Оценка угла естественного откоса

Оценка угла естественного откоса

Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия

• 
• 
• Архив

• Главная
• О журнале
• Свежий номер
• Архив

• Отправить статью
• Правила для авторов
• Редакционная коллегия
• Редакционный совет
• Рецензирование
• Этика публикаций

Процессы получения и свойства порошков

Бардаханов С.П., Кравец С.А., Лысенко В.И., Науменков В.А., Номоев А.В., Обанин В.В., Труфанов Д.Ю., Шибаев А.А.
Экспериментальное определение зависимости сыпучести крахмала от концентрации в нем нанопорошка диоксида кремния – таркосила
Проведено исследование зависимости сыпучести порошка крахмала от концентрации в нем наноразмерного порошка диоксида кремния (таркосила) путем измерения угла естественного откоса и расхода потока смеси крахмала с этим нанопорошком через калиброванные воронки различных диаметров. Обнаружено, что добавление малых количеств таркосила существенно влияет на угол естественного откоса и повышает сыпучесть крахмала.

Ключевые слова: нанопорошок, диоксид кремния, угол естественного откоса, сыпучесть.

Онищенко Д.В., Попович А.А.
Получение анодных материалов из растительного сырья для литий-ионных (полимерных) аккумуляторов
На экспериментально сконструированной термической установке, позволяющей ускорить процесс деструкции сырья, получены новые углеродные материалы (анодные матрицы) из возобновляемого растительного сырья (побегов бамбука и тростникового сахара) и проведено их модифицирование комплексом неорганических веществ. На основе анодных матриц изготовлена и апробирована партия литий-ионных (полимерных) аккумуляторов.

Ключевые слова: модификации углерода, анодные матрицы, растительное (возобновляемое) сырье, литий-ионные аккумуляторы.

Концевой Ю.В., Пастухов Э.А., Игнатьев И.Э., Буланов В.Я., Игнатьева Е.В.
Виброаэрационное смешивание порошков в газовой среде
Сообщение 1. Разработка способа и теоретических основ виброаэрационного смешивания порошков и разрушения конгломератов
На основе известной теории процессов, происходящих с порошками в состоянии виброкипения, разработаны новый способ смешивания порошков, названный виброаэрационным, и устройство для его осуществления. Поставлены и решены следующие задачи: 1) качественное смешивание порошков различного гранулометрического состава, включая высокодисперсные, при полном разрушении их конгломерационных образований; 2) разработка теоретических основ процессов, протекающих в порошковом массиве при воздействии на него сжатой газовой “подушки”. Представлена экспериментальная проверка различных технических решений, на основании которой выбран оптимальный вариант конструкции смесителя.

Ключевые слова: порошковый массив, высокодисперсный порошок, конгломераты, дисперсоиды, виброобработка, виброаэрационное перемешивание, воздушный поток, смеситель.

Костиков В.И., Дорофеев Ю.Г., Еремеева Ж.В., Жердицкая Н.Н., Ульяновский А.П., Шарипзянова Г.Х.
Особенности применения нетрадиционных углеродсодержащих компонентов в технологии порошковых сталей
Сообщение 3. Влияние технологических факторов на структурообразование и свойства горячедеформированных порошковых сталей
Установлено, что формирование структуры горячедеформированных порошковых углеродистых сталей с углеродсодержащими добавками происходит в результате комплексного влияния различных факторов, связанных с составом шихты, параметрами ее приготовления, условиями формования и спекания заготовок, а также характеристиками железного порошка, на структуру, механические и трибологические свойства этих сталей.

Ключевые слова: статическое холодное прессование, горячая штамповка, горячедеформированный порошковый материал, углеродсодержащие компоненты, высокотемпературный пек, искусственный специальный малозольный графит, карандашный графит, трибологические характеристики, износостойкость, коэффициент трения.

