Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.2.2: Розмір зерна, щільність та насипні властивості

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    1421

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Двома важливими параметрами для транспортування осаду є середній діаметр частинок\(D_{50}\) і сортування, наприклад,\(D_{90}/D_{10}\). \(D_x\)визначається як діаметр частинок осаду (в метрах), для якого\(x\)% по масі менше. В американській літературі для ідентифікації розмірів частинок часто використовується\(\phi\) шкала:

    \[\phi = -\log_2 D\]

    де

    \(D\) діаметр зерна піску \(mm\)

    Осад називається добре відсортованим, якщо\(D_{90}/D_{10}\) він невеликий (скажімо, < 1,5, хоча формальної класифікації немає); для великих значень\(D_{90}/D_{10}\) (наприклад > 3) ми говоримо про погано відсортований або добре градуйований осад.

    Окрім розміру зерен, для транспортування піску важливі інші властивості або зерна, або сипучого матеріалу, такі як: форма зерна (зерна не є ідеальними сферами), щільність зерен, швидкість падіння, кут спокою, пористість та концентрація осаду:

    • Щільність зерен\(\rho_s\) залежить від мінерального складу піску. Велика частина пляжних пісків світу складається з кварцу (польовий шпат - другий за поширеністю мінерал), з масовою щільністю 2650\(kg/m^3\). Інші мінерали часто називають важкими мінералами, оскільки їх масова щільність зазвичай перевищує 27 000\(kg/m^3\);
    • Відносна щільність\(s\) визначається як відношення щільності осаду до щільності води\(\rho_s/\rho\). Для природних відкладень в нормі\(s\) буде близько 2,65;
    • Швидкість падіння залежить від характеристик зерна, а також від характеристик рідини (таких як щільність води та в'язкість). Про це далі йдеться в секті. 6.2.3. Грубо кажучи, швидкість падіння середніх частинок піску (\(0.1\ mm < D < 0.5\ mm\)) у воді варіюється від\(0.01\ m/s\) до\(0.05\ m/s\);
    • Коли (сухий) пісок буде насипаний на рівну поверхню, він сформує насип. Поверхня насипу має нахил засмаги\(\varphi_r\) (з\(\varphi_r\) - кут спокою), який залежить головним чином від розміру зерен;
    • Пористість\(p\) визначається як відношення порового простору (пустот) до всього обсягу осаду. Природні піски мають пористість в межах від 0,25 до 0,50; часто застосовується цифра - 0,40 (або 40%);
    • Концентрацію осаду\(c\) можна визначити двома способами: масовою концентрацією і об'ємною концентрацією. Масова концентрація - це маса твердих частинок на об'єм (\(c\)в\(kg/m^3\) або еквіваленті\(g/L\)) і часто використовується при вимірюванні концентрацій осаду. Об'ємна концентрація визначається як відношення обсягу твердих частинок до всього об'єму (\(c\)в\(m^3/m^3\) або в%). Осад в осадовому шарі має об'ємну концентрацію\(n = 1 - p\). Для осаду в суспензії об'ємна концентрація\(c\) вказує обсяг осаду на обсяг суміші. Якщо осад в такій суміші осідає на шар,\(1\ m^3\) тверді частинки займуть\(1/(1 − p)\) (\(p\): пористість)\(m^3\) біля ліжка. Об'ємні концентрації отримують з масових концентрацій шляхом множення на\(1/\rho_s\);
    • На відміну від щільності зерен (\(\rho_s\)), як згадувалося вище, насипна щільність - це маса одиниці об'єму, наприклад, суміші частинок і повітря або води. Суха насипна щільність визначається як\(n \rho_s\). Якщо весь обсяг пор заповнити водою (щільністю\(\rho\)), то отримаємо насичену насичену насичену насичену щільність, яка визначається як:\(n \rho_s + p \rho\). Типовим показником для сухої насипної щільності є 1600\(kg/m^3\), а для насиченої насиченої насипної щільності 2000\(kg/m^3\).