土工格室简介

　　1、 概述

　　土工格室是一种具有独特立体网状结构的新型土工合成材料，工程上常用的主要有二类。一类是由土工格栅装配构成的土工格室，另一类是由改性聚烯烃为原材料经挤出成型分切，再由超声波焊接而成的土工格室。目前，我国使用的土工合室基本上是改性聚烯烃片材经超声波焊接而成的产品。由于该类土工格室的生产流程长、成型工序多、应用环境复杂多变。因此，构成该产品的原材料及制成品应满足以下要求：  ①材料本身除具有较好的力学性能外，还需具有较好耐低温、高温、耐酸碱腐蚀、耐霉变和抗老化性能；  ②为适应土工格室的制备工艺要求，还需具有较好的可焊接性； ③整个网络体系强度需一致；  ④具有较好的组件连接功能，以保证土工格室整体强度的一致性。 由于我国目前实行的聚烯烃土工格室技术标准较低，在原材料选取、生产工艺流程上还没有统一标准，土工格室用于支撑下水道，特别是在工程应用上还未制定出相应的技术规范，各研究和设计单位针对同一产品所检测出来的结果存在差异。造成差异的原因主要是试验方法不尽相同所致，极大地制约着土工格室在土木工程领域的推广使用。为此，对土工格室材料性能的试验检测方法进行研究，确定其取值范围是十分必要的。

　　1、原材料及基本特性

　　由于土工合成材料受使用环境和使用费用的限制，土工合成材料一般选用通用树脂材料作原料，如聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚苯乙烯等。在工程上使用的土工格室产品一般选用的材料是高密度聚乙烯和乙烯丙烯共聚的聚丙烯材料。

      近几年，应用土工合成材料加强基床有一些新的进展。日本应用土工格室设置在基床表层或道床的底部。针对土工格室试样(不是基床复合层)所作的室内试验显示，经列车荷重作用200万次后的累积下沉量只有1ｍｍ，试样的变形模量达120ＭＰａ。德国采用土工格栅铺设在砂砾垫层底面，亦即路基表面，称之为强化路基保护层或垫层。试验室模型试验结果表明，经500万次重复荷载后，格栅垫层的Ｅｖ2(德国铁路用于表征基床变形模量的参数)可达33.1ＭＰａ，比无格栅情况提高70%。我国上海铁路局在整治淮南膨胀土基床病害时，采用土工格室作过一处现场试验。文献介绍了使用土工格室垫层和土工格栅垫层减少软弱地基变形的试验成果，土工格室，对土工合成材料加固软弱基床的研究具有较大的参考价值。但是，对于各种土工合成材料应用于基床时所构成的复合结构的强度、变形特性、耐久性以及使用效果缺乏细致的研究。为此选择了两种具代表性的土工合成材料:土工网和土工格室，采取不同的布置方式或不同的高度，通过室内大比例静态模型试验，对加固基床的效果进行了比较分析。

      结构对比。土工格室(geocell)是20世纪80年代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，土工格室固土，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，土工格室改善负载性能，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。