CN101547837A - 改进的格室加固系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露了在低的法向压力下与填充物具有改进的摩擦的格室加固系统(CCS)。本发明特别展示出一种新的带封盖的格式固定系统，其包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，每个条带均在空间间隔的连接区域内部分的连接到相邻的条带，所述连接区域在每个所述条带的侧边之间交替，这样当系统在其宽度方向伸长时，条带发生弯曲而形成格室网，其边界为在连接区域之间排布的格室壁；其中格室壁中的至少一个包括至少一个铰链连接至壁上的封盖。

Description

改进的格室加固系统
技术领域
本发明一般涉及具有在低的法向应力下与填充物具有改进的摩擦的格室加固体系(CCS)，特别是涉及含封盖的CCS。
背景技术
本公开涉及塑料增强物品。条带和格室加固体系是由那些土工技术应用中的最佳选择的聚合物组合物制成的。在许多应用中，是通过土壤等提供的最小摩擦和法向应力来提供增强效果的。这样的结果是增强效果有限，以及在条带自身中以及它们和局限于它们之中的土壤之间产生的高度不期望的变形。
塑料物品，增强土工技术增强的材料(GRM)，特别是CCS，被用作增强由CCS支持的GRMs的负载承受能力，稳定性和耐腐蚀性。
CCS含有在具有类似蜂巢特征的三维系统之内的复数个高密度聚乙烯(HDPE)或中密度聚乙烯(MDPE)条带。这些条带在不连续的位置相互焊接在一起，以形成这样的系统。土工技术材料可在CCS内或用CCS来进行增强，固定和稳定。CCS的表面有时形成凸纹以增加与GRM的摩擦并减少CCS和GRM之间的相对移动。
GRM-填充的CCS的力学性质具有复合性，其中由压入的填充物(GRM)提供硬度和刚性，而由塑料CCS格室壁提供机械连接和动载荷承载。由GRM在CCS壁上施加的法向应力是由GRM的高度产生的液静压和GRM的压缩的总和。CCS壁上的载荷承载为法向应力。法向应力越高，则CCS壁和GRM之间的摩擦越好。当在这两个组件之间的载荷传递被破坏，例如由于格室壁发生蠕变，破裂或不可逆的变形时，则填充的CCS将失去它们的整合性从而不能提供所需的结构强度，空间稳定性和硬度。并且，在GRM较浅以及靠近土工技术材料层表面处，GRM对CCS壁上施加的法向应力低或者有时接近零，此时相对较低的力导致的变形即会对整合性产生伤害，导致结构上的破坏，GRM的腐蚀以及CCS-GRM复合系统的最终瓦解。浅的GRM和坡度的组合将产生进一步的负面效果，这是由于难以在有坡度的情况下将GRM压紧到CCS格室内。
术语“HDPE”在下文中是指密度大于0.940g/cm3的聚乙烯。术语中密度聚乙烯(MDPE)是指密度大于0.925g/cm3～0.940g/cm3的聚乙烯。
目前可通过商业渠道获得的CCS一般都是由HDPE或MDPE制成。由HDPE制成的CCS格室壁在垂直方向上较硬，它们保持着水平方向的一定的挠性，它们具有尺寸上的稳定性，相对较好的抗蠕变性，并在格室为空，而后通过倾倒GRM到CCS上并在CCS内压紧格室而提供GRM时具有足够的硬度。如果CCS壁太柔软，则将在现场安装过程中会坍塌，特别是在CCS格室内填充和密实GRM时。然而，HDPE相对较硬；它具有根据ASTM D790的1％的正交挠曲强度，约950兆帕(MPa)。GRM被填充到CCS中，并通过机械压力等压紧。包括CCS和其内压紧的GRM的复合系统当承载、振动或变形时的行为如同一构造单元。在CCS壁和GRM之间的摩擦属于载荷承载机构，是CCS长期完整性和功能性中的一个关键性能。
通常，在根据CCS和GRM而提供土工技术的构造时，最上面的层，即那些从表面向下约1米的层由于其上受到的法向压力最低且受到的风雨腐蚀最严重，以及振动，人的活动和极端的气候条件的影响，因而受到的腐蚀最为严重。法向压力在下文中被定义为GRM的液静压与压紧力之和。
平的或有压纹的CCS提供相对较好的与GRM的结合和摩擦。通常，当厚度为1-1.2mm的平的HDPE条带与提供在0.05-0.4大气压范围内的中低法向压力的浅的GRM如沙或分级压碎的石头接触时，在拉拔测试中条带内产生的变形在每1米的压纹长度内小于1.2mm。这样低的变形水平足以保证填充了GRM的含有光滑的或有压纹的CCS的尺寸稳定性。
CCS的主要问题是在格室之间的排水性差，且格室内的有限体积导致的在CCS内植物生长不佳。为了解决这些重要的问题，可通过商业渠道获得在壁内含孔的CCS，且这种CCS在专利文献如US 6,395,372中有描述，该专利揭露了一种穿孔的格室封闭系统。典型的穿孔CCS含有约10-15％的壁表面积被穿孔占据。穿孔降低了CCS的硬度，这样就观察到较大的变形，特别是在低的法向压力或应力下时。例如，厚度1-1.2mm的平的HDPE条带的表面积的10-15％用直径为10mm的圆形孔穿孔，其余GRM接触，这样提供在0.05-0.6大气压范围内的中低法向压力的沙或分级压碎的石头在拉拔测试中在条带内产生的变形在每1米的长度约为3-8mm。这种变形水平相对较高，且不可能保证穿孔的CCS-GRM复合系统的尺寸稳定性。
因此一直以来都需要提供在约0.05-0.6大气压的低法向压力下具有改进的与GRM的摩擦的穿孔CCS，且它在由振动，认为活动，腐蚀和排水形成的载荷下具有低的变形倾向。该改进的CCS特别适合用于土工技术系统中最上层的GRM的加固和增强，其中在CCS壁上的法向应力较低或甚至为零。
