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《土工格室及其应用(曾锡庭)讲解.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、1前言土工格室(Geocell)是80年代在国际上出现的一种新型土工合成材料。这是一种由高分子聚合物宽条带经强力焊接而成的三维网状结构,它伸缩自如,运输时可缩叠起来,使用时张开,并在格室中充填砂、碎石或泥土等材料,构成具有强大侧向限制和大刚度的结构。它可以用来作垫层,提高软弱地基承载力;也可铺设在坡面,构成坡面防护结构;还可用来建造支挡结构等。目前广泛用于浅层地基处理、坡面防冲和城市大型管道支撑等工程中。深信在西部开发工作中也大有用武之地。是一种很有发展前途的基础工程构筑材料。土工格室有如下特点:(1)可将上覆集中荷载分散,从而大大
2、提高松(2)抗冲蚀、耐腐蚀;(3)填充材料可就地取材,降低工程成本;(4)耐老化,适应温度范围宽;(5)刚性大,填层厚度可减薄50%;(6)材料抗拉强度高(30MPa以上),焊缝抗拉强度大(1000N/100mm左右);(7)可缩叠,便于运输;(8)社会经济效益显著。土工格室目前在我国虽有应用,但范围较小,没有形成规模。可以深信,随着人们对其固有工程特性认识的加深,将会很快推广应用开来。以下简要介绍地工格室产品的形态、作用机理、应用概况,并就技术经济效益作出评价。2 产品形态与规格展开后的土工格室形似一蜂窝状的板块结构,参见图1。图
3、1 土工格室结构示意图国内几家主要厂家的土工织物产品规格见表1。3 作用机理及其试验研究3.1 作用机理3.1.1 用于软基加固时软土地基如不加处理在荷载作用下的破坏模式如图2(a),地基承载力很低。铺设土工格室垫层后,当有荷载施加到充满填料的土工格室上面时,由于格室的侧限作用和格室与填料间的相互摩擦,使大部分垂直力被转化成向四周分散的侧向力,因为每个格室彼此独立,相邻格室的这些侧向力大小相等方向相反而互相抵消,从而降低了地基的实际负荷。另外,格室的侧限作用对基层滑动面的形成或发展有一定的控制作用,使地基的破坏向深层发展,因而地基承
4、载力得以提高,见图2(b)。图2 软基上土工格室垫层作用机理示意图3.1.2用于坡面防护时没有防护的坡面会因雨水或水流冲刷出现潜蚀或坍塌,铺设土工格室后,由于格室的约束,控制了坡面的局部坍塌,且水流可以从格室侧壁特设的孔眼中排出,或经特设的土工复合排水体排出,避免形成暗流。格室侧壁的孔眼大小和数量依据格室填料的种类不同而不同。3.2 有关试验研究3.2.1 室内大三轴试验加拿大皇家军事工程学院理查德等人采用中密砂和松散砂样,以加土工格室和不加土工格的不同类型进行试验,结果见表2和图3、图4。表2试验类型视粘聚力kPa摩擦角(°)试验
5、表明:土体加土工格室较之不加土工格室其应力～应变关系有明显的提升(图3)、强度包络线亦有明显的提高(图4),但摩擦角与不加土格室的砂样基本相同(表2)。34ChinaHarbourEngineeringNo.2Apr.,2001图3 主应力差～垂直应变关系曲线图4加与未加土工格室试样强度包络线3.2.2 公路路基室内模型静态试验西安公路交通大学采用2m×3m模型箱对7组不同规格的土工格室进行了静载试验,结果如表3。从表3中所列结果可以看出:土工格室的常用规格能满足不同垫层条件的要求。当垫层变形量(竖向位移量)达到15mm时,格室垫层
6、的承载力可增大7倍以上,且此时的土工格室并未破坏,变形量是由下部软弱基床破坏造成的。3.2.3 铁路路基现场动应力和动应变试验上海铁道大学在淮南K194+480～K196+690路段埋设仪器,研究列车运行时设置土工格室后基床的应力和动应变的变化规律,并与换砂法进行了比较,结果表明:用土工格室整治后,轨下动应力的衰减大于换砂法,但枕木端部的动应力衰减比换砂法小;基床下0.25m处的应力横向分布规律衰减很大,且较之换砂法(出现了应力集中和不均匀沉降)更趋均匀。关于动应变,设置土工格室后轨下和轨心都表现为拉应变,换算成拉应力后,其值均远远
7、小于格室本身的最大抗拉强度,完全可以承受轨下最大拉应力的工作环境。该试验最后得出如下结论:(1)土工格室砂垫层增强了砂垫层的整体性和刚度,减少了不均匀沉降;(2)在荷载作用下,土工格室侧向不变形对格室内的填料的横向变形起约束作用,相当于增加了横向主应力,在荷载不变的情况下,剪应力减小,这与其他加筋土的机理是一致的;(3)土工格室砂垫层有效地改变了动应力的分布,垫层下基床的应力分布较其他方法更趋均匀。4 应用领域主要应用于浅层地基处理和坡面防护等类型基础工程。典型应用领域如下。4.1 应用于铁路路基将土工格室设置于道床底部(基床顶部)
8、,可改善路基的承载特性,使荷载传递至格室下土体的应力减小,因而土体的变形也减小。在铁路路基施工铺设土工格室时,通常情况下,其基床软土的挖除深度只需相当于格室的高度部分即可,也无需加深侧沟,可使软土的挖除量减少,施工难度大大降低,缩短工