Вернигоров Ю.М., Егорова С.И., Егоров И.Н., Плотников Д.М.
Использование магнитовибрационной технологии при сепарации шламов шлифовального производства
Предложен эффективный метод магнитовибрационной сепарации металлосодержащих шламов, основанный на воздействии на дисперсную среду магнитными полями – постоянным и неоднородным переменным со взаимно-перпендикулярными силовыми линиями. Для наибольшей эффективности отделения немагнитных включений при практической реализации этого метода необходимо подбирать режимы электромагнитного воздействия, обеспечивающие на первом этапе создание устойчивого псевдоожиженного слоя из порошка с максимальным разрушением агрегатов, а на втором – резонансное колебание сформированных магнитных цепочек.

Ключевые слова: шлам, сепарация, магнитные материалы, магнитовибрационная технология.

Теория и процессы формования и спекания порошковых материалов

Басов В.В.
Разработка методики проведения повторной термической обработки (доспекания) топливных таблеток из UO₂
Изложены основные параметры испытаний топливных таблеток, изготавливаемых методами порошковой металлургии, на доспекаемость, которые должна обеспечивать методика их проведения. Представлены выражения для расчета уровня доспекаемости таблеток и дано описание методики, разработанной в ОАО “Машиностроительный завод” (г. Электросталь), для оценки доспекаемости различного типа топливных таблеток.

Ключевые слова: порошковая металлургия, топливные таблетки, прогнозирование поведения топлива, внереакторные и внутриреакторные испытания, доспекание, доспекаемость, плотность, микроструктура, методика оценки доспекаемости, температурно-временной график.

Тугоплавкие, керамические и композиционные материалы

Свистун Л.И., Дмитренко Д.В., Пломодьяло Р.Л., Сердюк Г.Г.
Структура и свойства горячештампованного композита “быстрорежущая сталь – карбид титана”
Изучена структура порошкового композита (карбидостали) на основе быстрорежущей стали с дисперсными включениями из карбида титана, полученного горячей штамповкой порошковых заготовок. Определены элементный и химический составы материала. Проведено сравнение физико-механических свойств карбидосталей — горячештампованной и полученной другими методами.

Ключевые слова: порошковая металлургия, карбидосталь, структура, горячая штамповка, химический состав, износостойкость.

Пористые материалы и биоматериалы

Лопатин В.Ю., Левченко В.С., Ермилов А.Г., Богатырева Е.В., Маилянц И.А.
Получение пористых материалов из металлоорганических смесей (Сообщение 1)
Рассмотрена возможность создания высокопористых материалов из тугоплавких металлов (Mo, Mo–Ni, Ti–Mo) при совмещении приемов порошковой металлургии с химико-металлургическими процессами. Установлено образование металлических наноструктур на поверхности частиц порошка непосредственно в процессе спекания формовок. Указанные наноструктуры способны активировать процесс спекания композиций на основе Mo, Mo–Ni (50/50), Ti–Mo (85/15) и позволяют получать при t = 1000 °С высокопористые (П = 70?80 %) материалы.

Ключевые слова: пористые материалы, металлоорганика, формование, спекание, центры зародышеобразования, термическая деструкция, связка, пластификатор.

Наноструктурированные материалы и функциональные покрытия

Антонова Н.М.
Механические свойства композиционного покрытия с полимерной матрицей на основе натрий-карбоксиметилцеллюлозы и порошка алюминия
Изучено влияние содержаний натрий-карбоксиметилцеллюлозы, глицерина, порошка Al и размера его частиц на механическую прочность и относительную деформацию композиционного покрытия (КП) из этих компонентов при различных температурах. Предложены регрессионные модели, описывающие взаимосвязь механических свойств КП с его составом, позволяющие прогнозировать конечные характеристики и качество получаемого покрытия. Показана взаимосвязь между микроструктурой КП с добавлением порошка Al и его механическими свойствами.

Ключевые слова: композиционное покрытие, подложка, механическая прочность, наполнитель, натрий-карбоксиметилцеллюлоза, Al-порошок.

