CN106574452B - 穿孔土工格室 - Google Patents

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Abstract

穿孔土工格室由能够形成格室的多个带材制成。各个格室壁部具有在格室壁部上均匀间隔开的穿孔的单个图案。这能够避免应力在格室壁部上的不均匀分布，从而降低了土工格室的变形。

Description

穿孔土工格室
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年1月27日提交的美国临时专利申请No.61/931,848的优先权。该申请的全部内容通过引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及在服务期间承载时具有减少的变形趋势的穿孔土工格室。本文还描述了使用此类土工格室的各种系统。
背景技术
土工格室(也称为格室约束系统(CCS))是三维土工合成产品，其最初是由美国陆军工兵部队(ACE)设计，用于在一般不能支撑重型车辆(例如，卡车、坦克等)的载荷的沙丘上快速部署部队。土工格室是一种类似于"蜂窝"状结构的加固格室阵列，格室中可以填充有填料，该填料可为无粘性土、沙、砂砾、道渣或任何其它类型的团聚物。在所有方向提供约束，并且内力矢量在各个格室内作用在所有壁部上。土工格室用于土木工程应用，以防止侵蚀或提供侧向支撑，例如保持护土墙壁；可选地用于沙袋墙或重力墙；用于巷道、人行道和铁路路基；以及用于渠道衬砌。土工格室还对诸如沙、壤土和采石场废料等相对细的填料提供有效的加固。
土工格室通常被穿孔，从而具有在格室壁部中钻出或冲出的孔。穿孔提供与填料改进的摩擦，并且还有助于排水。例如，美国专利No.6,296,924和No.6,395,372说明了穿孔的使用，该穿孔被应用在两个或四个不同的“块”或组中，并且被非穿孔“带”分开，非穿孔“带”据称有助于保持足够的壁刚度，以及将穿孔与将进行焊接的区域分开。图1是美国专利No.6,395,372的图2的副本。这里，可以看到被标记为D3和D6的区域中的带分开的四组穿孔。穿孔的这种不平衡分布导致穿孔区域比非穿孔带更弱，并导致格室壁部的整体削弱。这可能导致土工格室在远低于设计载荷的载荷作用下过早失效。
期望的是，提供这样的穿孔土工格室：其在整个格室壁部上具有改进的应力和应变分布，因对抗带材上的均匀应变而具有对载荷的改善响应，因避免了弱化的“块”而具有改善的强度，并且避免了应力的不均匀分布。
发明内容
本发明涉及土工格室，该土工格室的格室壁部具有以各种图案布置的穿孔。这些图案提供了穿孔的优点并且提供了格室壁部上的更均一、更均匀的应力分布。这减少了服务(即，使用)期间的局部不平衡变形并且增大了土工格室可以应对的平均载荷。
在各个实施例中公开了一种土工格室，其由多个聚合物带材形成，相邻带材沿着焊接线结合在一起，以在沿与带材的表面垂直的方向伸展时形成具有格室壁部的多个格室，其中，至少一个带材包含具有第一边缘接缝、第二边缘接缝、中央接缝和直径为约7mm至约30mm的多个穿孔的格室壁部；并且穿孔以单个图案布置，使得宽度为40mm、长度等于且平行于第一边缘接缝的任意条带具有至少一个穿孔。
穿孔的直径可以为约7mm至约15mm。在特定实施例中，穿孔为圆形且具有约7mm至约15mm的直径。在其它情况下，穿孔为非圆形且具有与直径为约7mm至约30mm的圆的面积相等的面积。
在一些实施例中，穿孔图案是这样的：当在拉伸模式下格室壁部承载6.0千牛顿(kN)/米的载荷直到带材的长度增加12％时，穿孔直径在应力方向上的增加量(在最受影响的行中的至少3个穿孔的平均值)为至多15％。沿应力方向测量载荷。例如，如果带材的起始长度为100cm并且然后增大至112cm(即，12％的增加量)，则带材中的起始直径为10mm的穿孔可以增大到至多11.5mm(15％的增加量)。
在各种实施例中，带材的壁厚为0.25mm至1.7mm。在其它情况下，带材的壁厚为0.5mm至1.35mm。土工格室的格室壁部可以是带纹理的或光滑的。应注意的是，格室壁部两侧上的纹理可以是相同的或可以是不同的。
在未展开状态下，第一边缘接缝与第二边缘接缝之间的距离可以为至少250mm。有时，穿孔格室壁部中的穿孔的总面积为穿孔格室壁部的面积的约5％至约18％。
在不同实施例中还公开了一种土工格室，其由多个聚合物带材形成，相邻带材沿着焊接线结合在一起，以在沿与带材的表面垂直的方向伸展时形成具有格室壁部的多个格室，其中，至少一个带材包含具有第一边缘接缝、第二边缘接缝、中央接缝和直径为约7mm至约30mm的多个穿孔的格室壁部；穿孔以单个图案布置，使得宽度为40mm、长度等于且平行于第一边缘接缝的任意条带具有至少一个穿孔；并且当从穿孔的中心起测量时，最靠近第一边缘接缝的穿孔与第一边缘接缝间隔开边缘距离。
