本公开的主题涉及并要求2016年2月8日提交的题为“多取向分段墙块、土壤增强系统和方法(multi-orientedsegmentalwallblocks，soilreinforcingsystem，andmethods)”的美国临时专利申请no.62/292,441的优先权；其全部公开内容通过引用并入本文。
本公开的主题总体上涉及土层的保持和挡土墙的领域，更具体地涉及多取向的分段墙块、土壤增强系统和与其相关的方法。
背景技术：
挡土墙通常用于建筑和场地开发应用，并且这种土壤增强的土制工程现在已经成为公认的土木工程结构，可用于保持山体、通行路堤以及类似物。通常包括砌块、混凝土块，混凝土板或焊丝形式的墙面元件必须承受由回填土壤施加的侧向压力。通常利用水平放置在墙表面后部的土壤填充物中的土工合成材料，诸如土工格栅或土工织物，而提供在机械稳定土应用中土壤回填的增强和稳定。土工合成材料与土壤互锁并形成稳定的增强土体。土工合成材料连接到墙面元件。
用于增强挡土墙结构后部的土壤的网格状回接板材料(称为整体土工格栅)的优选形式可从佐治亚州阿尔法利塔的tensar公司(“tensar”)商购获得，并由美国专利no.4,374,798(“'798专利”)中公开的工艺制造。根据'798专利，整体土工格栅回接板材料可以是单轴取向的，以提供包括多个细长的、平行的、分子取向的线股的网格状板，所述线股具有横向延伸的条带，所述条带通过较少取向或未取向的连接部整体连接到线股上，线股、条带和连接部一起限定了多个细长开口。通过双轴(即，2维)拉伸，条带可以取向成细长的线股。虽然整体土工格栅优选作为挡土墙的构造中的增强材料，但是也以类似的方式使用其他形式的回接板材料。
全高度预制混凝土墙板用于挡土墙中的墙面元件是已知的，例如在美国专利no.5,568,998和no.5,580,191中公开的。在施工期间，这类系统通常需要使用起重机来放置板，因为板非常大，可能是5英尺(1.5米)乘10英尺(3.0米)或者甚至更大，因此板非常重，使得他们不容易被人工处理。为了避免使用预制墙板的这些问题，已经开发出其他类型的挡土墙结构。
作为一个已知的示例，挡土墙由模块化墙块形成，与浇铸墙板相比，模块化墙块通常是相对较小的水泥基块。模块化墙块的组装通常不需要重型设备。这种模块化墙块可以由单个人来处理，并且通过在彼此叠加的过程中布置多个块来用于形成挡土墙结构，非常类似于铺设砖等。每个块包括具有前表面的主体，前表面形成所形成的挡土墙的外表面。这种模块化墙块系统的示例公开在美国专利no.5,010,707；no.5522682；no.5568999；no.5823709；no.5911539；no.5934838；和no.6,287,054中。
众所周知，在挡土墙的构造中使用焊丝(ww)面对单元来增强土层。美国专利no.4,856,939；no.6595726；和no.8,197,159公开了包含焊丝面对单元的土工格栅增强土质挡土墙的构造，其中焊丝面对单元的表面节段的部分包括纽结或钩子，其用于保持土工格栅的端部等，其余的土工格栅被设计成向后延伸到填充物中以增强墙。美国专利no.4,904,124还公开了使用线材“篮子”，其被设计成填充有粒状或岩石材料以限定墙的前部或表面，其元件也用网格状增强片材料增强，以提供土体稳定性。
在通常使用的模块化墙块的情况下，几家公司已经开始以某种方式利用块来创建更美观的墙图案，诸如使用多个尺寸的块来创建分段的墙壁图案。在为最终客户提供更美观图案选择的同时，这通常会导致若干缺点，包括需要额外的块制造模具，交付不同尺寸块的时间增加，以及较小块部分的成本增加。因此，希望本领域的改进提供一种挡土墙块系统，其利用一种尺寸和形状的块，该块可以是多方向的，以产生随机的墙图案，同时保持与如传统块墙系统中已知的增强板材料的连接。
技术实现要素：
公开了多取向分段墙块、土壤增强系统和与其相关的方法。墙块可以是用于建造挡土墙的混凝土砌块。
在一个实施例中，墙块可以包括前表面；后部腔，所述后部腔与前表面相对并由内部后表面、外部后表面和搁板形成，外部后表面位于内部后表面的三个侧表面上并与之间隔开，由内部后表面和外部后表面在其中限定搁板；位于前表面和外部后表面之间的槽形顶表面；与槽形顶表面相对的平坦底表面；第一侧表面，所述第一侧表面位于前表面和外部后表面之间，并且位于槽形顶表面和平坦底表面之间；与第一侧表面相对的第二侧表面；沿着槽形顶表面的长度并沿着第一侧表面的长度延伸的槽；第一凹槽，设置在槽内并且沿着槽形顶表面的长度并沿着第一侧表面的长度延伸；以及沿着第二侧表面的长度延伸的第二凹槽。
