20世紀(jì)60年代，法國(guó)工程師H.Vidal在擋土墻設(shè)計(jì)中大膽采用鍍鋅鋼帶作為加筋材料并取得了很好的效果。隨后他發(fā)表了很多有關(guān)加筋土方面的研究論文，促進(jìn)了加筋土工技術(shù)在擋土墻、路基、邊坡和地基中的廣泛應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的理論研究，為了現(xiàn)代加筋土知識(shí)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。由于加筋土結(jié)構(gòu)優(yōu)良的工程特性和低廉的造價(jià)，迅速在全世界范圍推廣使用。隨著土工合成材料的發(fā)展，加筋材料有最初的金屬片材變成由聚乙烯、聚丙烯為主要原料共聚二層的土工合成材料。不斷出現(xiàn)先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝使土工合成材料的強(qiáng)度、抗變形和抗老化的能力不斷提高，使土工合成材料在土木、水利、交通、鐵路和環(huán)境工程中得到廣泛應(yīng)用。

　　1、 結(jié)構(gòu)對(duì)比

　　土工格室是20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種新型土工合成材料，它是由高密度的聚乙烯寬帶經(jīng)超聲波焊接或錨接而成的具有蜂窩狀格室結(jié)構(gòu)，展開后呈蜂窩狀的土體網(wǎng)格。而土工格柵是高分子聚合物材料經(jīng)過定向拉伸形成的具有開孔網(wǎng)格，較高強(qiáng)度的平面網(wǎng)狀材料。如果令土工格室的高度為0，則土工格室在形態(tài)上就和平面形的土工布、土工網(wǎng)、土工格柵相類似。此時(shí)，土工格室便于三維結(jié)構(gòu)變成了二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，筋土之間的約束擠密作用變成了平面相互摩擦的效應(yīng)?？梢赃@樣認(rèn)為，平面的土工布、網(wǎng)、格柵可以看作是土工格室的一種特殊應(yīng)用形式。因?yàn)橥凉じ袷揖哂幸欢ǖ母叨?5cm以上)，聚合物片材料較厚(1cm以上)，強(qiáng)度和模量很大，焊接強(qiáng)度高，和填筑于其中的填料一起組成剛度很大的板體結(jié)構(gòu)，具有一定的抗彎作用，從而分散上部結(jié)構(gòu)的橫向應(yīng)力。

　　2、作用原理對(duì)比

　　2.1、土工格柵

　　土工格柵的加筋作用是利用筋材的抗拉特性，通過與周圍土界面的摩擦咬合作用產(chǎn)生應(yīng)力傳遞，改變土體中的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，增進(jìn)土的強(qiáng)度和韌性，從而改善填料變形性能，提高土體穩(wěn)定性。筋材表面粗糙及嵌固性是發(fā)揮與土界面效能的主要條件。土工格柵結(jié)點(diǎn)厚度大于肋條厚度，能夠?qū)⒋至Ｍ粱烤o緊連在一起，形成嵌鎖結(jié)構(gòu)，粗粒土在網(wǎng)格內(nèi)固定下來所達(dá)到的機(jī)械結(jié)合力，形成由土體到筋材或相反方向的界面效應(yīng)及高的應(yīng)力傳輸作用。網(wǎng)格受到拉力負(fù)荷使嵌鎖土體受到壓縮裹覆作用，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的有一定模量的承臺(tái)結(jié)構(gòu)。

　　2.2、土工格室筏板基礎(chǔ)效應(yīng)和應(yīng)力擴(kuò)散效應(yīng)

　　土工格室作為一種立體的加筋材料，與格室內(nèi)填料相互作用，共同工作，形成一個(gè)具有相當(dāng)大的抗彎、抗拉和抗剪強(qiáng)度的復(fù)合整體。在工程上，這一復(fù)合體可視為柔性的筏板基礎(chǔ)，能使地基破壞向深層發(fā)展，從而提高地基承載力。無格室地基在一定長(zhǎng)度的均布荷載作用下，地基淺層軟土直接受到剪切作用，在基底形成主動(dòng)區(qū)，在主動(dòng)區(qū)下方兩側(cè)形成塑性過渡區(qū)，并使基礎(chǔ)兩側(cè)發(fā)生隆起破壞，形成被動(dòng)破壞區(qū)。由于軟土的抗剪強(qiáng)度低，故達(dá)到這一破壞狀態(tài)的極限荷載值較低。而對(duì)于有格室地基，由于土工格室墊層具有很強(qiáng)的抗剪能力，改善了淺層軟土的應(yīng)力狀態(tài)，故地基的剪切破壞面向深層發(fā)展，達(dá)到臨界破壞狀態(tài)所需要的極限荷載較高。由于墊層填料采用內(nèi)摩擦角較大的粗骨料且壓實(shí)程度較高，故能有效擴(kuò)散上部路堤荷載，減小作用下臥軟土層面的附加應(yīng)力，改善淺層軟土的應(yīng)力狀態(tài)，均適應(yīng)力分布，從而減少沉降和不均勻沉降，達(dá)到加固軟基的目的。

　　2.2.1、網(wǎng)兜效應(yīng)

　　在上部荷載作用下，土工格室結(jié)構(gòu)體在外力作用下形成凹曲面，作用在凹曲面上部向下的作用力大于用在凹曲面下部向上的作用力，不平衡部分由墊層與土體接觸面產(chǎn)生的界面剪切摩擦力平衡，即為網(wǎng)兜效應(yīng)。網(wǎng)兜效應(yīng)的存在進(jìn)一步減小了軟土層所受豎向荷載，增大了兩側(cè)的豎向荷載，有效的改變了應(yīng)力分布，墊層下土基的應(yīng)力分布更趨均勻，使一定范圍的豎向應(yīng)力差減小，進(jìn)而減小不均勻沉降。

　　2.2.2、雙面摩擦作用

　　土工格室在軟土地基處理方面的特殊作用，首先表現(xiàn)在它與填土材料形成雙面摩擦，有效地限制了因荷載而產(chǎn)生的橫向移動(dòng)趨勢(shì);其次，格室與格室直接的反作用更加抵消了部分因荷載而產(chǎn)生橫向位移的趨勢(shì)，從而使其承載能力得到提高，沉降得以減小。

　　2.3、土工布

　　土工布與地基土的摩擦力作用使土體中的拉應(yīng)力傳遞到筋體上，筋體承受拉力，而筋間土承受壓力和剪應(yīng)力，使加筋土中筋體和土體能很好地發(fā)揮各自的潛能，使土體得以擠密，增強(qiáng)了土體的整體性和連續(xù)性，限制了土體的側(cè)向變形。

　　3 、結(jié)論

　　(1)與土工織物、土工格柵和土工布等其它平面型土工合成材料相比，土工格室為立體結(jié)構(gòu)，通過改變格室高度或格室板塊的組合型式，能得到剛性、半剛性等性質(zhì)完全不同的板塊。

　　(2)相對(duì)于土工格柵及土工布的平面結(jié)構(gòu)，土工格室由于具有一定的厚度，所以具有抗彎能力，能擴(kuò)散從上部傳遞的豎向應(yīng)力。

　　(3)土工格室可疊合，較土工格柵、土工布倉儲(chǔ)、運(yùn)輸方便。

　　(4)土工格室是一種新型的土工復(fù)合材料，對(duì)其加筋結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。