Применение порошковых материалов и функциональных покрытий

Аникин В.Н., Блинков И.В., Волхонский А.О., Соболев Н.А., Кратохвил Р.В., Фролов А.Е., Царева С.Г.
Ионно-плазменные покрытия Ti–Al–N на режущем твердосплавном инструменте, работающем в условиях постоянных и знакопеременных нагрузок
Исследованы структуро- и фазообразование при осаждении ионно-дуговым методом покрытий системы Ti–Al–N (Al ≤ 3,5 ат. %). Регулируемым параметром процесса был потенциал смещения (U_см), подаваемый на подложку из твердого сплава ВК6. При U_см = 120 В (1-я серия образцов) в покрытии образуются нитрид титана, по составу близкий к стехиометричному, и твердый раствор Al в α-Ti, а при U_см = 170 В (2-я серия) – нестехиометричный нитрид титана и сложный нитрид (Ti, Al)N. Твердость и модуль упругости для покрытий 1-й группы были равны 23,8 ГПа и 462 ГПа, а для 2-й – 30,8 ГПа и 565 ГПа соответственно. Последние характеризуются уровнем адгезионной прочности 53–55 Н против 39–40 Н для покрытий 1-й группы. Проведены аттестационные испытания на стойкость режущего инструмента с разработанными покрытиями. Так, при точении стали 45 она возрастает в 6,3 раза, серого чугуна – в 5 раз, а при торцевом фрезеровании сплава ЭИ 698-ВД – в 2,5 раза.

Ключевые слова: ионно-плазменное осаждение, покрытия для фрезерного, токарного инструмента, структуро- и фазообразование в системе Ti–Al–N, адгезия к субстрату, твердость и стойкость покрытий.

Кофтелев В.Т.
Этапы порошковой металлургии ОАО “АВТОВАЗ”

Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала

Владельцы патента RU 2748565:

Изобретение относится к измерительным приборам. Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала содержит диск с буртиком, полый цилиндр, механизм подъема и измерительный узел. При этом диск с буртиком закреплен на подставке, размещенной в чаше с горизонтальным ободом, который расположен на одинаковой высоте с подставкой. Причем избыточная часть сыпучего материала скатывается по конусной поверхности в чашу, а измерительный узел выполнен в виде угломера с интервальным перемещением его по горизонтальному ободу. Технический результат — расширение области применения прибора по физико-механическим свойствам исследуемых сыпучих материалов, повышение точности измерений в расширенном диапазоне свойств исследуемых материалов. 2 ил.

Изобретение относится к измерительным приборам.

Известен прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала (А.С. СССР 615353 G01B 5/24, 1978), содержащий базовую плоскость, установленного на регулируемых опорах столик круглой формы, перемещаемый в перпендикулярном относительно базовой плоскости направлении, рейку для перемещения столика и угломер.

Недостатком известного прибора является ограниченная область его применения по свойствам исследуемых материалов. Он не может использоваться при исследованиях углов естественного откоса сыпучих материалов с частицами шарообразной или эллипсоидной формы. Например, семена сорго, проса, горчицы, вики и др. При подъеме столика круглой формы с насыпанным слоем исследуемого материала части шарообразной или эллипсоидной формы, размещенные по периферийным участкам столика имеют большую динамику перемещения в радиальном направлении (скатывания) под воздействием вышележащих слоев из-за незначительного сопротивления перекатыванию. В результате профиль вертикального осевого сечения, сформированного на столике исследуемого сыпучего материала при подъеме столика, приобретает форму синусоиды, что исключает объективную оценку его угла естественного откоса.

Известен прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала (Приборы для исследования по земледелию. Каталог. — М.: 1959. — С. 24.), содержащий горизонтальную опорную плоскость, узел создания откоса в виде полого цилиндра, механизм его подъема и угломер.

Недостатком известного прибора является неприемлемая для измерений угла естественного откоса форма монолита, образующегося на базовой плоскости после подъема полого цилиндра при исследовании сыпучих материалов, частицы которых имеют шарообразную или эллипсоидную форму из-за большей подвижности периферийных частиц при малом сопротивлении их перекатыванию.