发明内容
本发明的一个目的是揭露一种格室加固系统，其包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，每个条带均在空间间隔的连接区域内部分的连接到相邻的条带，该连接区域在每个条带的侧边之间交替，这样当系统在其宽度方向伸长时，条带发生弯曲而形成格室网，其边界为在连接区域之间排布的格室壁；其中格室壁中的至少一个包括至少一个铰链连接至壁上的封盖。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中该封盖的至少一部分是焊接，缝合或通过其他方式连接至壁上；和/或其中该封盖的至少一部分是通过切开壁而形成。
本发明的又一个目的是揭露上述的CCS，其中该条带的至少一部分形成粗糙的(有压纹的)壁和/或其中该条带的至少一部分形成穿孔的壁。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中每扇壁的特征为一L*H平面(1)；其中该条带的至少一部分在至少一个这样的格室中或该条带的任何数目的格室中包含一个或多个切口(3)；该切口在格室填充了GRM时允许由Lf*Hf平面(2)定义的至少一个封盖突出；该封盖可自由绕该平面上的至少一个旋转轴(4)旋转。
本发明的又一个目的是揭露上述的CCS，其中在该L*H平面内的一个或多个切口形成多角形图案，曲边图案或它们的组合；其中一个或多个切口是连续的，间隔的或它们的任意组合；和/或其中切口的至少一部分形成细丝状的与纤维类似的质构。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中该切口的至少一部分在Lf*Hf平面形成正弦曲线图案；其中Lf<L和/或其中Lf≥L。
本发明的又一个目的是揭露上述的CCS，其中该切口的特征在于尺度Li和Hj与L*H平面平行，特别但非绝对的是，其中CCS包括与封盖边缘邻近的正弦曲线，使得Li*Hi＝0。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中至少一个封盖可发生突起，并在该结构沿其宽度方向伸长时从它的壁自发的进行延伸。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中至少一个封盖可发生突起，并仅在GRM条件变化达到预定尺度时从它的壁自发的进行延伸。
本发明的又一个目的是揭露上述的CCS，其中至少一个封盖仅在(i)尤其是在填充后由于压紧而在整个壁上提供了高于第一预定尺度的压力梯度时，(ii)提供了低于第二预定尺度的法向应力时或两种情况结合时；特别是在第一和第二预定尺度是在约0.05-约0.6大气压范围内时，能从它的壁进行延伸。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中至少一个切口的尺度L和Hi的特征在于Hi≥Hf；其中至少一个切口的尺度Li和Hi的特征在于Li≥Lf；其中至少一个切口的尺度Li和Hi的特征在于Li<Lf；其中至少一个切口的尺度Li和Hi的特征在于Hi<Hf；和/或其中Lgap＝L-∑Li-∑Lf以及Hgap＝H-∑Hi-∑Hf。
本发明的又一个目的是揭露上述的CCS，其中Lgap和Hgap的尺寸根据预先确定的材料强度定义，从而相对于具有大致相同穿孔百分比的穿孔的条带而言，切口和封盖不会减弱系统对壁拉伸和撕开的抵抗性。
本发明的另一个目的是揭露上述的CCS，其中Lgap*Hgap为约格室壁面积L*H的30％-95％；其中Lf*Hf为约0.04cm2-21cm2；其中Li*Hi为约0.04cm2-21cm2；和/或其中L*H为约格室壁面积L*H的10cm2和4,000cm2。
本发明的又一个目的是揭露上述的CCS，其包括除其他以外的复数个以并排方式排列的伸长的条带，条带可在宽度方向发生弯曲而形成格室网，条带在空间间隔的连接区域内在互连的部分连接到相邻的条带；其中格室的至少一部分进一步包含至少一个固定在相邻经焊接或其它连接部分的封盖上。
本发明的又一个目的是揭露一种通过从CCS的壁延伸产生出的固定系统从而在CCS和它的GRM之间产生一互锁系统以达到最小化格室加固系统(CCS)和填充于其中的土工技术增强材料(GRM)之间的相互位移的方法。该方法包括除其他以外的选自以下的步骤：(i)获得一格室加固系统，其包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，每个条带均在空间间隔的连接区域内部分的连接到相邻的条带，该连接区域在每个条带的侧边之间交替，这样当系统在其宽度方向伸长时，条带发生弯曲而形成格室网，其边界为在连接区域之间排布的格室壁；以及(ii)在每扇格室壁上提供至少一个铰链连接至壁上的通过在壁中的至少一个切口形成的封盖。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，其中每扇壁的特征在于L*H平面(1)。条带的至少一部分在其至少一个这样的格室或任何数目的格室中包含一个或多个切口(3)；当格室填充了压实的GRM时，该切口允许由Lf*Hf平面(2)定义的至少一个封盖突出；该封盖可自由绕该平面上的至少一个旋转轴(4)旋转；以及封盖绕该平面上的至少一个旋转轴(4)进行旋转而突出L*H时，受到任何物体的阻碍，从而最小化格室加固系统和它的填充的GRM之间的相对位移。