В теории сыпучей фазы и в механике грунтов [19] одним из’ основных является общее уравнение предельного равновесия сил в сыпучей среде:
Т=/<7+т0 (VII-24)
Где т — напряжение сдвига, Па; а — нормальное напряжение, Па; т0 — спайность, Па; / — коэффициент внутреннего трения (безразмерный).
Уравнение (VII-24) показывает, какую минимальную силу сдвига нужно приложить к единичной поверхности зернистого слоя, нагруженной нормальной силой а, чтобы вызвать перемещение сдвига внутри материала. Отсюда следует определение спайности сыпучей фазы т0, называемой также начальной прочностью среды на сдвиг (срез): это максимальная сила сдвига на единице площади сдвигаемого сечения, при которой не наблюдаются внутренние перемещения частиц зернистого слоя.
Спайность среды — результат взаимодействия межмолекулярных сил внутри слоя. Значительной спайностью прежде всего характеризуются влажные слои, т. е. такие, в которых пространство между зернами частично заполнено жидкостью. В таком случае спайность является суммарным эффектом появления поверхностного натяжения жидкости, смачивающей
Отдельные зерна. При очень мелких зернах (в слое с очень большой удельной поверхностью) спайность может быть вызвана возникновением электростатических сил между зернами.
Для сухого слоя с относительно небольшой удельной поверхностью спайность т0 0. Тогда уравнение (VI1-24) принимает вид:
Х — F(У (VII-25)
Отсюда
/=т/<7 (VII-26)
Следовательно, коэффициент внутреннего трения равен отношению напряжения сдвига, вызывающего перемещение частиц внутри сухого зернистого слоя, к нормальному напряжению, действующему на единицу поверхности слоя.
/ = tg« |
При решении некоторых вопросов бывает более выгодно использовать понятие угла внутреннего трения. Между коэффициентом внутреннего трения и углом внутреннего трения существует следующая связь:
(VII-27)
Рис. VI1-3. Образование угла естественного откоса. |
343