加筋土的加筋机理与等效附加应力法的改进

加筋是土工合成材料的主要功能之一。目前对加筋土数值计算采用的方法主要有把筋土分开考虑的方法和复合材料方法。等效附加应力法也是一种简便有效的方法。它把筋的作用当成外力加在土骨架上，取加筋土中的土体进行计算。但它目前尚缺乏理论上的支持，应变比例系数的计算以及等效附加应力的作用方式也有待进一步明确。本项目拟以加筋土的数值计算方法，尤其等效附加应力法展开研究工作。通过模型试验、数值试验以及结合具体工程观测资料的计算分析，进一步揭示加筋土中筋与土的相互作用机理，合理确定应变比例系数和等效附加应力。参考钢筋混凝土中的相关计算方法，完善等效附加应力法的理论基础。同时客观评价不同方法的优缺点和适用性，为加筋土工程的设计计算服务。

在基金的资助下，项目围绕加筋土的加筋机理和计算方法进行研究。通过拉拔试验和离散元模拟，研究筋材影响范围与粗粒料颗粒平均粒径的关系。发现筋材影响范围大约为填料平均粒径的12倍左右。就筋材加筋效果来说，间距在15至25倍粒径时加筋效果会比较好。采用4种加筋材料，分别对黏性土和砂土加筋边坡进行了离心模型试验，研究筋材间距和筋土接触面性质对加筋土边坡变形和破坏规律的影响。发现在筋材与土接触面强度不能提高的情况下，继续增大筋材模量是没有太大意义的。通过理论分析，完善了等效附加应力法的理论基础，改进了筋土发生相对错动时的应变比例系数的处理方法。从理论上论证了整体式、组合式和分离式方法的一致性，以及与等效附加应力法的关系。评价了不同方法的特点及单元划分方式的影响。研究成果应用于高加筋土边坡和基坑工程的计算分析，取得了较好效果。