边缘距离可以为0mm至30mm。相邻穿孔之间的距离可以为边缘距离的1倍至边缘距离的5倍。有时，边缘距离为35mm以下。
下面将对这些和其它实施例进行更详细的描述。
附图说明
以下为附图的简要描述，提供这些附图是为了阐释本文所公开的示例性实施例，而不是为了限制本发明。
图1是美国专利No.6,395,372的图2的副本，示出了具有四组穿孔和两个非穿孔带的土工格室的格室壁部。
图2是本发明的处于展开状态的土工格室的透视图。
图3是本发明的用于制造穿孔土工格室的聚合物带材的放大透视图。
图4是本发明的第一示例性格室壁部的平面图，示出了格室壁部上的穿孔的单个图案。
图5是本发明的第一示例性格室壁部的第二平面图，示出了穿孔的图案的不同特征。
图6是本发明的另一示例性格室壁部的平面图。
图7是本发明的另一示例性格室壁部的平面图。
图8是本发明的另一示例性格室壁部的平面图。
图9是本发明的另一示例性格室壁部的平面图。
图10是本发明的另一示例性格室壁部的平面图。
图11是拉伸测试之前的现有技术的土工格室的照片。
图12是拉伸测试之后的现有技术的土工格室的照片，示出了穿孔区域的变形。
图13是拉伸测试之后的本发明的穿孔土工格室的照片，示出了沿接缝而非穿孔区域的破裂。
图14是拉伸测试之前(左侧)和之后(右侧)的本发明的土工格室带材的照片。
图15是示出了具有不同穿孔图案的三个带材在拉伸加载之后的照片，其中，两个带材是现有技术的带材，一个带材是本发明的带材。
图16是示出了在根据ASTM D6992的拉伸加载测试设备中的图15的一个带材的照片。
具体实施方式
参照附图可以获得对本文所公开的组件、工艺和装置的更完整理解。这些图仅仅是基于方便且易于阐释本发明的目的而示出的示意图，因此这些图不意在指示装置或其组件的相对大小和尺寸和/或限定或限制示例性实施例的范围。
虽然为了清楚起见而在以下描述中使用了具体术语，但这些术语仅意在指为说明附图而选择的实施例的特定结构，并不意在限定或限制本发明的范围。在下面的附图和以下描述中，应理解的是，相同的附图标记指的是相同功能的组件。
除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”也包括复数对象。
本申请的说明书和权利要求中的数值应被理解为包括降低到有效数字的相同数时相同的数值以及与指出值的差小于在本申请确定该值时所描述的这类常规测量技术的实验误差的数值。
本文公开的所有范围都包括所列举的端点并且可以独立地进行组合(例如，“2mm至10mm”的范围包括端点2mm和10mm以及所有中间值)。
由诸如“约”和“大致”等一个或多个术语修饰的值可以不限于指定的精确值。修饰词“约”还应被视为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。例如，“约2至约4”的表述也公开了“2到4”的范围。
简而言之，本发明涉及土工格室的使用，而非土工格栅的使用。土工格室是与填充有填料的“蜂窝”状结构类似的容纳格室的三维阵列，其中在每个格室内作用有内力矢量。土工格栅是由布置为形成孔的肋部的网络形成的二维结构，其用于向土壤提供双向拉伸加固。土工格栅具有平坦的平面结构，并且缺乏有效的高度。土工格室和土工格栅可以通过它们的竖直高度/厚度来区分。土工格室具有至少20mm的竖直厚度，而土工格栅具有约0.5mm至2mm的竖直厚度。
图2是本发明的处于展开状态的穿孔土工格室的透视图。土工格室10包括多根聚合物带材14。相邻的带材沿着离散的物理接缝16结合在一起。这种结合可以通过粘合、缝合或焊接来进行，但是通常通过焊接(例如，超声焊接)而实现。各根带材的在两个连接部位16之间的部分形成了单个格室20的格室壁部18。每个格室20都具有由两根不同的聚合物带材制成的格室壁部。带材14结合在一起，使得在展开时，由多根带材形成蜂窝图案。例如，外部带材22与内部带材24在接缝16处结合在一起，接缝16沿着带材22和24的长度方向规则地间隔开。一对内部带材24沿着接缝32结合在一起。每个接缝32都位于两个接缝16之间。结果，当多根带材14沿着与带材表面垂直的方向被拉伸或展开时，带材以正弦曲线的方式弯曲，从而形成土工格室10。在两根聚合物带材22和24的末端会合的土工格室的边缘处，在距离末端28一小段距离的位置处形成末端焊接部26(也被认为是连接部)，从而形成使两个聚合物带材22和24变得稳定的短尾部30。该土工格室也可被称为区段，特别是当在较大区域上与其他土工格室结合而实际上不能被单个区段覆盖时。各个格室壁部具有穿孔50，穿孔50将每个格室的内部连接到每个格室的外部。穿孔完全延伸穿过格室壁部。