Известно устройство для определения углов естественного откоса сыпучих материалов (А.С. СССР №1226000 G01B 3/56, 1986), содержащее корпус, базовую плоскость в виде диска с буртиком, полый цилиндр, контрольное кольцо, измерительный узел (выбрано в качестве прототипа).

Недостатком известного устройства является ограниченная область его применения по свойствам исследуемых материалов. Форма насыпного конуса из шарообразных и (или) эллипсоидных частиц не может быть идеальной — имеет место частичное смещение вершины насыпного конуса, образующие конуса не являются прямыми линиями и имеют разный угол наклона к горизонту. Поэтому измерение, производимое по точке контракта контрольного кольца с конкретной образующей насыпного конуса является единичным из выборки замеров, необходимых для объективной оценки угла откоса сыпучего материала.

Цель изобретения — расширение области применения прибора по физико-механическим свойствам исследуемых сыпучих материалов, повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала, содержащий корпус, диск с буртиком, полый цилиндр и измерительный узел, согласно изобретению диск с буртиком закреплен на подставке, размещенной в чаше с горизонтальным ободом, который расположен на одинаковой высоте с подставкой, а измерительный узел выполнен в виде угломера с интервальным перемещением его по горизонтальному ободу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид прибора для определения угла естественного откоса сыпучего материала в исходном состоянии, когда полый цилиндр установлен на диске с буртиком и заполнен сыпучим материалом, на фиг. 2 — полый цилиндр поднят механизмом и освобожден от сыпучего материала.

Прибор для определения угла естественного откоса содержит горизонтальную опорную плоскость 1, установленную на ней чашу 2 с горизонтальным ободом 3, подставку 4 с закрепленным на ней диском 5 с буртиком 6, полый цилиндр 7 с размещенным в нем сыпучим материалом 8, поводок 9, соединенный нитью 10 с механизмом подъема 11, угломер 12 с контрольной стрелкой 13.

Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала работает следующим образом.

В исходном положении на горизонтальной опорной плоскости 1 установлена чаша 2 с горизонтальным ободом 3, а на диск 5 с буртиком 6, закрепленный на подставке 4, устанавливают полый цилиндр 7. Затем полый цилиндр 7 заполняют исследуемым сыпучим материалом 8 в объеме, превышающим (с запасом) объем формируемого конусного монолита сыпучего материала 8 на диске 5 с буртиком 6. После чего механизмом подъема 11 посредством нити 10 и поводка 9 медленно поднимают полый цилиндр 7. Вытекающий из полого цилиндра 7 сыпучий материал 8 формирует монолит конусной формы, а избыточная часть сыпучего материала 8 скатывается по конусной поверхности в чашу 2. Далее на угломере 12, перемещаемом по горизонтальному ободу 3 с угловым шагом γ, в каждом случае п измерений (n=360°/γ) устанавливают контрольную стрелку 13 параллельно n образующим конуса, находящимся под углами α_i к горизонту. По величинам i-ых замеров рассчитывают среднее значение угла естественного откоса сыпучего материала по формуле: После чего сыпучий материал 8 с диска 5 высыпают в чашу 2 и вместе с избыточной частью сыпучего материала 8 пересыпают в резервную емкость, устанавливают все составные части прибора для определения угла естественного откоса сыпучего материала 8 в исходное положение и повторяют опыт. Размещение диска 5 на подставке 4, установленной в чаше 2, исключает невозвратимые потери исследуемых сыпучих материалов 8 при их истечении из полого цилиндра 7. Избыточная часть сыпучих материалов 8, стекая по образующим конусного монолита, определяет их естественный угол наклона к горизонту. Выполнение подставки 4 с одинаковым размещением по высоте с горизонтальным ободом 3 упрощает контроль образующих конуса. Пошаговые замеры α_i в количестве n=360°/γ в каждом опыте обеспечивают повышение точности измерений в расширенном диапазоне свойств исследуемых материалов.

