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目前護坡工程應用火的土工材料當屬蜂巢格室,此蜂巢非蜂巢,他是根據普通土工格室研究出更直接有效的一種新型的蜂巢格室。我國從九十年代初開始進行研究,在吸收國外經驗的基礎,開始了對蜂巢格室的開發及研究工作,并在固定松散介質、道路基床防治等方面取得了重大突破[6]。蜂巢格室是一種新型的強度土工合成材料,是采用高分子納米復合材料經超聲波針式焊接而成的一種三維立體網狀格室結構。中在三維的空間內,由于蜂格的柔性結構特點可以承受外在荷載及所引起的變形。
這是由于當荷載作用在地基表面的時候,依據泰勒和普朗特爾理論可以得到:在集中荷載作用下,地基的主動區受壓后下沉,同時將作用向兩側進行分解并傳遞給過渡區,然后再傳給被動區,因此,被動區就很容易在力的作用下發生形變進而隆起。
在集中載荷的作用下,主動區受力后仍然會將所受到的外力傳遞給過渡區,但是由于格室側壁的限制和臨近格室之間的反作用力、格室壁與填料之間的摩擦力形成的橫向阻力,從而抑制了被動區和過渡區橫向移動,結果是使路基承載能力得到了提高。經過檢測和試驗,在格室相互之間的限制作用下,中密砂的粘聚力可增加30多倍。這也說明,通過增加路基材料整體的抗剪力或抑制主動區、過渡區和被動區三個區域的移動可以有效提高地基承載力,這就是蜂巢格室的基本原理。
蜂窩土工格室在邊坡垂直擋土墻的應用
根據我國地貌環境的差異化與人類活動的頻繁性,使地表環境受到嚴重破壞,水土流失、生態區破壞。萬壑縱橫的大地是否還有修復能力,自身的修復也是有限的,因此宏祥新材料股份有限公司研發的蜂巢土工格室產品針對此類修復問題有著明顯的性能。
采用宏祥蜂窩土工格室修建擋土墻以及進行邊坡防護時,一般是將宏祥蜂窩土工格室作為一種加筋材料成層地水平埋置在土中,土工格室的鋪設從上到下有一定的角度,如圖2所示。
采用這種結構修建的擋土墻不僅穩定性較好,還可以防止陡坡表面被雨水沖蝕,在經濟上與混凝土相比可以降低造價50%以上,表面可以種植花草,起到美化環境的作用。
宏祥新材料股份有限公司研究的內容也主要是通過各種室內外模型試驗和原型試驗多層疊在一起的蜂巢土工格室柔性墊層擋土墻所能適用的條件和結構形式。從宏祥蜂巢土工格室柔性墊層作為承重結構中可以看出,由于筋材面和大主應力σ1作用方向重合,即蜂巢土工格室材料面不垂直于大主應力方向。若在土工格室中填入砂石或其它材料,則它們將與土工格室一起構成一種“網加石”的復合體結構。由于蜂巢土工格室是由高強度的聚乙烯條帶經超聲波焊接而成,因而宏祥蜂巢土工格室結構本身在水平和豎向的強度非常高,能夠提供一個較高的側向壓力(在上部大主應力的作用下),這種“網加石”復合體結構的抗拉、抗剪強度和整體性將遠遠高于無筋土。
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