图3是聚合物带材14的放大透视图，示出了长度40、高度42和宽度44，并且出于参考的目的而示出了接缝16。这不是格室壁部的视图，而是聚合物带材的视图。在所示方向上测量长度40、高度42和宽度44。当土工格室处于其折叠或压缩状态时，测量长度。在压缩状态下，各个格室20可以被视为没有体积，而展开状态一般指的是当土工格室已展开到其最大可能容量时的状态。在实施例中，土工格室的高度43为约50毫米(mm)至约300mm。土工格室的格室尺寸(在未折叠状态下被测量作为接缝之间的距离)可以为约200mm至约600mm，并且在更特定的实施例中为约300mm至约400mm。壁厚44可以为0.25mm至1.7mm，包括0.3mm至1.5mm，或者0.5mm至1.35mm，或者0.4mm至1.2mm。在这里也可以看到穿孔50。格室壁部也可以是带纹理的或光滑的。
土工格室(和聚合物带材)可以由聚乙烯(PE)、中密度聚乙烯(MDPE)和/或高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)制成，或者由其它聚合物合金制成，例如聚乙烯和聚酰胺的共混物。带材以偏移的方式被焊接在一起，使得给定格室的焊缝之间的距离为约200mm至约600mm，包括至少250mm。
再次参考现有技术的图1，这里示出的穿孔未均匀分布在格室壁部上。相反，穿孔被放置成四组，在一个以上的非穿孔带将各组穿孔分离开的情况下，每个象限中具有一组穿孔。具体而言，在该现有技术的土工格室中存在标记为D3的带，以避免该区域中的穿孔被焊接到其他带材的风险。在该图中，D2为0.8125英寸(20.6mm)，D3为1.6250英寸(41.3mm)，D4为0.75英寸(19.1mm)，D5为0.75英寸(19.1mm)，D6为0.6250英寸(15.9mm)，D8为13英寸(330.2mm)，D13为8英寸(203.2mm)以及D1为3mm和17mm之间的数值。
穿孔旨在提供格室壁部与填料之间的摩擦以及排水。大的非穿孔区域具有较差的摩擦，因此造成填料在格室壁部内的较差约束。穿孔的不均匀分布对性能造成不利影响，尤其是在要求较高的应用中，例如承料座、飞机跑道、通道、停车场、工业地坪、铁路和墙壁。具有不均匀分布的穿孔的格室容易变形，在远低于设计载荷的载荷作用下失去他们的约束，并且更早地发生失效。多穿孔区域同样在相对低的平均载荷的作用下遭受到较大的变形，因为应力集中在格室壁部的较小部分中。当穿孔不均匀地分布在格室壁部上时，这降低了土工格室可以承受的载荷。
一般而言，本发明的穿孔土工格室具有以一定图案布置的穿孔，以满足两个不同测试中的至少一个测试。在第一测试中，用于形成土工格室的带材中的至少一根带材包含以一定图案放置的穿孔，使得在格室壁部中，具有与带材的边缘接缝平行的长度和40mm的宽度的任意条带具有至少一个穿孔。条带将具有完整的穿孔，而不仅仅是穿孔的一部分，或者换言之，穿孔不会延伸横跨条带的边界，或者边界不会经过穿孔。在第二测试中，土工格室的格室壁部包括穿孔的图案，使得当格室壁部在拉伸模式下对于1.2mm至1.5mm的壁厚而言承载6.0kN/m的载荷或者对于1.0mm至1.2mm的壁厚而言承载0.4kN/m的载荷直到带材长度增加12％时，穿孔直径在应力方向上的增加量(在最受影响的行中的至少3个穿孔的平均值)为至多15％。在最受应力影响的穿孔的行中进行测量，并且穿孔直径的增加值是该行中的至少3个穿孔的平均值。更具体而言，如果在23℃时格室壁部在拉伸模式下对于1.2mm至1.5mm的壁厚而言承载6.0kN/m的载荷或者对于1.0mm至1.2mm的壁厚而言承载0.4kN/m的载荷直到带材长度增加12％，则穿孔直径在应力方向上的增加量(在最受影响的行中的至少3个穿孔的平均值)为至多15％。使用ASTM D4595-05或ISO 10319:2008中所述的测试设备和方法(被适当地修改以用于测试带材)执行第二测试。通常，从格室壁部提取测试带材。被测试的格室壁部的带材具有作为格室壁部的边缘接缝之间的距离的长度，并且具有与格室高度相等的宽度(参见图4进行参考)。载荷被垂直地施加至边缘接缝。
现在更详细地描述测试带材。从格室壁部提取带材，该带材从第一边缘接缝延伸至第二边缘接缝。对于壁厚为1mm至1.2mm的带材而言，带材承载4kN/m的载荷，而对于壁厚为1.2mm至1.5mm的带材而言，带材承载6.0kN/m的载荷。允许带材变形，直到带材的长度延伸到原长度的112％。
然后从带材释放载荷，将带材移动到室温，并且使带材松弛15分钟。测量带材长度的增加量。然后在应力方向上测量三个最受影响的穿孔的直径，并取平均值，该增大的直径除以原始直径被称为穿孔增加量(PD)。如果PD为115％以下，则上述第二测试已经被满足。
