21. Угол естественного откоса. Способы определения в натуральных условиях.

Испытания свойств груза методами прямого среза применимы как к идеальным, так и к связным сыпучим телам. Метод испытания на одноосное (простое) сжатие - раздавливание применим только для оценки общего сопротивления сдвигу связных сыпучих тел при условном допущении, что во всех точках испытываемого образца сохраняется однородное напря­женное состояние. Наиболее надежные результаты испытаний характеристик связного сы­пучего тела дает метод трехосного сжатия, позволяющий исследовать прочность образца груза при всестороннем сжатии.

Определение угла естественного откоса мелкозернистых веществ (размеры частиц ме­нее 10 мм) производится с помощью (.(наклонного ящика». Угол естественного откоса в этом случае - угол, образованный горизонтальной плоскостью и верхней кромкой испытательного ящика в тот момент, когда только начнется массовое осыпание вещества в ящике. Размеры ящика: длина 600 мм, ширина 400 мм, высота 2000 мм. С помощью угломера измеряют угол между верхней кромкой ящика и горизонтальной плоскостью с точностью до 0,5 °. Угол естественного откоса рассчитывают как среднеарифметическое из трех измерений и округляют до 0,5 °.

Судовой метод определения угла естественного откоса вещества используют при отсутствии «наклоняемого ящика». В этом случае угол естественного откоса - это угол между образующей конуса груза и горизонтальной плоскостью. Образец испытуемого вещества вы­сыпают так, чтобы образовался начальный конус. Затем оставшуюся часть очень осторожно высыпают с высоты нескольких миллиметров на вершину конуса так, чтобы форма конуса была симметричной. Угол измеряется в четырех точках на уровне полувысоты конуса, расположенных вокруг конуса с шагом 90 °. То же повторяется с двумя другими пробами. За величину естественного откоса принимают среднее арифметическое двенадцати измерений, округленное до 0,5°.

Практика производства замеров углов естественного откоса в натурных условиях показывает, что их величина несколько изменяется в зависимости от метода отсыпки груза (струей или дождем), массы исследуемого груза, высоты, с которой производится экспериментальная отсыпка.

Для определения угла естественного откоса в условиях порта рекомендована следую­щая методика. Зерно из бункера объемом 2 м³ высыпается с высоты 2,5 м через отверстие 400x400 мм на ровную бетонную или асфальтированную площадку. Под углом естественно­го откоса понимается среднее арифметическое значение углов наклона к горизонту образую­щих зернового конуса, измеренных с четырех его сторон. Практическое использование мето­дики показало, что она успешно может быть применена для сухих насыпных грузов со срав­нительно однородными частицами ограниченного размера, а для увлажненных и крупнокус­ковых грузов пользоваться этим методом затруднительно из-за зависания материала. Поэто­му для производства отсыпки груза при определении угла естественного откоса более целе­сообразно использовать ленточный или скребковый транспортер, обеспечивающий сбрасы­вание груза с высоты 2,5 м.

Угол естественного откоса можно определить и другим способом. Например, зерно насыпается в ящик с размерами 400x400x1000 и отверстием 300X400, расположенным внизу одной из стенок. После открытия задвижки зерно высыпается в отгороженный двумя стеклянными стенками лоток. Угол наклона поверхности зерна к горизонту принимается за угол естественного откоса а.

Для быстрых измерений удобен способ Мооса, при котором зерно насыпают в прямоугольный ящик со стеклянными стенками размерами 100x200x300 мм на 1/3 его высоты. Ящик осторожно поворачивают на 90° и измеряют, угол между поверхностью зерна и горизонтальной (после поворота) стенкой. Опыты проводят при всех указанных способах по 3 раза.