CN111684131A - 用于铁路的土工工程构造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于高速列车的铁路土工格栅构造，包括：轨道床，其限定了位于轨道平面上的轨道；位于轨道平面下方的由大量颗粒材料形成的层；以及在基本上平行于轨道平面的平面中位于大量颗粒层中和/或下方的土工格栅，其中垂直于轨道平面和土工格栅平面二者之间测量的平均距离大于0.65米。

Description

用于铁路的土工工程构造

技术领域

本发明涉及土工格栅的应用，该土工格栅包括网状结构形式的聚合物材料，其中聚合物被分子取向以向土工格栅提供期望的特性(例如强度和/或刚度)以稳定颗粒材料层，例如用于铁路轨道基础的骨料、土壤和/或压载物(等等)。本发明还涉及土工工程构造，例如使用土工格栅稳定的铁路轨道地基，该构造尤其特别适合作为可铺设轨道的基础，该基础被设计用于高速列车。

背景技术

自1980年代以来，土工格栅已用于稳定铁路的轨道床。铁路土工格栅使用的最新评论文章是“Use of Geogrid in Subgrade Ballast Systems of Railroads Subjectedto Cyclic Loading for Reducing Maintenance”，BM Das，加利福尼亚州立大学，2013(以下简称“Das”)。Das提供了该领域最新技术的有用总结，证实了土工格栅目前以两种不同的方式用于支撑铁路轨道床。

首先，土工格栅可以机械地稳定位于轨道铁轨下方和邻近轨道铁轨的压载层(和/或其他颗粒层)，这减少了由于压载物沉降的趋势而引起的压载物变形。这允许维持铁轨的竖直和水平对准，以更长久地减少轨道的常规维护之间的频率。其次，土工格栅用于加固和稳定支撑轨道床的子压载层，以增加床的承重能力，特别是在将床铺设在软质路基材料上时。这也可以减少给定轨道所需的子压载层的厚度，从而节省了资金和环境成本。

无论土工格栅用于铁路应用以稳定压载物、子压载物和/或其他颗粒层，土工格栅都相对于轨道床位于相对较浅的深度。Das(参见第3.1节)证实了这一点，该文献描述的研究表明，为了使轴载荷下的变形量最小，土工格栅深度在轨枕底部以下的最佳值(该深度表示为Dr)应为50至100mm。出于其他实际原因，主要与保护土工格栅和最小化维护相关，将土工格栅稍微深一点地定位在200mm，其位于最佳范围之外，这是可以接受的折衷方案。这是一个隐含的教导，即土工格栅的支撑在更大深度下将变得无效，并且建造成本更高。Das引用了进一步的研究(见3.2节)，描述了土工格栅在深度(Dr)为250mm和200mm的铁路轨道，这证实了实践中使用的典型深度。Das的第6节引用了Network Rail 2005指南，该指南用于计算压载物中土工格栅的深度，并提供了图30的图，该图显示了必须在轨枕基座下方提供的路基层深度(用于不同模量的路基材料)，以满足支撑轨枕所需的预设最小刚度值。这些图之一是被土工格栅硬化的路基(对于K＝30kN/mm/轨枕端)，该该图最末端的最大深度刚好超过0.6m。Das得出的结论(第7节)为“在枕木下方可以放置土工格栅加固层的最小实际深度约为200mm。在这个深度，加固的好处仍然非常显着”。这是进一步的教导，出于其他考虑因素所定义的实际原因，选择此“最小”深度作为折衷，而并未出于土工格栅的最大稳定性而选择。

Das还提到使用土工格栅来支撑高速轨道(请参阅第3.3节)，例如用于以385kph(约105ms^-1或约240mph)的速度运行的韩国HST。但是，没有建议与传统的轨道相比，土工格栅在高速轨道上的使用应有所不同。Gulera等人最近发表的论文是Procedia Engineering189(2017)721-728，该论文于2017年5月17日至19日在俄罗斯圣彼得堡举行的Transportation Geotechnics and Geoecology，TGG 2017上发表，其标题为“Evaluationof the Geosynthetic Reinforcement on Railroad Subgrade”。Gulera特别评估了用于高速铁路轨道的土工格栅。在Gulera中没有教导表明应该以已知的常规方式将土工格栅用于铁路。实际上，Gulera教导说，土工格栅的深度在轨道枕木下方200mm，与Das教导中传统轨道的描述相同。Gulera和Das都没有特别提及下文所述的高速列车轨道所面临的具体问题。

该领域的常识(例如Das和Gulera所示)为，技术人员有动机将土工格栅放置在铁轨底下不超过所需深度的位置，在极端情况下，最大有效深度约为0.6m，最好的深度为200至250mm。实际上，通过使用土工格栅来机械地稳定子压载层，与未增强的子压载层相比，该层的厚度可以减小大约三分之一。这进一步教导了本领域技术人员不要使用土工格栅来支撑更大深度的铁路轨道，因为这将需要昂贵的地面深层挖掘并消除使用土工格栅的重要优势。因此，对于将深埋土工格栅用于铁路轨道，无论该轨道是设计用于高速火车还是用于常规火车，存在针对当前和正在进行的技术偏见。

P(主、压力或“推”)波和S(次或剪切(shear))波是穿过连续体的两种弹性波。P波是通过在连续体的方向或倾斜方向上交替压缩和稀疏(rarefactions)而形成的。S波以剪切波或横向波的形式移动，其中连续体的运动垂直于波传播的方向。P波具有较高的速度，因此在S波之前被记录下来。

最近发现，设计用于高速列车(HST)的轨道还面临着其他问题，其会传播导致地面振动的波，这是特别不希望的。这些波之一称为瑞利波，是由地表附近地层中的P波和S波的相互作用形成的。受到瑞利波作用的层中的粒子在平行于波传播方向的椭圆中以及在垂直于地面的平面中移动。在表面和浅深度处，粒子的运动是逆行的(即，它沿逆时针方向移动，以使波从观察者的左向右传播)，椭圆的长轴是垂直的。在地震中，瑞利波被称为“地滚波”，并且具有很高的破坏性。海洋中的波浪运动也是与瑞利波有关的运动类型的一个例子。

当火车的速度接近在子轨道材料中产生的瑞利波的速度时，火车车轮与地波运动的重合会导致轨道的快速和过度变形。这通常被称为瑞利波问题，有时将其与超音速飞机在越过声屏障而飞机追上自己的声波时注意到的效果类型进行比较。这会导致轨道安全问题；昂贵的长期维护；以及对相邻结构的潜在损坏。瑞利波速度的值(在此也表示为V_r或Vr)(至少部分地，优选基本上完全地，更优选完全地)从瑞利波传播所通过的材料的固有属性中得出。然而，不希望受到任何理论的束缚，据信瑞利波速度取决于地下材料的弹性常数，而不取决于产生波的列车的速度。因此，在具有相对较低固有瑞利波速度(Vr)的柔软且密度较小的地层材料中，瑞利波的影响最为明显。

这种效果在Krylov等人的Proceedings of the Institution of MechanicalEngineers，Part F：Journal of Rail and Rapid Transit 214pp107-116，2000中进行了描述。Krylov在1997年至98年间在瑞典哥德堡(Gothenburg)和马尔默(Malmo)之间建造的高速铁路的某些位置表征了轨道行为。在地面条件非常软的位置，观测到的瑞利波速度低至45ms^-1。在这种地面波速度下，列车以低至165km/h的速度行驶时会产生瑞利波效应，例如行驶质量不佳和轨道对准不良的迅速发展。(为方便起见，列车速度在本文中也表示为V_t或Vt)。因此可以看出，在足够柔软的地面上，有可能在正常火车速度下观察瑞利波效应，而不仅仅是与高速火车行驶有关的速度。在密集或坚硬的路基(例如坚硬的岩石)上，瑞利波的影响几乎不成问题，因为在此类路基中，瑞利波的传播远高于任何列车的最大速度(Vr会比Vt大得多)。但是，随着最大列车速度的提高，瑞利波的问题变得越来越重要。例如，建议将英国高速铁路的最高列车速度指定为“HS2”，最高时速为400km/h(～250mph或～110ms^-1)，并且在这些速度下，对于大多数(如果不是全部)在路途中可能遇到的路基，Vt将接近或大于Vr。David Rayney在2011年5月15日的书面证据中着重指出了瑞利波的问题，该证据已提交给英国议会委员会审议HS2。

当建造用于高速列车的轨道床时，还必须考虑进一步的影响。轨道临界速度(表示为V_c或Vc)是火车可以在给定轨道上安全行驶的最大速度。Vc主要由轨道本身的属性定义，例如轨道的质量和柔韧性、轨道是否连续焊接或轨道之间是否有间隙以及轨枕之间的距离。这些轨道属性会影响轨道在受到因轨道上的轴载荷导致的垂直振动而产生的力时弯曲的自由度和程度。然而，Vc在某种程度上还受铺设轨道的地面属性(例如下层基板或子压载层的模量)的影响。如果列车速度(Vt)大于此轨道临界速度(Vc)，则来自列车的轴载荷将导致轨道的垂直位移过大，振动加剧甚至列车脱轨。对于现代高速火车，当将轨道铺设在更多类型的常见基底上时，Vt很有可能接近或超过Vc，这对于以较低速度行驶的火车来说不是问题。