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，另外包括除其他以外的提供至少一穿孔的墙，或粗糙的(有压纹的)的墙的步骤。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，另外包括除其他以外的至少一个封盖仅在GRM条件的变化达到预定尺度时从它的壁伸出的步骤。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，另外包括除其他以外的使至少一个封盖仅在(i)在整个壁上提供了高于第一预定尺度的压力梯度时，(ii)提供了低于第二预定尺度的法向应力时或两种情况结合时；特别是在第一和第二预定尺度是在约0.05-约0.6大气压范围内时，从它的壁伸出的步骤。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，包括除其他以外的切开L*H平面的至少一部分而形成多角形图案，曲线图案或它们的组合。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，包括除其他以外的切入L*H平面的至少一部分而形成连续的，间隔的，或它们的任何组合。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，包括除其他以外的切入L*H平面的至少一部分而形成细丝状的格室壁质构。
本发明的又一个目的是揭露一种如上定义的方法，包括除其他以外的切入L*H平面的至少一部分而得到Lgap＝L-∑Li-∑Lf和Hgap＝H-∑Hi-∑Hf。
附图说明
为了便于理解发明以及示例如何在实践中得以运用，下面将通过非限制性的实施例并参照附图描述优选的实施方案，其中：
图1示意性地展示出前述受到拉伸的格室的不合规定比例的示意图，其中的星状封盖大致位于在格室加固系统的壁中；
图2示意性地展示出格室加固系统的格室的侧面视图；
图3A示意性地展示出CCS的格室壁部分的示意和概述图，其包括除其他以外的一个以Li*Hi为特征的切口，并且当Lf小于Li时，形成了一个以Lf*Hf平面为特征的封盖；
图3B示意性地展示出了图3A中的封盖的展开位置，展开时在压实GRM过程中被触发的；
图4A示意性地展示出在本发明的另一种实施方式中当Lf小于Li时的四个相邻封盖的视图；
图4B示意性地展示出了图4A中的封盖的展开位置；在下面的所有图中，1代表L*H平面，2代表封盖，3代表切入口，以及4代表旋转轴；
图5A示意性地展示出了根据本发明另一种实施方式的具有向上半圆形轮廓的曲边封盖的视图；
图5B示意性地展示出了处于展开位置的图5A中封盖；
图6A示意性地表示出了根据本发明另一种实施方式的两个具有向上半圆形轮廓的封盖的视图；
图6B示意性地展示出了处于展开位置的图6A中封盖；
图7A示意性地表示出了根据本发明另一种实施方式的两个相邻的具有向上和向下半圆形轮廓的封盖的视图；
图7B示意性地展示出了处于展开位置的图7A中封盖；
图8A示意性地展示出和概况出了根据本发明一种实施方式的具有正方形图案的前述封盖；
图8B示意性地展示出了处于展开位置的图8A中封盖；
图9A示意性地展示出了根据本发明另一种实施方式的具有细丝状质构的封盖的视图；
图9B示意性地展示出了处于展开位置的图9A中封盖；
图10A示意性地展示出了根据本发明另一种实施方式的在Lf大于L时的膜状封盖的顶视图；
图10B示意性地表示出了处于展开位置的图10A中封盖；
图11A示意性地展示出了图10的实施方式，其中根据本发明另一种实施方式再次提供了两个相邻的膜状封盖，这里封盖的特征在于切口具有正弦曲线的形状；
图11B示意性地展示出了处于展开位置的图11A中封盖；
图12A示意性地展示出了根据本发明另一种实施方式的四个三角形封盖的视图；
图12B示意性地展示出了处于展开位置的图12A中封盖；
图13A示意性地展示出了根据如下定义和本发明的一种实施方式中的激化阻力标准(PRS)测试腔的视图；
图13B示意性地展示出了根据本发明的一种实施方式中的PRS测试腔的侧面视图；
图14A，14B和14C示意性地展示出了通过两层GRM的横截面垂直视图，这两层GRM由根据本发明的一种实施方式的格室加固系统分割开。
具体实施方式
以下的描述用于指导本领域技术人员对本发明加以应用，并且给出了本发明者认为在实施该发明时最佳的模式。然而，对于本领域技术人员而言，各种变形时显而易见的，这是由于已经给出了本发明的基本原理，即提供一种格室加固系统，其通过增加格室加固系统和GRM之间的摩擦而最小化与构建后填充物(GRM)之间的最小相对位移。
术语“格室加固系统”或CCS在下文中是指用于GRM增强的CCS的类似蜂巢的塑料三维结构，被用于增加土工技术增强材料的负载承受能力，稳定性和耐腐蚀性。CCS通常包括格室阵列或格室网，其中当CCS变硬和展开时，CCS的条带形成格室壁。
术语“土工技术增强材料”或GRM在下文中是指用于CCS的填充物。GRM可以是当地产的土壤，但通常是具有良好压实性，以及与CCS有良好的摩擦和价格实惠的物质。GRM例如选自土壤，岩石，沙，石，泥煤，废物，粘土，沙，水泥，碎石和碎岩石，碎水泥填料，集料，工业灰烬和其他材料。
