不同類型格柵加筋墊層的載荷試驗與研究
土工格柵在公路、鐵路中用于地基加固已非常普遍，現行設計規范中一般以格柵的抗拉強度作為設計要求的力學指標。實際上，影響加筋效果的因素有多種，國內也曾進行過多項試驗來研究不同加筋層數，墊層厚度等對加筋的影響，但對于格柵由于生產工藝、網孔形狀、網孔大小、肋條形狀等物理性質不同而導致加筋效果差異的試驗，國內尚鮮有研究。通過原位淺層載荷板試驗，研究了不同類型土工格柵加筋墊層的承載力和變形性能。試驗表明，不同原材料、不同生產工藝、物理、力學性質不同的土工格柵，其加筋墊層的承載力和變形性能等皆不同，應力擴散效果也有差別，其中格柵的高強度并不能強化加筋效果。
影響加筋效果的因素
土工格柵比較項目
性能比較項目
評 定
肋條
厚度
越厚越好
剛度
剛度越大越好
形狀
正方形或矩形比圓形或曲線形好
網孔
大小
與填土粒料大小有關
形狀
圓形或正方形
硬度
越硬越好
節點
強度
須有最小的節點強度
格柵
割線模量
(ASTM D 4595)
須有最小的要求割線模量。最優值未知
穩定性 (平面抗扭剛度)
湯姆斯i金力博土(Dr Thomas Kinney)的“格柵網孔平面扭曲穩定”實驗研究了格柵對改善道路通車性能的有利作用。在一定扭矩作用下最小網孔抗扭割線模量能較好地反映格柵的這一性能
土工格柵物理性質
原材料
網孔形狀
網孔大小(mm)
肋條截面形狀(mm)
節點形成
生產工藝
拉伸型三向格柵
TX170
PP
三角形
30.48
矩形
與網孔同時形成
板材沖孔后拉伸形成
經編雙向格柵
Woven70
PET
正方形
13.74
橢圓
編結
滌綸絲(PET)經編定向織造而成
焊接雙向格柵
Welded100-70
PP
方形
96.92
橢圓
焊接
PP帶超聲波焊接而成
拉伸型雙向格柵
SS30
PP
正方形
39.38
方形
與網孔同時形成
板材沖孔后拉伸形成
當土工格柵用于地基加固時，在其上鋪設的碎石層會穿過土工格柵網孔并嵌于網孔中。只有當碎石層的側向變形被很好地約束，整個加筋墊層才會形成一個穩定的，整體的結構。這時加筋的機理就不能用“張拉膜”理論解釋，而是網孔的嵌鎖作用。而影響嵌鎖作用的因素，實際就是影響加筋效果的因素。
1.從節點強度看，拉伸型格柵的節點與網孔是在生產中同時形成，為一個整體;而焊接格柵與經編格柵的節點都是在縱、橫向加筋帶形成后再二次通過焊接、編結的工藝成型，其節點強度必然會比拉伸型格柵小。而節點強度不夠，就會造成網孔的平面抗扭剛度小，無法很好地約束碎石的側向變形。這應該是造成焊接、經編格柵加筋性能不如拉伸型格柵的主要原因。
2.從網孔大小看，焊接格柵網孔接近100mm，許多碎石會堆積在網孔內，只能靠碎石之間自身的作用相互擠壓，加筋效果不明顯;而經編格柵網孔不到15mm，97以上的碎石粒徑都大于這個值，這使得碎石無法嵌擠進入網孔，只能“浮”于格柵之上，加筋的效果大打折扣。而兩種拉伸型格柵的網孔都正好與碎石粒徑相適應，加筋效果自然就會比較明顯。
3.從網孔形狀看，坦薩三向格柵TX170由于其獨特的三角形網孔結構，就比同為拉伸型格柵的SS30加筋效果好，證明三角形網孔對碎石的嵌鎖能力更強，加筋墊層的性能更好。
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