与传统列车相比，上述效果本质上是由HST的过高速度引起的，并且显着限制了可以在其上铺设HST轨道床的未改性路基材料类型的选择。除非找到使轨道床稳定并使Vr和/或Vc升高到HST典型和/或所需的Vt值以上的手段，否则这极大地限制了可能用于构建可能限于固体岩石的高速轨道的潜在路线。

用于缓解低剪切瑞利波速度(Vr)和/或提高临界轨道速度(Vc)的当前方法并不令人满意，因为尽管它们可以成功解决这些问题，但也会带来其他问题，例如它们昂贵、耗时或化学稳定的情况可能会对环境造成负面影响。已经提出了挖出轨道下面的软材料(例如粘土)，并用工程的较硬的填充材料(例如采石材料)代替的方法。但是，要提供适合于支撑高速列车的地面，则需要挖掘大量的材料(例如需要用粒状材料代替厚度达5m的粘土)。增大Vr的另一种方法是用水泥、石灰和/或其他化学稳定剂稳定轨道床下面的软质材料，以提高原位材料的刚度。这些方法也可以组合。然而，由于它们的成本，用于减轻瑞利波的已知方法中没有一种在商业上具有吸引力，因为它们使在这样的软土地上铺设新的高速铁路成为一项非常昂贵的工作。

在两个文档中已简要介绍了使用土工格栅解决铁路轨道中产生的瑞利波的问题。GSS发布的新闻通讯“Ground Stiffness News，2017年夏季第3期，第2页(GSS2)”中指出：

“Tensar试验路堤：GSS与Coffey Geotechnics合作，正在其位于萨默塞特郡的土工格栅路堤现场对Tensar International进行CSW测试。CSW测试已用于评估和模拟路堤中一系列土工格栅安装的地层刚度改进。使用CSW测试还可以直接测量瑞利波速，这是高速铁路轨道形成的关键问题。”

GSS在2017年2月15日的网站(GSS1)上提供了相同试验的类似报告，其中指出：

“GSS与Coffey合作，一直在为Tensar International进行土工格栅结构对地层刚度影响的试验。CSW直接测量瑞利波速度，这对于高速列车的轨道床来说是一个重大问题。使用这种先进的测量技术，可以准确确定土工格栅在地层设计中的优势，以进行设计优化。”

GSS1和GSS2都没有公开此试验中使用的土工格栅构造的更多细节，它们更多地侧重于用于评估地面属性的测量技术。在这两个参考文献中都没有什么能激发技术人员阅读任何一个文献来克服前面描述的关于在何处以及如何使用土工格栅来支撑铁路轨道的技术偏见。GSS1和/或GSS2的读者只需假设土工格栅将被定位在铁路轨道床下方常规的浅层深度(0.6m或更小)内，就像过去25年所做的那样，尤其要注意的是Krylov研究表明：瑞利波是在相对较软的地面上以正常速度运行的列车中要考虑的问题，因此并不专门与诸如“HS2”之类的超高速列车相关。

发明内容

本发明的目的是利用现有技术的稳定方法来消除或减轻上述缺点。

出乎意料的是，与本领域技术人员所预期的相反，申请人发现了一种稳定形式的土工铁路建筑的新颖形式，其可以确定土工格栅的最佳位置，该位置可以可选地比现有技术中的土工格栅稳定轨道更深。例如通过提高稳定层的固有瑞利波速度(Vr)和/或提高铺设在稳定层上的轨道的轨道临界速度(Vc)，其可以有利地用于解决与高速列车有关的本文所述的问题，这是一种经济高效的方式，从而可以将高速轨道铺设在以前可能的更多地面类型上。

因此，大体上根据本发明，提供了一种用于铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)，所述构造包括：

轨道床(可选地，所述轨道床包括铁轨)，其限定了位于轨道平面上的轨道；

所述轨道平面下方的由大量颗粒材料形成的层；以及

至少一个位于颗粒层内和/或下方的土工格栅，

其中所述至少一个土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，其中垂直于所述轨道平面和至少一个土工格栅平面二者测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米。

将理解的是，本发明的铁路土工格栅构造可以包括一个或更多土工格栅(例如两个或三个土工格栅)，其中该土工格栅或每个土工格栅位于基本上平行于轨道平面的一个或多个平面(土工格栅平面)中，垂直于轨道平面和每个土工格栅平面之间的待测量距离的每个平均距离在此处表示为Dr_n(其中n是分配给每个土工格栅的序号)，至少其中一个土工格栅平面的至少一个Dr_n大于0.65米。有用的是，在铁路土工格栅构造包括多个土工格栅(例如两个或三个土工格栅)的情况下，土工格栅分别位于不同的土工格栅平面上，这些土工格栅平面位于轨道平面下方的不同平均距离(Dr_n)处。如果有两个或更多土工格栅，则至少有一个土工格栅可以位于轨道下方或小于0.65m的深度，但前提是至少一个土工格栅也位于轨道下方至少0.65m，但在在本发明的优选的铁路土工格栅构造中，每个土工格栅的Dr_n大于0.65m。

可选地，在本发明的铁路土工格栅构造中，由土工格栅稳定的颗粒层可以直接位于轨道床下方，并且稳定的颗粒层可以具有小于或等于Dr的平均层厚度(表示为T_p或Tp)。优选地，Tp小于0.5m，更优选地小于0.4m，最优选地为0.1m至0.35m。将理解的是，如果不是在轨道和土工格栅之间的所有材料均形成由土工格栅稳定的颗粒层的一部分，则Tp不能大于Dr，但可以小于Dr，该层在本文中也称为土工格栅稳定层或GSL。如果GSL的稳定化是由于颗粒和土工格栅的机械互锁而引起的，则GSL在本文中也可以称为机械稳定化层或MSL。在本发明中使用的GSL的优选操作模式是作为MSL。

优选地，Dr大于或等于0.7m，更优选地≥0.8m，甚至更优选地≥0.9m，最优选地≥1m。

有用地，Dr小于或等于5m，更有用地≤4m，甚至更有用地≤3m，最有用地≤2m。

Dr为0.65m至5m，便利地为0.7m至5m，更便利地为0.8m至4m，甚至更便利地为0.9m至3m，最便利地为1m至2m。

有用地，当本发明的铁路土工格栅构造受到在其轨道上运行的火车的作用时，在颗粒层中(例如轨道下方的骨料、土壤、压载物和/或子压载物)产生的瑞利波速度为至少140ms^-1(～500kph或～310mph)；更有用地为至少150ms^-1(～540kph或～335mph)；甚至更有用地为至少160ms^-1(～575kph或～360mph)；例如≥167ms^-1(～600kph或～375mph)；最有用地为至少170ms^-1(～610kph或～380mph)；例如为至少180ms^-1(～600kph或～375mph)；例如≥185ms^-1(～665kph或～415mph)；有利地≥200ms^-1(～720kph或～450mph)，更有利地≥220ms^-1(～790kph或～490mph)，甚至更有利地≥250ms^-1(～900kph或～560mph)，最有利地≥280ms^-1(～1000kph或～620mph)。

为了方便起见，本文中的速度单位的转换(例如在ms^-1、kph和/或mph之间)仅是近似的，并且通常四舍五入到最接近的5个单位，如“大约”和/或波浪符号“～”所示。每小时的公里数或公里/小时的速度在本文中也表示为kph，每小时的英里数表示为mph。

便利地，当本发明的铁路土工格栅构造经受在其轨道上运行的火车的作用时，其轨道中的临界轨道速度为至少140ms^-1(～500kph或～310mph)；更便利地为至少150ms^-1(～540kph或～335mph)；甚至更便利地为至少160ms^-1(～575kph或～360mph)；例如≥167ms^-1(～600kph或～375mph)；更便利地为至少170ms^-1(～610kph或～380mph)；例如为至少180ms^-1(～600kph或～375mph)；例如≥185ms^-1(～665kph或～415mph)；有利地为≥200ms^-1(～720kph或～450mph)，更有利地为≥220ms^-1(～790kph或～490mph)，甚至更有利地为≥250ms^-1(～900kph或～560mph)，并且最有利地为≥280ms^-1(～1000kph或～620mph)。

有利地，本发明的铁路土工格栅构造具有由沿着轨道行进的火车产生的瑞利波速度比允许火车沿轨道行驶的最大速度(在本文中称为轨道速度限制(TSL))高出至少10％，更优选地高出至少15％，甚至更优选地高出至少20％，最优选地高出至少25％，并且例如高出至少33％。

本发明的轨道；包括本发明的土工格栅和/或本文所述的土工格栅的轨道和/或根据本发明的方法制成的轨道可以有用地具有至少55ms^-1(～125mph或～200kph)的TSL，更有用地为69ms^-1(～155mph或～250kph)；并且可选地，TSL的上限可以小于或等于200ms^-1(～720kph或～450mph)。在本发明的其他实施例中，TSL可以优选地小于或等于140ms^-1(～500kph或～310mph)；更优选地≤150ms^-1(～540kph或～335mph)；甚至更优选地≤160ms^-1(～575kph或～360mph)；例如≤167ms^-1(～600kph或～375mph)；最优选地≤170ms^-1(～610kph或～380mph)；例如≤180ms^-1(～600kph或～375mph)；例如≤185ms^-1(～665kph或～415mph)。

便利地，本发明的铁路土工格栅构造具有的临界轨道速度比轨道速度极限高出至少10％，更优选地高出至少15％，甚至更优选地高出至少20％，最优选地高出至少25％，并且例如高出至少33％。

