CN115515772B - 具有改善的土工相互作用的水平机械稳定土工格栅 - Google Patents

Abstract

公开了用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统的各方面。在一方面，土工格栅系统的特征有助于捕集和限制集料和土壤。在一方面，土工环境构造成具有水平多层机械稳定土工格栅。在所述方面，土工格栅用聚合物材料和可压缩多孔层来挤出。在所述方面，水平多层机械稳定土工格栅包括聚合物材料的盖或芯，或者还包括配置至聚合物材料的至少一个可压缩多孔层。此外，水平多层机械稳定土工格栅构造成具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴几何形状。所述构造增加了土壤和集料的捕集，同时减少了聚合物的使用。

Description

具有改善的土工相互作用的水平机械稳定土工格栅

相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求2021年6月23日提交的题为“多轴整体土工格栅及其制造和使用方法(Multi-Axial Integral Geogrid and Methods of Making and Using Same)”的美国专利申请No.17/355,843以及于2021年6月24日提交的题为“多轴整体土工格栅及其制造和使用方法(Multi-Axial Integral Geogrid and Methods of Making and UsingSame)”的国际专利申请PCT/US2021/038863的优先权；以上两件申请进一步涉及并要求2020年6月24日提交的题为“多轴整体土工格栅及其制造和使用方法(Multi-AxialIntegral Geogrid and Methods of Making and Using Same)”的美国临时专利申请No.63/043,627的优先权，本申请涉及并要求2021年2月26日提交的题为“具有多孔层结构的多层整体土工格栅及其制造和使用方法(Multilayer Integral Geogrids HavingaCellular Layer Structure,and Methods of Making and Using Same)”的美国临时专利申请No.63/154,209、以及2021年2月26日提交的题为“具有改善的土工相互作用的水平机械稳定土工格栅(Horizontal Mechanically Stabilizing Geogrid with ImprovedGeotechnical Interaction)”的美国临时专利申请No.63/154,588的优先权。本申请还涉及与本申请同时提交的题为“具有多孔层结构的多层整体土工格栅及其制造和使用方法(Multilayer Integral Geogrids Having a Cellular Layer Structure,and Methodsof Making and Using Same)”的实用专利申请。所述申请的全部公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及用于土壤、集料和相关材料的结构加固，包括稳定和其它土工目的的水平机械稳定土工格栅。更具体地，本公开尤其涉及具有散布有经设计的不连续部图案的强轴肋图案的土工格栅，该土工格栅通过可压缩多孔层改善土工相互作用中的性能以及如本文所公开的其它所需特性。

背景技术

作为土工工程的一个方面，道路和土方工程是一种通常通过将地面切割或填充成路基并回填或添加压实的天然材料，例如石头或集料基层，而易于进行的工程实践。随着材料成本的增加和材料选择的减少，路面寿命周期的重要性增加。此外，由于运输量的增加和运输的复杂性(重量、力角、材料等)，路面的寿命进一步减小。环境影响、材料成本和土工工程开发的结合要求设计和施工过程包括粘结材料，诸如沥青和硅酸盐水泥混凝土。

路面寿命取决于路基和路面材料的质量(强度和刚度)和厚度，以及环境条件，运输载荷的大小和运输荷载的重复。运输载荷通常表示为等效单轴载荷(ESAL)。该标准化度量允许具有高于或低于标准ESAL的大小的载荷通过载荷重复次数被转换为标准ESAL。

路面使用寿命受环境条件的不同的影响。例如，具有问题土壤的区域，诸如具有膨胀残渣的土壤，对土工工程提出了重要的问题。其他环境条件，诸如北纬度的冻融循环，进一步影响路面的寿命周期。更进一步地，沿着海岸线或水道附近遇到的软而可压缩的土壤也提出了额外的挑战。解决这些各种环境影响的一种方法是额外的挖掘，或过度挖掘，其中基础材料被重新压实或被去除并用更合适的材料来代替。这种方法的缺点是需要昂贵的材料和沉重的设备成本。另一种改进方法是将土壤与硅酸盐水泥和/或其它掺合剂混合。这种方法是碳密集型和昂贵的，并且还需要通常在土工环境之外找到的附加设备和资源。

整体土工格栅和其它整体格栅结构的制造和使用可以通过公知的技术来实现。如在Mercer的美国专利No.4,374,798、Mercer的美国专利No.4,590,029、Mercer和Martin的美国专利No.4,743,486、Mercer的美国专利No.4,756,946以及Mercer的美国专利No.5,419,659中详细描述的。首先将起始聚合物片材挤出，然后冲压以形成孔或凹陷部的所需限定图案。然后通过对冲压的片材进行必要的拉伸和定向来形成整体的土工格栅。这种整体土工格栅，无论是单轴整体土工格栅还是双轴整体土工格栅(统称为“整体土工格栅”或单独称为“单轴整体土工格栅”或“双轴整体土工格栅”)，都是由上述Mercer在20世纪70年代末发明的，并且在过去的35年中已经取得了巨大的商业成功，彻底革新了加固土壤、路面下的道路以及其他由颗粒或颗粒材料制成的土工或土木工程结构的技术。Mercer发现，通过从相对厚的、基本上为单平面的聚合物起始片材开始，优选约1.5mm(0.059055英寸)至4.0mm(0.15748英寸)厚，具有孔或凹陷部的图案，其中心位于呈行列的理论上基本为正方形或矩形的网格上，并且从单侧或双轴地拉伸起始片材，使得股线的取向延伸进连接部，由此可以形成全新的基本上单平面的整体土工格栅。如Mercer所述，“单平面”是指片状材料的所有区域关于片状材料的中间平面对称。

Mercer的公开教导了聚合物单轴和双轴整体土工格栅的优点。在一个或两个方向上具有股线或肋的网状几何形状为土壤和土工工程稳定化提供了解决方案。Mercer公开的内容进一步解决了聚合物整体土工格栅的制造和快速大规模发展的需要。这种改进代替了在土工工程稳定化中使用的传统金属材料，并且与金属材料不同，聚合物整体土工格栅不会遭受快速腐蚀和降解，进一步增加了土工工程设施的可用寿命。Mercer公开的内容已经取得了巨大的商业成功，并且在土木工程中变得无处不在。然而，Mercer公开的内容具有一定的局限性，即，肋或股线在一个或两个方向上移动，这限制了与环境的表面接触。

在Hureau的美国专利No.3,252,181、Hureau的美国专利No.3,317,951、Hureau的美国专利No.3,496,965、Beretta的美国专利No.4,470,942、Beretta的美国专利No.4,808,358和Beretta的美国专利No.5,053,264中，具有孔或凹陷部的所需图案的起始材料与圆柱形聚合物挤出物一起形成，并且通过使挤出物经过膨胀芯轴来实现基本单平面性。然后将膨胀的圆柱体纵向切开，以产生平坦的基本上单平面的起始片材。在转让给坦萨国际有限公司的Walsh的美国专利No.7,001,112(以下称为“Walsh112专利”)中描述了另一种整体土工格栅，坦萨国际有限公司是本专利申请的受让人，佐治亚州阿尔法利塔的坦萨国际公司(以下简称“坦萨”)的关联公司。Walsh112专利公开了定向聚合物整体土工格栅，其包括双轴拉伸的整体土工格栅，其中定向的股线形成三角形网孔，在每个角部具有部分定向的连接部，并且六个高度定向的股线在各连接部相遇(下文中时而称为“三轴整体土工格栅”)。Walsh112专利的三轴整体土工格栅已经被坦萨商业化并取得了巨大成功。

在Walsh的美国专利No.9,556,580、Walsh的美国专利No.10,024,002以及Walsh的美国专利No.10,501,896中公开了对整体土工格栅的连续改进，所有这些专利都被转让给本专利申请的受让人的另一家关联公司坦萨科技有限公司。上述Walsh的美国专利No.9,556,580、美国专利No.10,024,002和美国专利No.10,501,896公开了一种整体土工格栅，其具有本领域技术人员已知的高高宽比，即股线横截面的厚度或高度(也称为肋或肋高度)与股线横截面的宽度之比大于1.0。虽然已表明，通过使用具有高宽比大于1.0的肋的土工格栅结构，可以改善多轴整体土工格栅的性能，但是高宽比的增加伴随着所需聚合物总量的增加，从而增加了土工格栅的重量和成本。

传统上，用于生产整体土工格栅的聚合物材料是高分子量均聚物或共聚物聚丙烯，以及高密度、高分子量聚乙烯。各种添加剂，如紫外线抑制剂、炭黑、加工助剂等，被添加到这些聚合物中，以在成品和/或制造效率上实现所需的效果。而且，同样传统地，用于生产这种整体土工格栅的起始材料通常是具有单层构造的基本上单平面的片材，即，聚合物材料的均匀单层。尽管由上述常规起始材料生产的整体土工格栅表现出总体上令人满意的性能，但是生产适于某些应用的需求，如土工合成加固，的具有相对较高硬度的整体土工格栅或具有特定土工合成应用所需的其它性能的整体土工格栅，在结构上和经济上是有利的。

最近，制造技术在冲压和拉伸的土工格栅中得到了改进。例如，在Tyagi的美国专利申请No.15/766,960中公开的改进，其公布为美国专利申请公开No.2018/0298582并转让给坦萨集团有限责任公司。其中Tyagi的申请公开了使用多重挤出(共挤出)工艺制造土工格栅以形成包括整体平面子层的整体格栅。Tyagi还公开了多层材料的形成，该多层材料包括层外部的纯净原材料和内部或作为层芯的再循环聚合物材料。因此，利用可再生和可重复使用的材料改进整体土工格栅，这一概念有效地降低了整体土工格栅的环境影响。然而，Tyagi没有公开加入和掺入压缩材料来改善土工格栅的性能，如涉及路面的寿命周期，以及随着路面运输种类的增加而改善结果。

因此，存在对这样的材料和系统的商业和环境需求，该材料和系统不仅适用于与整体土工格栅的生产相关的有效过程，而且提供比与传统方法相关的土工格栅更高程度的性能，并且提供当前单层整体土工格栅所不具备的附加特性和优点。特别地，需要通过用本文公开的新材料进行替换来降低整体环境影响和生产成本，并且这样做会增加整体土工格栅的整体性能和寿命周期。此外，尽管由传统起始材料和几何结构生产的整体土工格栅可能表现出总体上令人满意的特性，但是，以更低成本和环保的方式生产具有一定结构、几何形状和材料以允许能够与更多种类和更广质量范围的集料和土壤接合和稳定的整体土工格栅，在结构上和经济上有利的。非常重要的是，生产一种延长路面系统的设计寿命而不增加相应的经济和环境成本的系统在经济和环境上是有利的。因此，本公开使得能够实现更广泛的土工工程应用，并且能够利用较低等级的集料，进一步提高土工工程效率并降低土方工程和土工工程的成本。

