结构对比。土工格室(geocell)是20世纪80年代开发的一种新型土工合成材料,它是由高密度的聚乙烯宽带(PE,HDPE)经超声波焊接或锚接而成的具有蜂窝状格室结构,展开后呈蜂窝状的立体网格。而土工格栅是高分子聚合物材料经过定向拉伸形成的具有开孔网格,较高强度的平面网状材料。如果令土工格室的高度为0,则土工格室在形态上就和平面型的土工布、土工网、土工格栅相类似。此时,土工格室便由三维结构变成了二维平面网状结构,筋土之间的约束挤密作用变成了平面相互摩擦的效应。可以这样认为,平面的土工布、网、格栅可以看做是土工格室的一种特殊应用形式。因为土工格室具有一定的高度,聚合物片材较厚,强度和模量很大,焊接强度高,和填筑与其中的材料一起组成刚度很大的板体结构,具有一定的抗弯作用,从而分散上部结构的竖向应力。
土工格室加固浅层饱和黄土地基的有限元分析
基于MARC有限元软件,采用研编的Goodman单元用户子程序,对用土工格室处理浅层饱和黄土地基的效果进行了有限元分析(FEA),结果表明:土工格室的有效影响深度为饱和黄土层厚度的50%左右,高强生产土工格室,处理后的饱和黄土地基,水平位移在影响深度范围内可减小约17%左右;竖向位移也得到了一定的减小,可减小5%左右;竖向应力值减小35%左右;土工格室的加固厚度对路堤总沉降变形影响不大,但对水平位移影响较明显;相同工况下土工格室的布置位置对处理效果影响不大。结合工程实践,对有限元分析结果和现场实测数据进行对比分析,结果表明:土工格室加固方法能有效地处理浅层饱和黄土地基。
采用土工格室对饱和黄土地基进行局部换填加固,形成水平向加筋复合结构体,生产土工格室,以提高其地基承载力,在近几年的黄土地区高等级公路建设中已逐渐开始应用。笔者基于有限元软件 MARC,采用Visual Fortran 6. 5 对其进行了二次开发,编制了Goodman单元用户子程序,对浅层饱和黄土地基条件下,采用土工格室处理前后的位移特征和力学性状进行了分析,探讨了该种加固方法的适应性,三维生产土工格室,同时结合甘肃省尹家庄—中川机场高速公路的工程实践,进行了现场测试,并对两者结果进行了对比,以便为饱和黄土地基处理的设计提供依据。