有利地，与没有在同一路基材料上铺设土工格栅的相同铁路建设(此处称为比较轨道)相比，本发明的铁路土工格栅构造提供了瑞利波速度和/或临界轨道速度的增加。比起以相同速度在比较轨道行驶的火车产生的瑞利波速度高出至少10％，更优选地高出至少15％，甚至更优选地高出至少20％，并且最优选地高出至少25％，例如高出至少33％。

本发明的又一个方面广泛地提供了土工格栅和/或其组分的应用，以增加其中瑞利波的速度和/或增加铺设在其上的轨道的临界轨道速度，使其高于至少55ms^-1(～125mph或～200kph)的最大允许列车速度(在本文中也称为轨道速度限制(TSL))，优选地≥69ms^-1(～155mph或～250kph)，更优选地为在本文所述的期望的和/或适合高速列车的任何值和/或范围内，无论是精确的还是近似的转换值。

本发明的另一方面广泛地提供了一种用于建造铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)的方法，该方法包括以下步骤：

提供轨道床(可选地，所述轨道床包括铁轨)，其限定了位于轨道平面上的轨道；

为位于所述轨道平面下方的颗粒层提供位于和/或邻近所述颗粒层的土工格栅，

其中所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，其中垂直于所述轨道平面和土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米。

优选地，在用于构造铁路土工格栅构造的本发明的方法中，铁路土工格栅构造是本发明的和/或如本文所述。

本发明的另一方面提供了构造用于本发明方法的土工格栅稳定的颗粒物质(例如骨料、土壤、压载物和/或子压载层)和通过这种方法获得和/或可获得的土工格栅稳定的颗粒物质(例如骨料、土壤、压载物和/或子压载层)。本领域技术人员将理解，根据本发明稳定的颗粒物质可以是任何合适的颗粒物质，其能够支撑铁路轨道并如本文所述被稳定，并且其不限于上面具体提及的骨料、土壤、压载物和/或子压载层中的一个或多个，其是可以使用的材料类型的非限制性示例。还应当理解，颗粒物(如本文所述被稳定)可以包括新的和/或异地材料，其可以全部或部分代替先前位于铺设、升级和替换铁轨轨道下方的材料，和/或可以包括当地材料，例如从轨道位置下方挖出的土壤(可以可选地重新使用)和/或任何合适材料的组合和/或混合物。

本发明的又一个方面广泛地提供了一种土工格栅，该土工格栅适合于稳定颗粒物(例如骨料、土壤、压载物和/或子压载层)和/或其组分，其中土工格栅和/或组分具有本文所述的至少一个所需的土工格栅属性，例如以下部分所述的特性(i)至(vi)中的至少一个；优选地包括一个或更多，优选地两个或更多，更优选地三个或更多，甚至更优选地四个或更多，最优选地五个或更多，例如全部六个(本文进一步说明和/或本文所述进行测量)：

i)在0.5％应变下的径向割线刚度至少为100kN/m，优选地为200至800kN/m，更优选地为220至700kN/m，最优选地为250至600kN/m，进一步可选地，每种情况下的公差为负(-)60到负(-)100。

ii)在2％应变下(以kN/m为单位)的径向割线刚度为至少80kN/m，优选地为150至600kN/m，更优选地为170至500kN/m，最优选地为200至450kN/m，进一步可选地，每种情况下的公差为负(-)60至负(-)100。

iii)径向割线刚度比(无量纲)至少为0.5，优选地为0.6至0.9，最优选地为0.70至0.85，最优选地为0.75至0.80，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)0.10至负(-)0.20，更可选地为负(-)0.15。

iv)接合部效率为至少90％，优选地为至少95％，更优选地为至少97％，最优选地为至少99％，例如为100％，进一步可选地，在每种情况下的公差至少为负(-)10。

v)间距(优选地六边形间距)为至少30mm，优选地为40至150mm，更优选地为50至140mm，最优选地为65至125mm，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)60至负(-)100。

vi)产品重量为至少0.100kg/m²，优选地为0.120至0.400kg/m²，更优选地为0.150至0.350kg/m²，最优选地为0.170至0.310kg/m²，例如为0.180至0.300kg/m²，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)0.025至负(-)0.040，更可选地为负(-)0.030至0.035。

在本文的示例中提供了可能有助于本发明的土工格栅稳定层的性能属性的更多细节。

在本发明的另一个可选方面，本发明的和/或在本发明中使用的土工格栅具有足够的耐久性，以使土工格栅在pH值为4至9的天然土壤中的最小工作寿命为至少100年，其中待稳定的颗粒物的平均温度低于15℃和/或使土工格栅在pH值为4至9的天然土壤中的最小工作寿命为至少50年，其中待稳定的颗粒物的平均温度低于25℃。

本发明和/或在本发明中使用的土工格栅的另一个可选优点是，它们不需要具有特别高的蠕变减小因子，因为对于本文所述的用途，土工格栅通常不受恒定应变的影响，操作应变水平通常为约0.5％，通常不会给土工格栅带来明显的蠕变。这为技术人员提供了更多的选择来制造土工格栅，该土工格栅将适用于本文所述的本发明。

可选地，本发明和/或在本发明中使用的土工格栅包括由限定孔元件的网格限定元件限定的整体网状结构。可选地，网格限定元件具有均匀的厚度。可选地，网格限定元件包括通过网状结构中的接合部(节点)互连的细长拉伸元件(肋)。便利地，网格限定元件可包括在机器横向(TD)上延伸的多个大致平行的肋结构(例如肋)，和/或多个间隔开的、大致平行的肋结构(例如连接器)，其相对于TD延伸一个角度(网格角)。在肋结构基本上垂直于肋结构(即网格角为约90°)的情况下，肋结构大致位于土工格栅的横向方向(TD)上。土工格栅的实施例还可包括30°至90°的一个或多个网格角，以形成具有三角形形状的孔元件(从土工格栅的平面上方观察)，优选地为3至8个侧面，更优选地为3或4个侧面，最优选地，基本上为直线多边形(例如网格角为大约90°的形状的矩形)和/或基本上为三角形的多边形(例如网格角为大约60°的大致等边的三角形)。应当理解，孔元件可以由多个网状元件直接相遇的尖锐顶点限定，或者优选地可以优选地由弯曲部分部分地限定，例如，其中网状元件通过接合部相遇而避免尖锐顶点可能会产生过大的应力区域。有用地，网格限定元件包括肋结构、接合部和/或细长拉伸元件中的一个或更多个，或更有用地由其组成。

在本发明的铁路土工格栅构造中使用的优选土工格栅中，包括聚合物土工格栅的分子取向聚合物可以通过已经在至少一个方向上以至少2∶1的拉伸比拉伸的聚合物网格(和/或形成网格的聚合物网)来取向，更优选地为至少3∶1。有用地，在一个实施例中，拉伸比可以是2∶1至12∶1，更有用的是2∶1至10∶1，最有用的是3∶1至6∶1。通常，拉伸比将不超过12：1，更优选地将不超过10：1，最优选地将不超过6：1。拉伸比可通过“真线”来确定，“真线”是通常在两个垂直方向上施加(通常通过印刷或绘图)到起始材料上的线。可以将特定位置处的取向确定为两个参考点之间的拉伸比，其中两条真线之一位于待测量取向的位置的任一侧，所述参考点紧邻所述位置。真线通常仅用于实验工作，而不用于生产运行。

土工格栅内的聚合物的分子取向(例如均匀的分子取向)可以通过本领域众所周知的许多技术来确定。技术人员将理解，聚合物的分子取向是由聚合物材料的对准增加所引起的材料的固有属性，不论当在取向方向上拉伸无定形聚合物时聚合物链的对准和/或当半结晶或结晶聚合物在取向方向上拉伸时由于聚合物链和/或聚合物结晶区域的对准。因此，在任何方向上测量但不论如何限定的(例如通过牵伸比或拉伸比)聚合物取向的程度都不需要了解聚合物的制备方法，因为它是聚合物材料固有的可测量特性。用于测量聚合物取向的合适技术包括但不限于以下任何一种：X射线衍射、傅立叶变换红外(FT-IR)光谱法进行的衰减全反射(ATR)、双折射、声波模块、偏振荧光、宽谱NMR、UV和红外二色性、偏振光谱；和/或收缩回复率。鉴于土工格栅比为其他用途而制备的许多聚合物薄膜要厚，通常对于某些分散有紫外线吸收剂(例如炭黑)的辐射不透明，因此XRD和/或收缩回复率特别适用于确定土工格栅中聚合物的分子取向。用于确定本发明的土工格栅的聚合物取向的特别优选的实际测试的非限制性实例是收缩回复率测试。

本发明的一些用于铁路土工格栅构造的土工格栅可以具有至少15kN/m，优选地至少25kN/m的抗拉强度，尽管不希望受到任何理论的束缚，申请人认为这些值的抗拉强度不是本发明的土工格栅和/或适用于本发明的土工格栅的必要要求。如本文所述，土工格栅的抗拉强度是根据BS EN ISO 10319：2015确定的，该测试将土工合成材料的抗拉强度定义为在拉伸样品至破裂的测试过程中观察到的每单位宽度的最大力，单位为kN/m。为了方便和简单起见，土工格栅的抗拉强度也可以以kN为单位引用，在这种情况下，将假定抗拉强度的值对应于ISO 10319：2015中测试的1m宽土工格栅的抗拉强度值。抗拉强度的变化可以通过多种方式来实现，例如通过改变土工格栅的厚度、改变制造土工格栅的聚合物或改变肋拉伸元件的横向间距和/或宽度。