发明内容

公开了用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统的各方面。在一个方面，公开了一种土工格栅系统，用于改善土工环境内的基材相互作用。该系统包括土工环境。此外，该系统包括基本上平面的土工格栅。土工格栅包括多个强轴肋和节点。以及经设计的不连续部的图案化结构，以增强基材的压实度并增加平面外刚度。最后，土工格栅包括增加土工格栅高宽比的可压缩多孔层。

所述多个强轴肋可以具有三角形或三轴几何形状或矩形几何形状。经设计的不连续部的图案化结构可以形成六边形图案。六边形结构可以包括内嵌六边形，包括内六边形结构和外六边形结构。内嵌六边形的交叉肋可以具有不同的高宽比，其中节点与肋相比具有更大的高宽比。多个强轴肋可以具有大于1.0的高宽比。多个强轴肋可以是多层结构。多层结构可以包括聚合物材料的芯，以及配置至聚合物材料的芯的至少一个可压缩多孔层。多层结构可以包括具有可压缩多孔层的芯，以及在芯的顶表面和/或底表面上的聚合物材料层。多层结构可以是共挤出的。

在另一方面，公开了一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统。土工格栅系统包括土工环境。土工格栅系统还包括水平多层机械稳定土工格栅。所述水平多层机械稳定土工格栅包括具有节点和肋的土工格栅，所述土工格栅包括图案化的不连续部和多个强轴肋。此外，水平多层机械稳定土工格栅包括具有聚合物材料的芯，以及在芯的顶表面和/或底表面，具有可压缩多孔层，形成可压缩盖。

聚合物材料的芯可以是实心且刚性的。可压缩多孔层可以降低对聚合物材料的量的要求。水平多层机械稳定土工格栅可以配置有经设计的不连续部的图案化结构，以增强基材压实度并增加平面外系统刚度。经设计的不连续部的图案化结构可以形成六边形图案。六边形图案可以包括内嵌六边形，包括内六边形图案和外六边形图案。内嵌六边形的交叉肋可以具有不同的高宽比。水平多层机械稳定土工格栅可以由不同材料的层以共挤出的方式形成。水平多层机械稳定土工格栅可以由三层或更多层形成。可压缩多孔层可以增加在交叉肋处的土工格栅的高宽比。土工格栅系统还可以包括颗粒稳定增强件，其由可压缩多孔层提供以允许在土工环境中增加压实度。可压缩多孔层可以被构造成通过增加土工格栅和土工基材之间的相互作用来捕集内容物以阻止横向集料或土壤流动。可压缩多孔层可以配置有含空隙的区域，其中表面积增大，从而允许增加其中的土壤保持力。水平多层机械稳定土工格栅可以包括强肋的三轴和/或三角形几何结构。土工格栅可以包括强肋的矩形几何结构。可压缩多孔层可包含颗粒材料。颗粒材料可以是碳酸钙。可压缩多孔层可以包含经设计的发泡剂。

在另一方面，公开了一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统。土工格栅系统包括土工环境。土工格栅系统还包括水平多层机械稳定土工格栅。水平多层机械稳定土工格栅包括芯部，其中所述芯部包括可压缩多孔层，所述可压缩多孔层增加水平多层机械稳定土工格栅的高宽比。水平多层机械稳定土工格栅还包括在芯的顶表面和底表面具有聚合物材料层，形成可压缩芯。

聚合物材料层可以是实心且刚性的。可压缩多孔层可以降低对聚合物材料的量的要求。土工格栅可以配置有经设计的不连续部的图案化结构，以增强基材压实度并增加平面外系统刚度。不连续部可以形成六边形图案。六边形图案可以包括内嵌六边形，包括内六边形结构和外六边形结构。内嵌六边形的交叉肋可以具有不同的高宽比。水平多层机械稳定土工格栅可以由不同材料的层以共挤出的方式形成。水平多层机械稳定土工格栅可以由三层或更多层形成。可压缩多孔层可以增加在交叉肋处的土工格栅的高宽比。土工格栅系统还可以包括颗粒稳定增强件，其由可压缩多孔层提供以允许在土工环境中增加压实度。可压缩多孔层可以被构造成通过增加水平机械稳定土工格栅与土工环境之间的相互作用来捕集内容物以阻止横向集料或土壤流动。可压缩多孔层可以配置有含空隙的区域，其中表面积增大，从而允许增加其中的土壤保持力。水平多层机械稳定土工格栅可以包括强轴肋的三角形几何结构。水平多层机械稳定土工格栅可以包括强轴肋的矩形几何结构。可压缩多孔层可包含颗粒材料。颗粒材料可以是碳酸钙。至少一个可压缩多孔层可以包含经设计的发泡剂。

在另一方面，公开了一种利用水平多层机械稳定土工格栅改善土工环境的方法。该方法包括：将具有多个强轴、图案化不连续部和具有提高的高宽比的可压缩多孔层的土工格栅施用到土工环境。其中，施用水平多层机械稳定土工格栅是将所述土工格栅置于集料和土壤中。接下来，水平多层机械稳定土工格栅减少集料和土壤在土工环境中的横向移动。最后，通过水平多层机械稳定土工格栅，增加在土工环境上运输的寿命周期。

该方法还可以包括：通过可压缩多孔层相互作用，其中该相互作用是由于土工格栅的肋的高宽比增加而引起的宏观相互作用。该方法还可以包括：通过可压缩多孔层相互作用，其中该相互作用是由于允许集料颗粒内嵌的多层结构而导致的微观相互作用。增加寿命周期可以根据等效单轴载荷(ESAL)标准增加运输的寿命周期。

上述实施例仅是本文所公开的系统、装置和方法的配置的几个示例。下面是实施例的进一步理解和具体涵盖内容。

附图说明

参考以下附图将更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定是按比例绘制的，而重点在于清楚地说明本公开的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在各视图中表示相应的部件。应该认识到，这些实现和实施例仅仅是对本公开的原理的说明。因此，在附图中：

图1A示出了具有图案化不连续部和多个强轴的水平机械稳定土工格栅的示例；

图1B示出了不具有图案化不连续部或多个强轴的三轴土工格栅的示例(现有技术)；

图1C示出了具有图案化不连续部的矩形几何土工格栅的示例；

图1D示出了不具有图案化不连续部的矩形几何结构、双轴土工格栅的示例(现有技术)；

图2A是说明对具有带图案化不连续部的多个强轴的三角形或三轴土工格栅中进行刷扫细集料的测试的示例的图表；

图2B是说明对具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅的细集料刷扫测试的结果的示例；

图2C是说明在不具有图案化不连续部或多个强轴的三角形或三轴土工格栅中进行刷扫细集料的测试的示例的图表；

图2D是说明对不具有图案化不连续部以及不具有多个强轴的三角形或三轴土工格栅的细集料刷扫测试的结果的示例；

图3A示出了具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅的限制元件，包括肋和节点，的示例；

图3B示出了不具有多个强轴的三角形或三轴土工格栅的限制元件，包括肋和节点，的示例(现有技术)；

图4A示出了包括图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅图案的示例性力矢量；

图4B示出了不包括图案化不连续部或多个强轴的三角形或三轴土工格栅图案的力矢量的示例(现有技术)；

图5和图6示出了从具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅以及不具有图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅得到的、沿着各种肋和节点的高宽比的示例；

图7是说明单层与共挤出的三角形或三轴土工格栅在经历10,000次运输通过时的比较的图表，描绘了材料共挤出的益处；

图8是说明单层与共挤出的三角形或三轴土工格栅在经历10,000次运输通过时的比较的图表，描述了共挤出不总是有益处，即材料性质和几何结构两者组合起到重要作用；

图9示出了肋高宽比的示例性比较，描绘了当具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅和不具有不连续部和不具有多个强轴的三轴土工格栅经历10,000次运输通过时，它们的回弹减小。

图10示出了当具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅和不具有不连续部和不具有多个强轴的三轴土工格栅在经历10,000次运输通过时，几何形状对各土工格栅的肋高宽比和表面变形之间的关系的影响的示例性比较；

图11是示出具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅的类似几何形状的示例性运输性能的图表，其中具有可压缩盖多孔层的实施例与具有可压缩芯多孔层的实施例的测试进行对比，描绘了可压缩盖层具有更好的性能；

图12是说明可压缩层位置和肋高宽比的影响的示例的图表，该图表涉及具有图案化不连续部和多个强轴以及具有可压缩盖多孔层和可压缩芯多孔层的三角形或三轴土工格栅的几何形状中的表面变形；

图13是示出了三角形或三轴土工格栅的优化几何形状的益处的图表，其相比于现有技术的高高宽比和不具有图案化不连续部的不可压缩的盖多孔层三角形或三轴土工格栅，增加有图案化不连续部和多个强轴，以及增加有可坍塌盖；

图14A是说明相对于现有技术而言具有多个强轴和图案化不连续部以及可压缩多孔层的三角形或三轴几何结构的改进示例的图表，其表示在压缩测试中观察到的若干土工格栅性能改进；

图14B是说明对于具有多个强轴和图案化不连续部的三角形或三轴几何形状的示例，以及现有技术的土工格栅的示例，利用图14中的测试的、在125N力下以mm为单位的可压缩性的示例；

图14C是用于确定图14A至图14B中的可压缩性的示例性测试的图示；

图15是说明具有经设计的图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴几何结构的示例性实施例与不具有图案化不连续部或多个强轴的三角形或三轴几何结构的控制的对比的图表；

图16A是不具有图案化不连续部或多个强轴的示例性聚合物三角形或三轴土工格栅(现有技术)的图示；

图16B至图16C示出了具有多个强轴和经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的示例，在该示例中，聚合物材料位于可压缩多孔层的顶部和底部，可压缩多孔层在此称为可压缩多孔芯或可压缩芯，并且在图16C的图表内示出了几何结构差异；

图17A是示例性聚合物三角形或三轴土工格栅(现有技术)的图示；

图17B示出了具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的示例，可压缩多孔层在此称为两个聚合物片材之间的可压缩多孔芯；

图17C示出了具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的示例，可压缩多孔层在此称为两个聚合物片材之间的可压缩多孔芯，其中描绘了相比于节点高宽比的肋高宽比；

图17D示出了具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的示例，可压缩多孔层在此称为聚合物片材的顶部和底部上的可压缩多孔盖；

图18A示出了在具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅上水平移动的集料载荷的示例；

图18B是示例性聚合物三角形或三轴土工格栅的图示，其描绘了缺少可压缩多孔层，缺少允许集料在肋上移动的“浮动”肋；

图19A至图19C示出了具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的垂直压缩的示例，可压缩多孔层在此称为可压缩多孔芯；

