土工格栅加筋膨胀土技术的理论研究

膨胀土作为一类富含强亲水性黏土矿物的非饱和黏土，具有失水收缩和吸水膨胀的显著特性。自然界中的大气干湿循环过程使膨胀土产生内应力和裂缝，雨水通过裂缝渗入，软化内部土体，降低抗剪强度，对膨胀土边坡的稳定性极为不利。

为使膨胀土能在工程中合理应用，重力式挡墙、锚杆框架梁、抗滑桩等刚性支挡措施被提出，诸多学者针对刚性结构高成本高能耗的缺点，提出了土工格栅加筋膨胀土柔性支护结构。尽管大量工程实践已证实土工格栅加筋膨胀土技术的有效性和可靠性，但加筋理论和作用机制研究相对滞后。因此，有必要明确长期大气环境下膨胀土与土工格栅的相互作用机制，为加筋膨胀土边坡稳定性提供重要保障。目前，针对格栅与土相互作用研究主要集中于筋土界面特性，土工格栅通过与周围土体摩擦、黏结、嵌锁，调动拉应力，从而提高土工格栅加筋土的抗剪强度。肖成志等基于拉拔试验研究了筋土相互作用特性，提出适当的筋土界面变形有利于发挥筋材作用。WANG等通过室内试验和数值模拟获取了在拉拔荷载作用下土工格栅的拉力、位移和应变的定量分布，发现拉拔力逐渐从土工格栅向土颗粒传递，从而得到土工格栅与土颗粒之间的荷载传递特性。为探究膨胀土与格栅相互作用规律，兰天等开展模型试验对加筋膨胀土增湿过程中土体及土工格栅位移进行监测，揭示了土工格栅加筋膨胀土变形协调机制。杨和平等通过数值模拟发现，土工格栅可大幅减小土体剪应力并使其分布更为均匀，提出加筋作用的关键在于让加筋膨胀土体形成“框箍”整体来抵抗边坡开裂变形和浅层破坏。许英姿等通过开展模型试验发现，膨胀土吸水膨胀后，土工格栅应变随界面摩擦力的增大而增大，从而使土体膨胀变形受到一定程度的约束。

综上所述，目前研究人员多从室内模型试验和数值模拟的角度，开展土工格栅加筋膨胀土边坡作用机制研究，但其模拟的工作性状与现场实际工况往往存在一定差异，且针对铁路工程的研究甚少。

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