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土工格室作为一种立体的加筋材料,与格室内填料相互作用,共同工作,形成一个具有相当大的抗弯、抗拉和抗剪强度的复合整体。在工程上,这一复合体可视为柔性的筏板基础,能使地基破坏向深层发展,从而提高地基承载力。无格室地基在一定长度的均布荷载作用下,地基浅层软土直接受到剪切作用,在基底形成主动区,在主动区下方两侧形成塑性过渡区,并使基础两侧发生隆起破坏,形成被动破坏区。由于软土的抗剪强度低,故达到这一破坏状态的极限荷载值较低。而对于有格室地基,由于土工格室垫层具有很强的抗剪能力,改善了浅层软土的应力状态,故地基的剪切破坏面向深层发展,达到临界破坏状态所需要的极限荷载较高。由于垫层填料采用内摩擦角较大的粗骨料且压实程度较高,故能有效扩散上部路堤荷载,减小作用下卧软土层面的附加应力,改善浅层软土的应力状态,均话应力分布,从而减少沉降和不均匀沉降,达到加固软基的目的。
相对于高路堤而言,低路堤具有占地少、造价省,符合科学发展观的特点,近年来越来越受到工程界的亲睐,但当面对一些特殊土地质,尤其在穿越软土地区时,如果不采取有效的软基处理措施,采用低路堤的效果往往会不尽如人意,这是由于低路堤因有限的填土高度无法有效扩散上部荷载,容易引起差异沉降量过大的问题,为解决在软弱土地区内进行低路堤设计中的荷载扩散问题,本文提出将土工格室与其内碎石等填料组成的加筋结构层置于路基上部,构成一种新型的土工格室低路堤-刚性路面结构体系。它综合了土工格室结构层能抗弯抗剪的特点,低路堤在土地资源节约上的优势以及混凝土刚性路面的原材料在我国可以自给自足、更适合重交通量、设计寿命期长等长处,而具备良好的发展潜力,但是对该体系的研究尚在起步阶段。
土工格室是 20 世纪80 年代在国际上出现的一种新型三维土工合成材料,它是一种高分子聚合物宽条带经强力焊接而形成的三维网状结构体,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、 碎石或粘土等材料,构成具有强大侧向和大刚度的柔性结构层。
目前广泛用于浅层地基处理、坡面防护、城市大型管道支撑等工程同平面结构的土工格栅等相比,土工格室加筋土的优越性是:
①平铺加筋时, 加筋体只是筋材本身;而对土工格室加筋而言,加筋体已变成格室及填料构成的复合体;②平铺加筋的抗拉性能是通过土筋界面摩擦而发挥的;而格室筋材是通过直接限制填料的侧胀而发挥出来的,因而更能利用筋材的抗拉性能;③对格室体而言,土筋摩擦系数就是填料本身的内摩擦系数,因而可以提供比平铺加筋大得多的粘着强度。土工格室处理路基不均匀沉降的作用机理为:由于土工格室对填料提供了较大的侧向约束作用,格室侧壁对填料产生了向上的摩擦支承力,从而形成了一个具有较大弯拉刚度与抗剪强度的复合体。
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