加筋土結(jié)構(gòu)筋-土界面特性和筋材位移變化規(guī)律試驗研究

摘要：基于拉拔試驗研究加筋土結(jié)構(gòu)筋-土界面正應(yīng)力、填土壓實度與含水率、拉拔速率等對筋-土相互作用特性和筋材位移變化的影響，分析筋材位移的演變規(guī)律。研究結(jié)果表明：土中筋材各點位移均不同程度滯后于加載端位移，且隨與加載端的距離增加而增加，筋材位移呈非線性遞減趨勢；增加界面正應(yīng)力、壓實度或含水率，相同拉拔力下同一位置處筋材位移呈減小趨勢，且距加載端越遠，筋材位移受影響越??；筋材拉拔以整體拔出和拉斷破壞模式為主，筋材拔出破壞時拉拔力峰值與加載端位移呈近似線性關(guān)系，且格柵拉拔力峰值與界面正應(yīng)力、壓實度、含水率或拉拔速率呈正相關(guān)關(guān)系；增加壓實度或含水率，筋-土界面相互作用增強，筋-土界面摩擦角略有增加，但筋-土界面似黏聚力增加明顯，且接近填土最佳含水率時界面似黏聚力較大。拉拔特性試驗表明，加筋土工程中應(yīng)嚴格控制填土含水率，適當?shù)慕?土界面變形有利于發(fā)揮筋材作用。

關(guān)鍵詞：土工格柵；位移分布；筋土界面；拉拔試驗；拉拔力

中圖分類號：TU432" " "文獻標志碼：A" " "文章編號：2096-6717（2024）04-0029-10

Experimental study on interface properties between geogrids and sand and reinforcement displacement distribution of reinforced soil structures based on pullout tests

XIAO Chengzhi1， LU Yao1， ZHENG Hong2， WANG Qingzhou1

（1. School of Civil and Transportation Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， P. R. China；

2.Bostd Geosynthetics Qingdao Co.， Ltd.， Qingdao 266111， Shandong， P. R. China）

Abstract： Based on pullout tests， the effect of normal stress， compaction degree as well as water content of backfills on interaction mechanism of reinforcement-soil interface and reinforcement displacement were investigated and the evolving pattem of reinforcement displacement was analyzed. The results showed that geogrid displacements along the full-length obviously lagged behind the displacement at loading end， and with increase of distance away from loading end， the geogrids displacements tended to decrease nonlinearly. An increase in normal stress， compaction degree or water content caused to the decrease in geogrid displacement for the identical pullout force and the same measured points. Moreover， the farther the location of measured points is， the weaker the effect of above-mentioned factors on geogrids displacements. During the pullout tests， the main failure modes included the geogrid pulled out fully and breakup failure of geogrid， and the peak pullout forces were approximately linear with the displacement at loading end. The peak pullout forces were closely related with the normal stress， compaction degree， water content or pullout rate. To increase compaction degree or water content of backfills， which caused to enhance interface interaction of reinforcement and soil， contributed somewhat the increase of friction angle of reinforcement-soil interface made the apparent cohesion of interface to increase remarkably， and the apparent cohesion of reinforcement-soil interface reached the greater value when the water content of backfills equals to the optimum water content. The test results showed that it is necessary to strictly control the water content of the backfill soil， and allowing the reinforced structure to deform properly is conducive to playing the role of reinforcement.

Keywords： geogrids； displacement distribution； reinforcement-soil interface； pullout test； pullout force

