土工格室作用机理及其工程应用

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1、土工格室作用机理及其工程应用黄帅(重庆交通大学土木工程学院，重庆400074)摘要：近年来，土工格室在土木工程中得到了广泛的应用。本文通过查阅大量与其相关的文献，对土工格室的发展现状进行了总结，简述了土工格室的作用机理及其工程应用。对土工格室的应用前景做出了展望，并就其今后的研究方向给出了相关的建议。关键词：土工格室；摩擦作用；侧限约束；网兜效应中图分类号：U416．0文献标志码：B文章编号：1672—4011(2017)06—0132—03DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2017．06．0680前言土工格室(见图1)，由高强度HDP

2、E(高密度聚乙烯)条带经过超声波强力焊接而成，是一种具有三维网状结构的新型土工合成材料。其结构简单，施工便捷，伸缩自如，运输方便。施工时直接将折叠起来的格室张拉成网格状(见图2)，然后将泥土砂石等材料添人格室中，由填料与格室相互作用进而形成一个具有一定刚度的整体。可根据工程的实际情况，改变格室的高度、焊距等尺寸，满足不同的要求。土工格室化学性质稳定，可在不同的土质条件下与多种基材搭配使用，适用于我国大部分地区。作为一种新型的合成材料，在20世纪80年代末90年代初，欧美等国家就对土工格室进行了大量的研发工作。20世纪90年代末，该项技术传人我国，最早在石油勘探

3、中临时道路的修筑中得到了应用，后来又被直接用于沙漠地区永久性道路的修筑。随后被逐渐推广到了土木工程中的各个领域当中，得到了较为广泛的应用。1土工格室作用机理未采用土工格室加固时，若土体上部荷载达到临塑荷载，其内部被分为主动区、过渡区和被动区三个区域，土体将发生剪切破坏(见图3)。土体的抗剪强度决定了地基承载力。采用土工格室加固时，土体塑性区向外侧移动的趋势受到格室的限制，活动面将不能继续发展，从而提高了地基的承载力¨1(见图4)。同时土工格室结构层在实际工程中可视为一个具有一定刚度的柔性筏基。这将使上部结构的荷载进一步扩展，使传递到地基中软弱下卧层顶面处的附加

4、应力大大减小，以达到增强地基稳定性并提高地基承载力的目的。收稿日期：2017—03—15作者简介：黄帅(1995一)，男，重庆人，本科，主要研究方向：土工格室作用机理及其工程应用。·132·荷载献力k省犁r图3无土工格室垫层图4有土工格室垫层土工格室的作用机理是通过格室与加固体之间的相互作用对地基进行加固(见图5)。其相互作用表现在以下三个方面：①土土工格室与填料间的摩擦作用：作用在土工格室结构层上部的部分竖向荷载，通过土工格室与填充材料接触面上的摩擦力传递到土工格室上。再通过格室向外传递扩散，从而减小系统整体传给地基的压力，提高地基承载力。②土工格室对土体的

5、侧向约束作用：当填充在土工格室内的土体在荷载作用下被压实时，将产生侧向移动的趋势，土工格室受到张拉作用，进而对土体产生一个环箍作用，即对土体的侧向约束作用。③土工格室的网兜效应：一般情况下，土工格室在受到外力荷载的作用下，由平面变成凹曲面，通过其拉伸变形来承受部分外力，使凹面上的压力大于凹面下的压力，这就是网兜效应。2J。恻向约束力图5土工格室作用机理实验表明，影响土工格室地基处理效果的因素很多，主要有：①土工格室高度越高、焊炬越小，格室单元越小，侧向限制就越强，侧壁摩擦力也越大，土工格室结构层强度越高；②填料压实度越高，土工格室加固效果越好。在荷载作用下受到

6、压缩易发生较大的变形，土工格室无法发挥对其中填料的侧限作用与摩擦作用。格室高度过小或焊炬过大时，无法起到抑制滑动面产生的作用，剪切滑移面可能发展至结构层导致土体结构破坏。增加土工格室高度并减小焊炬能够起到预防滑动面产生的效果。但是一般来说随着格室高度的增高，填料的压实会随着格室高度的增加及焊炬的减小变得困难。因此，在选择土工格室型号时，要综合考虑材料造价、结构层滑动面的产生、结构层压实的难易程度。2土工格室研究现状1997年潘振华"1提出土工格室具有防治基床病害、提高基床承载力的功能；2001年曾锡庭详细介绍了土工格室的作用机理、经济效益以及应用概况等；200

7、3年王广月等⋯介绍了土工格室的设计计算方法、施工工艺和在边坡防护过程中的应用；2004年谢永利等‘53通过MARC软件进行数值仿(I罗旦舆真，研究了土工格室处理地基不均匀沉降的作用机理；2008年李晋等mo提出了一种新型的复合结构植物防护技术——土工格室柔性护坡挡墙，并给出了相应的计算方法；2013年徐田雨‘71应用ABAQUS软件，对铺设不同材料弹性模量的土工格室的防护边坡进行模拟仿真，得出了土工格室材料的弹性模量对边坡稳定性的影响规律；2016年王辉¨o应用非线性有限元软件ADINA模拟了路桥过渡段土工格室加筋软土地基的工作性能，揭示了土工格室加筋路基的受

8、力、变形规律。至今为止，国内研究人员对