图20示出了在具有多个强轴和经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的可压缩多孔层或可压缩多孔芯的垂直压缩(如图19A-C所示)下产生的空隙的示例；

图21A示出了在三角形或三轴土工格栅的截面中包含具有两倍于聚合物材料的表面能的添加剂的可压缩多孔层的增强图像的示例，所述三角形或三轴土工格栅具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部；

图21B示出了在三角形或三轴土工格栅的截面中包含具有与聚合物材料类似的表面能的添加剂的可压缩多孔层的增强图像的示例，所述三角形或三轴土工格栅具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部；

图22示出了在具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的截面中具有添加剂的可压缩多孔层的增强图像的额外示例；

图23A至图23B示出了具有多个强轴和带可压缩多孔层的经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的肋部分的增强图像的示例，所述可压缩多孔层在此称为拉伸形式(A)和坍塌/压碎形式(B)的可压缩多孔芯；

图24A至图24B示出了聚合物表面和可压缩多孔层表面(例如可压缩多孔盖)之间的比较的微观视图的示例，示出了来自可压缩多孔层的更大的粗糙度；

图25A至图25B示出了对于具有来自可压缩多孔层的高表面能的三角形或三轴几何结构的土工格栅相对于传统聚合物土工格栅的低表面能的接触角对表面能测量的示例；以及

图26示出了用于测量各种土工格栅实施例，特别是硬泡沫和软泡沫的位移的板载荷测试装置(PLTR；Plate Load Test Rig)的示例。

具体实施方式

将在下文中参考附图更全面地描述当前公开的主题，在附图中示出了当前公开的主题的一些，但不是所有实施例。相同的数字始终表示相同的元件。当前公开的主题可以以多种不同的形式来体现，并且不应被解释为限于本文所述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将满足可适用的法律要求。实际上，受益于在说明书和相关附图中呈现的教导，当前公开的主题所属领域的技术人员将会想到本文所述的本公开主题的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，当前公开的主题不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。

在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”、“包含”和“包含的”以非排他性的意义使用，除非上下文另有要求。同样，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得在列表中项目的记载不排除可被替换或添加到所列项目中的其它类似项目。

土工格栅基于集料与以下的相互作用来限制集料：格栅孔、格栅节点、格栅肋、格栅角、格栅化学性质、格栅表面积、以及肋至平面的距离。这些元素与土壤和集料相互作用以形成土工环境。在土工环境中，土工格栅孔在土工格栅节点和土工格栅肋之间形成空隙区域或开放区域。不同节点和肋的高度、高宽比、和长度产生各种接触表面以及限制角度。精确的几何结构依赖于广泛的测试来开发本文所公开的土工格栅几何结构和其它实施例。例如，如刷掉(brush off)测试(图2A至图2B)和可压缩性数据(图14A至图14B)中所描述的，多个接触表面和角度的呈现说明：在一些示例中通过微小的变化可以提升对集料的限制。测试还表明，在强轴肋(例如，多个强轴)的框架中包括经设计的图案化不连续部(例如，图1A的几何结构)降低了对集料压实的阻力，增加了集料密度以及在垂直载荷下的刚度。另外的测试进一步表明了多层设计(图17B至图17C)加强的对集料的横向和垂直约束的积极影响，其中在一个实施例中，聚合物材料形成顶部和底部上的刚性主干，可压缩多孔层形成在其间，该实施例也被称为可压缩多孔芯，其中可压缩多孔层(可压缩芯)进一步锁定集料并改善土工环境中的结果。

在一个方面，可压缩多孔层在聚合物材料的外侧，该示例在本文中被称为可压缩盖或可压缩多孔盖，并形成可压缩多孔层。聚合物材料可以是纯净原材料，或回收的聚合物材料的混合物，诸如聚丙烯、聚乙烯或聚酯的热塑性聚合物等。满足必要的物理和机械性能的任何热塑性塑料可以被添加到土工格栅。多层土工格栅的外层中的可压缩性在针对颗粒尺寸、颗粒尺寸分布和分散在挤出片材的聚合物基质中的表面能设计的材料周围产生微观裂缝。在一个示例中，在热塑性聚合物片材上的可压缩多孔层，可压缩盖或可压缩芯，的高宽比在3mm至10mm的范围内，并且包括CaCO₃。在其它方面，泡沫添加剂或其它颗粒填料可以包含在可压缩芯或可压缩盖中。根据CaCO₃的示例，裂缝在可压缩多孔层内形成，在变细的聚合物基体的多轴取向过程中，所述可压缩多孔层可以从高宽比的1％到500％的范围延伸。这些裂缝捕集土壤和集料，并进一步用于增加表面积和表面粗糙度。因此，在制造过程中，具有颗粒填料的共挤出聚合物片材可能经历变薄和伸长，从而产生裂缝。

在一个方面，当可压缩多孔层经受载荷时，裂缝经受变形，允许可压缩多孔层增加与被压实的集料的颗粒间相互作用，类似于压溃配合(crush fitting)。可压缩多孔层的另一个方面是在取向过程中裂缝伸长的能力，从而进一步增加表面粗糙度，其已经被记录为平均表面可变性或粗糙度的2倍和10倍之间。传统的聚合物土工格栅缺乏表面粗糙度，并且进一步缺乏压溃配合能力，因此限制位于孔中的集料的能力较弱。可压缩多孔层通过将标准聚合物从疏水响应改变为亲水响应而进一步增加表面能，其中在一些实施例中，可压缩多孔层的亲水性质允许进一步的颗粒间相互作用，因为水分子与基材、土壤和可压缩层相互作用的内聚力进一步将回填材料结合到可压缩多孔层。

现在讨论可压缩多孔层，其中，一方面是适应整个范围的集料类型和尺寸。集料类型因工艺而在碎石、砾石、砂和填料之间变化。通过允许在所有类型的集料中发现的较小颗粒与可压缩多孔层的表面相互作用并且进一步嵌入到结构中的方式，由于在压缩下的裂缝引起的表面粗糙度的增加有助于压实和进一步“锁定”在土工环境中的集料。如本文中已知和理解的土工环境，是其中土工格栅与集料一起使用以改善土壤条件的环境。通常使用土工环境来支撑路面，或大量运输或重负荷的区域。另外的用途可以是支持基础设施，包括建筑物、桥梁、道路、铁路和其它基础设施，如土工工程师所知。

在一个方面，本公开的目的是从水平多层机械稳定土工格栅提供改进的功能性能，在一个示例中，所述土工格栅是具有经设计的图案化不连续部、多个强轴和可压缩多孔层，诸如芯或盖，的三角形或三轴土工格栅。水平或基本上平面的土工格栅被放置或引入到土工环境中，并且它们相对于重力方向的取向可以基于斜坡、坡度以及在土壤和集料中的位置而偏离。土工格栅在土壤中的改进是通过增强土工格栅结构的某些物理、机械和几何特性来实现的，这改善了土工技术环境中的功能性能。在某些方面，改进的示例包括用多层系统来改性和/或结合其它新的物理、机械、化学和几何性质，无论是具有两个聚合物片材和可压缩多孔芯，还是在聚合物片材的主干上具有可压缩多孔盖的多层系统。在这些实施例中，并且在图示中所提供，结果是通过调节不同聚合物材料、颗粒填料、材料填料和经设计的发泡剂的量以在水平机械稳定的土工格栅的特定位置具有期望的机械和物理性质，利用力矢量和其它物理性质(例如几何形状、高宽比、表面积)的精确的物理几何定位而发生的。

本公开的另一方面在于提供一种水平多层机械稳定土工格栅，其中对其层进行修改以通过将那些层中的聚合物从固体，即连续的，结构转化为多孔结构，即其中分散有根据本文所述的方法产生的多个空隙、空腔、孔、气泡、洞或其它类型的开口的结构，来减少所需聚合物的量。更具体地，已经发现，通过本文的公开内容可以实现改进的土工技术方面，同时使用较少的聚合物材料。在一个方面，含有空隙、空腔、孔、气泡、洞或其它含空隙的结构的可压缩多孔层产生较高的高宽比，这以较低的成本改善了集料相互作用。通过可压缩多孔层提高的高宽比增加了集料的压缩度和压配性，同时减少了制造所需的聚合物材料的量。此外，具有表面空隙的可压缩多孔层允许捕集微颗粒，从而稳定较小的土壤颗粒尺寸。在一个方面，微颗粒的稳定进一步增强了宏观土壤颗粒的稳定。在这点上，微颗粒积聚并形成更强的增强和稳定结构。在另外的方面，聚合物材料提供轴向刚度，而可压缩多孔层通过与土壤的各种微观和宏观相互作用来增加总体稳定性。

在一个方面，具有一个或多个含空隙的可压缩多孔层的水平多层机械稳定土工格栅的最小厚度或高度为至少3mm，优选大于4mm。在另一方面，多层土工格栅的最小厚度或高度为7mm。在更进一步的方面，由于可压缩多孔层具有可以改变厚度的空隙，最小厚度可以是可变的范围，包括1mm到3mm的范围，以及3mm到5mm的另一个范围，并且甚至还包括5mm到7mm和5mm到10mm的范围。这些范围是为便于理解而给出的，本领域技术人员将会知道，该范围可以在整个水平多层机械稳定土工格栅的制造过程中变化，并且取决于可压缩多孔层、化学成分和制造过程，这些范围可能会变化。

在另一方面，包括一个或多个含空隙的多孔层的水平多层机械稳定土工格栅的肋的高宽比在至少1:1和3.5:1之间。在另一方面，一个或多个含空隙的可压缩多孔层在其最薄高度(可能是股线或肋的中点)处的初始高度或厚度为至少3mm，优选至少5mm。在另一方面，一个或多个含空隙的可压缩多孔层的空隙或多孔开口占一个或多个含空隙的多孔层的至少百分之二十五(25％)体积，优选至少百分之五十(50％)体积。在其它实施例中，可压缩多孔层——一个或多个含空隙的多孔层在载荷下压缩完成后具有至少百分之二十五(25％)的最小“压缩度”或高度降低，优选至少百分之五十(50％)。在另一个示例性实施例中，一个或多个含空隙的多孔层具有这样的高宽比，使得它们的高度或厚度相对于最薄内层的高度或厚度为至少2:1，并且优选至少3:1；并且一个或多个含空隙的多孔层的高度或厚度为最终的整体土工格栅的总高度的至少百分之四十(40％)，并且优选为至少百分之七十(70％)。