分段墙块的前表面可以包括设置在其上的美学特征，或者前表面可以包括设置在其上的一个或多个凹槽或线特征，以产生块表面由多个部件组成的外观。
分段墙块的槽形顶表面可以包括一个或多个刻痕线以便于分割或切割墙块，或者槽形顶表面可以包括设置在其上的一个或多个印记，以帮助在使用中定向块。
分段墙块可包括至少一个中空开口芯，其从槽形顶表面延伸到平坦底表面。
分段墙块可包括机械连接器，并且第一机械连接器可设置在第一凹槽内，第二机械连接器可设置在第二凹槽内。第一凹槽可包括第一宽度，第二凹槽可包括第二宽度，第一宽度和第二宽度通常均从前表面到外部后表面测量并且是不同的。第一宽度可以小于第二宽度。
机械连接器可包括横杆构件，并且还包括第一构件和第二构件，第一构件包括从横杆构件延伸的至少一个锯齿状腿构件，第二构件包括从横杆构件沿相反方向延伸的栓钉构件。在一个实施例中，机械连接器的第一构件能够固定在第一凹槽内，机械连接器的第二构件能够固定在第二凹槽内。
还公开了一种土壤增强系统，包括如上所述的多个分段墙块以及将多个分段墙块固定在一起的多个连接器，每个连接器固定在每个分段墙块的第一凹槽或第二凹槽内。
该系统可以进一步包括用于增强土体中的墙块的土壤增强元件，并且土壤增强元件可以是土工格栅。
多个连接器可以进一步将土壤增强元件固定到多个分段墙块中的至少一个。
在该系统中，每个分段墙块的前表面可以包括高度和长度，高度通常是小于长度的距离。土壤增强系统的多个分段墙块可以布置成标准运行配置或壁柱配置。土壤增强系统的多个分段墙块的配置可以包括竖直取向的块或者可以包括与水平取向的块组合的竖直取向的块。
还公开了一种增强土壤的方法，其包括提供如上所述的多个分段墙块的步骤；将多个墙块的第一墙块定向在所需的取向中；提供具有第一构件和第二构件的连接器；将连接器的第一构件接合在第一墙块的第一凹槽中；将多个墙块的第二墙块定向在与第一墙块相邻的所需取向中；并且将连接器的第二构件接合在第二墙块的第二凹槽中。
该方法还可医包括提供多个连接器的步骤，每个连接器具有第一构件和第二构件；将所述多个连接器中的若干连接器的所述第一构件接合在所述第一墙块的所述第一凹槽中；以及将所述多个连接器中的若干连接器的所述第二构件接合在所述第二墙块的所述第二凹槽中。
该方法还可以进一步包括提供土壤增强元件以增强土体中的墙块的步骤；并且通过使用多个连接器将土壤增强元件与多个墙块连接，其中连接器的第二构件接合在第二墙块的第二凹槽中。
在替代实施例中，墙块可包括前表面；与前表面相对的后表面，后表面具有锥形部分；位于前表面和后表面之间的顶表面；与所述顶表面相对并且也位于所述前表面和所述后表面之间的底表面；设置成与后表面的锥形部分相邻的锥形端部；与锥形端部相对的平坦端部；沿着所述顶表面和所述平坦端部设置的第一凹槽；沿着所述底表面和所述锥形端部设置的第二凹槽。
分段墙块的前表面可以包括设置在其上的美学特征。
墙块可以包括从顶表面延伸穿过底表面的中空芯。
墙块可包括机械连接器，第一机械连接器可设置在第一凹槽内，并且第二机械连接器可设置在第二凹槽内。
第一凹槽可以包括第一宽度，第二凹槽可以包括第二宽度，第一宽度和第二宽度均通常从前表面到后表面测量并且是不同的。第一宽度可以大于第二宽度。
分段墙块还可以包括机械连接器，机械连接器可以包括具有第一宽度的第一构件和具有第二宽度的第二构件，其中第二宽度不同于第一宽度。在一个实施例中，第一构件的第一宽度对应于第一凹槽的第一宽度，使得机械连接器的第一构件能够固定在分段墙块的第一凹槽内。在另一个实施例中，第二构件的第二宽度对应于第二凹槽的第二宽度，使得机械连接器的第二构件能够固定在分段墙块的第二凹槽内。
关于替代实施例并且如上文和下文所述，还公开了土壤增强系统和增强土壤的方法。
附图说明
已经总体上描述了本公开的主题，现在将参考附图进行说明，附图不一定按比例绘制，并且在附图中：
图1、图2和图3示出了本公开的墙块的一个示例的各种视图，该墙块是全长墙块；
图4和图5示出了本公开的墙块的另一个示例的各种视图；
图6示出了顶部半墙块的示例的立体图，该顶部半墙块是本公开的墙块的另一个示例；
图7示出了底部半墙块的示例的立体图，该底部半墙块是本公开的墙块的又一个示例；
图8、图9、图10、图11a和图11b示出了用于与本公开的墙块一起使用的机械连接器的示例的各种视图；
图12a、图12b和图12c示出了可用于形成土壤增强系统的本公开的墙块的示例性配置；
图13和图14示出了土壤增强系统的示例的立体图，该土壤增强系统包括本公开的墙块的布置；
图15示出了土壤增强系统的另一个示例的立体图，该土壤增强系统包括本公开的墙块的布置；