本发明的用于铁路土工格栅构造中的一些土工格栅的割线刚度(可选地在0.5％应变下在由TD和MD限定的土工格栅的平面上测量)为至少400kN/m，优选地为至少450kN/m，尽管不希望受到任何理论的束缚，但申请人认为具有这些值的刚度并不是本发明的土工格栅和/或适用于本发明的土工格栅的必要要求。通常，刚度是割线刚度，除非另有说明，否则割线刚度是在0.5％应变下测得的，尽管割线刚度也可以在2％应变下测得，在这种情况下，刚度的值与在0.5％应变下测得的割线刚度相比将降低约100kN/m。

有用地，在本发明的任何土工格栅中和/或在本发明中使用的网格限定元件(例如细长拉伸元件)的宽度可以为2mm至100mm，并且在一个实施例中优选地为2mm至50mm，更优选地为5mm至40mm，最优选地为10mm至20mm，或者在另一实施例中可选地为2mm至20mm。

有利地，在本发明的任何土工格栅中和/或在本发明中使用的肋结构的宽度可以为2mm至50mm，并且在一个实施例中更优选地为5mm至40mm，最优选地为10mm至20mm，或者在另一实施例中可选地为2mm至20mm，更可选地为6mm至18mm，最可选地为10mm至15mm。

便利地，在本发明的和/或用于本发明的任何土工格栅中的网格限定元件的深度(厚度)可以为0.1mm至10mm，更优选地为0.2mm至5mm，甚至更优选地为0.2mm至2mm，最优选地为0.4mm至2mm。

有用地，在本发明中和/或在本发明中使用的任何土工格栅中的孔元件的长度(便利地可以是孔基本上是多边形的最长边的尺寸)可以为5mm至400mm，更有用地为40mm至300mm，更有用地为40mm到250mm，最有用地为50mm到200mm。

便利地，在本发明的和/或在本发明中使用的任何土工格栅中的孔元件的间距(有用地可能是孔基本上是多边形的MD中的一个重复单元的尺寸)可以为3mm至420mm，更便利地为30mm至310mm，甚至更便利地为35mm至260mm，最便利地为40mm至210mm。重复单元包括孔的尺寸，在网格平面中的每个尺寸上具有一个肋，使得当细分时，形成重复的相同网眼。

有利地，在本发明的任何土工格栅中和/或在本发明中使用的孔元件的宽度可以与长度相同，尤其是在孔是对称的(例如正方形或圆形)的情况下。在一些有用的实施例中，孔的长度大于孔的宽度。优选地，孔元件的宽度为5mm至80mm，并且在一个实施例中更优选地为10mm至80mm，甚至更优选地为20mm至75mm，最优选地为25mm至70mm，或者在另一实施例中可选地为5mm至50mm。

本发明和/或用于本发明的优选土工格栅的平均厚度可以为0.1mm至10mm，更优选地为0.2mm至5mm，甚至更优选地为0.2mm至2mm，最优选地为0.4mm至2mm。

在本发明的铁路土工格栅构造的一个实施例中，包括一种土工格栅，该土工格栅具有宽度为2mm至100mm的网格限定元件和/或限定网格孔的网格限定元件(可选地，这些孔可以具有相同的尺寸和/或形状)，该网格孔的平均长度和/或平均宽度为5mm至400mm，和/或土工格栅的平均厚度(可选地为均匀厚度)为0.1m至10mm。

本发明的另一方面进一步广泛地提供了一种使用土工格栅制备稳定层的方法，该方法包括提供一种或多种本发明的组分和/或组合物(和/或如本文所述)。

可选地，在不希望受任何理论束缚的情况下，申请人还在本发明的其他可选方面中发现，如本文所述，可以使用公式1(或公式1A)使用剪切波速度来计算瑞利波速度：

其中

V_r(或Vr)表示通过具有弹性特性的材料(弹性材料)(例如铁轨轨道下方的地面)的瑞利波速度；

V_s(or Vs)表示剪切波通过弹性材料的速度；

υ表示泊松比(无量纲的横向应变与轴向应变的符号比)，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，甚至更优选地为0.2至0.35，最优选地为0.22至0.30，例如0.26；以及

A和B代表无量纲常数：其中

A为0.8至1.0，优选地为0.85至0.90，更优选地为0.87至0.88；最优选地为0.872至0.876，例如0.874(至3位小数)；以及

B为1.0至1.2，优选地为1.05至1.20，更优选地为1.10至1.15，最优选地为1.112至1.120，例如1.117(至小数点后3位)。

公式1A(在本文的示例部分中描述)是公式1的子集，其具有常数A和B的特定值，其中A＝0.874，B＝1.117。

泊松比还可以随待稳定的颗粒物质中存在的材料而变化。因此，例如在本发明的颗粒材料包括饱和粘土的一个实施例中，当颗粒材料包括饱和粘土时，υ的优选值可为0.4至0.5。在本发明的另一个实施例中，其中颗粒材料包括不饱和或部分饱和的粘土，υ的优选值可以为0.1至0.3。

可以使用与下面公式2中定义的地面密度的简单关系，将公式1(或公式1A)得出的剪切波速度转换为小应变剪切模量(G₀)。给定与地面密度关系的性质，并限制地面密度的变化(例如如果地面包括土壤或由土壤组成)，则如果该密度未知，则可以假定G₀的值对弹性材料(例如地面)的假定密度相对不敏感。

G₀＝ρ(V_s)²公式2，其中

G₀是小应变刚度属性；以及

ρ是弹性材料的密度。

公式1和公式2可以用于仅从子层的属性(即使用公式3)来预测可能在铺设有铁轨轨道的子层上产生的瑞利波的速度：

由于最大列车速度(表示为V_tmax或Vtmax，也称为轨道速度限制或TSL)必须低于Vr以避免或减轻过度损坏，因此可以使用下面的公式4中给出的关系，使用所需的最大列车速度来计算所需的子层属性。

对于高速列车，Vtmax为至少55ms^-1(～125mph或～200kph)，优选地≥69ms^-1(～155mph或～250kph)，因此本发明的铁路土工格栅构造可以有用地具有满足公式4的子层特性，其中Vtmax为至少55ms^-1，优选地≥69ms^-1，更优选地Vtmax具有和/或处于如本文所描述的期望和/或适用于高速列车的任何值和/或范围内。

大致根据前述内容，本发明的又一方面提供了一种用于铁路的土工格栅工程构造(铁路土工格栅构造)，该构造包括：

轨道床(可选地，所述轨道床包括铁轨)，其限定了位于轨道平面上的轨道；

位于所述轨道平面下方的颗粒层；以及

位于和/或邻近所述颗粒层的土工格栅，

其中所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，以使所述土工格栅稳定所述颗粒层，使得所述颗粒层的属性满足公式4A；

其中

υ表示所述颗粒层的泊松比，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，最优选地为0.2至0.35；

G₀为所述颗粒层的小应变刚度属性；以及

ρ是所述颗粒层的密度；以及

其中可选地，垂直于所述轨道平面和土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米，更优选地，Dr具有和/或处于如本文所期望和/或适用于本发明的任何数值和/或范围内。

本发明的又一方面提供了一种用于建造铁路的土工格栅工程构造(铁路土工格栅构造)的方法，该建造方法包括：

限定将沿其定位的轨道床平面(可选地，所述轨道床包括铁轨)；

在所述轨道平面下方提供颗粒层，其中土工格栅位于和/或邻近所述颗粒层，

其中所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，以使所述土工格栅稳定所述颗粒层，使得所述颗粒层的属性满足公式4A；

其中

υ表示所述颗粒层的泊松比，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，最优选地为0.2至0.35；

G₀为所述颗粒层的小应变刚度属性；以及

ρ是所述颗粒层的密度；以及

其中可选地，垂直于所述轨道平面和土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米，更优选地，Dr具有和/或处于如本文所期望和/或适用于本发明的任何数值和/或范围内。

在本发明的这个方面，提供了一种确定土工格栅的最佳位置以最小化瑞利波的不利影响和/或提高轨道临界速度的手段。对于某些类型的颗粒材料，可以发现，最佳深度比在本文其他地方描述的构造中的0.65m的优选深度浅。

本发明的又一个方面提供了一种在建造用于铁路的土工格栅工程构造(铁路土工格栅构造)的方法中的土工格栅的应用，其包括：

限定将沿其定位的轨道床平面(可选地，所述轨道床包括铁轨)；

限定位于所述轨道平面下方的颗粒层，其中土工格栅位于和/或邻近所述颗粒层，

所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，所述平面被限定为使得所述土工格栅被计算以稳定所述颗粒层，使得所述颗粒层的属性满足公式4A；

其中

υ表示所述颗粒层的泊松比，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，最优选地为0.2至0.35；

G₀为所述颗粒层的小应变刚度属性；以及

ρ是所述颗粒层的密度；以及

其中可选地，垂直于所述轨道平面和土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米，更优选地，Dr具有和/或处于如本文所期望和/或适用于本发明的任何数值和/或范围内。

对于本领域技术人员而言，本发明的各个方面的许多其他变型和实施例将是显而易见的，并且这种变型在本发明的广泛范围内。因此，将理解的是，为了清楚起见在单独的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见，在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合来提供。