在一个方面，可压缩多孔层提供更大的表面粗糙度，而通过由于可压缩多孔层的含空隙区域而增加表面积，回填的土壤和集料颗粒粘附到表面上，从而产生更大的总体土壤保持度和稳定性。表面粗糙度或纹理是表面纹理中的表面不规则性的量度，并且通常包含三个要素：1)粗糙度、2)波纹度、和3)形状。其中计算表面粗糙度平均值(Ra)，也称为算术平均值，是以mm表示的峰值和谷值的平均偏差，ISO标准使用术语中心线平均值，其中Ra＝CLA＝M1+M2+M3+M4/4。聚合物材料表面上的可压缩多孔层的优点增加了表面积，从而提供了更大的摩擦度和土壤颗粒的捕集(参见图24A)。在一个方面，由于空隙和粗糙度而具有增大的颗粒相互作用面积的可压缩多孔层允许颗粒的捕集和水平移动减少(参见图23A至图23B)。在其它方面，通过可压缩多孔层的土壤稳定性允许使用较低等级的材料，增加环境方面的节约并提供更大的稳定性和更长的基础设施寿命。

在一个方面，公开了多层土工格栅，其中多层土工格栅在一级节点和从属节点处具有不同的高宽比。在这一方面，一级节点是形成外边界的节点，具有各向同性几何形状，具有2个或3个平衡的连续肋。包括在2、3或更多平面方向上延伸的连续肋的这种平衡几何形状散布有经设计的不连续部，包括非连续肋和非功能性节点。

I.水平机械稳定土工格栅的系统和方法

在这一方面，现在参考图1A至图1B，其中在图1B(现有技术)中示出了三轴肋布置，在图1A中示出了水平机械稳定土工格栅，其具有图案化的经设计的不连续部的布置，以及多个强轴被示例为六边形或六边形几何形状。在一个实施例中，在一级节点或非功能节点(外六边形)处的高度可以是7mm，而二级或功能节点(内六边形)的高度可以是5mm，从而在Z方向上产生有限的移动，这允许集料和土壤的有限的差异沉降和内嵌。在一个实施例中，在图1A中示为悬挂六边形的内部不连续部的凹面和几何柔韧特性形成平面土工格栅的承载区域，该承载区域允许集料沉降到层内并在层内压缩，允许在压实过程中横向集料移动，进一步捕集颗粒并稳定土工环境。在另一个方面，可压缩多孔层，诸如可压缩盖或可压缩芯，可以具有添加剂，以用作各向同性的硬化剂，该硬化剂稳定肋并为肋提供额外的轴向刚度，从而允许在制造中减少聚合物的使用。

继续参照图1A，水平多层机械稳定土工格栅具有一级节点和二级节点，其中二级节点提供更大的集料内嵌，而一级节点提供平面刚度和硬度。在一个方面，一级节点形成包括连续肋的外六边形，而二级节点形成内六边形，内六边形形成具有非连续肋的平面不连续部，称为图案化不连续部或经设计的不连续部，其中一级节点向土工格栅提供稳定性和刚度，而二级节点有助于在放置和压实期间捕集集料和微颗粒(还参照图5)。因此，经设计的不连续部的图案化结构增强了基材的压实度并增加了平面外系统的刚度。面内载荷是沿着表面的轴的载荷，在某些方面，这可以表示为x轴载荷。平面外的载荷或平面外载荷是垂直于表面的载荷，例如z轴载荷。因此，图案化不连续部通过增加垂直于表面的载荷中的系统刚度来提高性能，图案连同多个强轴一起提供垂直于土工格栅的布置的横向约束。此外，一级节点和二级节点可任选地配置有多重可压缩多孔层(1、3、5等)，其中每一层可具有空隙或孔，其中添加剂(稍后讨论，例如颗粒填料或泡沫添加剂)可用于增加或降低肋轴向刚度或任选地增加表面可压缩性。

在另一个方面，公开了一种水平多层机械稳定土工格栅，其中土工格栅的芯部包括被称为可压缩多孔芯层的多孔结构。多孔结构由限定多层土工格栅的刚度的聚合物材料支撑在外部，例如顶部和底部(参见图17B至图17C)。多孔层可以是可压缩的或具有添加剂，诸如发泡剂，其根据土工环境中的集料和土壤增加轴向刚度。此外，如图24A所示，聚合物顶部和底部可以涂覆有试剂，诸如本文公开的发泡剂，或其它试剂，诸如颗粒剂或填料，以增加表面粗糙度和增加表面能，从而提供更大的土壤粘附性和土壤稳定性。

再次参考图1B，图1B示出了不具有不连续部的图案化土工格栅的示例(现有技术)，并且图1A示出具有图案化不连续部和多个强轴的示例。在图1A所示的实施例中，几何图案是三角形或三轴的，并且图案化不连续部被表示为形成六边形。在一些实施例中的不连续部使得孔径范围增加400％，从而提供功能性和非功能性节点，并且由此集料和基材可被捕集以增加土工稳定性和横向约束。增加孔径范围的益处提供了材料的节省，包括成本和环境益处，同时增加了性能，如在各种几何形状的测试中所证明的(图9)。

如前面所讨论的，在肋和节点之间的孔或空隙区域，各自可以具有提高的高宽比，它们是互锁集料的重要特征，从而在土工环境中容纳土壤元素。对比现有技术的公开内容，具有均匀孔径尺寸和构造的三角形或三轴土工格栅(图1B)缺少允许更好地捕集不同集料的图案化不连续部，因为集料通常不均匀，并且随着时间的推移甚至变得更多变。此外，图1B中的现有技术土工格栅缺少多个连续贯穿土工格栅并且提供z轴或平面外的增强性和刚度的强轴。在一些方面，水平稳定多层土工格栅中的图案化不连续部形成用于保持基材的“篮”，作为内和外六边形来捕集集料和土壤。此外，当六边形几何结构任选地与多层结构，诸如共挤出的可压缩多孔层，结合时，水平多层机械稳定土工格栅增加了稳定性，并且允许在甚至更具挑战性的环境中，例如在具有淤泥和粘土材料的低地环境中发现的那些环境中，使用较低等级的基材材料。

根据本公开，与水平多层机械稳定土工格栅相关的许多优点在性质上是变化的，并且根据安装土工格栅的环境所选择的材料是不同的。由于强轴图案内的重复的不连续部、定向股线和开口、以及提高的高宽比，整体土工格栅在容纳集料和土壤方面比缺少图案化不连续部和多层特征的土工格栅表现得更好。具有图案化不连续部、多个强轴和可压缩多孔层的水平机械稳定土工格栅可以更好地适应不同的集料尺寸。尽管现有的商业土工格栅结构通常具有一个基本形状和一个有限尺寸，但是在全文中被称为六边形土工格栅几何结构或者具有图案化不连续部的三角形或三轴几何结构的示例的水平机械稳定土工格栅利用三个不同的基本形状——六边形、梯形和三角形(参见图4A)。进而，这些形状由具有不同形状和尺寸的定向股线或肋限定和界定。这样，本公开的水平多层机械稳定土工格栅可以更好地适应集料分布在土工格栅上时正常出现的变化的角度、取向和尺寸。此外，本公开的水平多层机械稳定土工格栅提供了更宽范围的孔径尺寸分布，进而与现有技术的多轴向整体土工格栅中所呈现的通常单一尺寸的三角形或矩形相比，能够接合和稳定更多种类以及更宽质量范围的集料。图1A所示的水平多层机械稳定土工格栅的示例性图案具有无阻碍的开口内六边形，并与较大的周围六边形相结合，从而提供最佳的集料约束和横向约束。通过重复的梯形和三角形孔实现进一步的孔尺寸分布。

由于互连的、连续定向的股线和开口的强轴图案内的重复浮动不连续部，本公开的水平机械稳定土工格栅的特征还在于相对于现有的整体土工格栅，股线元件的数量和类型增加。此外，本公开的土工格栅具有数量增加的定向拉伸元件和数量减少的部分定向连接部。这样，本公开的示例性六边形土工格栅的特征在于各种程度的面外和面内局部刚度。虽然本公开的六边形几何结构(在图1A中举例说明)赋予土工格栅整体更大的面内旋转刚度，但是较短长度的股线相对于不包含不连续部图案的现有土工格栅(单轴，双轴，三轴)增加了旋转刚度。因此，示例性六边形土工格栅的特征在于柔顺性，即初始弹性或柔韧性，其导致更好的压实度和更高的密度，但由于初始弹性，最终的水平集料土工格栅复合刚度更大。此外，如前所述，本公开的六边形土工格栅具有增加数量的限制元件，即为集料移动提供同心状阻力的股线。在相对于传统的三轴整体土工格栅的类似六边形尺寸中，本公开的本实施例的多轴整体土工格栅在压实和运输过程中提供了多出接近百分之五十的约束元件以抵抗径向载荷运动。

图1C示出了具有图案化不连续部的矩形几何形状双轴土工格栅的示例。在该示例中，矩形形式内的矩形类似于六边形内的六边形，其中图案化的不连续部允许微观和宏观相互作用，以及集料材料的横向约束，以及空隙的变化的维度，这种变化的维度导致对集料的更好的捕集。在一个方面中，不规则集料与非均匀土工格栅相互作用或具有更好的压实，其中图案化不连续部接受各种形状和尺寸的集料。

参照图1D，其示出了不具有图案化不连续部的矩形几何形状双轴土工格栅的示例(现有技术)。在图1D中，公开了传统的双轴土工格栅，这种土工格栅能够改善缺少土工格栅的土工环境上的压实。然而，如上文关于图案化不连续部所提及的，均匀的性质产生无法捕集或压实多种集料的空隙。此外，当放置在环境中时，横向力不如本公开中所示分散。

现在参考图2A至图2D。图2A中的图表示出了在具有六边形土工格栅和图案化不连续部的示例性水平机械稳定土工格栅中进行刷扫细集料的测试的示例。图2B是说明具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅的细集料的刷扫测试的结果的示例。

图2C是说明在不具有六边形几何结构和不具有图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅中进行刷扫细集料的测试的示例的图表。涵盖示例性实施例的测试数据比较了包括不连续部图案的三角形几何图形与不具有这种不连续部的三角形几何图形，并且通过刷扫测试证明了被保留颗粒显著增加。包含不连续部图案的水平机械稳定土工格栅在放置过程中限制和捕集颗粒，在压实过程中更符合颗粒间的横向运动的益处，因此在压实后更能抵抗水平移动。在不添加可压缩多孔层的情况下，该实施例在标准化测试如刷扫测试中表现优异。

图2D是说明对不具有图案化不连续部以及不具有多个强轴的三角形或三轴土工格栅的细集料刷扫测试的结果的示例。该实施例公开了均匀的空隙不会像图案化不连续部那样能够捕集。其中图案化不连续部提供了对各种尺寸和形状的集料和土壤的捕集。刷扫测试是使用标准的均匀刷进行的，其中将集料放置在土工格栅上，将土工格栅放置在料仓的顶部。测试通过刷子反复扫过集料进行。在一系列刷扫之后，量化剩余的集料。在一个示例中，放置在测试对象上的集料是相同的集料，并且通过的值是位于料仓中的值，其中保留的值是从所测量的总集料中减去料仓的值。这样，刷扫测试提供了几何学的实验视图以及本文所公开的各种改进表现如何优于现有技术。