Прибор для определения угла естественного откоса сыпучего материала, содержащий диск с буртиком, полый цилиндр, механизм подъема и измерительный узел, отличающийся тем, что диск с буртиком закреплен на подставке, размещенной в чаше с горизонтальным ободом, который расположен на одинаковой высоте с подставкой, при этом избыточная часть сыпучего материала скатывается по конусной поверхности в чашу, а измерительный узел выполнен в виде угломера с интервальным перемещением его по горизонтальному ободу.

Автоматизированный анализатор прибор для определения сыпучести, плотности, дисперсности, текучести, пористости BT-1001

Анализатор BT-1001 предназначен для определения свойств сыпучих материалов, связанных с текучестью. Порошок, по определению, является двухфазной системой. Свойства поверхности частиц порошка, так же как и его плотность, все это определяет его поведение в потоке и сыпучесть. Правильное определение параметров сыпучести очень важно для расчетов процессов обработки порошка, его транспортировки, упаковки и хранения.

Прибор может определять сразу несколько параметров. Его отличает простота в использовании, хорошая воспроизводимость результатов, гибкость методик анализа, которые соответствуют множеству стандартов. Разработка BT-1001 — это прорыв в комплексном анализе свойств порошковых материалов, он необходим как заводским лабораториям, так и учебным, для наглядной демонстрации свойств порошкообразных материалов и методов их оценки.

• Объемная плотность
• Сжимаемость
• угол падения
• угол естественного откоса
• угол коллапса
• угол плоскости
• однородность
• Jetting Ability
• Насыпная плотность
• Дисперсность
• Текучесть
• Пористость

Исследование и анализ свойств порошков имеет важное практическое значение в производства, переработки, упаковки, транспортировки, хранении и применении порошковых материалов и так далее. Например, угол естественного откоса и угол коллапса должны быть учтены при разработке конического угла при хранении силоса; объемная плотность и насыпная плотность сыпучих материалов должны быть учтены при проектировании мешков или бочек для упаковки определенных материалов; индекс текучести и индекс струйной текучести и т.д., должны быть учтены при порошок передается газом по трубам. Хотя свойства порошков имеют большое практическое значение, но их анализ достаточно сложен, особенно если нужно контролировать состояние сыпучие материалы в течение длительного времени, что приводит к низкой точности теста, нестабильным результатам, таким образом не давая точных инжиниринговых инструкций. С помощью BT-1001 можно определить угол естественного откоса, угол падения, угол на плоской пластине, угол разности, дисперсность, насыпную плотность, объемную плотность, сжимаемость, объем пустого пространства, униформность, индекс агглютинации, индексс текучести, и др. Также, рассчитав по определенным на приборе характеристикам индекс Карра, можно определить значения сыпучести и аэрируемости (поведения порошка в аэродинамической струе).

В стандартной конфигурации BT-1001 предназначен для определения следующих характеристик сыпучих материалов:

Плотность утряски: Порошок засыпается в мерный цилиндр. Определяется вес порошка вместе с цилиндром. После этого сосуд встряхивается определенное число раз (по стандарту GMP — 100 раз). При этом порошок уплотняется, а плотность утряски определяется как отношение объема порошка после встряхиваний к его массе. Тем же методом можно определить коэффициент вибрационного уплотнения (индекс сжимаемости). Из данных параметров, воспользовавшись рядом приближений, можно рассчитать текучесть и размер пустот в порошке.

Определение плотности утряски :

Насыпная (объемная) плотность: Порошок засыпается в мерный цилиндр. Отношение занятого им объема к массе порошка называется объемной или насыпной плотностью.

Определение насыпной плотности:

Угол естественного откоса (угол трения): Наибольший угол, при котором частицы порошка еще не скатываются с конуса, образованного порошком. Для его определения достаточно насыпать порошок на плоскую поверхность и измерить угол между плоскостью и боковой поверхностью порошка по определенной методике. Данный параметр является важным параметром оценки текучести (сыпучести) порошка.

Определение угла естественного откоса:

Угол падения: Если после измерения угла естественного откоса коническую кучку порошка несколько раз встряхнуть, то часть порошка осыпется, а новый угол конуса порошка с горизонталью будет называться углом падения.

