不同类型格栅加筋垫层的载荷试验与研究
土工格栅在公路、铁路中用于地基加固已非常普遍，现行设计规范中一般以格栅的抗拉强度作为设计要求的力学指标。实际上，影响加筋效果的因素有多种，国内也曾进行过多项试验来研究不同加筋层数，垫层厚度等对加筋的影响，但对于格栅由于生产工艺、网孔形状、网孔大小、肋条形状等物理性质不同而导致加筋效果差异的试验，国内尚鲜有研究。通过原位浅层载荷板试验，研究了不同类型土工格栅加筋垫层的承载力和变形性能。试验表明，不同原材料、不同生产工艺、物理、力学性质不同的土工格栅，其加筋垫层的承载力和变形性能等皆不同，应力扩散效果也有差别，其中格栅的高强度并不能强化加筋效果。
影响加筋效果的因素
土工格栅比较项目
性能比较项目
评 定
肋条
厚度
越厚越好
刚度
刚度越大越好
形状
正方形或矩形比圆形或曲线形好
网孔
大小
与填土粒料大小有关
形状
圆形或正方形
硬度
越硬越好
节点
强度
须有最小的节点强度
格栅
割线模量
(ASTM D 4595)
须有最小的要求割线模量。最优值未知
稳定性 (平面抗扭刚度)
汤姆斯i金力博土(Dr Thomas Kinney)的“格栅网孔平面扭曲稳定”实验研究了格栅对改善道路通车性能的有利作用。在一定扭矩作用下最小网孔抗扭割线模量能较好地反映格栅的这一性能
土工格栅物理性质
原材料
网孔形状
网孔大小(mm)
肋条截面形状(mm)
节点形成
生产工艺
拉伸型三向格栅
TX170
PP
三角形
30.48
矩形
与网孔同时形成
板材冲孔后拉伸形成
经编双向格栅
Woven70
PET
正方形
13.74
椭圆
编结
涤纶丝(PET)经编定向织造而成
焊接双向格栅
Welded100-70
PP
方形
96.92
椭圆
焊接
PP带超声波焊接而成
拉伸型双向格栅
SS30
PP
正方形
39.38
方形
与网孔同时形成
板材冲孔后拉伸形成
当土工格栅用于地基加固时，在其上铺设的碎石层会穿过土工格栅网孔并嵌于网孔中。只有当碎石层的侧向变形被很好地约束，整个加筋垫层才会形成一个稳定的，整体的结构。这时加筋的机理就不能用“张拉膜”理论解释，而是网孔的嵌锁作用。而影响嵌锁作用的因素，实际就是影响加筋效果的因素。
1.从节点强度看，拉伸型格栅的节点与网孔是在生产中同时形成，为一个整体;而焊接格栅与经编格栅的节点都是在纵、横向加筋带形成后再二次通过焊接、编结的工艺成型，其节点强度必然会比拉伸型格栅小。而节点强度不够，就会造成网孔的平面抗扭刚度小，无法很好地约束碎石的侧向变形。这应该是造成焊接、经编格栅加筋性能不如拉伸型格栅的主要原因。
2.从网孔大小看，焊接格栅网孔接近100mm，许多碎石会堆积在网孔内，只能靠碎石之间自身的作用相互挤压，加筋效果不明显;而经编格栅网孔不到15mm，97以上的碎石粒径都大于这个值，这使得碎石无法嵌挤进入网孔，只能“浮”于格栅之上，加筋的效果大打折扣。而两种拉伸型格栅的网孔都正好与碎石粒径相适应，加筋效果自然就会比较明显。
3.从网孔形状看，坦萨三向格栅TX170由于其独特的三角形网孔结构，就比同为拉伸型格栅的SS30加筋效果好，证明三角形网孔对碎石的嵌锁能力更强，加筋垫层的性能更好。
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