现在参考图3A至图3B。图3A示出了具有六边形几何结构和图案化不连续部的示例性水平机械稳定土工格栅的限制元件，包括肋和节点的示例。图3B示出了不具有不连续部的三角形或三轴土工格栅图案(现有技术)的限制元件，包括肋和节点的示例。在该示例中，示例性的六边形几何结构提供了两倍的限制元件容量，其中肋的增加提供了用于在压实之后限制颗粒和基材的附加表面积。这种限制是通过限制元件容量来实现的，而且也是通过提高的高宽比来实现的。通过向肋和节点添加可压缩多孔层，并且进一步通过增加肋和节点的表面粗糙度，可以进一步改善结果。此外，压实后的限制提供了抵抗径向载荷运动，例如运输，的抵抗性，并且有助于压实，从而提供了对集料运动的同心状阻力。

如图3A至图3B所示，在不具有图案化不连续部的情况下，沿三轴的力矢量基于特定的孔来捕集集料，同时还保持横跨强轴的刚度。然而，本公开具有不同的孔尺寸，包括三个几何特征，梯形、三角形和六边形，用于改进的集料收集和压实。还公开了横平面或(A/F)维度，其中A/F是用于表示土工格栅内的距离的距离度量。对于图案化不连续部，A/F距离是外六边形。对于不具有图案化不连续部的三轴，A/F距离是唯一形成的六边形。图3A中显示了力矢量，示出了在整个内六边形上的分散，并均匀地辐射到外六边形，从而力在整个示例上被分散。

现在参考图4A至图4B。在图4A中，示出了包含不连续部图案的三角形土工格栅图案的示例性力矢量，其示出了贯通整体土工格栅的多个强轴，并且将力分布在整个土工格栅上，从而改善了在土工环境中的运输。图4B公开了不具有图案化不连续部并且缺少多个强轴的三角形或三轴土工格栅的示例性力矢量的图示。本示例性六边形结构提供沿着强轴肋的多向支撑，在此称为沿着多个强轴。不具有图案化不连续部的三轴结构具有较少的结构，在该结构中，消耗来自例如运输的力。因此，具有图案化不连续部的水平多层机械稳定土工格栅的几何结构允许通过多个强轴的力的分散，这进一步增加了土工格栅的稳定性和土工环境内的回弹性。

图5和图6示出了沿着各种肋和节点的高宽比的示例，其从具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅以及不具有图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅得到。由A-E表示的肋描绘了梯形内部，其中，在一个示例中，是限制集料和土壤的基础。此外，图6中的图表示出了本公开和现有技术实施例的肋高宽比。该图表进一步示出了可压缩多孔层的附加益处，其中泡沫或特定物质增加了高宽比并减少了聚丙烯的使用，从而实现相对于现有土工格栅的更优性能、更环保的替代。

在图5和图6的本实施例中，聚合物外部在可压缩多孔材料的芯，也称为可压缩多孔芯，的上方和下方，并且在一个方面，可压缩多孔材料可以包含CaCO₃。在其它方面，它可以是产生可压缩多孔层的另一种纤维材料或经设计的发泡剂。根据可压缩多孔材料的示例，取决于放置土工格栅的服务应用，这种可压缩多孔颗粒材料，诸如颗粒填料，可以包括CaCO₃(碳酸钙)、水合硅酸镁(滑石)、CaSiO₃(硅灰石)、硫酸钙(石膏)、硅藻土、二氧化钛、纳米填料(例如纳米粘土)、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、天然或合成纤维、金属纤维、玻璃纤维、白云石、二氧化硅、云母和氢氧化铝中的一种或多种。关于发泡剂示例，将化学发泡剂的混合物与被挤出以形成可压缩多孔层的聚合物混合，其中来自挤出过程的热熔化聚合物并分解发泡剂，使其释放气体，形成可压缩多孔层。可以使用与聚丙烯结合并产生所需效果的任何发泡剂，在一个示例中，可以使用由Bergen International^TM制出和制造的产品。在一个示例中，使用熔体流动速率指数ASTM D1238-20，并且在另一个示例中使用ASTM D4218-20。

现在参考图7，图7是说明单层与共挤出的三角形或三轴土工格栅在经历10,000次运输通过时的比较的图表。该实施例描述了在材料共挤出以形成整体土工格栅时可观察到的益处。在该示例中，该图表描绘了在共挤出中相对于现有技术的单层的潜在益处，另外，该共挤出结构描绘了在整体表面变形和肋高宽比之间的关系方面的益处。该图表表明共挤出的土工格栅能够获得较低的表面变形，而不需要采用高的高宽比。在该示例中，从测试标准注意到，跨越样品土工格栅的平坦维度的66mm长度(参见图3A-B)难以跨越大范围的集料进行比较。

现在参考图8，图8是说明单层与共挤出的三角形或三轴土工格栅在经历10,000次运输通过时的比较的图表，描述了共挤出中不总是有益处，并且材料性质和几何形状两者组合起到重要作用。在该示例中，跨越平坦维度的更标准的土工格栅尺寸80mm(对于尺寸示例，参见图3A至图3B)，其中结果表明共挤出的益处更少。该实施例的结论是：在两种材料性能(单层、共挤出)以及几何形状(60mm A/F、80mm A/F)方面都有益处。

现在参考图9，其示出了肋高宽比的示例性比较，描绘了当具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅和不具有不连续部和不具有多个强轴的三轴土工格栅经历10,000次运输通过时，它们的回弹减小。在该示例中，三角形或三轴土工格栅的单层样品，一个具有图案化不连续部，而另一个不具有图案化不连续部，说明了肋高宽比和表面变形。在该示例中，图案化不连续部和强轴允许限制元件的增加和表面变形的改善。本公开的益处，以及图9所示的益处，与不具有图案化不连续部包括整体连接部的益处相比，其包括产生“雪鞋”效应的用于限制各种集料的三种不同形状和尺寸的组合，以及用于格栅强度的三个方向上的连续肋条。与现有技术相比，这些优点允许限制元件的尺寸特性变化，限制元件的机械特性变化，以及在宏观水平上的机械特性变化，例如由于较小的或较大的整体连接部的组合的平面内和平面外刚度变化。

现在参考图10，图10示出了当具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅和不具有不连续部和不具有三个强轴的三轴土工格栅在经历10,000次运输通过时，几何形状对各土工格栅的肋高宽比和表面变形之间的关系的影响的示例性比较。图10示出了从几何角度来看减小表面变形的益处。在该示例中，两个样品都是共挤出的，其中一个样品具有强轴和图案化不连续部的三角形或三轴几何形状，而另一个样品缺少强轴和图案化不连续部。如本文所公开的强轴和图案化不连续几何结构也被称为六边形几何结构。所得到的图表表示较低肋高宽比的表面变形较少，从而具有图案化不连续部以及强轴，具有较低高宽比的肋，从而提供减小的表面变形。

现在参考图11，图11示出具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅的类似几何形状的示例性运输性能的图表，其中具有可压缩盖多孔层的实施例与具有可压缩芯多孔层的实施例的测试进行对比，描绘了可压缩盖层具有更好的性能。在一个方面，具有强轴和图案化不连续部的三角形或三轴几何形状被共挤出，并且包括聚合物材料的芯，并且进一步被可压缩多孔层覆盖(在图11中被称为可压缩盖)。在另一方面，具有强轴和图案化不连续部的三角形或三轴几何结构被共挤出，并且具有可压缩多孔材料的芯，并且被聚合物片或层覆盖(在图11中被称为可压缩芯)。在该示例中，可压缩多孔层的添加增加了内嵌以及肋高宽比，同时减少了聚合物的使用。该图表表明可压缩盖的表面变形优于可压缩芯的表面变形。通过试验和测试，结果表明，可压缩盖增加了表面粗糙度，增加了集料和土壤的摩擦和相互作用。

现在参考图12，图12是说明可压缩层位置和肋高宽比的影响的示例的图表，该图表涉及具有图案化不连续部和多个强轴以及具有可压缩盖多孔层和可压缩芯多孔层的三角形或三轴土工格栅的几何形状中的表面变形。示例性图表的结果表明，包括可压缩多孔层的两个实施例具有较低的肋高宽比，因此需要较少的聚合物材料，并且表现类似。然而，高高宽比不可压缩的现有技术具有很小的表面变形，这不允许集料和土壤的压实和锁定，并且还需要更多的聚合物材料和成本来增加肋的高度。

现在参考图13，该图表示出了三角形或三轴土工格栅的优化几何形状的益处的图表，其相比于现有技术的高高宽比和不具有图案化不连续部的不可压缩的盖多孔层三角形或三轴土工格栅，增加有图案化不连续部和多个强轴，以及增加有可坍塌盖。在该示例中，将不可压缩单层土工格栅与具有图案化不连续部和强轴的三轴土工格栅进行比较，以证明几何结构和可压缩多孔层所提供的改进。在该示例中，不可压缩单层包含高高宽比(“HAR”)，以便将测试集中在几何结构和可压缩多孔层上。运输结果显示肋高宽比显著降低和与具有高高宽比的单层相比的性能。因此，具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴几何结构与可压缩多孔层的组合优于不具有图案化不连续部且具有高高宽比的三角形或三轴几何结构。结果表明，随着肋高宽比的降低，材料得到了节省且性能得到提高，从而导致了如图13所示的结构的环境和成本方面的节省。结果进一步表明，单层和多层之间的肋高宽比是相似的，这表明性能的提高与可压缩多孔层相关，其中空隙在较长的运输持续时间内捕集集料并保持结构。此外，变形较不严重，产生最佳的集料约束和横向约束，用于稳定土工环境并提供更长的运输寿命周期。

现在参考图14A，该图表说明相对于现有技术示例而言，具有多个强轴和图案化不连续部以及可压缩多孔层的三角形或三轴几何结构的改进示例的图表，其表示在压缩测试中观察到的若干土工格栅性能改进。在图14C中公开了压缩测试的一个示例，其使用诸如探针的装置在被测土工格栅上施加力，然后测量完全压缩所用到的力的大小。在该示例中，对整体土工格栅示例的可压缩性和回弹能力进行了测试。如在图表中观察到的，具有带多孔结构的层，即共挤出的或可压缩芯和可压缩盖，相对于不具有带多孔结构的层，即仅单层聚合物材料，的样品具有显著更高的性能。在实施例中，所述共挤出的实施例包括含有发泡剂的可压缩多孔层。此外，软泡沫和硬泡沫的公开允许变化的可压缩性，并且用途由土工环境决定。在其它示例中，可压缩多孔层可以由颗粒填料形成。