Угол разности: Разность между углами естественного откоса и падения.

Дисперсность: В данном случае дисперстность порошка в воздухе определяется путем насыпания порошка в сосуд, определенного размера, с определенной высоты. При этом отношение порошка, который попал за пределы сосуда, к общей массе высыпанного порошка, выраженное в процентах и есть дисперсность. Данная характеристика служит индикатором текучести, а также, если ее значение превышает 50% — указывает на сильную тенденцию к разбрызгиванию.

• Соответствовует международным стандартам GB/T 16913-2008-4 .5, GB/T 1479.1-2011, GB/T 5162-2006 / ISO3953:1993? ASTM D6393 -08, 07/2010:20934 Европейской фармакопеи EP7.0 и фармакопеи США 616 и др.
• Может быть использован в качестве сухого ситового анализатора размеров частиц: размерный ряд 45-3000 мкм, доза образца составляет 10 — 50 грамм, до восьми сито марок, сито каждого класса могут быть определены в зависимости от размера образца для анализа, и может быть установлено время рассева. Результаты анализа в виде таблицы и гистограммы могут быть напечатаны, также могут быть экспортированы в Excel для последующей работы.
• Широкие области применения: фармацевтическая, аккумуляторные материалы, порошковые покрытия, неметаллосодержащие руды, графит, пищевая промышленность, цветные металлы, порошковая индустрия, исследования и анализ свойст порошков, и др.
• Метод измерения углов по изображениям : во-первых получение картины порошка при накоплении, используя техникой визуализации CCD высокого разрешения, а затем угол естественного откоса, угол развала, плоский угол, и т.д., полученные с помощью уникальной технологии распознавания и обработки изображений. Он имеет характерную скорость, высокую точность и хорошую воспроизводимость.
• Технологию автоматического управления: использование интерфейса с сенсорным экраном облегчает работу. Путем внедрения SOP режим работы, она приносит стандартизованный тест процесс, дающие точные и надежные результаты.
• Усовершеноствованная технология анализа насыпной плотности : плотность измеряется с помощью идеальное сочетание частоты и вибрации от вращения. Вибрация с частотой от 50 до 300 об/мин можно плавно регулируется. Амплитуда вибрации имеет два варианта (3 мм и 14 мм). В процессе вибрации, мерный цилиндр находится в состоянии равномерного вращения, которая гарантирует ровность поверхности порошка, улучшает точность анализа.
• Передача данных: С подключением электронных весов данные взвешивания (таких, как вес контейнера, вес порошка и общий вес, и т.д.) автоматически передаются в систему, и рассчитывается автоматически, затем направляются непосредственно на экран. Результаты могут быть распечатаны. Также можно экспортировать их во flash-диск для дальнейшей обработки.

Оценка внутренних напряжений в многоярусном штабеле

Разработанная конструкция высокого многоярусного штабеля со сплошным откосом потребовала изучения распределения внутренних напряжений в сформированном техногенном массиве и породах основания, на которых он сооружен. При этом целесообразно оценить влияние на устойчивость штабеля и пород основания гранулометрического состава отсыпаемых пород и общей высоты штабеля.

Математическое моделирование проводилось для следующих вариантов формирования штабеля:

— крупность отсыпаемого от 0.3 до 1.7 мм и глинистого материала крупностью от 1.7 до 3.3 мм;

— высота штабеля 20, 40, 60 и 100 м.

Во всех случаях принималось прочное основание из глинистых пород.

ВАРИАНТ 1. Штабель сложен породами крупностью от 0.3 до 3.3 мм. Высота штабеля 40 м (рис. 3.9). Угол естественного откоса 36,5°. Максимальные сжимающие напряжения (красный цвет) находятся вблизи откоса в верхней половине и на верхней площадке штабеля, а сдвигающие напряжение (синий цвет) — в основании откоса. Следовательно, деформации усадки могут появиться по границе красных зон у откоса, возможны незначительные просадки в центре.

