土工格室作為一種新型的合成材料，在八十年代末九十年代初，歐美等國(guó)家就開(kāi)始了大量的研發(fā)工作，并經(jīng)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明在提高一般填土承受動(dòng)荷以及路基防護(hù)方面均有很大的功效。我國(guó)在九十年代初在吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始了土工格室的開(kāi)發(fā)研究工作，并在道路基床病害整治，固定松散介質(zhì)的應(yīng)用方面取得了重大突破。隨著人們對(duì)土工格室特性的進(jìn)一步了解，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其具有其它土工材料(土工布、土工膜、土工格柵、土工模袋、土工網(wǎng)等)不可替代的優(yōu)勢(shì)，使其在諸多領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用前景。
1、土工格室的特點(diǎn)

　　土工格室是一種采用高強(qiáng)度聚乙烯片材，經(jīng)超聲波焊接等方法連接，展開(kāi)后呈蜂窩狀的三維立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)材料，屬于特種土工合成材料。在巖石工程中與土、砂、石等填料共同構(gòu)成不同視粘聚力、不同加筋強(qiáng)度、不同深度的墊層。這些墊層可以根據(jù)工程的要求放置于需要的位置，用以加固公路的路基、邊坡防護(hù)、修建擋土墻等。其最大的特點(diǎn)是可以完成巖石工程中常規(guī)方法難以處理的多種疑難問(wèn)題，如橋頭跳車(chē)、軟基沉陷、翻漿、塌方等。具有材質(zhì)輕，耐磨損，耐老化，耐化學(xué)腐蝕，適用溫度范圍寬，拉伸強(qiáng)度高，剛性、韌性好，抗沖擊力強(qiáng)，尺寸相對(duì)穩(wěn)定，運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。在施工中連接簡(jiǎn)單易行，施工方法簡(jiǎn)單，從而簡(jiǎn)化了施工工序，提高了施工速度;并可以反復(fù)多次使用。

　　2、土工格室的基本原理

　　土工格室之所以具有卓越功效而受到工程界的關(guān)注，還應(yīng)從其基本原理說(shuō)起。國(guó)外文獻(xiàn)中在描述其原理時(shí)稱其為“一種蜂窩狀三維限制系統(tǒng)，可以在很大范圍內(nèi)顯著提高普通填充材料在承載和蟲(chóng)蝕控制應(yīng)用中的性能。”它的關(guān)鍵原理就是三維限制。大家都知道，當(dāng)汽車(chē)行駛在沙漠上時(shí)，就會(huì)壓出兩道深深的轍印，被壓部分深深下陷，車(chē)轍兩側(cè)會(huì)高高隆起。后面的車(chē)輛如果繼續(xù)沿著車(chē)轍前進(jìn)，沉陷部分會(huì)進(jìn)一步下沉、隆起部分會(huì)進(jìn)一步隆起，直到隆起部分蹭到了車(chē)底盤(pán)、沉陷的車(chē)轍埋沒(méi)了大半個(gè)輪子，進(jìn)而無(wú)法前進(jìn)。之所以如此，就是因?yàn)楫?dāng)外荷作用于地基表面時(shí)，依據(jù)普朗特爾理論和泰勒理論可知：在集中荷載的作用下，主動(dòng)區(qū)1受壓下沉，并將力向兩側(cè)分解傳遞給過(guò)渡區(qū)2，過(guò)度區(qū)2又傳給被動(dòng)區(qū)3，被動(dòng)區(qū)就會(huì)毫無(wú)限制地發(fā)生形變而隆起。也就是說(shuō)，載荷一旦作用于路基，在載荷的下方就會(huì)形成起契狀的主動(dòng)區(qū)域，它又通過(guò)過(guò)渡區(qū)域進(jìn)行擠壓，從而使被動(dòng)區(qū)域發(fā)生隆起。也就是說(shuō)，通過(guò)沿滑移線的剪切力和移動(dòng)主動(dòng)、過(guò)渡、被動(dòng)三個(gè)區(qū)域的力決定了地基的承載能力。不僅在沙基地上可以十分明顯的體會(huì)到以上原理的真實(shí)過(guò)程，在軟基公路上也會(huì)找到這種的樣板，只不過(guò)其形成的速率較之在砂上的變化慢些罷了。即使較好的路基材料也仍然無(wú)法避免其橫向移動(dòng)。一般的高速公路路基都高出地面好幾米，吸水翻漿不太容易，但長(zhǎng)期沉降依然存在。究其原因，雨水滲透、材料流失、基地下沉是其中部分原因，路基路面在車(chē)輪荷載長(zhǎng)期碾壓、振動(dòng)力的作用下，材料向路基斷面兩側(cè)橫向位移不可否認(rèn)是另外一個(gè)十分重要的原因。以我省各地各級(jí)公路為例，都有在該路的主行車(chē)道上可以明顯感覺(jué)到路面已經(jīng)被壓出了一條“S”型溝狀帶。部分高速公路也不例外，汽車(chē)行駛在行車(chē)道上的顛簸明顯強(qiáng)烈于行駛在超車(chē)帶上的感覺(jué)，在道橋連接段尤為明顯(俗稱“橋頭跳車(chē)”)。這種溝狀路基沉降就是路基材料橫向滑移的典型。

　　工程中常規(guī)處理路基的方法無(wú)需贅述，其目的就是提高地基材料的抗剪力和摩擦力，減少或延緩地基材料在荷載的壓力或震動(dòng)作用下發(fā)生移動(dòng)的能力，因而工程中對(duì)材料的要求必然有許多苛刻的限制，如果不能就近獲取所需材料，就需要外購(gòu)這些材料，購(gòu)買(mǎi)材料的費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用占去整個(gè)工程成本的很大部分。而使用土工格室就可以就地或就近取材，甚至可以使用在常規(guī)情況下不能使用的材料，從而大幅度減少材料購(gòu)置費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用。為什么會(huì)這樣呢?土工格室承載情況示意：在集中載荷作用下，受力的主動(dòng)區(qū)1依然會(huì)把所受的力傳遞給過(guò)渡區(qū)2，但由于格室壁的側(cè)向限制和相鄰格室的反作用力，以及填料與格室壁的摩擦力所形成橫向阻力，抑制了過(guò)渡區(qū)2和被動(dòng)區(qū)3的橫向移動(dòng)傾向，從而使路基的承載能力得以提高。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，在格室的限制作用下，中密砂的表觀粘聚力可以增加三十幾倍。很顯然，如果能增加路基材料的抗剪力或抑制三個(gè)區(qū)域移動(dòng)就可以取得提高地基承載力的效果，這就是土工格室的限制原理。

　　大多情況下格室內(nèi)充填砂礫或碎石等非粘性材料，因此，土工格室加固層又是一個(gè)水平排水通道，可加快飽和土固結(jié)過(guò)程中空隙水壓力消散速度，從而加速土體的固結(jié)。總之，土工格室具有墊層、加筋、排水、調(diào)節(jié)應(yīng)力及變形，提高土體抗?jié)B能力的綜合功效。

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