术语“法向应力”在下文中是指由GRM的高度和GRM对CCS壁施加的挤压产生的液静压的总和。
术语“封盖”在下文中是指任何专门从跳到或CCS的格室壁平面伸出的分离的平面，它在低的法向压力，尤其但非绝对地在约0.05-0.6大气压下改善了CCS与GRM的摩擦。在本发明的范围内还包括了在生产，运输和组装过程中保持在它们的非突出构型的封盖。当在GRM在CCS格室内填充和压实过程中压力梯度在CCS壁上产生时，封盖会以突出的构型自身发生对齐。封盖可通过一个，两个或多个连接而固定在CCS上，例如通过焊接或胶粘或缝合或铆钉的方式。
术语“细丝状”纤维在下文中是指一种细线状质构，例如直径小于1mm的纤丝。
术语“约”和“大致”在下文中是指包含定义数值和其附近±20％的范围。
术语“粗糙的”或“有压纹的”在下文中是指CCS壁的质构，这种质构含有增加加固GRM和CCS壁之间摩擦的手段。
术语“装以铰链的”在下文中是指封盖绕它的旋转轴的旋转。
术语“法向应力”在下文中是指由GRM在90度方向通过GRM的上层而施加于CCS壁上的恒定的和均匀的应力，该应力值按照ASTM D-6706测定。
术语“矢量分解的”在下文中是指对拔出力或系统的条带或网对沿选自′X′，′Y′和′Z′轴中的至少两个轴而作用于其上的力的抵抗力进行的计算。
术语“低压封盖”(LPF)在下文中是指在压力梯度小于约0.05个大气压下延伸进基质中的封盖。
术语“中压封盖“(MPF)在下文中是指在压力梯度小于约0.1个大气压下延伸进基质中的封盖。
术语“高压封盖“(HPF)在下文中是指在压力梯度小于约0.6个大气压下延伸进基质中的封盖。
术语“伸出行为”在下文中是指封盖封盖在相应较低的法向压力下延伸或倾斜进入格室加固系统中的倾向，例如进入被挤压较轻的GRM和/或在条带两侧间存在压力梯度时，进入具有较低相对压力的区域方向。
现参考图1，示意性地概括展示出前述受到拉伸的格室，其中的星状封盖大致位于在格室壁中。字母L表示格室壁的水平尺寸，H为垂直尺寸，切口Li的长度在约2mm和约45mm之间，最佳尺寸大约为12mm。切口大致按图1中所示的图案排列。这种图案在获得石填充互锁的最佳开放区域的同时，仍维持足够的用于建筑场地填充的壁强度。
该含封盖的系统在靠近表面，坡面或浸没区域应用的CCS中，在暴露于由于地震活动或高速公路交通而受到表面处或靠近表面处的GRM的振动扰动的CCS中尤其显示出优势来。该系统在GRM含有非压缩的或略微压缩的GRM如泥煤等的情况下也可采用。
本发明揭露了一种CCS，其包括除其他以外的复数个以并排模式排列的伸长的条带。每个条带均在空间间隔的连接区域内部分的连接到相邻的条带。该连接区域在每个条带的侧边之间交替，这样当CCS在其宽度方向伸长时，条带发生弯曲而形成格室网，其边界为在连接区域之间排布的格室壁。还可能的是，至少部分的条带形成粗糙的壁或被穿孔。
另外以L*H平面(1)为特征的格室壁也包含在本发明的范围中。条带的至少部分在至少一个这样的格室或任何数目的格室中包含一个或多个切口(3)。当格室被GRM填充时，切口允许至少一个由Lf*Hf平面确定的封盖突出；Lf表示封盖平面的长度；Hf表示封盖平面(2)的高度。封盖可绕平面上的至少一个旋转轴(4)进行自由旋转。
现参考图2，该图示意性地展示出格室壁的侧面，其中L是格室的长。
本发明的格室加固系统的实施方式可在接近或靠近GRM表面处有效建立起多个方向的摩擦力，从而阻碍和抵抗GRM的运动和在CCS壁中导致在低法向应力下失去CCS和GRM之间摩擦的不可逆变形。CCS自身可由于热，UV光，化学的或机械的破坏而随时间改变其长度性质。已经很清楚的一点是，CCS被用于建构这类要求下的拥壁时，必须做成和设计成具有极性，即能够阻碍和抵抗GRM在多于一个方向上的运动，包括垂直方向上的，水平方向上的，它们之间的平面和夹角的能力。对这种具有在三个维度内抵抗GRM运动能力的新的极性格室加固系统的实施方式已经向了描述，主要特征是提供三维极性的封盖的特殊位置。
根据本发明的一种实施方式，其中在CCS的生产中预先在条带中切入封盖切口，这样在诱导它们从条带平面中展开或突出，优选在CCS被GRM填充时展开或突出。在另一种实施方式中，在生产，处理，存储和运输过程中，条带和封盖的特征在于紧凑的两维折叠形式，这保证了对封盖的最小损害。一旦安装以及被GRM填充后，作为在填充和压实过程中由GRM提供的压力梯度的响应，封盖的至少一部分展开并从条带的平面出来，从而形成三维突出形式的特征。并且，突出封盖的3D形式的一种具体实施方式是封盖的自由边缘被引导向压力梯度的低压区突出，该低压区是在装入GRM并嵌进到形成CCS的条带周围的过程中形成的。
本发明的另一种实施方式和目的是封盖在格室加固系统的最初组装过程中自己对齐随着系统填充GRM而动态地在构建后随压力梯度的变化而自己调节。
根据本发明的一种实施方式，L*H平面中的至少一个切口形成了如图8A，8B，12A，和12B中所展示的多角形图案；如图5A，5B，6A，6B，7A和7B中所展示的曲边图案；或如图3A，3B，4A和4B中所展示的它们的组合；和/或形成连续的，间隔的，如规则或不规则间隔或这些图案的组合；和/或形成如图9A和9B中所展示的细丝状的格室壁质构。图9A非成比例地描绘出从含有松压缩的GRM的格室的侧边突出的LPF(91)，MPF(92)和HPF(93)。
