一、什么是土工格室 土工格室是由強化的HDPE片材料，經(jīng)高強力焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。一般經(jīng)超聲波針式焊接而成。因工程需要，有的在膜片上進行打孔。 二、土工格室有哪些特性 1、具有伸縮自如，運輸可縮疊，施工時可張拉成網(wǎng)狀，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，構(gòu)成具有強大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體。 2、材質(zhì)輕、耐磨損，化學(xué)性能穩(wěn)定、耐光氧老化、耐酸堿，適用于不同土壤與沙漠等土質(zhì)條件。 3、較高的側(cè)向限制和防滑，防變形、有效的增強路基的承載能力和分散荷載作用。 4、改變土工格室高度、焊距等幾何尺寸可滿足不同的工程需要。 5、伸縮自如，運輸體積小；聯(lián)接方便、施工速度快。 三、土工格室的基本原理 土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的關(guān)注，還應(yīng)從其基本原理說起。國外文獻中在描述其原理時稱其為“一種蜂窩狀三維限制系統(tǒng)，可以在很大范圍內(nèi)顯著提高普通填充材料在承載和蟲蝕控制應(yīng)用中的性能?！彼年P(guān)鍵原理就是三維限制。大家都知道，當(dāng)汽車行駛在沙漠上時，就會壓出兩道深深的轍印，被壓部分深深下陷，車轍兩側(cè)會高高隆起。后面的車輛如果繼續(xù)沿著車轍前進，沉陷部分會進一步下沉、隆起部分會進一步隆起，直到隆起部分蹭到了車底盤、沉陷的車轍埋沒了大半個輪子，進而無法前進。之所以如此，就是因為當(dāng)外荷作用于地基表面時，依據(jù)普朗特爾理論和泰勒理論可知：在集中荷載的作用下，主動區(qū)1受壓下沉，并將力向兩側(cè)分解傳遞給過渡區(qū)2，過度區(qū)2又傳給被動區(qū)3，被動區(qū)就會毫無限制地發(fā)生形變而隆起。 產(chǎn)品特點： 1、伸縮自如，運輸可縮疊，施工時可張拉成網(wǎng)狀，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，構(gòu)成具有強大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體。 2、材質(zhì)輕、耐磨損，化學(xué)性能穩(wěn)定、耐光氧老化、耐酸堿，適用于不同土壤與沙漠等土質(zhì)條件。 　　3、較高的側(cè)向限制和防滑，防變形、有效的增強路基的承載能力和分散荷載作用。 　　4、改變土工格室高度、焊距等幾何尺寸可滿足不同的工程需要。 　　5、伸縮自如，運輸體積小，聯(lián)接方便、施工速度快。 也就是說，載荷一旦作用于路基，在載荷的下方就會形成起契狀的主動區(qū)域，它又通過過渡區(qū)域進行擠壓，從而使被動區(qū)域發(fā)生隆起。也就是說，通過沿滑移線的剪切力和移動主動、過渡、被動三個區(qū)域的力決定了地基的承載能力。不僅在沙基地上可以十分明顯的體會到以上原理的真實過程，在軟基公路上也會找到這種的樣板，只不過其形成的速率較之在砂上的變化慢些罷了。即使較好的路基材料也仍然無法避免其橫向移動。一般的高速公路路基都高出地面好幾米，吸水翻漿不太容易，但長期沉降依然存在。究其原因，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在車輪荷載長期碾壓、振動力的作用下，材料向路基斷面兩側(cè)橫向位移不可否認是另外一個十分重要的原因。以我省各地各級公路為例，都有在該路的主行車道上可以明顯感覺到路面已經(jīng)被壓出了一條“S”型溝狀帶。