刚性墙面加筋土挡墙工作机理及加筋土结构内部稳定分析理论

新型重力式加筋土挡墙是墙体具有抗弯刚性、对填土有较大侧向约束作用的挡土结构，目前对其工作机理与形状缺少系统深入的研究，实践中带有极大的经验性和盲目性；现有一些流行的柔性加筋土挡墙分析方法给出的筋材最大拉力有的过于保守，有的可能不安全；国内外没有建立起加筋土结构内部稳定性的统一分析理论。. 本项目通过现场与室内试验、数值模拟和理论分析相结合的手段，从筋材与填土的应力、应变和挡墙的变形等各个方面全面掌握刚性墙面加筋土挡墙的工作机理与性状，获得刚性墙面的变形规律、墙后土压力的分布规律、筋材最大拉力沿深度的变化规律；提出刚性墙面加筋土挡墙土压力计算方法、筋材最大拉力沿深度的分布函数。.以国内外现有研究成果为基础，基于整体极限平衡分析方法，合理考虑墙面刚度、墙趾侧向约束的影响，提出适用于不同加筋土结构（刚性面和柔性面的加筋土挡墙、加筋土边坡，）内部稳定性分析的统一理论和筋材最大拉力计算方法。

新型重力式加筋土挡墙和"全高刚性" (FHR) 面挡墙都是墙面具有抗弯刚性、对填土有较大侧向约束作用的挡土结构，可统称为刚性墙面加筋土挡墙。然而目前对其工作机理与性状缺少系统深入的研究，实践中带有极大的经验性和盲目性，也没有适合这类挡墙的墙后土压力的计算方法；目前几种流行的柔性加筋土挡墙计算方法所给出的筋材最大拉力，有的过于保守，而有的又可能不安全。因此，解决刚性墙面加筋土挡墙在工程应用中的关键科学问题，具有重要的意义。. 本项目通过现场与室内试验、数值模拟和理论分析相结合的手段，从筋材与填土的应力、应变和挡墙的变形等各个方面，全面掌握了刚性墙面（包括重力墙面、FHR面）加筋土挡墙的工作机理与性状。完成的工作和取得的成果如下：.（1） 采用 FLAC 软件，模拟一个施工顺序为“先筑墙，后填加筋土”的重力式加筋土挡墙，分墙后填土到墙顶和墙顶堆载完成两个阶段，分析加筋土工格栅对挡墙的水平位移和墙后填土的水平位移、水平应力的影响；土工格栅拉力、拉应变随墙后填土和墙顶堆载的变化及其潜在破裂面。进一步研究了重力挡墙刚度、墙后填土性质、加筋土工格栅性质、加筋长度和间距等主要因素的影响，成果为设计参数的合理选择提供了参考依据。.（2）综合本项目的数值分析成果和文献中的现场实测资料，提出了基于材料工作应力原理，以筋材工作应变和相应的工作应力作为设计控制指标确定刚性面加筋土挡墙的筋材拉力的方法。.（3）采用极限平衡法，推导了重力式加筋土挡墙墙后压力的三种解析计算公式。通过三种解析计算公式算例结果与数值模拟结果的对比，推荐了可用于工程设计的两种方法。.（4）针对墙顶有堆载的路堤式挡墙的数值分析结果表明，“先填加筋土，后筑刚性墙面”的施工顺序能更好地发挥筋材的作用，减小墙后土压力，控制墙体的变形。详细给出了日本《RRR-B工法设计•施工规范》中的“双楔法”计算FHR面加筋土挡墙的墙后土压力的步骤。.（5）采用四种格栅（单向2种、双向和三向各1种）和两种填料（黏土、砂砾石）为试验材料，开展了一系列大型直剪试验，研究了格栅类型和填料类型、压实度、含水率及剪切速率五个因素对格栅-土界面的强度特性和剪切刚度的影响规律，建立了能够单独评估格栅横肋-土和纵肋-土对界面强度的贡献的模型，分析了格栅中纵肋和横肋的不同力学机理以及不同型格栅横肋对抗剪强度的贡献大小。