當前，土工合成材料加筋結(jié)構(gòu)被廣泛用于路基邊坡與擋墻等加固領(lǐng)域，且筋材主要通過筋-土相互嵌鎖與咬合作用提供拉力。因此，筋-土相互作用機理及界面強度參數(shù)是土工合成材料加筋土結(jié)構(gòu)設(shè)計與保障穩(wěn)定的關(guān)鍵因素[1-2]。學(xué)者們主要采用拉拔試驗和直剪試驗研究筋-土界面相互作用機理，并在界面強度參數(shù)和力的傳遞機制方面取得了豐富的研究成果[3-4]。McGown等[5]基于拉拔試驗初步提出筋材抗拔力的組成，為后續(xù)筋-土界面相互作用機理的研究奠定了基礎(chǔ)。徐超等[6]細致分析了筋材縱/橫肋對界面強度及對抗拔力的貢獻程度。既有研究表明，影響筋-土界面特性的因素主要包括界面正應(yīng)力、填料與筋材性質(zhì)等[7]。學(xué)者們圍繞這些影響因素開展了大量的試驗研究，劉文白等[8]研究了筋-土界面摩擦參數(shù)；Punetha等[9]、Abdi等[10]基于直剪試驗分析了砂土-筋材間剪切機理和破壞模式；萬亮等[11]綜合多因素對筋-土界面的拉拔特性開展了研究，探討了張拉狀態(tài)下筋材尺寸和溫度等因素對抗拔力的影響程度；鄭俊杰等[12]研究了格柵網(wǎng)孔形狀對筋-土界面特性的影響，并對比分析了雙向和三向格柵的拉拔和直剪試驗，深入分析了豎向壓力和筋材類型對筋-土界面強度參數(shù)的影響；Liu等[13]深入研究了填土顆粒尺寸對筋-土界面的影響。為研究拉拔過程中拉力沿筋材長度的分布，劉續(xù)等[14]研究了拉力沿筋材長度的傳遞機制；王家全等[15]研究了格柵與粗粒土的相互作用，指出隨著拉拔力的增加，格柵受力沿嵌固長度方向發(fā)展，作用在格柵上的拉拔力沿嵌固長度方向不斷減弱；王孝存等[16]研究發(fā)現(xiàn)，由于土工格柵的延性，其位移逐步從前端向尾部發(fā)展。同時，學(xué)者們對筋材拉拔漸進破壞模式開展了研究，并在筋材受力分布模式方面積累了豐富成果[17]。

然而，目前不同拉拔階段筋材位移分布及其對筋-土界面特性相互影響的研究較少。筆者采用自制中型拉拔儀研究雙向格柵和砂土界面特性，并考慮界面正應(yīng)力、壓實度、含水率和拉拔速率對筋材位移分布的影響，分析筋材拔出和拉斷破壞時多因素對筋土界面相互作用特性的影響。

1 筋-土界面特性拉拔試驗

1.1 拉拔試驗儀

拉拔試驗采用自制拉拔儀，包括拉拔試驗箱、加載和拉拔速率控制系統(tǒng)、夾具和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，如圖1所示。拉拔試驗箱尺寸為：長0.8 m、寬0.4 m、高0.55 m，試驗箱前端和后端分別開孔，設(shè)留高和寬分別為10、340 mm的拉拔縫，前端拉拔端一側(cè)便于筋材試樣拔出及筋材與夾具相連，后端供格柵和位移傳遞棒伸出箱體，便于位移棒監(jiān)測加載端不同距離處位移。同時，通過箱體內(nèi)側(cè)布設(shè)8 mm厚鋼化玻璃，有效減少砂土與箱體內(nèi)壁的摩擦。拉拔力和速率由電動機和調(diào)速箱組成的水平荷載施加系統(tǒng)控制，并由拉力傳感器實時監(jiān)測試驗過程中拉力變化。試驗所需法向荷載由反力架和千斤頂組成的豎向荷載施加系統(tǒng)施加。

1.2 筋材與回填土

拉拔試驗采用雙向聚丙烯（PP）格柵，其網(wǎng)孔平面尺寸為40 mm×40 mm，厚度為1 mm，筋材拉力-應(yīng)變關(guān)系曲線如圖2所示，筋材極限抗拉強度為30 kN/m。填土采用干凈砂土，其顆粒級配曲線如圖3所示。砂土不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc分別為2.77和1.01，最大和最小干密度分別為γmax=18.7 kN/m3和γmin=15.3 kN/m3。另外，通過直剪試驗獲得干砂的抗剪強度指標參數(shù)為φ=35.6°和c=7.8 kPa。試驗中填土壓實度通過控制每層填土質(zhì)量來實現(xiàn)，并采用人工夯實方法。