在本文的权利要求中给出了本发明的各方面及其优选特征，无论这些权利要求是否直接对应于本文的描述的一部分，这些权利要求均构成本发明公开内容的组成部分。应当理解，根据适用的当地法律，可以从本文的权利要求中推断出的字面意思并不限制经修改的权利要求书就其非字面范围之外的侵权可能提供的适当保护范围。因此，不应从说明书中与权利要求的字面意义有关的陈述中得出任何推论，即本申请中描述的任何实施例、示例和/或优选特征均不属于这种保护范围。

除非从上下文出发，否则本文所用的某些术语在下文中定义和解释，除非它们的含义清楚地另外指明。

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有并且应当赋予与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。

除非上下文另外明确指出，否则本文所用术语的多种形式应解释为包括单数形式，反之亦然。

土工格栅

土工格栅是高抗拉强度的网状结构，用于稳定或增强土工工程构造中的颗粒材料(例如土壤或颗粒)。更具体地，土工格栅嵌入在建筑物的颗粒材料中，使得该材料然后可以锁定到土工格栅的开放网格中。土工格栅可以以许多不同的方式来制造，例如通过缝编由例如聚合物长丝制成的织物并涂上柔性涂层(例如PVC或沥青)，或通过编织或针织，或者甚至将定向的塑料股线连接在一起。土工格栅具有固有的结构局限性，以使该网格适用于土木工程，尤其适用于稳定的铁路轨道，以与本文所述的高速列车配合使用。如本文所述使用的优选土工格栅是整体的网状结构的形式，其包括分子取向的聚合物，其中土工格栅是单轴或双轴取向的。在一个实施例中，如本文所述使用的土工格栅可以是整体的、分子取向的塑料网状结构的形式，该塑料网状结构由包括细长拉伸元件的互连的网格限定元件形成。

众所周知，土工格栅可以通过拉伸已经设置有(例如通过冲压)孔阵列(例如在矩形或其他合适的网格图案上)的塑料片材起始材料来生产。拉伸塑料片材起始材料产生网状结构形式的土工格栅，该网状结构由包括细长拉伸元件以及接合部的网格限定元件组成，该拉伸元件至少部分地通过接合部互连。这样的土工格栅通常被称为“冲压和拉伸”土工格栅。在通过这种方法生产土工格栅时，拉伸操作会在拉伸方向上将聚合物“拉出”以形成细长拉伸元件，从而扩大原始片材起始材料中的孔，从而产生最终的网状结构(即土工格栅)。拉伸操作在细长拉伸元件中以及(在较小程度上)在接合部提供了聚合物的分子取向(在拉伸方向上)。取向度可以由“拉伸比”表示，该拉伸比是土工格栅表面上的两个点之间的距离与片材起始材料上的相应点之间的距离(即，在拉伸之前)之比。正是分子取向为土工格栅提供了所需的强度特性(因为分子取向的聚合物在拉伸方向上的强度比未取向的聚合物高得多)。分子取向在常温条件下是不可逆的，土工格栅在其制造后即暴露于其中，例如在储存运输和使用过程中。

通过拉伸有孔的塑料片材起始材料产生的土工格栅可以是单轴或双轴取向的。在单轴取向(“单轴”)土工格栅的情况下，拉伸仅在单个方向上进行，而双轴定向(“双轴”)土工格栅是通过在片材起始材料的平面中使用两个相互垂直的拉伸操作产生的，这些操作通常是相互垂直的，并且通常是顺序进行的(但可以使用行业内已知的适当设备同时进行)。通过在一个方向(对于单轴产品)或两个方向(对于双轴产品)上拉伸有孔的塑料片材起始材料来生产单轴和双轴网状结构的技术，在例如GB2035191(相当于US4374798和EP0374365)中进行了公开。土工格栅的其他示例在WO 2004/003303和WO 2013/061049中示出。

土工格栅(例如如本文所述的格栅和/或网格)主要用于通过辅助层内和/或层间的颗粒互锁来稳定未结合的层，该稳定功能由例如欧洲技术评估组织(EOTA)欧洲评估文件(EAD)080002-00-0102定义，并且在欧洲，土工格栅具有此稳定技术的欧洲技术评估(ETA)证书。土工格栅优选根据符合BS EN ISO 9001：2008要求的管理系统进行制造。本发明和/或用于本发明的更优选的土工格栅包括具有三角形孔的六边形结构，其由经冲压和拉伸的聚丙烯片材制成，然后将其沿三个方向取向使得所得的具有大体矩形横截面的肋具有高度的分子取向性，该分子取向性贯穿整体的节点或接合部的质量。如果将细碎的炭黑除以土工格栅的总重量为100％，则典型土工格栅的最小含量为2％(重量)。

铁路轨道

本文所用的铁路或铁路轨道(也称为“铁道”，其含义同义)表示一条轨道，该轨道限定了火车、有轨电车或其他类似的被引导车辆将沿其行进的路径，并且还提供了定向引导装置，该定向引导装置帮助该车辆跟随该轨道。火车是指能够沿着铁路行驶并由定向引导装置引导的任何车辆。优选地，在本发明的一方面中，定向引导装置包括平行铁轨(由钢或其他合适的材料制成)，其以固定的距离(该距离表示轨距)设置。火车轮轴具有相同的固定轨距，因此它们可以支撑火车并在沿轨道运行时沿着轨道被引导。常用的轨距是标准轨距、宽轨距或窄轨距，其中1435mm的标准轨距占世界铁路线的55％。通常，可以由任何合适的材料(通常是木材或混凝土)制成的轨枕在轨道方向上沿轨道纵向均匀地间隔开，以使铁轨保持恒定的间距。然而，可以想到在没有铁轨的情况下的其他轨道配置也在本发明的范围内。这些包括例如平板轨道，其中铁轨连接到钢筋混凝土平板和磁悬浮轨道(磁悬浮)，其中仅可选地需要铁轨来机械地支撑车辆，其可以替代地或者也可以通过对磁场或其他场的主动或被动控制来支撑，以减少或基本上消除火车与轨道之间的摩擦。当火车高速沿着这样的轨道行驶时，无论火车是否也被支撑在铁轨上，火车的高速运动仍可能在支撑轨道的地面上产生瑞利波。因此，将认识到，本发明的土工格栅工程构造仍可用于构造不具有铁轨的铁路轨道，因为缺少铁轨不会阻止瑞利波效应。因此，本领域技术人员将理解，本文所使用的铁路的定义涵盖一些轨道，这些轨道包括引导装置，但是可能不包括这样的铁轨。

高速列车

高速列车(HST)在本文中是指那些通过使用为高速而设计或升级的轨道能够以比常规列车更高的速度行驶的列车。欧盟指令96/48/EC将高铁定义为在专为高速建造的轨道上的最低时速为至少每小时250公里(kph)(大约每小时155英里(mph)或大约69ms^-1)，在从现有轨道升级后的轨道上为至少200kph(约124mph，或约55m s^-1)。对于在本发明的轨道上行驶的火车来说，比这些速度高得多的速度是可能的，并且被设想在本发明的范围内。典型的HST的运行速度为200kph至500kph(约124mph至约310mph或约55ms^-1至139ms^-1)。高速铁路的轨道(在本文中也称为高速轨道)表示适合HST沿其在此限定的高速行进的轨道。优选的高速轨道经过特殊设计，比常规的铁路轨道具有更浅的坡度和更宽的曲线。

颗粒材料

本发明的铁路土工工程构造和/或用于本发明的铁路土工工程构造的铁路轨道可以被(直接或间接)放置在一层或多层颗粒材料(颗粒层)上，该颗粒材料可以被一个或多个土工格栅稳定，或者可选地被机械地稳定。术语“颗粒填充物”在本文中与颗粒材料同义地使用。应当理解，在本发明的构造中使用的土工格栅主要用于解决如本文所述的瑞利波和/或临界轨道速度的问题，并且可选地还可以支撑上面的轨道床。因此，可以替代地和/或另外地通过铺设在浅深度(例如200mm至300mm)上的一个或多个其他土工格栅来提供对轨道床的支撑，除了在更深处以增加Vr和/或Vc的土工格栅之外，土工格栅通常在现有技术的铁路建设中使用该支撑来形成机械稳定层(MSL)。

可以与土工格栅一起使用以构造本发明的铁路土工工程构造的颗粒材料可以作为填充材料(例如骨料)被引入现场，和/或可以包括天然存在于其上的颗粒材料或由其组成，例如原位土壤，其可以被临时挖开以形成沟槽，土工格栅放置在该沟槽中，然后重新引入到挖开沟槽中。平均颗粒尺寸可以优选地与用于促进孔中的颗粒互锁以增强机械稳定性的土工格栅的网孔的平均尺寸相当。可以选择颗粒材料的尺寸以与可用的土工格栅网格尺寸一起使用，和/或反之亦然。

可以通过筛分确定符合BS 5930的材料的粒度分布(PSD)来测量本文所述的颗粒材料的粒度值。分级良好的材料的均匀性系数(C _u ＝D₆₀/D₁₀)大于4。然而，具有其他PSD的颗粒物质(例如，多峰如单峰或双峰)不排除在本发明之外。