图16a和图16b示出了土壤增强系统的又一个示例的特写图，该土壤增强系统包括本公开的墙块的布置；
图17示出了土壤增强系统的一部分的前视图，其示出了与土壤增强元件接合的机械连接器；
图18和图19示出了土壤增强系统的一部分的侧视图，其示出了与土壤增强元件和本公开的墙块接合的机械连接器；
图20示出了图18和图19中所示的土壤增强系统的侧视图，但是没有本公开的墙块；
图21表示示出在前表面的不同位置处制作带凹槽的墙块的过程的各种视图。
图22示出了使用本公开的墙块的方法的示例的流程图；
图23示出了本公开的墙块的另一个示例的立体图，其中墙块可以用于形成挡土墙和/或任何其他土壤增强系统；
图24示出了图23中所示的墙块的前视图、俯视图和两个端视图；
图25示出了土壤增强系统的示例的立体图，该土壤增强系统包括本公开的墙块的布置；
图26示出了图25中所示的土壤增强系统的一部分的特写前视图；
图27、图28和图29示出了使用本公开的墙块的布置形成的土壤增强系统的其他示例的视图；
图30、图31、图32和图33示出了本公开的墙块的各种布置的示例的前视图；和
图34和图35示出了本公开的墙块的又一个示例的各种视图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述当前公开的主题，附图中示出了本公开主题的一些但非全部的实施例。相同的附图标记始终指代相同的元件。本公开主题可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。实际上，在具有前述描述和相关附图中呈现的教导的益处后，本发明所属领域的技术人员将会想到本文所阐述的本公开主题的许多修改和其他实施例。因此，应理解，本公开主题不限于所公开的特定实施例，并且旨在令修改和其他实施例包括在所附权利要求的范围内。
在一些实施例中，本公开主题提供多取向分段墙块、土壤增强系统和与其相关的方法。本公开的多取向分段墙块可以是例如用于构造挡土墙的混凝土砌块。墙块可以允许利用具有多个取向配置的单个混凝土面对元件形成可变的建筑图案。
本公开的墙块包括“全长”块和“半长”块，其中(1)“全长”是指前表面长度与前表面高度的比率约为2：1，从而提供矩形墙块；(2)“半长”是指前表面长度与前表面高度之比约为1：1，从而提供基本上正方形的墙块；以及(3)“全长”块和“半长”块具有基本相同的高度。
本公开的墙块的一个方面是它们可以支持模块化块墙系统的构造，其中墙块设计可以以水平或竖直取向使用。
本公开的墙块的另一个方面是它们可以包括“表面后部”凹槽，用于接收机械连接器，以便简单地连接到相邻的墙块和/或任何其他土壤增强元件，例如但不限于土工格栅。
本公开的墙块的又一个方面是它们可以在水平或竖直方向上取向，并且仍然保持与其他墙块以及任何其他土壤增强元件的连接。
本公开的墙块的另一个方面是与传统的墙块相比，它们可以具有减小的块重量。
现在参考图1、图2和图3，它们是本公开的墙块100的一个示例的各种视图，该墙块是全长墙块。即，图1示出了从前表面所看的立体图，图2示出了从后表面所看的立体图，图3示出了墙块100的前视图、侧视图和端视图。
墙块100可以是例如用于构造挡土墙(例如图13至图16b所示的土壤增强系统)的混凝土砌块。即，墙块100是模块化墙块的示例。墙块100包括前表面110。此外，在墙块100的后部中形成腔，从而形成内部后表面112和外部后表面114。u形外部后表面114是围绕内部后表面112的三个侧表面的突出壁的表面。此外，通过内部后表面112和外部后表面114的布置形成后部块搁板116。墙块100还包括槽形顶表面118和平坦底表面120。此外，墙块100具有第一侧表面122和第二侧表面124。相对于外部后表面114，它围绕内部后表面112在墙块100的第一侧表面122、第二侧表面124和平坦底表面120上延伸。
在该示例中，在槽形顶表面118上设置“t”形压印特征以指示墙块100的第一侧表面122(当竖直取向时指示“顶部”)。类似地，在槽形顶表面118上设置“b”形压印特征以指示墙块100的第二侧表面124(当竖直取向时指示“底部”)。此外，沿着槽形顶表面118设置槽126，然后槽126绕着角部并沿着第一侧表面122继续延伸。另外，两个中空开口芯128穿过墙块100，从槽形顶表面118延伸到平坦底表面120。应该理解，可以设置更多或更少的开口芯128。