现参考图6b，其示出了本发明的一种包括LPF(21)和HPF(22)两者的形式。参考图10A和10B，它们示意性地概括示出了当Lf>L时的前述的类似膜的封盖。图10a中展示的封盖包括除其他以外的两部分，例如由第一HPF部分(101)和LPF部分(102)构成的封盖。
现在参考图11A和11B，它们示意性地概括示出了前述的两个相邻的类似膜的封盖，其特征在于切口具有根据本发明的另一种实施方式的正弦曲线形状。图11A表示了一个不成比例的当LPF(111)突出进入低压梯度而HPF(112)突出进入高压梯度的例子。
符合以上任何一种定义的切口的特征可以是尺寸Li，且Hi平行于L*H平面。该格室加固系统含有与风格边缘相邻的正弦曲线，从而Li*Hi＝0。该正弦曲线使得在对墙进行穿孔而使系统沿其宽度方向伸展时封盖自发地伸出。对Li和Hi尺寸的选择是不受局限的，例如Hi≥Hf；Li≥Lf；Li<Lf；Hi<Hf。就此而言，已知Lgap最好等于L-∑Li-∑Lf，且Hgap＝H-∑Hi-∑Hf。Lgap和Hgap的尺寸可根据预定的材料强度限定。现参考图3A和3B，它们示意性地概括示出了格室壁的截面，其特征在于L*H平面，包括除其他以外的一个以Li*Hi为特征的切口，当Lf小于Li时，形成一个以Lf*Hf平面为特征的封盖。
本发明范围内的条带包括除其他以外的切口或开口的阵列，它们中的至少一部分包括除其他以外的一个封盖，并且这些相邻封盖朝向不同凡响，例如每个封盖相对于它的相邻封盖顺时针旋转或逆时针旋转30°，60°或120°，从而获得封盖的多个方向的阵列。
根据一种实施方式，其中用于形成封盖的CCS壁的切口提供了排出液体所需的开口。
根据本发明的另一种实施方式，Lgap*Hgap为约格室壁面积L*H的30％-95％；Lf*Hf为约0.04cm2-21cm2；Li*Hi为约0.04cm2-21cm2；L*H为约格室壁面积L*H的10cm2和4,000cm2。
根据本发明的另一种实施方式，切口的至少一部分在Lf*Hf平面上形成正弦曲线图案。如图10A，10B，11A和11B中所示，Lf和L之间的比率的非限制性选择是Lf<L和Lf≥L。
现参照图12A和12B，它们示意性地概括示出了四个三角形封盖，特征在于封盖面积的总和小于开口面积。
关于这方面的认识是，尽管图中已描绘出不同尺寸，类型和图案的封盖，但仍可同时存在数不清的更多的可能图案。
在本发明的另一种实施方式中，CCS包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，它们可在宽度方向上伸长而形成格室网。条带在空间间隔的连接区域内的相互连接的部分中连接到在一起。其中格室的至少部分进一步包括至少一个固定到相邻的相互连接的部分的封盖。
本发明的另一种实施方式提供了一种方法，其包括除其他以外的获得一格室加固系统，该系统包括除其他以外的复数个以并排方式排列的伸长的条带，它们在空间间隔的连接区域内部分地连接到在一起，并可在宽度方向上伸长而形成格室网。条带形成了壁，其中每个壁定义一L*H平面(1)，该平面包括一个或多个在至少一个或任何数目的这样的格室中的切口(3)，形成至少一个以Lf*Hf平面(2)为特征的封盖。该封盖在GRM填充和压实过程中响应法向应力而从L*H平面充分地突出，并可绕平面上的至少一个旋转轴(4)旋转；封盖绕平面上的至少一个旋转轴(4)的旋转使得封盖突出于L*H平面。
本发明的另一种实施方式是提供一种在L*H平面中切入以形成多角形图案，曲边图案，或它们的组合的方法。切口可以是连续的，间隔的，或它们的任意组合。切口的至少一部分可形成细丝状的格室壁质构。
本发明的另一种实施方式是提供一种增加表面的方法，其通过形成以与GRM的摩擦增大为特征的CCS，特别是通过在不平行于L*H平面的方向增大摩擦而达成。该方法包括除其他以外的获得复数个以并排方式排列的伸长的条带，它们可在宽度方向上伸长而形成格室网；这些条带在空间间隔的连接区域内的相互连接的部分连接到在一起。格室的至少部分进一步包括至少一个固定到相邻的相互连接的部分的封盖。
激化阻力标准(PRS)
主要的一个困难是模拟场地中的条件，特别是在浅的GRM的情况下，此时的对GRM的挤压轻且液静压低或者甚至接近零，且在CCS上施加于斜面上。现存的用于测量土壤中的土工合成物拉拔阻力的标准和方法(ASTM 6706-01)被用于比较不同的土工合成物，GRM类型等，且被用作研究和开发测试步骤。在标准测试方法ASTM 6706-01中，土工合成物对从土壤中拉拔的阻力是采用实验测试腔确定的。土工合成物被水平地嵌进两层土壤之间，在土工合成物上施加水平力，且记录下将土工合成物拉出土壤所需的力。拉拔阻力通过将最大载荷除以测试样品的宽度而获得。在样品受到施加于顶层土壤层上的法向应力时进行测试。通过进行一些列这样的测试，获得了最大拉拔阻力对施加的法向应力的图。ASTM6706-01测试方法作为一种性能测试，以提供使用者用于受检验的测试条件的一套设计值。测试结果也被用于在受压的负载条件下提供与在土壤内应力-应变响应有关的信息。
由该测试获得的拉拔阻力对法向应力的图是GRM等级，塑性，所在处的单元干重，水分含量，土工合成物的长度和表面特征以及其他测试参数。
因此，结果是根据实际测试条件表达的。测试中测量的是拉拔机构的效果组合，这会随土工合成样品，嵌进长度，相对开口大小，GRM类型，位移率，法向应力和其他因素而变化。需要重点注意的是，ASTM 6706-1是专门适合于测量深嵌进的格片，而不是在表面GRM或靠近其处受压的CCS。因此ASTM 6706-1并不对作用于沿X，Y和Z笛卡尔坐标轴组合的结构的力的测量值进行处理，且它也不提供同时或随后在不同方向上作用的拉力强度的数据。ASTM 6706-1不提供在构建GRM时沿不同平面角度以倾斜方式嵌进的结构中的数据。