ВАРИАНТ 2 (рис. 3.10). Штабель сложен рудным материалом крупностью от 0.3 до 1,7 мм. Высота штабеля 40 м. Угол естественного откоса 36,5°. Максимальные сжимающие напряжения (красный цвет) более нивелированы вблизи откоса и верхней площадке, а сдвигающие напряжения (синий цвет) выражены более ярко в основании и нижней трети откоса, что свидетельствует о большей пластичности массива с таким классом крупности фракций.

ВАРИАНТ 3 (рис. 3.12). Штабель сложен глинистыми породами крупностью от 1,7 до 3,3 мм. Высота штабеля 40 м. Угол естественного откоса 36,5°. Данные породы образуют максимальные сдвигающие напряжения в нижней части штабеля (нижняя треть). Видно, что грунтовый массив в отличие от дробленых скальных пород более пластичен и мало вероятно, что выдержит 40-метровую высоту, так как нижняя часть сформированного массива (синий цвет) повсеместно нагружена и даже при прочном основании произойдет его выполаживание.

Трещины отрыва могут появиться на поверхности площадки, которые будут связаны с просадками в центре.

Анализ результатов расчета позволяет сделать вывод о том, что по контакту пород штабеля с породами основания существуют неярко выраженные напряжения сдвига, которые проявляются более отчетливо при уменьшении размера фракции и повышении пластичности массива. С повышением пластичности техногенного массива высотой 40 м и более неизбежно выполаживание его откоса. Поэтому при отсыпке таких пород следует применять ступенчатую форму откоса штабеля.

Для определения величин сдвигающих напряжений в основании отвального массива было проведено моделирование штабеля с последовательным увеличением высоты от 20 до 100 м.

При высоте штабеля 20 м (рис. 3.12) максимальные сжимающие напряжения фиксируются в основании штабеля (оv = -0.94), сдвигающие напряжение в приоткосной части, на контакте в основании (синий цвет, ov = +0,7). Зеленым цветом отмечены граничные нейтральные напряжения (ov = +0,07).

При увеличении высоты до 60 м (рис. 3.14) общая картина напряжений сглаживается. Вес вышележащих пород нивелирует напряжения в основании штабеля. Максимальные сжимающие напряжения (красный цвет) фиксируются внутри основания под отвалом (ov = -0.6), сдвигающие напряжение (синий цвет) в граничной части откоса, и более выражены на контакте в основании (ov = +0.4). Голубым цветом отмечены граничные напряжения (ov = -0.1), зеленым (ov = -0.3). Более проявлены напряжения просадки на верхней площадке (ov = +0.45).

При увеличении высоты штабеля до 100 м (рис. 3.15) общая картина напряжений еще более сглаживается. Вес вышележащих пород нивелирует напряжения в основании штабеля. Максимальные сжимающие напряжения (красный цвет) фиксируются перед нижним контуром основания штабеля (ov = -0,9). Это связано с тем, что вес штабеля уже оказывает значительное воздействие на основание и возможны просадки или подвижки по контакту в приоткосной зоне. Сдвигающие напряжения (синий цвет) формируют зону, оконтуренную под углом 20-22° (ov = +0,35). При значительном увлажнении предположительно по этой поверхности будут происходить пластические деформации. Ниже залегают породы, более уплотненные под действием веса вышележащих пород (зеленый цвет, ov = -0,3). Давление равномерно распределено на основание. Общая тенденция напряжений говорит о возможности выполаживания откоса.

В целом анализ влияние высоты штабеля на распределение напряжений в его теле отчетливо прослеживается на представленных графических моделях. В частности, увеличение площади синего цвета (растягивающие напряжения) свидетельствует о том, что при замачивании возможна деформация с выполаживанием верхней части откоса. Поэтому при эксплуатации штабелей высотой более 60-70 м необходимо тщательно выдерживать режим орошения поверхности штабеля, который в этом случае будет определяться фильтрационным режимом нижних уплотненных ярусов.

Образование вала выпирания практически мало вероятно, однако при высоте штабеля в 100 м существующее основание с внешней стороны откоса находится в предельно нагруженном состоянии.