现在参考图14B，该图表示出具有多个强轴和图案化不连续部的三角形或三轴几何形状的示例，以及现有技术的土工格栅的示例，在125N力下以mm为单位的可压缩性的示例。这里的结果来自将集中力施加到相应示例上的装置，在一个实施例中，该力来自将集中力对准土工格栅的大型针状装置，然后测量其结果作为可压缩性的结果。该装置采用1.6mm宽的金属探针并施加125N的力来压缩整体土工格栅试样。如图14B所示，根据本公开的具有带多孔结构的层，即可压缩盖，的整体土工格栅试样的可压缩性显著大于不具有带多孔结构的层，即单层，的试样的可压缩性。

现在参考图14C，图14C是用于进行压缩测试并导出图14A至图14B中的数据的示例设备。在该示例中，用力将探针插入样品土工格栅或试样。在一个方面，在ASTM D695下进行每单位面积的压缩强度的测试。结果是在应力-应变曲线上的永久屈服点、零斜率处测量的压缩屈服强度。极限压缩强度是使试样破裂所需的应力，不破裂的材料诸如聚丙烯可具有报告为特定变形的结果，诸如1％、5％或10％。在图14C的示例中，所产生的力压缩土工格栅，其中测量压缩量并制表，如图14A至图14B所示。可压缩多孔层内的可压缩性提供了对土壤和集料捕集，以及本文所公开的其它改进。在土工环境中，可压缩性允许更好的横向约束，并允许土壤和集料的进一步压实。

现在参考图15，图15是示出了本文的示例性实施例的图表和表格，其描绘了当测试具有六边形几何结构的多层土工格栅时的刚度和/或强度的标称损失，所述六边形几何结构是具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴的几何结构并由可压缩多孔层制成。此外，测试结果表明，聚合物材料的减少仅标称地改变了取样的土工格栅的刚度。因此，添加可压缩多孔层具有集料限制、降低生产成本和环保等益处，而不牺牲由聚合物材料提供的强度。此外，本文所公开的图案化不连续部和多个强轴的几何结构的提升提供了用于捕集集料和土壤的整体连接部和变化的形状。

现在参考图16A，图16A是不具有图案化不连续部或多个强轴的示例性聚合物三角形或三轴土工格栅(现有技术)的图示，图16B至图16C示出了具有多个强轴和经设计的图案化不连续部的三角形或三轴土工格栅的示例。在图16B至图16C的示例中，聚合物材料位于可压缩多孔层的顶部和底部上，可压缩多孔层在此称为可压缩多孔芯或可压缩芯，并且在图16C的图表中示出了几何结构差异。其中在该示例中，包括不连续部的几何结构针对每平方米土工格栅具有少20％的非定向节点和多56％的定向拉伸元件。如在图10中提供的几何结构测试示例中所提供的，非定向节点和更多定向拉伸元件有助于增加运输抵抗性和更好的集料限制。

继续参照图16A至图16C，在一个方面，根据样本数据，示例的六边形几何结构，也称为具有图案化不连续部的三角形或三轴几何结构，或水平机械稳定土工格栅，允许在集料压实期间形成篮或雪鞋。该篮由较大的外六边形和较小的内六边形的独特几何形状形成，其中外六边形通常制成较厚的聚合物高宽比，并且内六边形更柔韧并且具有较薄的聚合物高宽比。根据本实施例，篮或雪鞋因此增加了肋的表面积(通过可压缩多孔层)，以及增加了与集料的接触量(通过可压缩多孔层的表面粗糙度和接触)。

在进一步的方面，外六边形上的节点(见图4A)利用多个强轴提供稳定性，同时允许在更柔韧的内六边形发生内嵌和压实。节点，如在该示例中所提及的，是肋交叉的点，并且在一个示例中具有高高宽比。外部六边形的节点被放大并赋予刚度，而内部示例性六边形节点被减小，从而实现一些柔韧性以捕集并沉降集料(见图4A)。各种力和功能以各种方式起作用；首先，整体节点允许刚度和硬度；第二，由图案化不连续部形成的不同形状允许捕集各种集料和土壤，以及减少横向移动。其它优点，诸如共挤出优于单层，以及附加的可压缩多孔层，进一步促进了集料的捕集和压实，进而实现改进的土壤保持性。如图7至图13的结果所示，与可压缩多孔层和高肋高宽比相结合的图案化不连续不和多个强轴提供了超越现有技术的增强性以及测试和验证结果。

现在参考图17A(现有技术)，其示出了不具有图案化不连续部或可压缩多孔层的示例性聚合物三轴土工格栅，并且与图17B至图17C的示例性水平多层机械稳定土工格栅，也称为具有图案化不连续部和多个强轴的三角形或三轴土工格栅，进行比较。在该示例中，聚合物材料位于可压缩多孔层的顶部和底部。此外，在六边形的节点内的高高宽比对土工格栅提供了更大的横向约束，在图17C中更清楚地示出了从节点到肋的高宽比的箭头。在一个实施例中，肋高宽比低于节点高宽比。在其它实施例中，肋高宽比和节点高宽比具有相似的高度。在进一步的实施例中，由图案化经设计不连续部产生的六边形几何结构内的六边形提供凹碗或凹区域。在图17C的本示例中，具有强轴的独特图案由具有较高高宽比的外六边形节点(较大、较强的节点)和具有较低高宽比的内六边形节点(更大的柔韧性)限定，从而形成杯子或碗状，其中集料可限制并锁定在适当位置。在这一方面，限制增加并且允许在各种基材中使用，同时还保持穿过聚合物顶层和底层的刚度。在这样的实施例中，由于图案内的空隙区域，集料内嵌。在更进一步的实施例中，可以实现圆顶形状，由此内六边形通过可压缩多孔层接收额外的高度，这样的实施例可以通过共挤出方法构造，并且允许来自六边形土工格栅的聚合物主干或结构的横向约束和刚度增加。

继续参照图17D，图17D是具有可压缩盖的另一实施例，其中可压缩多孔层位于聚合土工格栅或者具有多个强轴和图案化不连续部的水平机械稳定土工格栅的顶部和底部。与图17C的可压缩芯类似，在图17D中，可压缩盖利用较少的聚合物材料产生较高的高宽比。在一些示例中，由于在可压缩多孔层中构建表面粗糙度，可压缩盖实施例表现得更好，并且不需要另外的添加剂或制造工艺来产生更粗糙的表面积或增加表面积。类似地，可压缩盖多孔层可以是开放的或封闭的多孔层，本实施例是封闭的多孔经设计的泡沫，其中封闭的多孔允许空气袋进行捕集并进一步提供横向力和运输的稳定性。

现在参考图18A至图18B，图18A至图18B示出了在水平多层机械稳定土工格栅上水平移动的集料载荷的示例。在该示例中，图18A公开了具有可压缩多孔层的土工格栅的“浮肋”或肋的示例，其产生了加高的高宽比，并且由于几何结构的亲水性和高宽比而使集料横向受到约束。此外，土壤或集料内的毛细力允许吸引，从而一些实施例的亲水性质允许颗粒的吸引和保持。在图18A的示例中，公开了集料和土壤的移动具有倚靠在水平多层机械稳定土工格栅中的六边形几何结构的浮动六边形肋或肋的水平力，从而提供更大的横向约束。

在图18B的示例中，公开了一种不具有可压缩多孔层的聚合土工格栅。聚合物土工格栅缺少可压缩多孔层所具有的悬浮或浮动性质。图18A所示的闭孔可压缩多孔层将空气捕集在孔内，并提供允许浮动的疏水响应。相比之下，非浮动肋缺乏空气分子并且允许土壤和集料的水平载荷以较小的阻力横穿。

现在参考图19A至图19C，图19A至图19C示出了具有图案化经设计的不连续部和多个强轴的水平多层机械稳定土工格栅的压缩示例，该土工格栅具有可压缩多孔层的芯部。该示例在这里被称为可压缩芯，但是在其它示例中，相同的原理适用于可压缩盖。在该示例中，在可压缩多孔层中存在的空隙或孔或开口提供了用于集料约束的袋，以及提供了横向约束和抗压缩性。在该示例中，图19A示出了在可压缩多孔层的顶部和底部上的聚合物材料，其中没有发生压缩，和/或运输没有压缩芯多孔层。

在该示例中，聚合物材料提供刚度和硬度，而可压缩多孔芯层允许提高的高宽比和降低的聚合物需求，以及本文所述的其它益处。在图19B中，随着运输或其它力的载荷增加，系统的压缩性锁住或压缩集料和土壤，稳定土工环境并进一步提供横向约束和压实特性。在具有较低质量的集料的区域，或具有较差条件的土壤中，膨胀的可压缩多孔层有助于锁定和稳定微颗粒和大颗粒。在图19C中，当空隙被压缩并且密度增加时，系统在运输或其它力的作用下停止屈服或压缩。在系统上所产生的动作提供了一种机制，该机制在载荷或运输发生时锁定集料并增加稳定性。

现在参考图20，其示出了水平多层机械稳定土工格栅的可压缩多孔层内的空隙的示例。可以加入添加剂如碳酸钙CaCO₃或飞灰以改变材料的粗糙度并用硬化剂填充空隙。在该示例中，硬化可以源自允许可压缩多孔层产生附加刚度的颗粒。在这样做时，在一些实施例中，随着可压缩多孔层的刚度增加，可压缩性降低。因此，增加故障之前运输周期的量。

现在参考图21A至图21B，图21A至图21B示出了在具有图案化不连续部和多个强轴的水平多层机械稳定土工格栅中具有添加剂的可压缩多孔层的增强图像的示例。在图21A的示例中，添加剂被描述为具有聚丙烯的两倍的表面能。在图21B中，添加剂具有与聚丙烯相等的表面能。添加剂允许并提供粗糙度，其进而增加多孔层和/或聚合物材料的表面积和增加与土工环境，例如具有土工格栅、土壤和集料的环境，的摩擦的能力。

在一个示例中，将硅藻土(DE)添加到可压缩多孔层的表面，其中表面粗糙度随着重量的少量增加而增加。此外，DE还吸收环境内的水或湿气(DE具有物理吸附性能)，激活土壤和集料内的毛细力以及防止来自具有疏水性能的聚合物材料的排斥。在另一个示例中，DE也可以用作可压缩多孔层的填料，其中诸如粗糙度、孔隙率和吸水性的性质为集料稳定提供了有益的特性。在更进一步的方面中，DE还吸收重金属(诸如Al、Ba、Cd、Cr、Cu、Fe、Pb、Mn、Ni和Zn)，因此当应用于诸如路面下的土工工程并且其中来自排放物的浓度可能引起生态危害时提供生态益处。