本发明的穿孔土工格室更均匀地分布它们的应力，使得可以相对于现有技术增加载荷，本发明的穿孔土工格室会变形但没有格室壁部的局部塑性屈服。相反，在相等的载荷作用下，现有技术的土工格室的一些格室壁部将塑性变形(通常是穿孔最多的区域)。塑性变形可能导致蠕变断裂和过早的突变失效。当土工格室失效时，它们一般沿接缝变形，而没有穿孔和格室壁部的变形。
这些土工格室在以下应用中比较有用：例如，道路、人行道、铁路、停车场的加固；渠道、池塘、水库、垃圾填埋场、水坝、人工堤、梯田中的衬砌；以及挡土墙。
图4至图10示出了本发明所设想的格室壁部。通常，这些格室壁部具有单个穿孔图案，其中穿孔被分散，以便减少变形。被平行于边缘接缝切割且宽度为40mm的每个条带将具有至少一个穿孔。应注意的是，该条带将具有完整的穿孔，而不仅仅是穿孔的一部分。应注意的是，在这些图中，穿孔被示出为圆圈且这样被提及，但穿孔也可以具有非圆形形状。这些格室壁部也将进行以上提到的第二测试和第三测试(即，与格室壁部的变形相关)。
图4是示出本发明的格室壁部400的一个实例的平面图，其中穿孔在格室壁部上被布置成单个图案。格室壁部由其两侧上的第一边缘接缝402和第二边缘接缝404限定。这两个接缝将被焊接到聚合物带材，以形成格室，并对应于土工格室的“高度”。在格室壁部中间还存在中央接缝410，中央接缝410将被焊接到与两个边缘接缝所焊接至的聚合物带材不同的聚合物带材(为清楚起见，参见图2)。顶部边缘406从第一边缘接缝的顶端延伸到第二边缘接缝的顶端，并限定了格室的顶部。底部边缘408从第一边缘接缝的底端延伸到第二边缘接缝的底端，并限定了格室的底部。格室壁部400自中央接缝起沿各方向具有222.5mm的长度，并且总长度412为445mm。格室壁部也具有200mm的总高度414。
在图4中的格室壁部上存在单个图案的穿孔420。在“图案”中，所有穿孔被布置成一系列彼此平行的至少三根相邻横向线，每根横向线具有多个穿孔。在每根横向线中，在所有相邻穿孔之间保持恒定距离。另外，在所有相邻横向线之间保持恒定距离。
通过参考图4，可以更好地理解“图案”的这种定义。如附图标记430、432、434所表示的那样，图4总共包含22根横向线。在每根横向线中，当从穿孔的中心起测量时，在所有相邻穿孔之间保持恒定距离435。相邻横向线432、434相对于彼此错开。这导致相邻错开穿孔(即，在不同横向线中的穿孔)的中心之间的横向距离437。换言之，附图标记430、432、434表示三组不同的横向线。存在端部穿孔处于平行竖直线中的横向线之间的竖直距离439，以及存在相邻横向线之间的恒定距离433。
术语“单个”指的是这样的事实：在整个格室壁部上仅存在一个图案。横向线中的至少一者延伸横跨整个格室壁部，使得该横向线的两个端部穿孔在边缘接缝的边缘距离a内，边缘距离的最大值为35mm。图4的图案被认为是单个图案，因为两根横向线(附图标记430)延伸穿过整个格室壁部。就此而言，横向线430包括穿孔421，穿孔421位于比横向线432、434中的穿孔更靠近中央接缝410的位置。
应注意的是，在本文所述的各种实施例中，两组横向线432、434不延伸横跨中央接缝410。仅这组横向线430延伸横跨中央接缝410。通常，横向线432的一半位于中央接缝410的一侧，而横向线432的另一半位于中央接缝的另一侧。将在这里进一步说明这一点。
最靠近各个边缘接缝的穿孔通常定位成与边缘接缝相距大致相同的距离。由最靠近边缘接缝的各个穿孔的点形成的竖直线在此将被称为竖直周界线，这里用附图标记440表示一根这样的竖直周界线。边缘接缝404与竖直周界线440之间的边缘距离用参考字母a标记。由于制造公差，该边缘距离a应被测量为自竖直周界线中的各个穿孔起的平均距离。例如，在图4中，存在12个不同的穿孔(六个穿孔靠近第一边缘接缝402，而另六个穿孔靠近第二边缘接缝404)，并且它们的距离应当取平均值。在实施例中，边缘距离a可以为0mm至35mm。在更具体的实施例中，边缘距离a为10mm至30mm。
还可以看到的是距离b1，距离b1是(相同竖直线中的)相邻穿孔之间的竖直距离。距离b2是(相同水平线中的)相邻穿孔之间的水平距离。应注意的是，距离a、b1和b2是穿孔周界之间的距离，而非像测量一些其它距离那样为穿孔中心之间的距离。在一些实施例中，两个距离b1、b2各自独立地为边缘距离a的1倍至边缘距离a的5倍。在更具体的实施例中，两个距离b1、b2各自独立地为边缘距离a的1.1倍至边缘距离a的3倍。这意味着：穿孔彼此之间的距离大于穿孔与边缘接缝之间的距离。
从顶部边缘到相邻行的穿孔的距离用附图标记416标记，并且是从顶部边缘到穿孔中心测得的距离。从底部边缘到相邻行的穿孔的距离用附图标记418标记，并且是从底部边缘到穿孔中心测得的距离。由于制造公差，这些距离应被测量为自给定的穿孔线中的各个穿孔起的平均距离。这两个距离416、418为25mm以下，包括5mm至25mm。