此外，前表面110可以具有一个或多个凹槽或线特征130，使得所述凹槽或线特征130的宽度和深度产生块表面由多个部件组成的外观。而且，前表面110可以被纹理化以提供一定外观和/或美感。此外，多个刻痕线132通常设置在墙块100的槽形顶表面118上。刻痕线132可以用于促进墙块100的分割或切割以形成角部、角度或其他几何形状。
墙块100具有长度l、高度h和深度d。墙块100的长度l通常可以从约12英寸(30.48cm)到约24英寸(60.96cm)，并且在一个示例中是约16英寸(40.64厘米)。墙块100的高度h通常可以从约6英寸(15.24cm)到约12英寸(30.48cm)，并且在一个示例中是约8英寸(20.32cm)。墙块100的深度d通常可以从约5英寸(12.7cm)到约15英寸(38.1cm)，并且在一个示例中是约9英寸(22.86cm)。长度l与高度h的比率近似为2：1，以允许与相同的面对元件水平对准和竖直对准(参见图12a、图12b和图12c)。
在一个实例中，墙块100的长度l约为16英寸(40.64厘米)，高度h约为8英寸(20.32厘米)，以及深度d约为9英寸(22.86厘米)，这使得只需使用一种模具和块样式就可以为终端客户提供更多美观图案的选择，并且与具有不同尺寸的那些块相比，交货时间更短，从而降低了结构的总体成本。在该示例中，u形外部后表面114形成后部块搁板116。后部块搁板116的功能是用于捕获土壤和/或石块填充物，这增加了墙块100的抗倾覆性。此外，后部块搁板116允许减小块重量而不损害墙块100的稳定性。与其它块相比，这是理想的特征，因为块的重量直接影响壁结构的输送、处理和安装成本。墙块100的重量约为65磅(29.48千克)，与通常重约75磅(34.02千克)至90磅(40.82千克)的传统墙块相比，重量也被减少。u形外部后表面114上的“t”形压印特征和“b”形压印特征133用作在墙块竖直设置时区分顶部(即，第一侧表面122)和底部(即，第二侧表面124)的指示器。
墙块100可以与一个或多个连接器(诸如机械连接器150(参见图8至图11b))组合使用，以将一个墙块100连接到另一个墙块和/或连接到某些土壤增强元件(参见图13至图16b)。因此，通常围绕墙块100的周边的三个侧表面设置一些凹槽；即，在前表面110的周边的三个侧表面的周围和后部设置一些凹槽。例如，沿着墙块100的槽形顶表面118和第一侧表面122设置凹槽134。凹槽134具有一定的宽度和深度。此外，沿着墙块100的第二侧表面124设置凹槽136。凹槽136具有一定的宽度和深度，该宽度和深度不同于凹槽134的宽度和深度。即，此后凹槽134将被称为窄凹槽134并且凹槽136将被称为宽凹槽136。窄凹槽134和宽凹槽136设计成接收一个或多个机械连接器150，其中窄凹槽134的尺寸被设计成接收机械连接器150的锯齿状腿构件154(参见图8至图11b)，并且宽凹槽136的尺寸被设计成接收机械连接器150的圆柱形栓钉构件158(参见图8至图11b)。此外，机械连接器150的栓钉构件158可以配合到开口芯128中，以提供墙块100之间的对准、剪切能力，并允许墙块100的侧向旋转以形成半径和角部。
图4和图5示出了本公开的墙块100的另一个示例的各种视图。即，图4示出了墙块100的平坦底表面120的立体图，而图5示出了墙块100的前视图、侧视图和端视图。在墙块100的该示例中，沿着槽形顶表面118的凹槽134也被附加到墙块100的平坦底表面120。尽管图4和图5示出了两个开口芯128，但在又一个示例中，图4和图5中示出的墙块100可以不具有两个开口芯128。也就是说，墙块100的槽形顶表面118和平坦底表面120上的凹槽134可以代替两个开口芯128。这对于某些制造者可以是一种优选的方法，因为块可以在需要或不需要某些设备(例如芯拉拔器)的情况下生产。
现在参考图6，图6是顶部半墙块140的示例的立体图，该顶部半墙块140是本公开的墙块的另一个示例。与墙块100类似，顶部半墙块140是模块化墙块的示例。而且，与墙块100一样，顶部半墙块140可以是例如用于构造挡土墙的混凝土砌块。顶部半墙块140具有与墙块100基本相同的特征和/或部件，尽管仅是墙块100的上半部分。“顶部”半部分是墙块100的包括第一侧表面122的一半，如由“t”形压印特征所示的。
顶部半墙块140具有长度l、高度h和深度d。顶部半墙块140的高度h和深度d分别与墙块100的高度h和深度d基本相同。然而，顶部半墙块140的长度l约为墙块100的长度l的一半。