塑料材料

塑料材料优选地表示一种材料，该材料可选地包括一种或多种具有足够高的分子量的聚合物，以为土工格栅提供在本文所述的应用中所需的特性，但也能够通过施加的热量、压力和/或条件进行处理，以如本文所述进行取向。各种聚合物材料可以用作塑料片材的起始材料(土工格栅前体元件)，并且本文描述了合适的聚合物的非限制性示例，该聚合物可以是热塑性的。

在本发明中有用的和/或用于本发明的土工格栅可以包括一种或多种选自以下非限制性聚合物的聚合物：聚烯烃[例如聚丙烯和/或聚乙烯]聚氨酯、聚乙烯卤化物[例如聚氯乙烯(PVC)]、聚酯[例如聚对苯二甲酸乙二酯–PET]、聚酰胺[例如尼龙]和/或非烃类聚合物；更有用地包括一种或多种选自以下的聚合物：高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和/或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；最有用的是包括PP，例如包含PP。

土工格栅和/或其层(如果土工格栅是层压板)中的组成聚合物可以被取向、吹塑、收缩、拉伸、浇铸、挤出、共挤出和/或包括任何合适的混合物和/或其组合。包括土工格栅的聚合物可以可选地通过任何合适的方式，例如电子束(EB)或UV交联而交联，如果需要的话，可以使用合适的添加剂。

用于生产本发明的和/或用于本发明的土工格栅的聚合物树脂通常以粒料形式商购获得，并且可以使用本领域已知的方法熔融共混或机械混合，例如使用市售的设备，包括滚筒、混合器和/或搅拌器。所述树脂可以具有与其他附加树脂以及诸如加工助剂和/或着色剂的公知添加剂共混的其他树脂。制备聚合物片材的方法是众所周知的，例如为了生产可制成土工格栅网格的聚合物片材，可将树脂和可选的添加剂引入挤出机中，在树脂中可通过加热使其熔融增塑，然后转移至挤出模具中以形成片材。挤出和模具温度通常取决于所加工的特定树脂，并且合适的温度范围通常是本领域已知的，或者在树脂制造商提供的技术公告中提供。处理温度可能会根据所选的处理参数而有所不同。

可以通过在合适的温度下拉伸来取向用于制备本发明的土工格栅和/或用于本发明的土工格栅的聚合物片材。所得的取向片材可表现出大大改善的性能。如果仅在一个方向(单轴)上拉伸该片材，则取向可以沿一个轴；如果在该片材的平面中在两个相互垂直的方向上拉伸片材，则取向可以沿双轴(双轴)。双轴取向片材可以是平衡的或不平衡的，其中不平衡的片材在优选方向上具有较高的取向度。常规地，纵向方向(LD)是片材穿过机器的方向(也称为机器方向或MD)，而横向方向(TD)垂直于MD。优选的双轴片材在MD和TD上均取向。

术语“有效的”、“可接受的”、“活性的”和/或“合适的”(例如参考任何一种或多种工艺、用途、方法、应用、产品、材料、结构、构造、组成、成分、组分和/或本文所述和/或在本发明中适当使用的聚合物)应理解为是指本发明的那些特征，如果以正确的方式使用，它们将提供所需的属性，以使其具有添加和/或合并的功能，如此处所述。这样的效用可以是直接的，例如当一个部分具有上述用途所需的性质时，和/或例如在一个部分具有在制备另一个直接效用的部分中用作中间体和/或其他工具时是间接的。如本文所使用的，这些术语还表示整体的子实体(例如组分和/或成分)与产生本文所述的有效的、可接受的、活性的和/或合适的端部土工格栅和/或结构相容。

与没有土工格栅的相同结构相比，本发明的优选用途包括使用土工格栅来制备用于轨道的铁路土工工程构造(有用地是本发明的铁路土工工程构造)，以增加瑞利波速度和/或临界轨道速度的用途，其比允许列车行驶的最大速度(TSL或Vtmax)高出至少10％，更优选地高出至少15％，甚至更优选地高出至少20％，最优选地高出至少25％，例如高出至少33％。

方便地，与没有土工格栅的相同结构相比，本发明的另一应用包括使用土工格栅来制备用于轨道的铁路土工工程构造(有用地是本发明的铁路土工工程构造)，以将瑞利波速度和/或临界轨道速度增加到至少140ms^-1(～310mph或～500kph)；更优选地为至少150ms^-1(～335mph或～540kph)；甚至更优选地为至少160ms^-1(～360mph或～570kph)；(例如≥167ms^-1(～375mph或～600kph))，最优选地为至少170ms^-1(～380mph或～610kph)，例如为至少180ms^-1(～400mph或～650kph)(例如≥185ms^-1(～410mph或～660kph))。

除非上下文另外明确指出，否则本文所用术语的多种形式应解释为包括单数形式，反之亦然。

如本文所使用的术语“包括”将被理解为是指下面的列表不是穷举的，并且可以包括或可以不包括任何其他附加的合适项目，例如合适的一个或多个另外的特征、组分、成分和/或取代基。

在本文中对本发明的讨论中，除非有相反的说明，否则参数的允许范围的上限和下限值的替代值的公开，并指出其中一个值比另一个值更可取，这将被解释为一个隐含陈述，即该参数的每个中间值，在所述替代方案的更优选和较不优选之间，相对于所述次优选值，其本身优选，并且还次于每个次优选值和所述中间值。

对于本文给定的任何参数的所有上边界和/或下边界，边界值包括在每个参数的值中。还应理解，在本发明的各种实施方式中，本文所述的参数的优选的和/或中间的最小和最大边界值的所有组合还可以用于为各种其他实施例和/或偏好的每个参数限定替代范围，不管是否在本文中具体公开了这些值的组合。

将理解的是，本文中表示为百分比的任何数量的总和不能超过100％(允许四舍五入误差)。例如，当以组合物(或其相同部分)的重量(或其他)百分比表示时，本发明的组合物(或其部分)所包括的所有组分的总和可总计为100％，允许四舍五入误差。然而，在组分的列表不是穷举的情况下，每个这样的组分的百分比之和可以小于100％，以允许一定百分比用于在此未明确描述的任何其他组分的另外的量。

如本文所用，“基本上”是指暗示其大量或比例的数量或实体。在“基本上”被使用的上下文中与之相关时，则应理解为在数量上(相对于说明书中所指的任何数量或实体而言)至少占80％，优选至少85％，更优选地至少90％，最优选地至少95％，特别地至少98％，例如约100％的相关整体。通过类推，术语“基本上不含”可以类似地表示其所指的数量或实体占不超过20％，优选地地不超过15％，更优选地不超过10％，最优选地不超过5％，尤其是不超过2％，例如约0％的相关整体。

相对于以类似方式使用的已知土工格栅，本发明的土工格栅和/或构造和/或本发明(和/或其任何组分)也可表现出改进的性质。这种改进的性质可以是本文所述的优选和/或通过类似术语所描述的那些性质中的至少一个，优选多个，更优选三个或更多个。在本发明中优选的土工格栅和/或构造和/或用于本发明的土工格栅可以在两个或更多个，优选三个或更多个，最优选在本文描述为优选或相似的那些性质的其余部分中表现出可比较的性质(与已知的组合物和/或其组分相比)。

如本文所用，改进的性能是指本发明的组分、土工格栅和/或构造和/或在本发明中使用的值，可以在本文中描述的土工格栅和/或构造的值大于已知参考组分值的+8％，更优选地>+10％，甚至更优选地>+12％，最优选地>+15％。

如本文所用，可比较的性质是指本发明的组分、土工格栅和/或构造和/或在本发明中使用的值在本文可描述的已知参考组件、土工格栅和/或构造的值的+/-6％以内，更优选地+/-5％，最优选地+/-4％。

本文中用于改善和可比较的性质的百分比差异是指本发明的组分、土工格栅和/或构造和/或在本发明中使用的组分与已知参考部件、土工格栅和/或构造之间的分数差，其中以相同单位以相同方式测量性质(即如果要比较的值也以百分比衡量，则不表示绝对差)。

除非另有说明，否则本文所有测试也均在定义于此的标准条件下进行。

如本文所用，除非上下文另有说明，否则标准条件是指大气压力，50％±5％的相对湿度，环境温度(22℃±2°)和气流小于或等于0.1m/s。除非另有说明，否则本文所有测试均在本文定义的标准条件下进行。

附图说明

通过以下非限制性的图1至图5说明本发明，其中：

图1示出了未经处理的地面上的铁路轨道构造(表示为Comp A)；

图2示出了一种铁路轨道构造，该构造使用颗粒状的底层材料替代深度为5m(表示为Comp B)，这是目前提出的构造高速列车线路的方法；

图3示出了使用分层和具有粒状填充物的土工格栅机械稳定层(MSL)的铁路轨道构造(如本文所述的测试示例1至4中所使用的)。在3D数值模型中，将图3中所示的构造用于计算图4和图5中给定的刚度和构造深度下通过地面的剪切波速度；

