土工格室伸缩自如,运输体积小,联接方便、施工速度快。 也就是说,载荷一旦作用于路基,在载荷的下方就会形成起契状的主动区域,它又通过过渡区域进行挤压,从而使被动区域发生隆起。也就是说,通过沿滑移线的剪切力和移动主动、过渡、被动三个区域的力决定了地基的承载能力。
不仅在沙基地上可以十分明显的体会到以上原理的真实过程,在软基公路上也会找到这种的样板,只不过其形成的速率较之在砂上的变化慢些罢了。即使较好的路基材料也仍然无法避免其横向移动。一般的高速公路路基都高出地面好几米,吸水翻浆不太容易,但长期沉降依然存在。究其原因,雨水渗透、材料流失、基地下沉是其中部分原因,路基路面在车轮荷载长期碾压、振动力的作用下,材料向路基断面两侧横向位移不可否认是另外一个十分重要的原因。
土工格室柔性搭板能够较好地消化地基的沉降变形,协调和控制桥台与路堤的沉降差,从而达到消除桥头跳车的目的。由于土工格室复合体具有较大的压拉强度、抗剪强度和一定的弯拉强度的特性,通过其一端锚固于桥台,一端伸入路基中,能有效地阻止上层土体的向下沉降,从而在复合层下面产生了松动区。同时由于土工格室的多层连续布置,使得路堤的沉降在每一层中都得到消减,使得桥台与路堤之间的沉降差在较长的范围内得到平缓过渡。
土工格室较大的限制侧向变形的能力不仅限制了其中填料的侧胀,同时其构成的复合体由于具有较大的刚度和拉伸强度,通过界面的摩擦阻力和粘附力也限制了周围土体的侧向变形,提高了土体的抗剪强度,从而减小了路堤本身的压缩变形。
土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的关注,还应从其基本原理说起。国外文献中在描述其原理时称其为“一种蜂窝状三维限制系统,可以在很大范围内显著提高普通填充材料在承载和虫蚀控制应用中的性能。”它的关键原理就是三维限制。
大家都知道,当汽车行驶在沙漠上时,就会压出两道深深的辙印,被压部分深深下陷,车辙两侧会高高隆起。后面的车辆如果继续沿着车辙前进,沉陷部分会进一步下沉、隆起部分会进一步隆起,直到隆起部分蹭到了车底盘、沉陷的车辙埋没了大半个轮子,进而无法前进。之所以如此,就是因为当外荷作用于地基表面时,依据普朗特尔理论和泰勒理论可知:在集中荷载的作用下,主动区1受压下沉,并将力向两侧分解传递给过渡区2,过度区2又传给被动区3,被动区就会毫无限制地发生形变而隆起。