Kąt naturalnego zsypu

Kąt naturalnego zsypu lub kąt naturalnego stoku (ang. angle of repose), jest to największy kąt nachylenia stoku luźnych osadów pozbawionych kohezji, przy którym siły powodujące grawitacyjne staczanie się cząsteczek (np. ziarn piasku) są równoważone przez siły tarcia.

kat_naturalnego_zsypu.JPG

Kąt naturalnego zsypu wynosi średnio 33 stopnie, co odpowiada kątowi tarcia wewnętrznego piasku o zawartości 80% nieobtoczonych ziarn kwarcowych. Eksperymentalnie mierzony kąt naturalnego zsypu dla gładkich szklanych kulek wynosi 22 stopnie, zaś dla kanciastych kształtów może sięgać 64 stopni. Wartości są nieznacznie niższe, dla materiału zanurzonego w wodzie. Kąt naturalnego zsypu dotyczy osadów, które nie zawierają minerałów ilastych (brak sił kohezji, tzn. piaski, żwiry, głazy) i są pozbawione wilgoci (brak pozornej kohezji wywołanej przez napięcie powierzchniowe wody).

Kąt naturalnego zsypu w przybliżeniu jest równy kątowi tarcia wewnętrznego tego materiału w bardzo luźnym stanie zagęszczenia. Dla piasku ten pierwszy jest nieznacznie niższy, jednak znacząco rośnie przy niewielkim wzroście zagęszczenia.

Wielkość kąta naturalnego zsypu jest też zależna od współczynnika tarcia (na co ma wpływ skład mineralny osadu). Jest też zależny od cech teksturalnych osadu, tzn. maleje wraz ze wzrostem średnicy, wysortowania, obtoczenia i kulistości ziarn.

Literatura

Albert, R., Albert, I., Hornbaker, D., Schiffer, P., Barabási, A.l. 1997. Maximum angle of stability in wet and dry spherical granular media. Physical Review 56
Ghazave, M., Hosseini, M., Mollanouri, M. 2008. A comparison between angle of repose and friction angle of sand. 12th International Conference of IACMAG (International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics)
Middleton, G.V. (ed.) 2003. Encyclopedia of Sediments and Sedimentary Rocks. Springer
Zhou, Y.C. Xu, B.H., Yu, A.B., 2001. Numerical investigation of the angle of repose of monosized spheres. Physical Review 64