图4示出了纵向(与路堤长度平行)CSW测试在0.002％应变下的剪切速度(后缀2表示第二次测试中的测试)；以及

图5示出了横向(垂直于路堤长度)CSW测试在0.002％应变下的剪切速度(后缀2表示第二次测试中的测试)。

具体实施方式

应当注意，在本发明的方面或实施例之一的上下文中描述的实施例和特征也适用于本发明的其他方面，无论这些特征是否被陈述为优选或类似的术语。尽管已经参考特定示例在说明书中公开了实施例，但是将认识到，本发明不限于那些实施例。因此，在此描述的本发明的最广泛范围与在此描述的每个实施例和/或示例之间的所有中间概括都被认为包括本发明。在本发明的一个实施例中描述的任何特征的组合和/或混合物可以通过类推或其他方式应用于本发明的任何其他实施例，并且被设想为包括本发明。各种修改对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见，并且可以从本发明的实践中获得，并且在可适用的当地法律允许的范围内，即使在权利要求的字面意义之外，也可以在本发明的广泛保护范围内考虑这种变化。将理解的是，在不脱离本发明公开和教导的方法和组成的情况下，所使用的材料和细节可以与说明书稍有不同或进行修改。

本发明的其他方面及其优选特征在本文的权利要求中给出。

示例1(TX150)、示例2(TX130S)、示例3(TX170)和示例4(TX190L)以及CompA至 CompC

现在将参考以下非限制性示例来详细描述本发明，所述非限制性示例仅作为說明。

不希望受到任何理论的束缚，申请人认为，在轨道子层中产生的波速可能与轨道下方的底层材料(即地面，通常是土壤)的刚度有关，并且随着波穿透深度的增加，频率降低而波长(λ)增加。高频波仅在浅层传播。低频波在浅层和深层中传播。因此，通过地面的波速将随频率和深度而变化，这种现象通常称为几何色散。据信，与来自S波分量的贡献相比，P波分量对固有瑞利波速度(Vr)的贡献很小。因此，S波速度(Vs)可用于确定地面刚度，尤其是在地面表现出基本弹性的情况下。在本发明的一个实施例中，申请人发现，例如可以使用公式1A从Vs得出Vr到第一近似值：

其中

Vr是穿过地面的瑞利波速度；

Vs是S波通过地面的速度；以及

υ是泊松比(横向应变与轴向应变的符号比)。

使用与公式2中定义的与地面密度的简单关系，可以将S波的速度分布转换为较小的应变剪切模量(G₀)。给定与地面密度(例如土壤)的关系的性质并限制其变化，如果未知，则G₀的推导对假设的地面密度相对不敏感。

G₀＝ρ(V_s)²公式2，其中

G₀是小应变刚度属性；以及

ρ是地面的密度。

刚度表示给定地面深度的近似平均刚度。如果地面是土壤，那么在大多数地面条件下(24％变化)，土壤密度通常在1.6Mg/m³至2.1Mg/m³之间变化，因此，G₀的推导对假定的土壤密度相对不敏感(如果未知)，并且假设土壤密度是保守的(即下限)。

可以使用关系E＝G.(2.(1+υ))将G₀转换为杨氏模量(E)。与剪切刚度不同，E受泊松比的土壤孔隙水刚度的影响，泊松比在0.2(完全排水)至0.5(对于不排水的饱和土壤)之间变化。因此，选择合适的泊松比值对于确定当前排水条件下的代表性E值很重要。对于排水条件，泊松比通常在0.2至0.35的范围内，这导致E值的计算范围为32％。如果未知泊松比，则可以选择保守(低)值，从而产生较低的刚度值。如果未提供特定地点的信息，则可以使用默认的典型下界土壤密度1.80Mg/m³和典型的排水泊松比0.26。这些值可以在确定了特定地点的值的情况下进行调整，或反映饱和土壤中不排水的排水条件。

通过本文所述示例中的测试获得的刚度值是与低于约0.002％的应变水平有关的小应变刚度值。在示例中，使用以下地震源和阵列地震检波器进行了现场测试。标准摇床–GSS标准80kg摇床-10至91Hz；以及EM摇床–GSS电磁振荡器摇床–50至400Hz。测试是在2.0m高，40m长的试验路堤上进行的。该路堤以颗粒状石灰石作为填充材料，符合从采石场储存的英国公路工程(SHW)6F1规范。路堤被分为5个区域，每个区域分别宽6m和深2m，如下表1所示。

表1

Comp A和Comp B分别在图1和图2中示出，并且表示不具有(Comp A)和具有(CompB)土工格栅的现有技术的铁路土工工程构造。

这些测试中使用的表1中的示例1至示例4和Comp C的构造如图3所示，土工格栅位于水平面内，水平面紧邻标记为MSL的层下方和标记为颗粒填充的上方。所使用的土工格栅是可从Tensar International Limited商购获得的相应土工格栅产品，其注册商标为

以及表1中给出的商品名称，但Comp C除外，其中使用了相同的构造而没有任何土工格栅。

为了验证在路堤测试区达到了相似的压实度，对路堤进行了核密度计(NDM)测试(针对所用的特定填充物进行了校准)以及填充材料的校准测试。NDM测试仅在测试路堤的顶部200mm内进行，表2中汇总了从这些测试获得的原位密度和含水量。

表2

(a)每个区域平均进行6次测试。

(b)实验室对收集的散装(bulk)样品进行的含水量测定

观察到，测试路堤下方的地面包括采石场废物，这些采石场废物具有各种大小的颗粒材料(从细粒土壤至巨石大小的颗粒)，因此被松散压实。在相同的测试路堤上隔几个月的不同时间进行了两次测试。第一次测试在多雨和潮湿的条件下进行，第二次测试在强风、干燥和明亮条件下进行。与第一次测试期间的路堤其余部分相比，观察到对照区域(Comp C)和示例1区域以下的土壤特别潮湿。在每个测试区域中的测量都是沿纵向(见图4)和横向穿过路堤(见图5)进行的，同时也进行了反向测量。

在图4至图5中绘制了分散曲线，显示了沿路堤纵轴的剪切波速度(Vs)(图4)以及沿其宽度的纵波速度(Vs)(图5)。假设路堤材料的泊松比(υ)为0.26，则使用上述公式1A从试验数据中计算出这些曲线。这些测试中使用的两个地震源的组合频率范围是10Hz至400Hz。穿透深度直接取决于源频率的特征，并且主要取决于路堤介质中S波的速度(Vs)。例如，在测试路堤中产生的S波的平均速度约为200m/s的情况下，在路堤中产生的相应瑞利波的10Hz分量会穿透到低于地面约7m至约10m的深度，并且相应的瑞利波的400Hz分量将穿透路堤直到低于地面约0.2m至约0.3m的深度。

相应的瑞利波表示为瑞利波，当其在路堤中产生时(例如火车沿轨道的移动)将包括与如前所述的地震源测试中(并由阵列地震检波器记录)在路堤中引起的S波等效的S波分量。为了完整起见，使用本文所述模型中的测试数据计算出Vs的曲线，深度低于地面15m。但是，由于测试路堤的深度仅比地面低2.0m，因此图4和图5中显示的Vs值仅针对顶部2m计算得出。

结果

从第二次测试获得的结果表明，与第一次测试相比，表面附近的剪切速度(Vs)降低了(约为0.4m至0.5m)。据信这是由于风化导致两次测试之间的近两个月间隔内的应变软化，而实际上，这种颗粒材料在使用中会被约600mm的构造覆盖，并且不会以这种方式暴露出来。对照路堤和测试路堤的纵向刚度(图4)比横向刚度(图5)高出约25％。据信这是由于测试路堤在其宽度上比其长度上受到的约束更少。这两种影响都是试验的伪影，在为实际使用而构造的现实世界的铁路轨道中不太可能遇到，因此这些差异被认为不是特别重要。

示例1(TX150)在两种测试中都提供了可接受的、但较低的路堤刚度增加。

示例2(TX130S)在该层的顶部具有与示例3(TX170)类似的效果。

示例3(TX170)使路堤的纵向刚度增加了20％至60％。

使用最坚硬的土工格栅的示例4(TX190L)在纵向刚度方面的改进最大，介于30％和70％之间。

示例5(TX150L)是示例1的稍厚的版本，也提供了路堤刚度的可接受的增加，在本文所述的测试中产生了与本文示例1至示例4给出的结果相似的结果。

稳定功能所需的认证是ETA 12/0530

表3a产品的性能相关的物理特性

产品特性单位示例(产品)申报值公差

表3b产品的性能相关的物理特性(接上)

产品特性单位示例(产品)申报值公差

表4产品标识属性

产品特性单位示例(产品)申报值公差

表3a、表3b以及表4的注释(示例1至示例5)

(1)根据EOTA技术报告TR41 B.1测量。

(2)根据EOTA技术报告TR41 B.2测量。

(3)根据EOTA技术报告TR41 B.4进行测量。

(4)根据EOTA技术报告TR41 B.3测量。

耐久性声明(5、6和7)在低于15℃的土壤温度下，假定土工格栅在pH值为4至9的天然土壤中的最小使用寿命为100年，如果在30天内覆盖，则土壤温度低于25℃时预计将持续50年。

(5)根据EN 12224评估的土工格栅的耐候性(resistance to weathering)。保留强度大于80％，安装后最长暴露时间为1个月。

(6)根据EN ISO 13438确定抗氧化性。在假定的50年工作寿命中，其遵循EN ISO12438的方法A2的原理，所不同的是曝露温度为120℃，曝露时间为28天。ETA证书12/0530中提供了证明。

(7)根据EN 14030确定对酸性和碱性液体的耐久性。

Claims (28)

1.一种用于铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)，所述构造包括：

轨道床(可选地，所述轨道床包括铁轨)，所述轨道床限定了位于轨道平面上的轨道；

所述轨道平面下方的由大量颗粒材料形成的层；以及

位于颗粒层内和/或下方的至少一个土工格栅，

其中所述至少一个土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，其中垂直于所述轨道平面和所述土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米。