部分高速公路也不例外，汽車行駛在行車道上的顛簸明顯強烈于行駛在超車帶上的感覺，在道橋連接段尤為明顯(俗稱“橋頭跳車”)。這種溝狀路基沉降就是路基材料橫向滑移的典型。 工程中常規(guī)處理路基的方法無需贅述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力，減少或延緩地基材料在荷載的壓力或震動作用下發(fā)生移動的能力，因而工程中對材料的要求必然有許多苛刻的限制，如果不能就近獲取所需材料，就需要外購這些材料，購買材料的費用和運輸費用占去整個工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常規(guī)情況下不能使用的材料，從而大幅度減少材料購置費用和運輸費用。為什么會這樣呢?土工格室承載情況示意：在集中載荷作用下，受力的主動區(qū)1依然會把所受的力傳遞給過渡區(qū)2，但由于格室壁的側(cè)向限制和相鄰格室的反作用力，以及填料與格室壁的摩擦力所形成橫向阻力，抑制了過渡區(qū)2和被動區(qū)3的橫向移動傾向，從而使路基的承載能力得以提高。經(jīng)過試驗，在格室的限制作用下，中密砂的表觀粘聚力可以增加三十幾倍。很顯然，如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三個區(qū)域移動就可以取得提高地基承載力的效果，這就是土工格室的限制原理。土工格室作為一種新型的合成材料，在八十年代末九十年代初，歐美等國家就開始了大量的研發(fā)工作，并經(jīng)試驗和現(xiàn)場應(yīng)用證明在提高一般填土承受動荷以及路基防護方面均有很大的功效。我國在九十年代初在吸收國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開始了土工格室的開發(fā)研究工作，并在道路基床病害整治，固定松散介質(zhì)的應(yīng)用方面取得了重大突破。隨著人們對土工格室特性的進一步了解，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有其它土工材料(土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網(wǎng)等)不可替代的優(yōu)勢，使其在諸多領(lǐng)域有著獨特的應(yīng)用前景。[1]

實際取值：C U = 15千牛/平方米 針對承載力的安全系數(shù)= 15/11.04=1.35（一般需要1.25）。因此，是安 全的。 對于土工格室設(shè)計，考慮格室墊層中的土壤顆粒構(gòu)件在軟質(zhì)層的相互影響，在構(gòu)件中可承受的應(yīng)力狀態(tài)可以從Mohrcircle 詹納（1988）闡述的結(jié)構(gòu)中獲得： 構(gòu)件的水平應(yīng)力σh =σn -2x ， τ=界面的剪切應(yīng)力=限制條件下的C U =11.04千牛/平方米； 堤壩的最高部分σn =6×19+20=134千牛/平方米; υ=40°土工格室填充材料（土壤填充參數(shù)） 方程E q （3）計算出的X=51.36千牛頓/米2； σh =σn – 2X=134 - 2×51.36=31.28千牛/平方米。 主應(yīng)力的旋轉(zhuǎn)發(fā)生在格室墊層深層。因此，格室墊層需要強度=31.28千牛/米。因此，長期抗拉強度超過31.28千牛/米的土工格室墊層與應(yīng)用于高度1米左右的路堤加固；底層用土工格柵，在設(shè)計中該格柵層的強度不會考慮，這個土工格柵基礎(chǔ)方便土工格室層的鋪設(shè)，增加了土工格室墊層的剛性和橫向約束軟土層的作用，提高了安全性。 3.2基于邊坡穩(wěn)定分析的設(shè)計 無加筋路堤的邊坡穩(wěn)定分析 圖5，最小因子安全性為0.83。無加筋邊坡穩(wěn)定分析的滑動破壞的路堤，如圖 7。 