玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土边坡加固机理与稳定性研究

本项目将分布式传感光纤植入玄武岩纤维土工格栅，使其成为一种新型的自监测土工格栅，将其应用于膨胀土边坡处治，不仅可以起到加固膨胀土的作用，同时也可以利用基于布里渊散射的分布式光纤传感技术监测加筋边坡的稳定性。.实现膨胀土边坡土体变形及玄武岩纤维土工格栅应变的分布式测量，建立干湿循环作用下膨胀土的胀缩性、裂隙发育程度与分布式光纤应变等响应信息对应关系；研究干湿循环作用下玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土强度、变形特性；通过室内拉拔试验，研究筋土相互作用特性；通过边坡模型试验，对比研究干湿循环过程中未加筋与加筋膨胀土边坡的变形分布特征及破坏模式，揭示膨胀土边坡格栅加固机理和效果，确定合适的布筋方式。在此基础上，建立基于分布式光纤监测信息的加筋膨胀土边坡稳定性评价方法。.项目的研究为加筋膨胀土工程的设计与施工提供科学依据，具有重要的理论意义和工程应用价值，具有良好的社会效益和环境效益。

本项目将分布式传感光纤植入玄武岩纤维土工格栅，使其成为一种新型的自监测土工格栅，将其应用于膨胀土边坡处治。项目的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本项目通过理论分析、室外试验和数值模拟相结合的手段，完成的研究工作和取得的成果如下：（1）研发了自监测土工格栅，实现了膨胀土边坡土体变形及土工格栅应变的分布式测量，建立了膨胀土的胀缩性、裂隙发育程度与分布式光纤应变等信息对应关系。（2）对玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土,分别进行无侧限压缩和不同围压下的固结不排水剪试验，研究了加筋膨胀土的强度与变形特性。通过拉拔试验，研究了筋土相互作用特性，得到了筋土界面参数。（3）建立边坡模型试验系统，开展膨胀土边坡未加筋与加筋模型试验, 研究了干湿循环过程中未加筋与加筋膨胀土边坡的变形分布特征及破坏模式，得到了抗剪强度随干湿循环变化的规律。通过边坡模型试验和数值模拟，研究了土工格栅间距、深度、层数等参数对加筋加固效果的影响，分析了膨胀土边坡格栅加固机理和效果。研究结果表明，玄武岩纤维土工格栅可以显著地降低膨胀土干湿循环过程中土体的拉、压应变，限制土体变形，从而增加土体的强度，抑制其裂隙的发育。膨胀土的胀缩变形具有不可逆性。（4）在试验的基础上，结合数值模拟，提出了加筋边坡稳定性的分布式应变监测方法。建立光纤最大应变值和加筋边坡安全系数之间的关系。采用有限元强度折减法评价干湿循环状态下加筋边坡的稳定性问题。