通过对比，图1所示的现有技术的格室壁部具有四个穿孔图案，而不是单个图案。如上所述，该图案由以下横向线形成：在该横向线中，在所有相邻穿孔之间保持恒定距离。距离D3将穿孔分成两组，因为D3大于各组中的穿孔之间的距离(比较D3与D4)。另外，距离D6将穿孔分成另外两个组，因为D6大于相邻穿孔线之间的距离(比较D6与D5)。各组本身可被认为是单个图案，因为穿孔保持了相邻穿孔之间的在给定方向上的恒定距离D4/D5，于是在格室壁部上存在四个图案，而非单个图案。
如图4所示，各个穿孔420为圆形，并且具有约7mm至约30mm(包括约7mm至约15mm)的直径425。可以设想的是，穿孔可以具有不同的形状，只要各个穿孔的面积落在由直径为约7mm至约30mm(包括约7mm至约15mm)的圆限定的面积以内即可。例如，穿孔可以为椭圆形、正方形或三角形。在非圆形穿孔的情况下，直径是延伸通过穿孔的重心的最长线。在特定实施例中，穿孔的总面积为格室壁部的面积的约5％至约18％。
在图5中可以看到图4的格室壁部的额外方面。这里，长度以毫米(mm)表示。各个穿孔的直径为9mm。相同横向线中的相邻穿孔的中心在横向上均相距30mm。相邻横向线相对于彼此错开，使得端部会合在相同竖直线中的横向线相距20mm。类似地，相邻错开穿孔的中心之间的距离为15mm。顶部穿孔线与顶部边缘相距20mm。底部穿孔线与底部边缘相距20mm。最靠近各个边缘接缝的穿孔的竖直周界线与边缘接缝相距27.5mm(从穿孔的中心起测得的距离)。
这里所述的单个图案包含22根横向线。20根横向线432、434具有六个穿孔。其它两根横向线(附图标记430)具有14个穿孔，其中，每根横向线中的两个穿孔(附图标记421)比其它20根横向线更靠近中央接缝。20根横向线可以分为两组，这两组横向线彼此分别错开，使得它们的端部穿孔被布置在不同的平行竖直线中。虚线442示出了一组横向线432的布置，而虚线444示出了另一组横向线434的布置。其它横向线430被布置为它们的端部穿孔位于与组434相同的竖直线中。
条带450具有与边缘接缝402、404平行的长度452，并且在此以虚线示出了35mm的宽度。条带从顶部边缘406延伸到底部边缘408，而非从第一边缘接缝402延伸到第二边缘接缝404。不管该条带沿着图5的图案位于何处，总是存在位于条带上的至少一个穿孔。这里，条带包含12个穿孔。条带还将6个穿孔分成两半；因为这些穿孔是不完整的穿孔，因此不对它们进行考虑。
再次参考现有技术的图1，D3的宽度为41.3mm。因此，可以沿着该穿孔图案定位40mm宽的条带，而使得该条带不含有任何穿孔(示出为附图标记450，实心矩形)。在本穿孔图案中，任何40mm宽的条带将包含至少一个穿孔，并且通常包含排列成一行的多个穿孔。
一般来说，本文所述的单个图案是这样的：当带材在23℃下在拉伸模式中对于1.2mm至1.5mm的壁厚而言承载6.0kN/m的载荷或者对于1.0mm至1.2mm的壁厚而言承载0.4kN/m的载荷直到带材长度增加12％，然后获取测量值时，穿孔直径在应力方向上的增加量(在最受影响的行中的至少3个穿孔的平均值)为至多15％。在最受应力影响的穿孔的行中进行测量，并且穿孔直径的增加值是该行中的至少3个穿孔的平均值。
图6是具有本发明的穿孔图案的土工格室的另一示例性实施例。这里，格室壁部的总长度为445mm(这里标记为两半222.5mm的长度)。格室壁部的总高度为200mm。各个穿孔被示出为具有9mm的直径。各根横向线中的相邻穿孔的中心在横向上均相距30mm。端部会合在相同竖直线中的横向线相距20mm。相邻错开穿孔的中心之间的距离为15mm。顶部穿孔线与顶部边缘相距20mm。底部穿孔线与底部边缘相距20mm。最靠近各个边缘接缝的穿孔的竖直周界线与边缘接缝相距27.5mm(从穿孔的中心起测得的距离)。该单个穿孔图案由以下横向线组成：30根横向线，其均具有六个穿孔并被分成不同的两组432、434；以及两根其它横向线430，其均具有14个穿孔，这些横向线中的两个穿孔(附图标记421)比其它30根横向线更靠近中央接缝。一组横向线432被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线442中。另一组横向线434以及两根横向线430被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线444中。
