摘要：系統(tǒng)分析了土工格室的各種力學(xué)性能、土工格室的加筋機(jī)理以及土工格室處治路基不均勻沉降的作用機(jī)理。土工格室復(fù)合體具有較大的彎拉剛度與抗剪強(qiáng)度，此復(fù)合體能夠部分隔離應(yīng)力和位移的傳遞，從而柔性過渡和協(xié)調(diào)了半填半挖路基頂面的沉降，使荷載的分布更為均勻，土工格室的加筋作用減小了土中的豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力，增強(qiáng)了路基的穩(wěn)定性，從而達(dá)到消除路基不均勻沉降的目的。
　　關(guān)鍵詞：土工格室；路基不均勻沉降；力學(xué)性能
　　
　　
　　1引言
　　
　　路基不均勻沉降是公路常見的病害之一，它可導(dǎo)致路面產(chǎn)生較大的橫向和縱向開裂，甚至錯(cuò)臺(tái)、坍塌，嚴(yán)重影響道路的使用性能和服務(wù)水平[1]。
　　土工格室作為一種新型的合成材料，在上世紀(jì)80年代末90年代初，歐美等國(guó)家就開始了大量的研發(fā)工作，并經(jīng)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明在提高一般填土承受動(dòng)荷以及路基防護(hù)方面均有很大功效。我國(guó)在90年代初在吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開始了土工格室的開發(fā)研究工作，并在路基病害整治，固定松散介質(zhì)的應(yīng)用方面取得了重大突破[2]。隨著人們對(duì)土工格室的進(jìn)一步了解，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有其它土工材料不可替代的優(yōu)勢(shì)，使其在諸多領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用前景。
　　
　　2土工格室及其力學(xué)性能
　　
　　土工格室是20世紀(jì)80年代初在國(guó)際上出現(xiàn)的一種新型土工合成材料，具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它伸縮自如，運(yùn)輸方便，使用時(shí)張開并填充土石或混凝土料，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體[3]。廣泛應(yīng)用于土木工程各個(gè)領(lǐng)域，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。它既可用于加固軟土地基，又可用于邊坡防護(hù)、擋土墻，還可用于河道治理、堤壩工程、城市排水道支撐工程等。雖然土工格室可由多種合成材料制成，但最常用的僅有兩類。一類是由土工格柵裝配構(gòu)成；另一類是由高強(qiáng)度條帶聚合物構(gòu)成。土工格室的耐熱老化性能很高，經(jīng)熱氧化試驗(yàn)后，在70℃狀態(tài)下拉伸屈服強(qiáng)度下降至70%，使用壽命可達(dá)49年。土工格室材料還具有穩(wěn)定的抗化學(xué)腐蝕性能，耐酸堿能力很強(qiáng)，適合于不同填筑材料。土工格室同樣具有良好的力學(xué)性能，各項(xiàng)性能指標(biāo)見表1。
　　
　　
　　
　　表1土工格室主要技術(shù)指標(biāo)

　　3土工格室的加筋機(jī)理
　　
　　土工格室加固地基是一種機(jī)械式的土體加固方式，因?yàn)樗�并沒有改變填料的顆粒成分和相互連接等基本性狀。土工格室主要是通過與固體兩者的相互作用來達(dá)到加固的目的，其相互作用主要包括三個(gè)方面:土工格室的側(cè)向約束作用，土工格室的網(wǎng)兜效應(yīng)以及土工格室的摩擦作用[4,5]。如圖1所示側(cè)向約束與豎向摩擦示意圖。
　　圖1側(cè)向約束與豎向摩擦示意圖
　　土工格室對(duì)其中的填料提供了強(qiáng)大的側(cè)限，格室側(cè)壁也對(duì)填料產(chǎn)生了豎向的摩擦約束，格室-填料復(fù)合結(jié)構(gòu)可以看作是一個(gè)具有一定抗彎剛度的柔性筏基。于是土工格室結(jié)構(gòu)不僅能承擔(dān)路堤對(duì)地基的側(cè)向推力，而且還能有效降低地基的豎向附加應(yīng)力。
　　土工格室置于地基表面，還限制了軟土的側(cè)向隆起，使得土的滑移剪切面向更深的區(qū)域發(fā)展，類似于“深基礎(chǔ)”的效果，也大大增強(qiáng)了地基的穩(wěn)定性。
　　
　　4土工格室處治路基不均勻沉降的作用機(jī)理
　　
　　由于土工格室對(duì)填料提供了較大的側(cè)向約束作用，格室側(cè)壁對(duì)填料產(chǎn)生了向上的摩擦支承力，從而形成了一個(gè)具有較大彎拉剛度與抗剪強(qiáng)度的復(fù)合體。此復(fù)合體能夠隔離應(yīng)力和位移的傳遞，從而柔性過渡和協(xié)調(diào)了半填半挖路基頂面的沉降；它對(duì)局部荷載具有網(wǎng)兜效應(yīng)，使荷載的分布更為均勻；土工格室的加筋作用減小了土中的豎向應(yīng)力和剪應(yīng)力，增強(qiáng)了路基的穩(wěn)定性，從而達(dá)到消除路基不均勻沉降的目的[6]。
　　圖2是路堤在未加和加土工格室情況下的荷載分布示意圖。
　　
　　（a）無土工格室
　　(b)有土工格室
　　圖2路堤荷載分布示意圖
　　
　　5結(jié)語(yǔ)
　　
　　土工格室由于具有一定的厚度，所以具有一定的抗彎能力，能有效擴(kuò)散從上部結(jié)構(gòu)傳來的豎向應(yīng)力；同時(shí)發(fā)揮類似于“深基礎(chǔ)”的作用，能大大提高地基的承載能力。
　　土工格室用于道路工程能夠顯著提高填土的整體強(qiáng)度或基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，其用途亦非常廣泛。相信隨著公路建設(shè)的不斷發(fā)展，其用前景將愈加廣闊。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　
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　　[6]謝永利，俞永華，楊曉華.土工格室在處治路基不均勻沉降中的應(yīng)用研究.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2004，17(4):7-10.