ASTM 6706-1产生的数据被用于在土工合成物增强的拥壁，斜坡和堤防处的高法向应力条件下的深嵌进的设计，或者是用于其他那些土工合成物的拉拔阻力在模拟的类似场所条件很重要的应用中。然而，对于我们的具体需要而言，现存标准存在的一个主要缺点和劣势是它仅测量了将结构沿其嵌进长度在水平方向移动所需的拉拔力。它基本上仅提供了机器和穿过机器方向的两维数据。测试条件的设定要能够提供以一定深度嵌进并受到高的紧密或流体静压力的法向压力的结构的拉拔强度的信息。目前的标准就在使用网状格室结构的场地情况下并不产生有用的数据。实际上，结构必须能在弱的紧密压力或低的流体静压力下处于地表面或靠近其处抵抗在任何轴或方向上的运动。在真实条件下，CCS-增强的堤防，斜坡或拥壁可受到来自若干不同方向的三维力和应力。这些力可在不同时间作用。例如，斜坡拥壁可由于靠其后面的地面上建起的建筑而在近期受到额外负载的应力。此后，可能发生洪水，使GRM饱和，导致在各个方向发生膨胀，其后是由于天气条件的结冰和融化周期，最后是由于轻微的地震事件或高速公路交通产生的近表面的振动扰动。结构本身可随时间而改变其强度性质，这可能是由于生物的，化学的或机械的损害，以及温度波动。已经很清楚的一点是，当用于建构这类要求下的拥壁时，必须做成和设计成具有极性。术语“极性”在这里被定义为阻碍和抵抗GRM在多于一个方向上的运动，包括垂直方向上的，水平方向上的，它们之间的平面和夹角的能力。对于用在真实世界中的结构而言，它必须在GRM表面或接近其处这些液静压低从而法向拉拔容易的地方具有足够的极性。
现参考图13，其中示意性地展示出了根据本发明的用于测量3D格室加固系统拉拔阻力的激化阻力标准(PRS)测试腔。PRS测试腔专门适合于那些在不紧密或法向应力低的表面或靠近其处处于预定三维方向的测试样品。
PRS测试腔包含除其他以外的如下定义的模块。一刚硬的容器(1)，其特征在于其硬度和强度能忍受安装和测试过程的水压，其包含除其他以外的至少两扇固定壁。该容器的特征在于主X，Y，和Z笛卡尔轴，其中X是长，Y是宽，和Z是高(垂直轴)；一夹紧装置(5)。接受测试的格室加固系统(3)以
Figure A200680053551D0020084609QIETU
角度向水平向施加法向力，其中
Figure A200680053551D0020084614QIETU
，特别为约90°；一将所述夹紧装置(5)与一拉拔机构(7)互相连接的缆绳(6)；一连接至所述缆绳(6)的负荷格室(8)，缆绳内的应力等于负荷格室上的应力；在所述刚硬的容器容器(1)内的具有预定测量值GRM(2)的对所述系统(3)提供压力GRM；以及可选择地，一压榨机(9)，其与所述受压的GRM(2)的侧面，从而法向应力可被控制和调节至所述GRM(2)内的预定水平；将CCS的格室条带或网嵌进GRM(2)内；通过所述GRM单方向地施加法向压缩应力；沿选自Y，Z的至少一个主卡迪尔轴或任何一个按平行四边形法则分解的适量将所述CCS格室，条带或网沿其整个嵌进长度方向拔出；最后，获得每个所述CCS格室，条带或网上的拉拔阻力(N/cm)。因此，PRS测试有助于CCS，其格片或格室的设计和测试，这些CCS，其格片或格室在CCS或受测试的CCS条带嵌进到GRM的表面或接近表面处时，具有阻碍和抵抗GRM在多于一个方向上的移动，优选为在垂直方向上的移动的能力。
本发明的范围中还包括的PRS进一步包括沿选自Y，Z的至少一个主卡迪尔轴或任何一个按平行四边形法则分解的适量顺序将所述CCS格室，条带或网沿其整个嵌进长度方向拔出。本发明的范围中还包括所述顺序次序是选自一组包括除其他以外的所述′Z′和′Y′卡迪尔轴，从而获得每种所述系统格室，条带或网上的适量分解的拉拔阻力(N/cm)。
另一个目的是揭露一种如上定义的PRS的方法，包括除其他以外的嵌进所述CCS室，条带或网，与主轴X夹角为α，与主轴Y夹角为β，与主轴Z夹角为γ，其中0°≤α，β，γ≥90；将所述CCS格室，条带或网在其整个长度方向沿所述角度的平面拔出；以及获得每个所述倾斜的系统格室，条带或网上的拉拔阻力(N/cm)。本发明的范围中还包括同时地提供所述系统格室，条带或网。本发明的范围中还包括非同时地提供所述系统格室，条带或网。
根据本发明的一种实施方式，CCS室，条带或网是形成压纹的。根据本发明的一种实施方式，CCS室，条带或网是有孔的或穿孔的。根据本发明的一种实施方式，CCS室，条带或网是呈封盖状的。
根据本发明的一种实施方式，作用于CCS格室，条带或受测试的条带的液静压大约为0.01-0.6个大气压。根据本发明的另一种实施方式，其中没有外在的液静压作用于受测试的条带。
现参考图14A，其为通过两层GRM(141)和(142)的横截面垂直视图，这两层GRM由格室加固系统(143)分割开，其具有的非突出的封盖(144)所处位置与系统的法向应力相同。这里，GRM 141和142被压缩，压紧，或固定的程度使得在整个系统之中不存在法向应力梯度。