图7是具有本发明的穿孔图案的土工格室的另一示例性实施例。这里，格室壁部的总长度为330mm(这里标记为两半165mm的长度)。格室壁部的总高度为120mm(未示出)。各个穿孔被示出为具有9mm的直径。各根横向线中的相邻穿孔的中心在横向上均相距30mm。端部会合在相同竖直线中的横向线相距20mm。相邻错开穿孔的中心之间的距离为15mm。顶部穿孔线与顶部边缘相距20mm(未示出)。底部穿孔线与底部边缘相距20mm(未示出)。最靠近各个边缘接缝的穿孔的竖直周界线与边缘接缝相距15mm(从穿孔的中心起测得的距离)。该单个穿孔图案由以下横向线组成：第一组432的10根横向线，其均具有五个穿孔；第二组434的3根横向线，其均具有四个穿孔；以及第三组430的1根横向线，其具有10个穿孔，该横向线中的两个穿孔(附图标记421)比其它横向线更靠近中央接缝。图7的图案被认为是单个图案，因为两根横向线(附图标记430)延伸穿过整个格室壁部。
一组横向线432被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线442中。另一组横向线434以及两根横向线430被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线444中。应注意的是，在本文所述的各种实施例中，通常两组横向线被分成：一半横向线位于中央接缝410的一侧，而另一半横向线位于中央接缝的另一侧。这里，示出了所有横向线，使得可以看到这种布置。
图8是具有本发明的穿孔图案的土工格室的另一示例性实施例。这里，格室壁部的总长度为356mm(这里标记为两半178mm的长度)。格室壁部的总高度为120mm(未示出)。各个穿孔被示出为具有9mm的直径。各根横向线中的相邻穿孔的中心在横向上均相距30mm。端部会合在相同竖直线中的横向线相距20mm。相邻错开穿孔的中心之间的距离为15mm。顶部穿孔线与顶部边缘相距20mm。底部穿孔线与底部边缘相距20mm。最靠近各个边缘接缝的穿孔的竖直周界线与边缘接缝相距13mm(从穿孔的中心起测得的距离)。该单个穿孔图案由以下横向线组成：16根横向线，其均具有五个穿孔并被分成不同的两组；以及一根其它横向线，其具有12个穿孔，该横向线中的两个穿孔(附图标记421)比其它横向线更靠近中央接缝。一组横向线432被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线442中。另一组横向线434以及两根横向线430被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线444中。
图9是具有本发明的穿孔图案的土工格室的另一示例性实施例。这里，格室壁部的总长度为356mm(这里标记为两半178mm的长度)。格室壁部的总高度为150mm。各个穿孔被示出为具有9mm的直径。各根横向线中的相邻穿孔的中心在横向上均相距30mm。端部会合在相同竖直线中的横向线相距20mm。相邻错开穿孔的中心之间的距离为15mm。顶部穿孔线与顶部边缘相距20mm。底部穿孔线与底部边缘相距20mm。最靠近各个边缘接缝的穿孔的竖直周界线与边缘接缝相距13mm(从穿孔的中心起测得的距离)。该单个穿孔图案由以下横向线组成：20根横向线，其均具有五个穿孔并被分成不同的两组；以及两根其它横向线，其均具有12个穿孔，这些横向线中的两个穿孔(附图标记421)比其它横向线更靠近中央接缝。一组横向线432被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线442中。另一组横向线434以及两根横向线430被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线444中。
图10是具有本发明的穿孔图案的土工格室的另一示例性实施例。这里，格室壁部的总长度为356mm(这里标记为两半178mm的长度)。格室壁部的总高度为200mm(未示出)。各个穿孔被示出为具有9mm的直径。各根横向线中的相邻穿孔的中心在横向上均相距30mm。端部会合在相同竖直线中的横向线相距20mm。相邻错开穿孔的中心之间的距离为15mm。顶部穿孔线与顶部边缘相距20mm。底部穿孔线与底部边缘相距20mm。最靠近各个边缘接缝的穿孔的竖直周界线与边缘接缝相距13mm(从穿孔的中心起测得的距离)。该单个穿孔图案由以下横向线组成：30根横向线，其均具有五个穿孔并被分成不同的两组；以及两根其它横向线，其均具有12个穿孔，这些横向线中的两个穿孔(附图标记421)比其它横向线更靠近中央接缝。一组横向线432被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线442中。另一组横向线434以及两根横向线430被布置成：它们的端部穿孔布置在竖直平行线444中。
图5至图10的穿孔图案通常被描述为由穿孔所组成的横向线形成，其中，横向线相对于彼此以错开图案布置。在给定组的x根横向线中，m根横向线具有n个穿孔，(x-m)根横向线可以具有(n+1)个穿孔，其中，额外的穿孔更靠近中央接缝。值(x-m)可以为零或者可以为一以上。在特定实施例中，(x-m)为一或二。