现在参考图7，图7是底部半墙块145的示例的立体图，该底部半墙块145是本公开的墙块的又一个示例。与墙块100类似，底部半墙块145是模块化墙块的示例。而且，与墙块100一样，底部半墙块145可以是例如用于构造挡土墙的混凝土砌块。底部半墙块145具有与墙块100基本相同的特征和/或部件，尽管仅是墙块100的底部半部分。“底部”半部分是墙块100的包括第二侧表面124的一半，如由“b”形印记特征所示的。
底部半墙块145具有长度l、高度h和深度d。底部半墙块145的高度h和深度d分别与墙块100的高度h和深度d基本相同。然而，底部半墙块145的长度l约为墙块100的长度l的一半。
在整个说明书中参考墙块100、顶部半墙块140和底部半墙块145的部件的相对位置使用术语“顶部”、“底部”、“前”、“背”、“后”，“上方”，“下”，“侧”和“上”，例如墙块的前表面、后表面、顶表面和底表面的相对位置。应当理解，墙块100、顶部半墙块140和底部半墙块145无论其在空间中的取向如何都是起作用的。
可选地，顶部半墙块140和底部半墙块145可以在槽形顶表面118和平坦底表面120上包括凹槽134，如相对于墙块100的图4和图5所示。借此，可选地，顶部半墙块140和底部半墙块145可以不具有开口芯128。此外，与墙块100一样，顶部半墙块140和底部半墙块145也可以与一个或多个连接器(例如机械连接器150(参见图8至图11b))组合使用，以将一个墙块连接到另一个墙块和/或某些土壤增强元件(参见图13至图16b)。
图8至图11b示出了与本公开的墙块100一起使用的机械连接器150的示例的各种视图。即，图8是机械连接器150的立体图，图9是示出机械连接器150的示例尺寸的各种视图，图10示出了与墙块100接合的机械连接器150的示例，图11a和图11b分别是与土壤增强元件的边缘接合的机械连接器150的示例的立体图和侧视图。
现在参考图8，机械连接器150通常包括横杆构件152。一组锯齿状腿构件154从横杆构件152的一侧突出，其中某些脊或肋156沿着锯齿状腿构件154的侧表面延伸。栓钉构件158(例如，圆柱形栓钉构件158)从横杆构件152沿着与锯齿状腿构件154相反的方向突出。机械连接器150的锯齿状腿构件154被设计成与墙块100、顶部半墙块140和底部半墙块145的凹槽或槽(例如，窄凹槽134)接合；其示例在图10中示出。特别地，沿着锯齿状腿构件154的侧表面的脊或肋156被设计成抓持墙块的凹槽或槽的壁。
此外，机械连接器150的锯齿状腿构件154被设计成与土壤增强元件的边缘接合。例如，图11a和图11b分别是与土壤增强元件310的边缘接合的机械连接器150的示例的立体图和侧视图。在该示例中，土壤增强元件310包括土工格栅构件312的布置。机械连接器150的锯齿状腿构件154间隔开以卡扣配合在土工格栅构件312之间。此外，机械连接器150的锯齿状腿构件154足够长以首先与土壤增强元件310接合，然后与墙块的凹槽或槽(例如，窄凹槽134)接合，如图13至图16b所示。
再次参考图1至图11b，本文公开了多种类型的墙块。例如，提供了全长墙块，其是墙块100。如本文所使用的，“全长”意味着前表面长度与前表面高度的比率约为2：1，从而提供矩形墙块。在土壤增强系统中，诸如图13至图16b中所示，与其长轴水平对准的那些墙块100在下文中称为水平墙块100'，而与其长轴竖直对准的那些墙块100在下文中称为竖直墙块100”。其他类型的墙块包括半长墙块，诸如顶部半墙块140和底部半墙块145。如本文所使用的，“半长”表示前表面长度与前表面高度的比率约为1：1，从而提供了基本上正方形的墙块。此外，墙块100、顶部半墙块140和底部半墙块145具有基本相同的高度。
通过改变墙块100的水平和/或竖直对准并改变顶部半墙块140和底部半墙块145的选择，可以实现多种图案以形成土壤增强系统，诸如图13至图16b所示。例如，图12a、图12b和图12c示出了可用于形成土壤增强系统的本公开的墙块的示例构造。即，在图12a中，块配置200包括布置在两个竖直墙块100”顶部上的一个水平墙块100'，从而提供可以重复的矩形块图案。在图12b中，块配置205包括两个水平墙块100'，加上两个竖直墙块100”，加上一个顶部半墙块140，从而提供可以重复的方块图案。在图12c中，块配置210包括两个水平墙块100'，加上两个竖直墙块100”，加上一个底部半墙块145，从而提供可以重复的方块图案。在块配置210中，底部半墙块145具有线特征，与图12b中的块配置205相比，该线特征提供略微不同的外观和美感。
