УДК 622.2
DOI: 10.18503/1995-2732-2020-18-2-62-70
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): в статье описаны особенности и результаты определения прочностных характеристик (угла внутреннего трения и удельного сцепления) сыпучих одноразмерных крупнозернистых сред, используемых для устройства карьерных автомобильных дорог. Цель работы: определение влияния размера частиц на угол внутреннего трения и удельное сцепление одноразмерных сыпучих зернистых сред. Используемые методы: применялись лабораторные методы определения прочностных характеристик с использованием сдвигового прибора одноплоскостного среза и усовершенствованной клиновой установки, реализующей метод косого среза. Новизна: к элементам новизны относится методика определения прочностных характеристик крупнозернистых сред с использованием усовершенствованной клиновой установки, что позволило установить наличие и зависимость удельного сцепления от крупности частиц. Результат: выявлено, что принципиальных отличий механических показателей, полученных как на сдвиговом приборе, так и на клиновой установке, нет, а значит, последняя может использоваться для определения прочностных характеристик сыпучих крупнозернистых сред. Установлено, что увеличение в два раза размера частиц однофракционной зернистой среды приводит не только к увеличению угла внутреннего трения приблизительно на два градуса, но также и удельного сцепления до 8 кПа. Однако рост удельного сцепления при размере частиц до 3 мм протекает по иному закону, чем при размере зерен свыше 3 мм. Практическая значимость: полученные данные позволят более обоснованно подходить к проектированию дорожных одежд со слоями из одноразмерных крупнозернистых сыпучих сред путем дополнительной оценки их сдвигоустойчивости, а также являются основой для разработки математической модели прогнозирования прочностных характеристик полифракционных зернистых материалов.
Ключевые слова
Карьерные автомобильные дороги, угол внутреннего трения, удельное сцепление, зернистая среда, раздробленные горные породы, прочность.
Для цитирования
Шабаев С.Н. Влияние крупности частиц одноразмерной сыпучей зернистой среды на прочностные характеристики // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т.18. №2. С. 62–70. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2020-18-2-62-70
1. Колчанов А.Г. О требуемой прочности дорожных конструкций для карьерных автосамосвалов // Горный журнал. 1987. № 6. С. 16–18.
2. Богомолов С.В. Выбор оптимальных параметров карьерных автомобильных дорог // Повышение эффективности дорожного строительства в условиях Сибири. Кемерово: КузПИ, 1991. С. 127–132.
3. Колчанов А.Г. Проектирование карьерных дорог // Горная промышленность. 2010. № 6. С. 56–59.
4. Арефьев С.А. Экспериментальная оценка зависимости качества дорожных одежд от уплотнения их карьерными автосамосвалами // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 2. С. 5–11.
5. Арефьев С.А. Обоснование конструкции дорожных одежд, предназначенных для автосамосвалов большой грузоподъемности // Естественные и технические науки. 2015. № 1. С. 38–39.
6. Solovyev G.V., Vatchnadze K.I. Improving of Performance Characteristics During Mechanical Stabilization of Quarry Haul Roads with Stiff Polymeric Tensar Triax Hexagonal Geogrid // Procedia Engineering. 2017, vol. 189, pp. 666–672.
7. Sara L. Jackson. Dusty roads and disconnections: Perceptions of dust from unpaved mining roads in Mongolia’s South Gobi province // Geoforum. 2015, vol. 66, pp. 94–105.
8. Chernobai V.I. Development and characterization of formulation of dust-suppressant used for stope road in open-pit mines // Journal of Coal Science and Engineering (China). 2013 (June), vol. 19, iss. 2, pp. 219–225.
9. Moldovan D.V. The rock pile quality control during the blasting operations at the construction materials open-cast mines // Journal of Industrial Pollution Control. 2017, vol. 33, iss. 1, pp. 1007–1012.
10. Васильева А.А., Михеев В.В., Лобанова Т.Л. О зависимости прочностных свойств гравийных грунтов от вида и состояния песчаного заполнителя пор // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971. № 3. С. 9–11.
11. Гордиенко П.И. Некоторые вопросы проектирования высоких каменно-земляных плотин // Сб. трудов МИСИ им. В. В. Куйбышева. 1960. № 32. С. 32–34.
12. Бондарев В.Г. Математическое моделирование пристенного эффекта в случайных упаковках систем частиц // Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 2-1. С. 12–15.
13. Shabaev S.N., Ivanov S.A., Martel N.A. The Development of Theoretical Basis of Mathematical Model of Crushed Rock Particle-Particle Packing // E3S Web of Conferences. IVth International Innovative Mining Symposium. Volume 105. 2019. Article 01028. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910501028.