现参考图14B，其为通过两层GRM(141)和(1421)的横截面垂直视图，这两层GRM由格室加固系统(143)分割开，该系统所在处的GRM(1421)发生中等程度的松弛，并在系统中形成了液静压梯度。封盖(144)经引导而在约0.1个大气压的中等程度降低的液静压梯度的方向发生中等程度的突出。这里，GRM 141被压缩，压紧，或固定的程度比1421高，从而使得在整个系统之中形成法向压力梯度。
现参考图14C，其为通过两层GRM(141)和(1422)的横截面垂直视图，这两层GRM由格室加固系统(143)分割开，该系统所在处的GRM(1421)发生相当程度的松弛，并在系统中形成了液静压梯度。封盖(144)经引导而在约0.6个大气压的相当大程度降低的液静压梯度的方向发生完全突出。这里，GRM 141被压缩，压紧，或固定的程度比1422高，从而使得在整个系统之中形成了高的法向压力梯度。
关于这一点而言，可对封盖进行的非限制性定义是适合一定压力梯度范围，例如在压力<0.05个大气压下伸进基质的低压封盖，在压力<01个大气压下伸进基质的中压封盖，在压力<0.5个大气压下伸进基质的高压封盖。关于这一点的认识是那些值可经过变化而满足不同的场地条件。
为了进一步理解本发明以及如何在实践中加以实施，现请参考表1-4。
实施例
将密度为0.937g/cm3的Marlex RT K306 MDPE(由Chevron Philips TM制造)在260℃下在单螺杆挤出机中挤出，通过一平模并在有纹理的金属辊上冷却，得到厚度1.2mm的有压纹的条带。将该条带切成20cm宽的条带用作参考并取名为REF，代表目前市场上可获得的无穿孔的条带。
用直径10mm的圆冲头对另一组REF条带进行穿孔，形成行列的形式，使得15％的条带表面积形成穿孔。这一类条带取名为REF-P，代表目前市场上可获得的穿孔的条带。
用封盖形成冲头对另一组REF条带进行穿孔，从而形成行列形式的10mm臂和6mm铰链的封盖，使得15％的条带表面积形成穿孔。这一类条带取名为FLAP，代表本发明的封盖-穿孔的条带。
对这三类条带均负载PRS拉拔装置，并嵌进两个GRM中：(a)密度为1.665gr/cm3的沙；以及(b)密度为2.15gr/cm3的分级的粉碎石。条带的宽度为20cm，嵌进长度为50cm。
为了模拟浅GRM和土工系统最上层的条件，将法向应力设为0.15和0.05个大气压。测量出了拉拔阻力(引起拉拔的负荷除以条带宽度)和在所述负荷下嵌进部分(50cm长)的形变。
表1描述了三种不同条带类型在沙中0.15个大气压的法向压力下的结果。表2描述了三种不同条带类型在分级的粉碎石中0.15个大气压的法向压力下的结果。表3描述了三种不同条带类型在沙中0.05个大气压的法向压力下的结果。表4描述了三种不同条带类型在分级的粉碎石中0.05个大气压的法向压力下的结果。
表1 三种不同条带嵌进沙中0.15个大气压下的拉拔阻力和变形
Figure A200680053551D00231
在REF和REF-P样品中，条带发生了塑性变形，且还发生了相对于GRM的移动。在FLAP样品中，仅观察到塑性变形。
表2 三种不同条带嵌进分级的粉碎石中0.15个大气压下的拉拔阻力和变形
Figure A200680053551D00232
在REF和REF-P样品中，条带发生了塑性变形，且还发生了相对于GRM的移动。在FLAP样品中，仅观察到塑性变形。
表1 三种不同条带嵌进沙中0.05个大气压下的拉拔阻力和变形
Figure A200680053551D00233
在REF和REF-P样品中，条带发生了塑性变形，且还发生了相对于GRM的移动。在FLAP样品中，仅观察到塑性变形。
表4 三种不同条带嵌进分级的粉碎石中0.05个大气压下的拉拔阻力和变形
Figure A200680053551D00241
在REF和REF-P样品中，条带发生了塑性变形，且还发生了相对于GRM的移动。在FLAP样品中，仅观察到塑性变形。
从表1-表4可看出，封盖对低法向应力下变形阻力的影响是显著的。尽管未穿孔的条带更耐受塑性变形，但与GRM的摩擦并不好，所以至少部分的变形是由于条带在GRM中的滑动所致。穿孔的条带是最差的，一方面是由于硬度小于未穿孔的条带，从而更容易发生塑性变形，但另一方面是由于与GRM的摩擦不好，从而容易像未穿孔条带那样滑动。令人吃惊的是，封盖-穿孔的条带的表现与它们不同：其塑性变形几乎与未穿孔条带一样低，由于与GRM的摩擦更好，所以应力在GRM和条带之间得以分散。更显著的区别是封盖-穿孔的条带由于优良的摩擦，一点也不发生相对于GRM的移动。

Claims (38)

1.一种格室固定系统，其包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，每个所述条带均在空间间隔的连接区域内，部分的连接到相邻的条带，所述连接区域在每个条带的侧边之间交替，这样当所述系统在其宽度方向伸长时，所述条带发生弯曲而形成格室网，其边界为在所述连接区域之间排布的格室壁；其中所述格室壁中的至少一个包括至少一个铰链连接至所述壁上的封盖。
2.权利要求1的格室固定系统，其中该封盖的至少一部分是焊接，缝合或通过其他方式连接至所述壁上。
3.权利要求1的格室固定系统，其中该封盖的至少一部分是是通过切开壁而形成。
4.权利要求1的格室固定系统，其中条带的至少一部分形成粗糙的(有压纹的)壁。
5.权利要求1的格室固定系统，其中条带的至少一部分形成穿孔的壁。