现在参考图13和图14，其是土壤增强系统300的示例的立体图，该土壤增强系统包括本公开的墙块(诸如墙块10、顶部半墙块140和底部半墙块145)的布置。土壤增强系统300可以是例如挡土墙或任何其他类型的土壤增强系统。水平墙块100'、竖直墙块100”、顶部半墙块140和底部半墙块145一起可用于提供墙外观和美感的可变性。
在图13和图14所示的土壤增强系统300中，图12b的块配置205和图12c的块配置210被构建在土壤增强系统300中，这仅是示例性的。土壤增强系统300不限于图13和图14中所示的墙块配置和/或图案。其他墙块配置和/或图案也是可行的。
然而，举例来说，图13和图14中所示的土壤增强系统300包括两个叠层(t1，t2)。叠层t1依次包括块配置205的一个实例，然后是块配置210的两个实例，再然后是块配置205的另一个实例。叠层t2堆叠在叠层t1的顶部上，其中叠层t2包括与叠层t1相同的块配置。土壤增强系统300还可以包括集成在叠层t1和叠层t2的界面处的第一土壤增强元件310和可以集成在叠层t2的顶部的第二土壤增强元件310。
在一个示例中，土壤增强元件310是土工格栅结构。土壤增强元件310可以是例如合成材料，例如高密度聚乙烯(hdpe)和聚酯土工格栅，或者可以是钢增强网、钢带或其他土壤增强元件。“土工格栅”是一种网格，其主要目的是加强或加固土壤，并具有土壤颗粒可以锁定在其中的开口网格。即，在构建土壤增强系统300的过程中，水平墙块100'、竖直墙块100”、顶部半墙块140、底部半墙块145和土壤增强元件310的布置回填有土壤320。
在本公开的土壤增强系统300中，多个机械连接器150可用于将相邻的墙块100、顶部半墙块140和底部半墙块145耦合在一起，以及将任何类型的墙块耦合到土壤增强元件310，例如，如图11a和图11b所示。机械连接器150被设计成配合到任何类型的墙块的凹槽中，以及与土壤增强元件310(例如，土工格栅构件312)互锁。
现在参考图15，图15是土壤增强系统300的另一个示例的立体图，该土壤增强系统300包括本公开的墙块的布置。在该示例中，叠层t1依次包括块配置210的两个实例，然后是块配置200的一个实例。然后是集成在叠层t1的顶部上的第一土壤增强元件310。图15还示出了叠层t2的起始竖直墙块100”。
现在参考图16a和图16b，图16a和图16b是土壤增强系统300的又一个示例的特写图，该土壤增强系统300包括本公开的墙块的布置。在该示例中，叠层t1包括两个水平墙块100'。然后，第一土壤增强元件310集成在叠层t1的顶部上。图16a和图16b还示出了叠层t2的起始竖直墙块100”。
现在参考图17，图17是土壤增强系统300的一部分的前视图，其示出了与土壤增强元件310和本公开的墙块(土壤未示出)接合的机械连接器150。类似地，图18和图19示出了土壤增强系统300的一部分的侧视图，其示出了与土壤增强元件310和本公开的墙块接合的机械连接器150。图20示出了图18和图19中所示的土壤增强系统300的侧视图，但是未示出本公开的墙块
现在参考图21，图21是示出制造墙块100的过程的各种视图，墙块100在前表面110上的不同位置处具有凹槽。即，图21示出了墙块100的前表面110可以具有一个或多个具有这样的宽度和深度的凹槽或线特征130，该宽度和深度使得产生由多个部件组成的块表面的外观。凹槽或线特征130可以作为涉及墙块100的分割面对的制造过程的一部分利用中空芯形成。
在该示例中，两个墙块100面对面地生产(即，一个组合的墙块100a/100b)，其在分割时产生包括多个部件的现在分割面对的墙块100a和墙块100b的外观。墙块100a在其左侧具有凹槽或线特征130，并且墙块100b在其右侧具有凹槽或线特征130。当墙块100a和墙块100b以竖直配置旋转时，凹槽或线特征130的增加产生了附加的面对块的外观，同时仅利用一个块尺寸。可以通过分割面对的墙块100a和100b之间的附加插入物的形状和尺寸来产生附加的美学图案和外观。此外，在该示例中，可以使用独特形状的分割刀具(未示出)将初始组合的墙块100a/100b分割成单独的墙块100a和100b。
图22示出了在两个墙块100的简单配置中使用本公开的墙块100的方法400的示例的流程图。虽然仅参考墙块100描述方法400，但是方法400适用于墙块100、顶部半墙块140、底部半墙块145及其任何组合中的任一个。方法400可以包括但不限于以下步骤。
在步骤410，提供至少两个本公开的墙块100。
在步骤415，可以以任何需要的取向(水平或竖直)设置第一墙块100。