本发明的穿孔土工格室更均匀地分布它们的应力，使得可以增加载荷。当土工格室失效时，它们一般沿接缝变形，而没有穿孔和格室壁部的变形。
这些土工格室在以下应用中比较有用：例如，道路、人行道、铁路、停车场的加固；渠道、池塘、水库、垃圾填埋场、水坝、人工堤、梯田中的衬砌；以及挡土墙。
将在以下非限制性工作实例中进一步说明本发明，应当理解的是，这些实例仅用于说明的目的，并且本发明不意在限于本文所述的材料、条件、工艺参数等。
实例
图11示出了拉伸测试和加载之前的现有技术的土工格室的带材。带材具有位于顶部的边缘接缝并且沿着中央接缝被切断(在带材的底部)。如这里看到的那样，在带材顶部存在大量没有穿孔的区域，该区域的存在通常是为了避免焊接到穿孔上。
根据以下过程计算带材的壁部强度。从土工格室壁部切出长度为至少100mm的带材，该带材优选地来自接缝相邻区域。以屈服载荷或断裂载荷(取首先发生的一者)测试带材。在与接缝垂直的方向上测试该带材。改变应变速率，使得变形率(mm/分钟)与测试开始时夹具之间的距离(mm)之比为150:100，或者换言之，应变率为150％/min。测得的屈服载荷或断裂载荷(单位为牛顿(N))除以带材宽度(与格室壁部高度对应，且单位为米)。结果是实际提供的土工格室壁部强度(单位为N/m)。
根据ISO 13426-1(方法C)测量抗裂性。根据ISO 13426-1(方法C)，本文使用术语“接缝劈裂强度”来指使接缝或带材(取首先失效的一者)破裂的载荷(其被标准化为单位N/m)。
图12示出了被加载至屈服之后的现有技术的带材。对于厚度为1.5mm、宽度为100mm的带材而言，屈服载荷为1200N。穿孔严重变形，而非穿孔带未变形。该产品具有脆弱的“瓶颈”区。该带材的强度为非穿孔带材的强度的约50％，但穿孔为格室壁部面积的约18％。这是因为穿孔组的应力集中。
图13示出了本发明的土工格室的带材，其中穿孔显著占据格室壁部的更多面积，并且展开成两组。该照片是带材已被加载至屈服之后的照片。对于厚度为1.3mm、宽度为100mm的带材而言，屈服载荷为2200N，这显著高于现有技术的带材。穿孔未变形，并且带材沿着接缝破裂。
图14示出了拉伸加载之前和之后的本发明的土工格室的带材(左手边的带材为加载之前的带材，右手边的带材为加载之后的带材)。单个穿孔图案由以下横向线组成：第一组的六根横向线，其均具有四个穿孔；第二组的八根横向线，其均具有五个穿孔；以及第三组的1根横向线，其具有10个穿孔，该横向线中的两个穿孔更靠近中央。在左手边的“加载之前”的带材中，中央接缝的两侧的穿孔之间存在60mm的距离。示出了三个30mm的相邻穿孔之间的距离。相邻横向线上的穿孔之间存在15mm的距离。最后，示出了三个20mm的相同组中的横向线之间的竖直距离。带材的高度为150mm、长度为330mm以及壁厚为1.3mm。尽管未被示出，但各个穿孔的直径为9mm。
以165mm/min的变形率执行拉伸测试，直到带材在约12％的应变时产生屈服。在左手边的“加载之后”的带材中，60mm的距离已经增大至62mm。30mm的距离已经增大至32-33mm。相邻横向线上的穿孔之间的15mm的距离未改变。20mm的竖直距离未改变。带材高度已经从150mm变为148mm。带材长度变为341mm，以及壁厚减少至1.28mm。穿孔的直径从9mm增大至11mm。穿孔直径的这种增大量为原始穿孔直径的约22％。这些扭曲非常小，并且很难看到。带材长度的变化量为3.3％。
图15是示出加载测试之后的三个不同带材的另一组照片。该加载为在23摄氏度下承载6kN/m的载荷96小时。最左边的带材是褐色的，并且具有沿着带材中央定位的两组分开的穿孔组，该穿孔的起始直径为10mm。最左边的带材的起始壁厚为1.50mm且起始长度为165mm。在带材的两端存在没有穿孔的两个宽区域。中间带材是黑色的，并且具有定位成更靠近带材顶端的两组分开的穿孔组，该穿孔的起始直径为10mm。中间带材的起始壁厚为1.55mm且起始长度为165mm。在带材的底端存在没有穿孔的一个宽区域。最左边的带材和中间带材具有处于不同现有技术图案的穿孔。最右边的带材是本发明的带材。单个穿孔图案延伸横跨带材(用黑线表示)，穿孔的起始直径为9mm。最右边的带材的起始壁厚为1.3mm且起始长度为165mm。
这些带材在室温下承载每米6千牛顿的载荷90分钟。图16是该测试过程中的中间带材的照片。返回参考图15，在穿孔的形式下，最左边的带材和中间带材(现有技术)的变形是最容易看出来的，穿孔初始是圆的，而现在变得极像卵形或椭圆形。这两个带材的最终穿孔直径大于15mm，即，增大了50％以上。相反，最右边的带材上的圆形穿孔仍然保持了它们的圆形形状。最右边的带材的最终穿孔直径为10mm以下。另外，最左边的带材的最终壁厚为1.45mm且最终长度为186mm。中间带材的最终壁厚为1.45mm且最终长度为180mm。最右边的带材的最终壁厚为1.28mm且最终长度为170mm。
