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蜂巢格室技术原理

　　其基本原理的关键是“三维限制”，将变形集中在三维的空间内，由于蜂格的柔性结构特点可以承受外在荷载及所引起的变形。

　　这是由于当荷载作用在地基表面的时候，依据泰勒和普朗特尔理论可以得到：在集中荷载作用下，地基的主动区受压后下沉，同时将作用向两侧进行分解并传递给过渡区，然后再传给被动区，因此，被动区就很容易在力的作用下发生形变进而隆起。

　　在集中载荷的作用下，主动区受力后仍然会将所受到的外力传递给过渡区，但是由于格室侧壁的限制和临近格室之间的反作用力、格室壁与填料之间的摩擦力形成的横向阻力，从而限制了被动区和过渡区横向移动，结果是使路基承载能力得到了提高。经过检测和试验，在格室相互之间的限制作用下，中密砂的粘聚力可增加30多倍。这也说明，通过增加路基材料整体的抗剪力或限制主动区、过渡区和被动区三个区域的移动可以有效提高地基承载力，这就是蜂巢格室的基本原理。

蜂巢格室是高速公路边坡防护的理想土工材料，利用蜂窝状网格体系，减轻水流对坡面的冲蚀，达到对土体补强加固的目的。

　　当前我国基础设施，特别是在建的大型高速公路，在修建施工过程当中，非常多的会对岩土边坡斜坡，进行大量的开挖施工作业，所以选择适当的边坡防护材料非常有必要。在以往的施工过程中，大多采用护面墙、喷浆等进行边坡防护，虽然能够在初期起到稳固和抗侵蚀的明显效果，但随着时间推移，岩石风化、混凝土老化等不可避免的问题出现，其寿命大打折扣。

　　土工格室作为一种在我国出现年头不久的新型合成材料，已经在欧美国家使用了半个多世纪，引入我国初期，因为经验较少，用的也较少。随着施工要求越来越高，施工技术人员的素质越来越高，这种土工合成材料，被广泛的设计在高速公路边坡防护体中，而且还出现在山区等容易泥土滑坡的地区。经过多年的研究试验，证明土工格室作为边坡防护材料，能够很大程度上提高土体的承载能力，对路基的基础防护有非常大的功效。

　　那么，土工格室的边坡防护作用原理是什么呢？

　　土工格室是由高密度聚乙烯塑料，经过热熔、冷却、成型片材后，利用超声波焊接机，将片材连接成网状的立体结构，展开之后呈现蜂窝状，能够承载的土体容量与片材的高度有直接关系。它具有强度高、重量轻、耐腐蚀、寿命长、耐日晒、等诸多优点。

蜂巢土工格室系统具有一定的拉力和延展性，可使路基和蜂巢约束系统形成连续、柔性的整体结构，将交通荷载和上层土的自重荷载传递和分散到更大的面积，从而降低其下方土壤的压力，减少总沉降，使交界处的沉降变为渐进沉降。路面面层根据当地气候、自然条件、当地习惯和经济水平综合决定蜂巢约束系统的应用。面层应综合考虑高温抗车辙、低温抗裂、防滑的需要。

土工格室（蜂巢约束系统）护坡是土工格室与植草相结合形成的一种新型护坡。格子侧壁与土体的摩擦力和格子对土体的侧限在结合力的共同作用下，形成轻质网状结构。这种结构改变了水流在斜坡上的流动方向，使水流主要沿细胞边缘流动，延长了水流的流动路径，使水流的部分动能被在细胞中消耗。在腔体上，可以降低坡面水流的径流和流速，起到良好的消能作用，减少水流对坡面的侵蚀，在工程建设中得到越来越广泛的应用。

国内外对边坡土壤侵蚀和边坡侵蚀防护工程措施进行了深入研究。在水动力作用下的边坡侵蚀机理方面取得了丰富而宝贵的经验和成果。但是，现有的研究成果多是基于天然坡地、草地、林地的水土保持。对于土工格室等特殊防护坡，由于存在规则格子边，具有复杂的流动现象。对于土工格室边坡，现有的研究成果主要集中在边坡侵蚀保护、养护、病害治理和水土流失环境影响评价等工程措施上，而对土工格室的侵蚀侵蚀研究还很缺乏，对水动力作用下土工格室保护边坡的侵蚀特征还缺乏深入的认识。本研究着眼于土工格室边坡的结构特征，通过室内冲水模拟实验揭示了土工格室边坡的土壤侵蚀过程。明确不同坡度、不同水流条件下土工格室边坡侵蚀力与冲沙产率的关系，以发展这种特殊坡流的侵蚀特征和规律，科学设计土工格室保护边合理保护边坡。