在步骤420，可以将机械连接器150中的一个或多个安装(接合)在第一墙块100的凹槽中。例如，机械连接器150的圆柱形栓钉构件158与第一墙块100的开口芯128和/或宽凹槽136接合，和/或机械连接器150的锯齿状腿构件154与第一墙块100的窄凹槽134接合。
在步骤425，下一个墙块100可以相对于第一墙块100并且以任何需要的取向(水平或”直)设置，同时第一墙块100的机械连接器150可以接合在下一个墙块100的凹槽内。即，机械连接器150的圆柱形栓钉构件158可以与下一个墙块100的开口芯128和/或宽凹槽136接合，和/或机械连接器150中的锯齿状腿构件154可以与下一个墙块100的窄凹槽134接合。
本公开的墙块(例如，墙块100、顶部半墙块140和底部半墙块145)相对于现有技术的模块化墙块和土壤增强系统提供了显著的制造改进。即，因为本公开的墙块可以在竖直或水平方向上取向，因此制造本公开的墙块所需的设备被最少化。另外，与现有技术的模块化墙块相比，本公开的墙块的形状和设计通常提供减少的材料并且易于制造。此外，与现有技术的模块化墙块相比，本公开的墙块的形状和设计提供了块的重量的显著减轻。最后，由于设计简单、减少了不同部件的数量以及将部件修改成所需的土壤系统配置的能力，因此墙块的组装以产生本公开的土壤增强系统代表了对现有技术系统的显著改进。
现在参考图23，图23是本公开的墙块500的另一个示例的立体图，其中墙块500可以用于形成挡土墙和/或任何其他土壤增强结构。此外，图24示出了图23中所示的墙块500的前视图、俯视图和两个端视图。
墙块500可以是例如用于构造挡土墙的混凝土砌块。即，墙块500是模块化墙块的示例。墙块500包括前表面510、具有后面表锥形部分514的后表面512、顶表面516和底表面518。因此，墙块500具有平坦端部520和锥形端部522。可选地，墙块500可以具有中空芯530以减小墙块500的重量和成本。此外，墙块500的前表面510可以被纹理化以提供某种外观和/或美学特征。
墙块100具有长度l、高度h和深度d。墙块100的长度l通常可以是从约12英寸(30.48cm)到约24英寸(60.96cm)，并且在一个示例中是约16英寸(40.64厘米)。墙块100的高度h通常可以是从约6英寸(15.24cm)至约12英寸(30.48cm)，并且在一个示例中是约8英寸(20.32cm)。墙块100的深度d通常可以是约5英寸(12.7cm)至约15英寸(38.1cm)，并且在一个示例中是约9英寸(22.86cm)。长度l与高度h的比率近似为2：1，以允许与相同的面对元件的水平对准和竖直对准(参见图25至图33)。
在一个示例中，墙块500的长度l约为18英寸(45.72厘米)，高度h约为9英寸(22.86厘米)，深度d约为9英寸(22.86厘米)。在该示例中，墙块500的前表面510的面积约为1.125平方英尺(0.1平方米)，该面积与表面积约为1平方英尺(0.093平方米)的传统墙块相比得以增加。这意味着与使用传统的墙块相比，对于给定的面积需要更少的墙块500。另外，在该示例中，由于中空芯530和锥形端部522，因此墙块500的重量约为60磅(27.2155千克)，与重约75磅(34.0194千克)的传统墙块相比，该重量得以减少。
墙块500可以与一个或多个连接器(例如机械连接器540(参见图25至图29))结合使用，以将一个墙块500连接到另一个墙块500和/或以将墙块500连接到任何其他土壤增强元件。因此，围绕墙块500的周边设置一些凹槽；即，在前表面510的周边的周围和后部设置一些凹槽。例如，沿着墙块500的顶表面516和平坦端部520设置凹槽524。凹槽524具有一定的宽度和深度。此外，沿着墙块500的底部面518和锥形端部522设置凹槽526。凹槽526具有与凹槽524的宽度和深度不同的某种宽度和深度。即，此后，凹槽524将被称为宽凹槽524，并且凹槽526将被称为窄凹槽526。宽凹槽524和窄凹槽526被设计成接受一个或多个机械连接器540，其中宽凹槽524的尺寸被设计成接受机械连接器540的宽构件542(参见图25)，并且窄凹槽526的尺寸被设计成接收机械连接器540的窄构件544(参见图25)。
现在参考图25，图25是土壤增强系统600的示例的立体图，该土壤增强系统600包括本公开的墙块500的布置，其可用于混凝土砌块元件。在土壤增强系统600中，与其长轴水平对准的那些墙块500在下文中被称为水平墙块500'，而与其长轴竖直对准的那些墙块500在下文中被称为竖直墙块500”。水平墙块500'和竖直墙块500”一起可用于提供壁的外观和美感的可变性(参见图25至图29)。通过改变墙块500的水平和/或”直对准(参见图30至图33)，可以实现多个图案以形成本发明的土壤增强系统。