在其它方面，可以使用聚乳酸(PLA)，其中其随时间的流逝在土壤环境内缓慢溶解，即由于水分或水含量，导致集料沉降和顺应并进一步内嵌集料。在一个方面，PLA在多孔层的表面上以不规则的形式溶解，从而增加表面粗糙度和表面能，以及表面积和摩擦。在另一方面，PLA被添加到聚合物材料的表面，增加与周围土工环境接触的表面粗糙度和摩擦。

现在参考图22，其示出了在具有图案化经设计的不连续部的水平多层机械稳定土工格栅中具有添加剂的可压缩多孔层的增强图像的附加示例。在一个方面，改性剂颗粒或添加剂允许增加表面粗糙度，因此增加表面积和与基材的表面接触。添加剂的示例可以包括CaCO₃(碳酸钙)、含水硅酸镁(滑石)、CaSiO₃(硅灰石)、硫酸钙(石膏)、硅藻土、二氧化钛、纳米填料(诸如纳米粘土)、多壁碳纳米管、单碳壁碳纳米管、天然或合成纤维、金属纤维、玻璃纤维、白云石、二氧化硅、云母和氢氧化铝。

在图22中，空隙被突出显示，并且改性剂颗粒或添加剂被显示为互锁并嵌入多孔层的空隙内。多孔层的多孔性以及亲水性在一些方面增加了土壤粘附和稳定性。在其它方面，公开了构成多孔层的发泡剂，多孔层具有包含具有添加剂的空隙的孔隙率，其中添加剂增加多孔层中的粗糙度并降低多孔层中的可压缩性，充当硬化剂。在其它实施例中，添加剂在多孔层的外部上并且不形成硬化剂，但是起到增加粗糙度的作用。各个方面与土工环境有关，并且本领域技术人员通过本公开将会看到相对于现有技术的多孔层的添加剂或其它材料的益处。

现在参考图23A至图23B，示出了水平机械稳定土工格栅的肋部的增强图像的示例，一个具有可压缩多孔层(图23A)，一个仅具有聚合物结构(图23B)，处于拉伸形式和压缩形式。在图23A至图23B中，示例性水平机械稳定多层土工格栅在制造状态和载荷状态(如运输测试中所见)下被示出。在所述的制造状态中，多孔层中的空隙被示出，并且其数量取决于用于形成多孔层的发泡剂或材料，在一个方面中，使用CaCO₃。在载荷作用下，水平机械稳定土工格栅被压缩并锁定集料，在本例中，高度从2.4mm压缩到1.5mm，表示被压缩0.9mm，进一步提供横向约束和集料稳定性。

现在参考图24A至图24B，示出了聚合物表面(图24B)和可压缩多孔层表面(图24A)之间的微观比较的示例，其示出了来自可压缩多孔层的更大的粗糙度。图示了可压缩多孔层上的表面粗糙度的微观评估的示例，并且如前所述，提供了与集料和土壤接触的更大的表面积。这种相互作用包括微粒以及对移动的土壤和集料提供摩擦和横向约束。横向约束是一个关键的度量，并且经常是运输的结果，通过向土工格栅添加可压缩多孔层，表面粗糙度和表面积的增加，已经显示出在约束土壤和压实方面出现令人惊讶的结果。

此外，在图24A至图24B中，可压缩多孔层(图24A)提供了明显优于具有光滑表面光洁度的聚合物材料(图24B)的优点，允许可压缩性、亲水性和更大的表面粗糙度/面积。在一个方面，聚合物材料可形成缺乏阻力的条纹或长槽或通道，并且可增加压实度和故障。在另一个方面，可压缩多孔层可以具有形成不规则图案的表面，并提供摩擦和对跨越土工格栅表面的移动的约束。在又一方面，可压缩多孔层可增加高宽比，其允许与亲水性和添加剂的更大相互作用。

现在参考图25A至图25B，示出了对于具有来自可压缩多孔层的高表面能的三角形或三轴几何结构及图案化不连续部的土工格栅相对于传统聚合物土工格栅的低表面能的接触角对表面能测量的示例。在一个方面，聚合物材料和疏水性质产生降低土壤粘附的低表面能。土壤粘附是造成水和固体表面(如聚合物材料如聚丙烯)之间的吸引力的力。粘附用于使水“粘”到材料上。此外，水表现出表面张力的性质，因为水分子相比于空气更多地被其它水分子吸引。水表面表现为类似膜或层，并且彼此粘附。

在图25A至图25B的示例中，以可压缩多孔层为特征的高表面能允许土壤粘附并因此允许土壤吸引。此外，在一些方面中，可压缩多孔层包括亲水性材料，诸如CaCO₃，且由此显示粘附和表面张力，从而吸引土壤和集料颗粒并提供增强的稳定性。如在聚合物材料、玻璃、不锈钢等中所发现的高接触角导致低表面能和非粘性能。然而，本公开的益处表明，水平机械稳定土工格栅的可压缩多孔层可以具有低接触角和高表面能，表现出差的剥离性能并且在土壤和多孔层之间产生粘附。

现在参考图26，板载荷测试装置(“PLTR”)的示例用于测量各种实施例和试样的位移，特别是测试可压缩多孔层中的硬泡沫和软泡沫之间的差异。在PLTR测试中，土工格栅试样在4英寸集料层和泡沫层之间分层，钢板位于泡沫层下方。为了确定土工格栅实施例或试样的可压缩性，在10个周期内将1,000磅力施加到集料/整体土工格栅/泡沫堆。然后将土工格栅实施例或试样从设备中取出并检查肋的可压缩性和表面损伤。从使用图26所示的PLTR装置的测试中，可以确定各种土工格栅试样的平均位移，以及给定泡沫产生的变化的特性。

II.实施例

如下提供了与本公开一致的系统和方法的某些实现：

实现1：一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统，包括：土工环境；基本上平面的土工格栅，包括：多个强轴肋和节点；经设计的不连续部的图案化结构，其用于增强基材压实度并增加平面外刚度；以及可压缩多孔层，其增加土工格栅高宽比。

实现2：根据实现1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋具有三角形或三轴几何形状。

实现3：根据实现1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋具有矩形几何形状。

实现4：根据实现1所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构形成六边形图案。

实现5：根据实现4所述的土工格栅系统，其中，所述六边形结构包括内嵌六边形，所述内嵌六边形包括内六边形结构和外六边形结构。

实现6：根据实现5所述的土工格栅系统，其中，所述内嵌六边形的交叉肋具有不同的高宽比，其中，所述节点与所述肋相比具有更大的高宽比。

实现7：根据实现1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋具有大于1.0的高宽比。

实现8：根据实现1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋是多层结构。

实现9：根据实现8所述的土工格栅系统，其中，所述多层结构包括聚合物材料芯，以及配置至所述聚合物材料芯的至少一个可压缩多孔层。

实现10：根据实现8所述的土工格栅系统，其中，所述多层结构包括具有可压缩多孔层的芯，以及在所述芯的顶表面和/或底表面上的聚合物材料层。

实现11：根据实现8所述的土工格栅系统，其中所述多层结构是共挤出的。

实现12：一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统，包括：土工环境；水平多层机械稳定土工格栅，包括：具有节点和肋的土工格栅，所述土工格栅包括图案化不连续部和多个强轴肋；具有聚合物材料的芯；以及在芯的顶表面和/或底表面上具有可压缩多孔层。

实现13：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，具有所述聚合物材料的芯是实心且刚性的。

实现14：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层降低对所述聚合物材料的量的要求。

实现15：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅被构造成具有经设计的不连续部的图案化结构，以增强基材压实度并增加平面外系统刚度。

实现16：根据实现15所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构形成六边形图案。

实现17：根据实现16所述的土工格栅系统，其中，所述六边形图案包括内嵌六边形，所述内嵌六边形包括内六边形图案和外六边形图案。

实现18：根据实现17所述的土工格栅系统，其中，所述内嵌六边形的交叉肋具有不同的高宽比。

实现19：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由不同材料的层以共挤出的方式形成。

实现20：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由三个或更多个层形成。

实现21：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层增加所述土工格栅在交叉肋处的高宽比。

实现22：根据实现12所述的土工格栅系统，还包括颗粒稳定增强件，其由所述可压缩多孔层提供以允许增加所述土工环境中的压实度。

实现23：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成通过增加所述土工格栅与土工基材之间的相互作用来捕集内容物以阻止横向集料或土壤流动。

实现24：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成具有含空隙的区域，在所述含空隙的区域中，表面积增大，从而允许增加其中的土壤保持力。

实现25：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅包括强肋的三轴和/或三角形几何结构。

实现26：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述土工格栅包括强肋的矩形几何结构。

实现27：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层包含颗粒材料。

实现28：根据实现27所述的土工格栅系统，其中，所述颗粒材料是碳酸钙。

实现29：根据实现12所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层包含经设计的发泡剂。

实现30：一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统，包括：土工环境；水平多层机械稳定土工格栅，包括：包括具有可压缩多孔层的芯，所述可压缩多孔层增加所述水平多层机械稳定土工格栅的高宽比；以及在芯的顶表面和底表面包括聚合物材料层。

实现31：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述聚合物材料层是实心且刚性的。

实现32：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层降低对所述聚合物材料的量的要求。

实现33：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述土工格栅被构造成具有经设计的不连续部的图案化结构，以增强基材压实度并增加平面外系统刚度。

实现34：根据实现33所述的土工格栅系统，其中，所述不连续部形成六边形图案。

实现35：根据实现34所述的土工格栅系统，其中，所述六边形图案包括内嵌六边形，所述内嵌六边形包括内六边形结构和外六边形结构。

实现36：根据实现35所述的土工格栅系统，其中，所述内嵌六边形的交叉肋具有不同的高宽比。

实现37：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由不同材料的层以共挤出的方式形成。

实现38：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由三个或更多个层形成。

实现39：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层增加所述土工格栅在交叉肋处的高宽比。

实现40：根据实现30所述的土工格栅系统，还包括颗粒稳定增强件，其由所述可压缩多孔层提供以允许增加所述土工环境中的压实度。

实现41：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成通过增加所述水平机械稳定土工格栅与所述土工环境之间的相互作用来捕集内容物以阻止横向集料或土壤流动。

实现42：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成具有含空隙的区域，在所述含空隙的区域中，表面积增大，从而允许增加其中的土壤保持力。

实现43：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅包括强轴肋的三角形几何结构。

实现44：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅包括强轴肋的矩形几何结构。

实现45：根据实现30所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层包含颗粒材料。

实现46：根据实现45所述的土工格栅系统，其中，所述颗粒材料是碳酸钙。

实现47：根据实现38所述的土工格栅系统，其中，至少一个可压缩多孔层包含经设计的发泡剂。

实现48：一种利用水平多层机械稳定土工格栅改善土工环境的方法。包括：将具有多个强轴、图案化不连续部和具有提高的高宽比的可压缩多孔层的土工格栅施用到土工环境；其中施用是将所述土工格栅置于集料和土壤中；减少所述集料和所述土壤在所述土工环境中的横向移动；以及通过所述土工格栅增加在所述土工环境上运输的寿命周期。

