песчаник крупный |
2 – Гранит средний |
5 – Песчаник средний |
3 – Гранит мелкий |
6 – Песчаник мелкий |
Рис.2 Образование свободной поверхности в толще разрушен- ной горной массы при ее обрушении.
Таблица 2 Результаты измерений и вычислений насыпного веса и коэффициента разрыхления горных пород с помощью ящика с выпускным отверстием.
Номер Образца |
H,мм |
D,мм |
d3,мм |
d,мм |
h,мм |
tg |
|
|
|
1 |
40 |
103 |
30 |
155 |
45 |
0,566 |
0,782 |
29,5° |
38° |
1 |
40 |
102 |
30 |
160 |
44 |
||||
1 |
40 |
102 |
30 |
155 |
44 |
||||
2 |
40 |
95 |
30 |
140 |
35 |
0,496 |
1,244 |
26,4° |
51,2° |
2 |
40 |
94 |
30 |
150 |
35 |
||||
2 |
40 |
94 |
30 |
130 |
34 |
||||
3 |
40 |
91 |
30 |
120 |
22 |
0,376 |
1,318 |
20,6° |
52,8° |
3 |
40 |
90 |
30 |
115 |
23 |
||||
3 |
40 |
91 |
30 |
100 |
18 |
||||
4 |
40 |
90 |
30 |
100 |
31 |
0,643 |
1,348 |
32,7° |
53,4° |
4 |
40 |
88 |
30 |
105 |
33 |
||||
4 |
40 |
90 |
30 |
106 |
36 |
1 – Гранит крупный |
3 – Гранит мелкий |
2 – Гранит средний |
4 – Песчаник крупный |
Рис.3 Трибометр для лабораторного определения коэффициента трения горных пород.
Таблица 3. Результаты измерений и вычислений коэффициента трения горных пород с помощью трибометра.
Номер образца |
Материал плоск. скольжения |
Угол трения Скольжения α, град |
Коэффициент трения
|
1 |
Бумага |
41 |
0,922 |
1 |
43 |
||
1 |
44 |
||
2 |
Бумага |
36 |
0,666 |
2 |
32 |
||
2 |
33 |
||
3 |
Бумага |
30 |
0,633 |
3 |
35 |
||
3 |
32 |
||
4 |
Бумага |
23 |
0,466 |
4 |
25 |
||
4 |
27 |
||
5 |
Бумага |
26 |
0,473 |
5 |
26 |
||
5 |
24 |
||
6 |
Бумага |
29 |
0,532 |
6 |
28 |
||
6 |
27 |
1 – Гранит крупный |
4 – Песчаник крупный |
2 – Гранит средний |
5 – Песчаник средний |
3 – Гранит мелкий |
6 – Песчаник мелкий |
Расчеты:
Вычисления для таблицы 1:
Vц=Vк
Vц - объем цилиндра, м3;
Vк - объем конуса высыпавшейся породы, м3.
hк - высота конуса высыпавшейся породы, м.
φ - угол естественного откоса, град;
dк - диаметр образовавшегося конуса высыпавшейся породы, м.
Для гранита:
Для песчаника:
Вычисления для таблицы 2:
Для гранита:
Для песчаника:
φобр - угол естественного откоса при обрушении.
H - высота слоя породы в ящике.
dз - диаметр выпускного отверстия.
Для гранита:
Для песчаника:
kтр - коэффициент трения разрушенной горной массы о поверхность скольжения;
α - угол скольжения, град.
Для гранита:
Для песчаника:
Вывод: Мы изучили методы определения угла естественного откоса, обрушения и коэффициента трения пород. По результатам измерений установили что мелкозернистый песчаник имеет больший коэффициент трения, чем среднезернистый и крупнозернистый, а у гранита наоборот.
Лабораторная работа № 4