在该示例中，土壤增强系统600包括如图所示布置的四个水平墙块500'和两个竖直墙块500”。土壤增强系统600还可以包括第一土壤增强元件550和第二土壤增强元件550，第一土壤增强元件550集成在水平墙块500'和竖直墙块500”的下部，第二土壤增强元件550可以集成在水平墙块500'和竖直墙块500”的上部。在一个示例中，土壤增强元件550是土工格栅结构。土壤增强元件550可以是例如合成材料(例如hdpe和聚酯)土工格栅，或者可以是钢增强网、钢带或其他土壤增强元件。
在本发明的土壤增强系统600中，可以使用多个机械连接器540将一个墙块500耦合到另一个墙块并将墙块500耦合到土壤增强元件550。机械连接器540通常是机械块连接器和对准装置。如本文所讨论的，每个机械连接器540可以具有宽构件542和窄构件544，宽构件542被设计成配合到墙块500的宽凹槽524中，窄构件544被设计成配合到墙块500的窄凹槽526中。图26示出了图25中所示的土壤增强系统600的一部分的特写前视图，其示出了将墙块500连接到土壤增强元件550(例如，土工格栅)的机械连接器540。
现在参考图27、图28和图29，图27、图28和图29是使用本公开的墙块500的其他布置形成的土壤增强系统600的视图。例如，图27示出了土壤增强系统600的俯视图，其中一个竖直墙块500”布置在两个水平墙块500'之间。还示出了机械连接器540，用于连接到相邻元件(未示出)。图28示出了土壤增强系统600的侧视图，其中两个水平墙块500'相对于一个竖直墙块500”堆叠，并且土壤增强元件550(例如，土工格栅)耦合到最上面的水平墙块500'。同样，机械连接器540被示出用于连接墙块500和土壤增强元件550。图29示出了土壤增强系统600的侧视图，其中土壤增强元件550(例如，土工格栅)布置在两个竖直墙块500”之间。同样，示出了机械连接器540，用于连接竖直墙块500”和土壤增强元件550。
再次参考图23至图29，墙块500可以包括中空芯530，用于减小墙块500的重量和成本。此外，墙块500的后表面锥形部分514允许块改变水平角部和半径。另外，墙块500的后表面锥形部分514允许块以水平或竖直的长轴取向。
可以使用变化的水平和竖直对准来堆叠墙块500。可以使用机械连接器540对准墙块500，机械连接器540还可以用于将土壤增强元件550附接到墙块500，无论是竖直(例如，竖直墙块500”)还是水平(例如，水平墙块500')对准。图30、图31、图32和图33示出了本公开的墙块500的各种布置和图案的示例的前视图。例如，图30示出了“标准”运行结合配置。图31示出了“跳线”竖直块，它们是在水平墙块500'中的端部上放置的竖直墙块500”。图32示出了使用作为对准的部件的竖直取向“跳线”块(例如，竖直墙块500”)的许多可行变化之一。图33示出了使用竖直墙块500”和水平墙块500'可以实现的几种“壁柱”配置之一。
图34和图35示出了本公开的墙块500的另一个示例的各种视图。在该示例中，除了中空芯530之外，墙块500还包括两个开口芯562。即，在该示例中，在墙块500的底表面518上的窄凹槽526(即，连接槽)由两个开口芯562代替。开口芯562由这样的尺寸和位置制成，该尺寸和位置使得接收机械连接器540的上端部。这可以是优选的制造方法，因为可以在不需要某些设备(例如抽芯器)的情况下生产块。开口芯562从顶表面516穿过墙块500的整个高度延伸到底表面518。通常有两个开口芯562；然而，取决于块尺寸和连接要求，可以存在更多或更少的开口芯562。
根据长期存在的专利法惯例，术语“一”，“一个”和“该”在本申请中使用时(包括权利要求)指的是“一个或多个”。因此，例如，对“一个主题”的说明包括多个主题，除非上下文明显相反(例如，多个主题)，等等。
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此外，当与一个或多个数字或数值范围结合使用时，术语“约”应理解为指代所有这样的数字，其包括范围中的所有数字并通过扩展所述数值上方和下方的边界来修改该范围。由端点表述的数值范围包括所有数字，例如整数，包括其分数，包含在该范围内(例如，1至5的记载包括1、2、3、4和5，以及其分数，例如，1.5、2.25、3.75、4.1等)以及该范围内的任何范围。
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