目前护坡工程应用的土工材料当属蜂巢格室，此蜂巢非蜂巢，他是根据普通土工格室研究出更直接更有效的一种蜂巢格室。我国从九十年代初开始进行研究。蜂巢格室是一种高强度土工合成材料，是采用高分子纳米复合材料经超声波针式焊接而成的一种三维立体网状格室结构。

1 蜂巢格室技术原理

　　其基本原理的关键是“三维限制”，将变形集中在三维的空间内，由于蜂格的柔性结构特点可以承受外在荷载及所引起的变形。

　　这是由于当荷载作用在地基表面的时候，依据泰勒和普朗特尔理论可以得到：在集中荷载作用下，地基的主动区受压后下沉，同时将作用向两侧进行分解并传递给过渡区，然后再传给被动区，因此，被动区就很容易在力的作用下发生形变进而隆起。

　　在集中载荷的作用下，主动区受力后仍然会将所受到的外力传递给过渡区，但是由于格室侧壁的限制和临近格室之间的反作用力、格室壁与填料之间的摩擦力形成的横向阻力，从而控制了被动区和过渡区横向移动，结果是使路基承载能力得到了提高。经过检测和试验，在格室相互之间的限制作用下，中密砂的粘聚力可增加30多倍。这也说明，通过增加路基材料整体的抗剪力或控制主动区、过渡区和被动区三个区域的移动可以有效提高地基承载力，这就是蜂巢格室的基本原理。

　　2 蜂巢格室的特点

　　蜂巢格室材料具有良好的力学性能。蜂巢格室具有很高的耐热老化性能，在经过热氧化试验之后，在70℃条件下其拉伸屈服强度可下降30%，使得其使用寿命可达50年以上，适合于不同填筑材料。具体特点如下：

　　（1）良好的力学性能，具有较高的承载能力和良好的动力学性能，抗冲蚀能力强，在较高的侧向限制作用下，可以使得整个结构防滑、防变形，从而有效地提高路基承载能力以及分散荷载作用的能力。

　　（2）柔性结构，可适应地形的轻微起伏，可适应一定的不均匀沉降，限度地保留自然形态的地形，且工程痕迹少；

　　（3）节能环保：可就地取材，使用当地材料或者低成本的材料作为格室填料，很少使用混凝土，从而可大幅度降低材料费用以及可能的运输费用，进而降低成本；

　　（4）生态美观：填充合适的填料，可种植不同的植物，外形美观，景观性好；

　　（5）用工量少，不需要特别的机械设备，施工中连接简单易行，施工工艺简单，工程，且可以反复使用；

　　（6）耐久性好：其材质较轻，具有良好的耐磨性，化学性质较为稳定，耐老化性、耐酸碱腐蚀性能良好，可其使用的长期耐久性。

　　（7）蜂巢格室的高度、长度、宽度、焊炬都可以根据项目的实际需要进行调整。

介绍如何使用蜂巢土工格室对黄土地基加固

黄土地基加固而言，一般常用的处理方法主要是换填和抛石挤淤，该种处理方法工程量大、工期较长、 费用相对较高。近几年来，采用土工合成材料处理软弱地基，已取得了较好效果。而用土工格室加固饱和黄土地基，则是一种新的加固方法。

土工格室是20世纪80年代开发研制出的新型土工合成材料，它由高密度聚乙烯或聚丙烯共聚物片材经超声波焊接而成，具有三维网格结构，整体强度高、耐老化、抗腐蚀性能好。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，能提高地基承载力，达到加固饱和黄土地基之目的。本文主要通过土工格室加固饱和黄土地基模型试验，考虑几种影响因素，对其地基性状和承载力进行分析探讨。在此基础上，给出土工格室加固饱和黄土的地基承载力参考值和地基承载力计算公式。