對于土工格室填充材料υ=40°（土壤填充） 土工格室墊層的高度= 1 M； 土工格室層的內(nèi)摩擦角40°； 由于填充土壤是粘性的，土工格室加固后產(chǎn)生了更大的內(nèi)聚力（C r ）為28千帕，對于υ=40°，k p 為4.59。將C r 的值和K p = 0和 4.59代入式E q （7），獲得Δσ3=26千帕。 假定土工格室的直徑為1m ，從而得到為1的縱橫比（H / D 0），替代Δσ3，D0，考慮在式（4）中土工格室擋墻軸向應(yīng)變2.5％，M 取值為1000千牛/米。因此，1米的高度和土工格室張開的尺寸與土工格室墊層、土工格柵制成具有在2.5％的應(yīng)變時割線模量（M ）為1000千牛/米可以用于加固路堤。極限抗拉強度約40千牛/米雙向格柵通常納入本范圍（穆拉利克里希納和瑪達維Latha 2007）。 3.3基于有限元分析的設(shè)計 在圖5中所示的堤，是模擬在有限元分析中所討論的在有限元程序GEOFEM 前面幾節(jié)提出的方法。土工格室墊層為作為模型，就像任何土層的等效復(fù)合層，這種建模方法在模擬兩種剛度和土工格室包裹土強度相當(dāng)不錯，這些在軟土地基和土工格室層之間界面，也是填土和土工格室層之間零厚度界面，注意事項4所述的古德曼（1968）描述，考慮在其中計算出的零厚度連續(xù)構(gòu)件相對應(yīng)的節(jié)點位移，分別在兩側(cè)與節(jié)點分別生成有限元網(wǎng)格，通過共同的元素連接。這些構(gòu)件的剪切剛度最初定義為非常高（106千帕/米），以確保在節(jié)點任一側(cè)界面的位移的兼容性。土壤和鋼筋之間界面的剪切剛度是使用粘型配方，其中假設(shè)模擬時的剪切應(yīng)力是小于由Mohr-Coulomb 模型中定義的剪切強度。一旦剪切應(yīng)力達到界面的剪切強度（τf ），剪切剛度降 低到一個小的值，該值小于初始值1000倍，以允許加強和土壤之間的相對運動。在整個分析中剛度在高值（106千帕/米）保持恒定以確保節(jié)點在垂直方向上的連續(xù)性，這些構(gòu)件不允許拉伸應(yīng)力產(chǎn)生。 軟地基土的本構(gòu)關(guān)系，并在路基土使用摩爾庫侖理想彈塑性屈服面與非關(guān)聯(lián)流動數(shù)值模擬規(guī)則，平均楊氏模量（E ）和土壤的泊松比（μ）被取為1兆帕和0.45，μ值是15千帕的內(nèi)聚力時的合理值（US1990年工程兵部隊，EM 1110-1-1904）。這些值取為60兆帕和0.3為路基填充土，對于M 的任何試驗值，工格室層的楊氏模量的值可使用公式（6）計算，取最小圍壓作為土工格室層主應(yīng)力的中心線。土工格室填充土模量取值為1000，這是根據(jù)簡布（1963）選擇中粗砂取值的。路基用割線模量500千牛/米和1000千牛土工格室沿著無筋路堤示于圖9，坡腳附近的橫向變形示于圖10。 圖9 路堤下方的沉降設(shè)計實例 圖10 坡腳附近的橫向變形設(shè)計實例 從圖9中觀察，無筋路堤在建筑末端沉降約1 m ，當(dāng)用2.5％延伸率時割線模量500千牛/米的土工格室加固路堤時，沉降降低至0.46米。當(dāng)土工格室材料的割線模量提高到1000千牛/米，在施工完工時的沉 降為0.28米，這將小于路堤總高度的5％，按照美國陸軍工程兵團（UFGS-357313，2008）中給出的參考數(shù)據(jù)，這被視為極限沉降狀態(tài)。因此，建議高1米的軟土路基需要用一層正割模量大于或等于1000千牛/米的土工格室填充土加強，以控制路基施工過程中的壓力增加時路堤下方的沉降。 如圖10觀察，正割模量1000千牛/米的土工格室層可以有效地減少坡腳附近的橫向變形。正如前面所提到的，這個模量對應(yīng)于具有極限抗拉力約40千牛/米的雙向格柵。

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