2.根据权利要求1所述的铁路土工格栅构造，其中所述颗粒层位于所述轨道床正下方的位置。

3.根据权利要求1或2所述的铁路土工格栅构造，其中所述颗粒层的平均厚度小于Dr，优选地小于0.5米，更优选地小于0.4米，最优选地为0.1米至0.35米。

4.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中Dr大于或等于0.7米，更优选地≥0.8米，甚至更优选地≥0.9米，最优选地≥1米。

5.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中Dr小于或等于5米，更有用地≤4米，甚至更有用地≤3米，最有用地≤2米。

6.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中Dr为0.65米至5米，便利地为0.7米至5米，更便利地为0.8米至4米，甚至更便利地为0.9米至3米，最便利地为1米至2米。

7.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述颗粒层还通过至少一个其他机械稳定层和/或化学稳定层被稳定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅为整体的、分子取向的网状形式，其包括在至少一个方向上基本上分子取向的聚合物。

9.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅的聚合物在至少两个基本上垂直的方向(双轴取向)上分子取向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅包括互连的网格限定元件，其包括细长拉伸元件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅包括由基本上笔直取向的股线互连的横向杆，至少一些所述股线以与杆成直角的方向成一个大角度从一个杆延伸到下一个杆，并且在所述土工格栅的整个宽度上以相等和相反的角度交替这样成角度的股线。

12.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅为整体的、分子取向的塑料网状结构。

13.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅的厚度为0.1米至5毫米，优选地为0.2毫米至2毫米。

14.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中包括所述聚合物土工格栅的分子取向聚合物是通过已经在至少一个方向上以至少2：1的拉伸比拉伸的聚合物网格(和/或形成网格的聚合物网)来取向，所述拉伸比优选地至少为2∶1至12∶1，更优选地为2∶1至6∶1。

15.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅的抗拉强度为至少10kN/m。

16.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其中所述土工格栅具有宽度为2毫米至100毫米的网格限定元件，所述网格限定元件限定了具有5毫米至400毫米的平均长度和/或平均宽度的网状孔(可选地，这些孔可以具有相同的尺寸和/或形状)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其具有至少55ms^-1(

或

)，更优选地≥69ms^-1(

或

)的瑞利波速度(Vr)。

18.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其还包括具有铁轨的铁路轨道，其中所述铁轨的临界轨道速度为至少140ms^-1(

或

)，更优选地为至少150ms^-1(

或

)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，其具有选自以下(i)至(vi)中的任意一个或更多属性，优选地两个或更多属性，更优选地三个或更多属性，甚至更优选地四个或更多属性，最优选地五个或更多属性，例如全部六个属性：

i)在0.5％应变下的径向割线刚度至少为100kN/m，优选地为200至800kN/m，更优选地为220至700kN/m，最优选地为250至600kN/m，进一步可选地，每种情况下的公差为负(-)60到负(-)100。

ii)在2％应变下的径向割线刚度为至少80kN/m，优选地为150至600kN/m，更优选地为170至500kN/m，最优选地为200至450kN/m，进一步可选地，每种情况下的公差为负(-)60至负(-)100。

iii)径向割线刚度比(无量纲)至少为0.5，优选地为0.6至0.9，最优选地为0.70至0.85，最优选地为0.75至0.80，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)0.10至负(-)0.20，更可选地为负(-)0.15。

iv)接合部效率为至少90％，优选地为至少95％，更优选地为至少97％，最优选地为至少99％，例如为100％，进一步可选地，在每种情况下的公差至少为负(-)10。

v)间距(优选地六边形间距)为至少30毫米，优选地为40至150毫米，更优选地为50至140毫米，最优选地为65至125毫米，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)60至负(-)100。

vi)产品重量为至少0.100kg/m²，优选地为0.120至0.400kg/m²，更优选地为0.150至0.350kg/m²，最优选地为0.170至0.310kg/m²，例如为0.180至0.300kg/m²，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)0.025至负(-)0.040，更可选地为负(-)0.030至0.035。

20.一种用于建造铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)的方法，可选地为根据前述权利要求中任一项所述的铁路土工格栅构造，所述方法包括以下步骤：

提供轨道床(可选地，所述轨道床包括铁轨)，所述轨道床限定了位于轨道平面上的轨道；

为位于所述轨道平面下方的颗粒层提供位于和/或邻近所述颗粒层的土工格栅，

其中所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，其中垂直于所述轨道平面和所述土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米。

21.一种适用于根据权利要求1至19中任一项所述的铁路土工工程构造的土工格栅和/或根据权利要求20所述的方法的土工格栅，其中所述土工格栅具有选自以下(i)至(vi)中的任意一个或更多属性，优选地两个或更多，更优选地三个或更多，甚至更优选地四个或更多，最优选地五个或更多，例如全部六个：

i)在0.5％应变下的径向割线刚度至少为100kN/m，优选地为200至800kN/m，更优选地为220至700kN/m，最优选地为250至600kN/m，进一步可选地，每种情况下的公差为负(-)60到负(-)100。

ii)在2％应变下的径向割线刚度为至少80kN/m，优选地为150至600kN/m，更优选地为170至500kN/m，最优选地为200至450kN/m，进一步可选地，每种情况下的公差为负(-)60至负(-)100。

iii)径向割线刚度比(无量纲)至少为0.5，优选地为0.6至0.9，最优选地为0.70至0.85，最优选地为0.75至0.80，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)0.10至负(-)0.20，更可选地为负(-)0.15。

iv)接合部效率为至少90％，优选地为至少95％，更优选地为至少97％，最优选地为至少99％，例如为100％，进一步可选地，在每种情况下的公差至少为负(-)10。

v)间距(优选地六边形间距)为至少30毫米，优选地为40至150毫米，更优选地为50至140毫米，最优选地为65至125毫米，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)60至负(-)100。

vi)产品重量为至少0.100kg/m²，优选地为0.120至0.400kg/m²，更优选地为0.150至0.350kg/m²，最优选地为0.170至0.310kg/m²，例如为0.180至0.300kg/m²，进一步可选地，在每种情况下的公差为负(-)0.025至负(-)0.040，更可选地为负(-)0.030至0.035。

22.一种适用于根据权利要求1至19中任一项所述的铁路土工工程构造的土工格栅稳定颗粒层和/或根据权利要求20所述的方法的土工格栅稳定颗粒层，其通过使用根据权利要求21所述的土工格栅获得和/或可通过使用根据权利要求21所述的土工格栅获得。

23.一种使用土工格栅和/或其组分以增加瑞利波的速度(Vr)和/或将沿其铺设的轨道的临界轨道速度(Vc)提高到表示为Vt的最大允许火车速度的应用，其中Vt至少为55ms^-1，优选地≥69ms^-1。

24.一种用于铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)，所述构造包括：

轨道床(可选地，所述轨道床包括铁轨)，所述轨道床限定了位于轨道平面上的轨道；

位于所述轨道平面下方的颗粒层；以及

位于和/或邻近所述颗粒层的土工格栅，

其中所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，以使所述土工格栅稳定所述颗粒层，使得所述颗粒层的属性满足公式4A；

其中

υ表示所述颗粒层的泊松比，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，最优选地为0.2至0.35；

G₀为所述颗粒层的小应变刚度属性；以及

ρ是所述颗粒层的密度；以及

其中可选地，垂直于所述轨道平面和所述土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米。

25.一种用于建造铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)的方法，所述方法包括：

限定将沿轨道床定位的轨道床平面(可选地，所述轨道床包括铁轨)；

在所述轨道平面下方提供颗粒层，其中土工格栅位于和/或邻近所述颗粒层，

其中所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，以使所述土工格栅稳定所述颗粒层，使得所述颗粒层的属性满足公式4A；

其中

υ表示所述颗粒层的泊松比，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，最优选地为0.2至0.35；

G₀为所述颗粒层的小应变刚度属性；以及

ρ是所述颗粒层的密度；以及

其中可选地，垂直于所述轨道平面和所述土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米。

26.一种在建造用于铁路的土工工程构造(铁路土工格栅构造)的方法中的土工格栅的应用，其包括：

限定将沿轨道床定位的轨道床平面(可选地，所述轨道床包括铁轨)；

限定位于所述轨道平面下方的颗粒层，其中土工格栅位于和/或邻近所述颗粒层，

所述土工格栅位于基本上平行于所述轨道平面的平面(土工格栅平面)中，所述平面被限定为使得所述土工格栅被计算以稳定所述颗粒层，使得所述颗粒层的属性满足公式4A；

其中

υ表示所述颗粒层的泊松比，其优选地为0.1至0.5，更优选地为0.2至0.4，最优选地为0.2至0.35；

G₀为所述颗粒层的小应变刚度属性；以及

ρ是所述颗粒层的密度；以及

其中可选地，垂直于所述轨道平面和所述土工格栅平面二者之间测量的平均距离(在此表示为Dr)大于0.65米，更优选地，Dr具有和/或处于如本文所期望和/或适用于本发明的任何数值和/或范围内。

27.一种通过权利要求20或25的方法硬化和/或加强的颗粒材料。

28.一种铁路土工工程构造，其包括大量的颗粒材料，所述颗粒材料通过将根据前述权利要求中任一项所述的土工格栅嵌入其中而被加强。

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