实现49：根据实现48所述的方法，还包括：通过所述可压缩多孔层相互作用，其中相互作用是由于所述土工格栅的肋的高宽比增加而引起的宏观相互作用。

实现50：根据实现48所述的方法，还包括：通过所述可压缩多孔层相互作用，其中相互作用是由于允许集料颗粒内嵌的多层结构而引起的微观相互作用。

实现51：根据实现48所述的方法，其中，增加所述寿命周期是增加根据等效单轴载荷(ESAL)标准的运输的寿命周期。

出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的表示量、大小、尺寸、比例、形状、配方、参数、百分比、量、特性的所有数字和其它数值应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰，即使术语“约”可能不随值、量或范围明确出现。因此，除非相反地指出，否则在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数字参数不是且不一定是精确的，而可以是近似的和/或根据需要更大或更小，反映公差、转换因子、舍入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其它因子，这取决于本公开主题寻求获得的所需特性。例如，当提及值时，术语“约”可以意指涵盖在一些实施例中相对于特定量的变化±100％，在一些实施例中±50％，在一些实施例中±20％，在一些实施例中±10％，在一些实施例中±5％，在一些实施例中±1％，在一些实施例中±0.5％，以及在一些实施例中±0.1％。如这种变化适于实施所公开的方法或使用所公开的组合物那样。

此外，当与一个或多个数字或数值范围结合使用时，术语“约”应理解为是指所有这样的数字，包括一个范围中的所有数字，并且通过将边界扩展到所述数值以上和以下来修改该范围。通过端点表述的数值范围包括包含在该范围内的所有数字，例如整数，包括其分数(例如，表述1至5包括1、2、3、4和5，以及其分数，例如1.5、2.25、3.75、4.1等)和该范围内的任何范围。

尽管为了清楚理解的目的，已经通过图示和示例的方式详细描述了上述主题，但是本领域技术人员将理解，在权利要求的范围内可以实施某些改变和修改。

Claims (54)

1.一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统，包括：

土工环境；

基本平面的土工格栅，包括：

多个强轴肋和一级节点，所述多个强轴肋和一级节点形成连续延伸贯通所述土工格栅的多个强轴；

经设计的不连续部的图案化结构，位于强轴肋的框架中，其用于增强基材压实度并增加平面外刚度，包括多个非连续肋和二级节点，所述一级节点的高度高于所述二级节点；以及

可压缩多孔层，其增加土工格栅高宽比。

2.根据权利要求1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋具有三轴几何形状。

3.根据权利要求1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋具有矩形几何形状。

4.根据权利要求1所述的土工格栅系统，其中，所述多个非连续肋和二级节点相互连接形成内部几何形状，所述内部几何形状具有无阻碍的开口，单个所述二级节点仅与三个非连续肋相连接，其中，围绕单个经设计的不连续部的图案化结构的强轴肋和一级节点形成外部几何形状，所述内部几何形状设置为相对于所述外部几何形状浮动。

5.根据权利要求4所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构包含六边形图案。

6.根据权利要求5所述的土工格栅系统，其中，所述外部几何形状为外部六边形结构，所述内部几何形状包含内部六边形结构，并且所述外部六边形结构和所述内部六边形结构形成内嵌六边形。

7.根据权利要求6所述的土工格栅系统，其中，所述内嵌六边形的交叉肋具有不同的高宽比，其中，节点与肋相比具有更大的高宽比。

8.根据权利要求1所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋具有大于1.0的高宽比。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的土工格栅系统，其中，所述多个强轴肋是多层结构。

10.根据权利要求9所述的土工格栅系统，其中，所述多层结构包括聚合物材料芯，以及配置至所述聚合物材料芯的至少一个可压缩多孔层。

11.根据权利要求9所述的土工格栅系统，其中，所述多层结构包括具有可压缩多孔层的芯，以及在所述芯的顶表面和/或底表面上的聚合物材料层。

12.根据权利要求9所述的土工格栅系统，其中所述多层结构是共挤出的。

13.一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统，包括：

土工环境；

水平多层机械稳定土工格栅，包括：

具有节点和肋的土工格栅，所述土工格栅包括经设计的不连续部的图案化结构和多个强轴肋，所述节点包括多个一级节点和多个二级节点，所述一级节点的高度高于所述二级节点；

其中，所述多个强轴肋和所述多个一级节点形成连续延伸贯通整体土工格栅的多个强轴；

所述经设计的不连续部的图案化结构包括多个非连续肋和多个所述二级节点，所述经设计的不连续部的图案化结构位于强轴肋的框架中；

具有聚合物材料的芯；以及

在所述芯的顶表面和/或底表面上具有可压缩多孔层。

14.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述多个非连续肋和多个所述二级节点相互连接形成内部几何形状，所述内部几何形状具有无阻碍的开口，单个所述二级节点仅与三个非连续肋相连接，其中，围绕单个所述经设计的不连续部的图案化结构的强轴肋和一级节点形成外部几何形状，所述内部几何形状设置为相对于所述外部几何形状浮动。

15.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述聚合物材料的芯是实心且刚性的。

16.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层降低对所述聚合物材料的量的要求。

17.根据权利要求14所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构增强基材压实度并增加平面外系统刚度。

18.根据权利要求17所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构包含六边形图案。

19.根据权利要求18所述的土工格栅系统，其中，所述外部几何形状为外部六边形结构，所述内部几何形状包含内部六边形结构，并且所述外部六边形结构和所述内部六边形结构形成内嵌六边形。

20.根据权利要求19所述的土工格栅系统，其中，所述内嵌六边形的交叉肋具有不同的高宽比。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由不同材料层以共挤出的方式形成。

22.根据权利要求21所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由三个或更多个层形成。

23.根据权利要求22所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层增加所述土工格栅在交叉肋处的高宽比。

24.根据权利要求23所述的土工格栅系统，还包括颗粒稳定增强件，其由所述可压缩多孔层提供以允许增加所述土工环境中的压实度。

25.根据权利要求24所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成通过增加所述土工格栅与土工基材之间的相互作用来捕集内容物以阻止横向集料或土壤流动。

26.根据权利要求25所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成具有含空隙的区域，在所述含空隙的区域中，表面积增大，从而允许增加其中的土壤保持力。

27.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅包括强肋的三轴几何结构。

28.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述土工格栅包括强肋的矩形几何结构。

29.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层包含颗粒材料。

30.根据权利要求29所述的土工格栅系统，其中，所述颗粒材料是碳酸钙。

31.根据权利要求13所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层包含经设计的发泡剂。

32.一种用于改善土工环境内的基材相互作用的土工格栅系统，包括：

土工环境；

水平多层机械稳定土工格栅，包括：

多个强轴肋和一级节点，所述多个强轴肋和一级节点形成连续延伸贯通整体土工格栅的多个强轴；

经设计的不连续部的图案化结构，位于强轴肋的框架中，所述经设计的不连续部的图案化结构包括多个非连续肋和二级节点，所述一级节点的高度高于所述二级节点；

具有可压缩多孔层的芯，所述可压缩多孔层增加所述水平多层机械稳定土工格栅的高宽比；以及

在所述芯的顶表面和底表面包括聚合物材料层。

33.根据权利要求32所述的土工格栅系统，其中，所述多个非连续肋和二级节点相互连接形成内部几何形状，所述内部几何形状具有无阻碍的开口，单个所述二级节点仅与三个非连续肋相连接，其中，围绕单个所述经设计的不连续部的图案化结构的强轴肋和一级节点形成外部几何形状，所述内部几何形状设置为相对于所述外部几何形状浮动。

34.根据权利要求32所述的土工格栅系统，其中，所述聚合物材料层是实心且刚性的。

35.根据权利要求32或33所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层降低对所述聚合物材料的量的要求。

36.根据权利要求32或33所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构增强基材压实度并增加平面外系统刚度。

37.根据权利要求36所述的土工格栅系统，其中，所述经设计的不连续部的图案化结构包含六边形图案。

38.根据权利要求37所述的土工格栅系统，其中，所述多个非连续肋和二级节点相互连接形成内部几何形状，围绕单个所述经设计的不连续部的图案化结构的强轴肋和一级节点形成外部几何形状，所述外部几何形状为外部六边形结构，所述内部几何形状包含内部六边形结构，并且所述外部六边形结构和所述内部六边形结构形成内嵌六边形。

39.根据权利要求38所述的土工格栅系统，其中，所述内嵌六边形的交叉肋具有不同的高宽比。

40.根据权利要求39所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由不同材料的层以共挤出的方式形成。

41.根据权利要求40所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅由三个或更多个层形成。

42.根据权利要求41所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层增加所述土工格栅在交叉肋处的高宽比。

43.根据权利要求42所述的土工格栅系统，还包括颗粒稳定增强件，其由所述可压缩多孔层提供以允许增加所述土工环境中的压实度。

44.根据权利要求43所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成通过增加所述水平多层机械稳定土工格栅与所述土工环境之间的相互作用来捕集内容物以阻止横向集料或土壤流动。

45.根据权利要求44所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层被构造成具有含空隙的区域，在所述含空隙的区域中，表面积增大，从而允许增加其中的土壤保持力。

46.根据权利要求32所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅包括强轴肋的三角形几何结构。

47.根据权利要求32所述的土工格栅系统，其中，所述水平多层机械稳定土工格栅包括强轴肋的矩形几何结构。

48.根据权利要求32所述的土工格栅系统，其中，所述可压缩多孔层包含颗粒材料。

49.根据权利要求48所述的土工格栅系统，其中，所述颗粒材料是碳酸钙。

50.根据权利要求41所述的土工格栅系统，其中，至少一个可压缩多孔层包含经设计的发泡剂。

51.一种利用水平多层机械稳定土工格栅改善土工环境的方法，包括：

将权利要求1-50中任一项所述的土工格栅系统施用到土工环境；其中施用是将所述土工格栅置于集料和土壤中；

减少所述集料和所述土壤在所述土工环境中的横向移动；以及

通过所述土工格栅增加在所述土工环境上运输的寿命周期。

52.根据权利要求51所述的方法，还包括：通过所述可压缩多孔层相互作用，其中相互作用是由于所述土工格栅的肋的高宽比增加而引起的宏观相互作用。

53.根据权利要求51所述的方法，还包括：通过所述可压缩多孔层相互作用，其中相互作用是由于允许集料颗粒内嵌的多层结构而引起的微观相互作用。

54.根据权利要求51至53中任一项所述的方法，其中，增加所述寿命周期是增加根据等效单轴载荷（ESAL）标准的运输的寿命周期。