最左边的带材的起始长度为165mm且最终长度为186mm，带材长度增大量为12.7％。穿孔直径增大了50％以上。该性能不满足本文所述的第二测试。
中间带材的起始长度为165mm且最终长度为180mm，带材长度增大量为9.1％。穿孔直径增大了50％以上。该性能不满足本文所述的第二测试。
最右边的带材的起始长度为165mm且最终长度为170mm，带材长度增大量为3.0％。穿孔直径增大了11％以下。该性能预计满足本文所述的第二测试。
已经参考示例性实施例描述了本发明。显而易见的是，在阅读和理解了前述详细说明后，其他人会想到各种修改和变更。本发明的意图在于，本公开内容被解释为只要所有此类修改和变更落入所附权利要求或其等同内容的范围内便包括所有此类修改和变更。

Claims (15)

1.一种土工格室，其由多个聚合物带材形成，相邻带材沿着焊接线结合在一起，以在沿与所述带材的表面垂直的方向伸展时形成具有格室壁部的多个格室，
其中，至少一个带材包含具有第一边缘接缝、第二边缘接缝、中央接缝和直径为约7mm至约30mm的多个穿孔的格室壁部；
所述穿孔被布置成一系列相邻横向线，在每根横向线中，在相邻穿孔之间保持恒定距离，并且在所有相邻横向线之间保持恒定竖直距离；并且
所述一系列相邻横向线限定单个图案，使得横向线中的至少一者中的穿孔延伸横跨整个格室壁部，并且使得宽度为40mm、长度等于且平行于所述第一边缘接缝的任意条带具有至少一个穿孔。
2.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述穿孔的直径为约7mm至约15mm。
3.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述穿孔为圆形且具有约7mm至约15mm的直径。
4.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述穿孔为非圆形且具有与直径为约7mm至约30mm的圆的面积相等的面积。
5.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述穿孔图案是这样的：当所述带材具有1.2mm至1.5mm的壁厚且在拉伸模式下承载6.0kN的载荷直到所述带材的长度增加12％时，穿孔直径在应力方向上的增加量(在最受影响的行中的至少3个穿孔的平均值)为至多15％。
6.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述穿孔图案是这样的：当所述带材具有1.0mm至1.2mm的壁厚且在拉伸模式下承载4.0kN的载荷直到所述带材的长度增加12％时，穿孔直径在应力方向上的增加量(在最受影响的行中的至少3个穿孔的平均值)为至多15％。
7.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述带材的壁厚为0.25mm至1.7mm。
8.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述带材的壁厚为0.5mm至1.35mm。
9.根据权利要求1所述的土工格室，其中，所述土工格室的所述格室壁部是带纹理的或光滑的。
10.根据权利要求1所述的土工格室，其中，在未展开状态下，所述第一边缘接缝与所述第二边缘接缝之间的距离为至少250mm。
11.根据权利要求1所述的土工格室，其中，穿孔格室壁部中的所述穿孔的总面积为所述穿孔格室壁部的面积的约5％至约18％。
12.一种土工格室，其由多个聚合物带材形成，相邻带材沿着焊接线结合在一起，以在沿与所述带材的表面垂直的方向伸展时形成具有格室壁部的多个格室，
其中，至少一个带材包含具有第一边缘接缝、第二边缘接缝、中央接缝和直径为约7mm至约30mm的多个穿孔的格室壁部；
所述穿孔被布置成一系列相邻横向线，在每根横向线中，在相邻穿孔之间保持恒定距离，并且在所有相邻横向线之间保持恒定竖直距离；并且
所述一系列相邻横向线限定单个图案，使得横向线中的至少一者中的穿孔延伸横跨所述中央接缝，并且使得宽度为40mm、长度等于且平行于所述第一边缘接缝的任意条带具有至少一个穿孔；并且
当从所述穿孔的中心起测量时，最靠近所述第一边缘接缝的所述穿孔与所述第一边缘接缝间隔开边缘距离。
13.根据权利要求12所述的土工格室，其中，所述边缘距离为0mm至30mm。
14.根据权利要求12所述的土工格室，其中，相邻穿孔之间的距离为所述边缘距离的1倍至所述边缘距离的5倍。
15.根据权利要求12所述的土工格室，其中，所述边缘距离为35mm以下。
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