6.权利要求1的格室网，其中每扇所述壁的特征为一L*H平面(1)；其中该条带的至少一部分在至少一个这样的格室中或该条带的任何数目的格室中包含一个或多个切口(3)；所述切口在格室填充了GRM时允许由Lf*Hf平面(2)定义的至少一个封盖突出；所述封盖可自由绕所述平面上的至少一个旋转轴(4)旋转。
7.权利要求1的格室网，其中在L*H平面内的一个或多个切口形成多角形图案，曲边图案或它们的组合。
8.权利要求1的格室网，其中一个或多个切口是连续的，间隔的或它们的任意组合。
9.权利要求1的格室网，其中切口的至少一部分形成细丝状的与纤维类似的质构。
10.权利要求7的格室网，其中切口的至少一部分在Lf*Hf平面上形成正弦曲线图案。
11.权利要求6的格室固定系统，其中Lf<L。
12.权利要求6的格室固定系统，其中Lf>L。
13.权利要求6的格室固定系统，其中切口的特征是尺寸Li，且Hi平行于L*H平面。
14.权利要求13的格室固定系统，包含与封盖边缘邻近的正弦曲线，使得Li*Hi＝0。
15.权利要求1的格室固定系统，其中至少一个封盖可发生突起，并在该结构沿其宽度方向伸长时从它的壁自发的进行延伸。
16.权利要求1的格室固定系统，其中至少一个封盖可发生突起，并仅在GRM条件发生预定尺度内的变化时从它的壁自发的进行延伸。
17.权利要求16的格室固定系统，其中至少一个封盖仅在(i)尤其是在填充后由于压紧而在整个所述壁上提供了高于第一预定尺度的压力梯度时，(ii)提供了低于第二预定尺度的法向应力时或两种情况结合时；特别是在所述第一和第二预定尺度是在约0.05-约0.6大气压范围内时，能从它的壁进行延伸。
18.权利要求6的格室固定系统，其中至少一个切口的特征是尺寸Li和Hi，从而Hi≥Hf。
19.权利要求6的格室固定系统，其中至少一个切口的特征是尺寸Li和Hi，从而Li≥Lf。
20.权利要求6的格室固定系统，其中至少一个切口的特征是尺寸Li和Hi，从而Li<Lf。
21.权利要求6的格室固定系统，其中至少一个切口的特征是尺寸Li和Hi，从而Hi<Hf。
22.权利要求6的格室固定系统，其中Lgap＝L-∑Li-∑Lf和Hgap＝H-∑Hi-∑Hf。
23.权利要求22的格室固定系统，其中Lgap和Hgap的尺寸根据预先确定的材料强度定义，从而相对于具有大致相同穿孔百分比的穿孔的条带而言，切口和封盖不会减弱系统对壁拉伸和撕开的抵抗性。
24.权利要求23的格室固定系统，其中Lgap*Hgap为约格室壁面积L*H的30％-95％。
25.权利要求6的格室固定系统，其中Lf*Hf是在约0.04cm2-21cm2。
26.权利要求6的格室固定系统，其中Li*Hi是在约0.04cm2-21cm2。
27.权利要求6的格室固定系统，其中L*H约为格室壁面积L*H的10cm2-4,000cm2。
28.一种格室固定系统，其包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，条带可在宽度方向发生弯曲而形成格室网，所述条带在空间间隔的连接区域内在互连的部分连接到相邻的条带；其中所述格室的至少一部分进一步包含至少一个固定在相邻经焊接或其它连接部分的封盖上。
29.一种通过从格室固定系统(CCS)的壁延伸产生出的固定系统从而在CCS和它的土工增强材料(GRM)之间产生一互锁系统以达到最小化CCS和填充于其中的GRM之间的相互位移的方法；所述方法包括
a.获得一格室固定系统，其包括复数个以并排方式排列的伸长的条带，每个所述条带均在空间间隔的连接区域内部分的连接到相邻的条带，所述连接区域在每个条带的侧边之间交替，这样当系统在其宽度方向伸长时，所述条带发生弯曲而形成格室网，其边界为在连接区域之间排布的格室壁；以及
b.在每个所述格室壁上提供至少一个铰链连接至所述壁上的通过在所述壁中的至少一个切口形成的封盖。
30.权利要求29的方法，包括：
a.获得一格室固定系统；每个所述壁的特征为一L*H平面(1)；其中条带的至少一部分在其至少一个这样的格室或任何数目的格室中包含一个或多个切口(3)；当格室填充了压实的GRM时，所述切口允许由Lf*Hf平面(2)定义的至少一个封盖突出；所述封盖可自由绕该平面上的至少一个旋转轴(4)旋转；以及
b.封盖绕该平面上的至少一个旋转轴(4)进行旋转而突出L*H时，受到任何物体的阻碍，从而最小化格室固定系统和它的填充的GRM之间的相对位移。
31.权利要求29的方法，还包括提供至少一穿孔壁的步骤。
32.权利要求29的方法，还包括提供至少一部分的条带形成粗糙的(有压纹的)壁的步骤。
33.权利要求29的方法，还包括仅在GRM条件发生预定尺度内的变化时至少一个封盖从它的壁中伸出的步骤。
34.权利要求29的方法，还包括使至少一个封盖仅在(i)在整个壁上提供了高于第一预定尺度的压力梯度时，(ii)提供了低于第二预定尺度的法向应力时或两种情况结合时，从它的壁伸出的步骤。
35.权利要求29的方法，包括切开L*H平面的至少一部分而形成多角形图案，曲线图案或它们的组合。
36.权利要求29的方法，包括切开L*H平面的至少一部分而形成连续的，间隔的，或它们的任何组合。
37.权利要求29的方法，包括切开L*H平面的至少一部分而形成与纤维类似的质构。
38.权利要求29的方法，包括切开L*H平面的至少一部分从而Lgap＝L-∑Lf和Hgap＝H-∑Hi-∑Hf。
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