بررسی آزمایشگاهی پدیده قوس زدگی در مصالح دانه ای به کمک دستگاه توسعه یافته دریچه

قوس زدگی پدیده ای متداول در مصالح مرتبط با مسائل گوناگون مهندسی است که معمولاً به عنوان انتقال فشار از مصالح یک محیط دارای جابجایی نسبی به بخش های ایستای مجاور آن تعریف می شود. در واقع عامل موثر در ایجاد ماهیت قوس زدگی، بسیج شدن مقاومت برشی بین ذرات تشکیل دهنده محیط است. البته مفهوم قوس زدگی به معنای ایجاد یک ساختار پایدار قوسی شکل نیز قابل تعریف است. این پایان نامه به مطالعه آزمایشگاهی تشکیل قوس پایدار در مصالح دانه ای گوناگون می پردازد. مجموعه ای از آزمون های آزمایشگاهی برای بررسی اثر قوس زدگی بر مصالح دانه ای شامل سنگریزه و گوی های پلاستیکی در دو آرایش شل و متراکم انجام شده اند. بدین منظور، یک دستگاه توسعه یافته دریچه طراحی و ساخته سده است تا مطالعه ابعاد قوس تشکیل شده بر روی دریچه را امکان پذیر سازد. این دستگاه دو ویژگی مهم دارد. اولاً دریچه می تواند تا هر اندازه دلخواهی باز شود و ثانیاً بستر نگهداری مصالح دانه ای دارای قابلیت تنظیم شدن بر روی زاویه-های صفر تا 90 درجه نسبت به افق است. بنابراین، می توان اثر شتاب ثقل موثر بر مصالح دانه ای و عرض دریچه را بررسی نمود. مشاهدات آزمایشگاهی نشان دادند که برای همه مصالح مورد آزمایش با افزایش عرض دریچه و کاهش زاویه قرارگیری بستر مصالح دانه ای، عرض و ارتفاع قوس تشکیل شده افزایش می یابد و شکل تمامی قوس ها به صورت یک سهمی است. همچنین به ازای یک عرض دریچه و زاویه بستر ثابت، با افزایش زاویه اصطکاک داخلی و چگالی مصالح دانه ای، ارتفاع و عرض قوس افزایش می یابد. ضمناً حداکثر عرض دریچه با توجه به زاویه اصطکاک داخلی و زاویه بستر مصالح حدوداً 5 تا 6/8 برابر قطر متوسط ذرات محیط دانه ای بدست آمده است. از طرفی، می توان زاویه اصطکاک داخلی مصالح دانه ای را از روی قطر متوسط و چگالی مصالح دانه ای و همچنین عرض بحرانی دریچه و زاویه بستر دستگاه توسعه یافته دریچه محاسبه نمود. این دستگاه آزمایش در تعیین عرض بهینه خروجی در سیلوها و قیف های نگهداری کننده مصالح دانه ای، بدون ایجاد مشکل در تخلیه مصالح ناشی از اثر قوس زدگی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، دستگاه توسعه یافته دریچه را می توان عضو جدیدی در آزمایشگاه مکانیک خاک و پروژه های مرتبط با سیلوها و قیف ها به شمار آورد.