1.3 拉拔試驗方案

拉拔試驗重點研究填土壓實度、含水率、界面正應(yīng)力σn和拉拔速率等因素對筋（格柵）-土（砂土）界面特性的影響，具體試驗考慮因素及方案如表1所示。筋材長度為1.1 m，寬度為0.3 m，筋材在夾具中的長度約為0.1 m，且筋材自由端伸出箱體長度約為0.2 m。另外，選取與加載端不同距離的4個點位，將直徑較小的細鋼棒與筋材位移監(jiān)測點位相連，并伸出到筋材自由端，進而通過位移計與細鋼棒相連，由此監(jiān)測筋材拉拔試驗過程不同位置的位移，具體位移點位布置如圖4所示。

2 筋材拉拔試驗結(jié)果分析

2.1 法向荷載對筋材位移分布及拉拔特性的影響

選取填土壓實度K=90%、筋材拉拔速率v=0.5 mm/min和砂土含水率w=0%（干砂），分析不同界面正應(yīng)力σn時，筋材拉拔力與加載端位移曲線的變化特性，如圖5所示。由圖5（a）可知，在拉拔初始階段，加載端位移均隨著拉拔力增加而增加，當界面正應(yīng)力σn較小時，如σn=5、10、15 kPa時，拉拔力很快達到峰值，隨后拉拔力略微減小并最終達到相對穩(wěn)定狀態(tài)，在此階段加載端位移持續(xù)增加直至筋材拔出破壞。而當界面正應(yīng)力σn增至50 kPa及以上時，筋材加載端位移隨著拉拔力增加而持續(xù)增大，直至筋材拉斷破壞，且σn越大，筋材拉斷破壞所對應(yīng)的加載端位移越小。

圖5（b）給出了拉拔過程中筋材拉拔力峰值同界面正應(yīng)力的關(guān)系，顯然，當界面正應(yīng)力較小且筋材為拔出破壞時，拉拔力峰值隨界面正應(yīng)力增加而近似呈線性增加，而當界面正應(yīng)力持續(xù)增加（如σn=50 kPa和75 kPa），拉拔過程中筋材呈現(xiàn)拉斷破壞模式時，此時再繼續(xù)增加界面正應(yīng)力σn，拉拔力峰值基本不變，且大致為筋材極限抗拉強度30 kN/m，但界面正應(yīng)力越大，峰值拉拔力對應(yīng)的加載端位移越小。

為了分析不同界面正應(yīng)力作用下拉拔過程中筋材不同位置處（如圖4所示）的位移變化，圖6給出了與加載端不同距離的4個測點位移隨加載端位移的變化。顯然，在相同界面正應(yīng)力下，隨著加載端位移增加，4個測點依次發(fā)生移動，且測點距加載端越遠，出現(xiàn)初始位移時對應(yīng)的加載端位移越大，這點在圖7（a）中亦表現(xiàn)明顯。通過對比圖6（a）、（d）及圖7（a）中σn=5、75 kPa兩種情況發(fā)現(xiàn)，界面正應(yīng)力越大，測點初始位移出現(xiàn)滯后性的現(xiàn)象愈加明顯，表明筋材沿長度方向各點位移和受力分布呈現(xiàn)顯著的不均勻性。

另外，取相同的加載端位移（如15 mm），分析不同界面正應(yīng)力下筋材沿長度方向的位移分布，如圖7（b）所示，由圖可知，隨著界面正應(yīng)力增加，相同測點處的位移呈現(xiàn)遞減趨勢，這主要是由于法向荷載增加，一定程度上限制了筋材受力向遠端傳遞，距加載端越遠，筋材各點位移減少明顯。因此，實際工程中允許加筋土結(jié)構(gòu)適度變形，這有利于筋材沿全長受力并充分發(fā)揮筋材的作用。

針對界面正應(yīng)力σn=5、10、15 kPa，加載端位移為30 mm時對應(yīng)的不同測點位移量進行分析發(fā)現(xiàn)，界面正應(yīng)力σn=5、10、15 kPa時，相鄰位置測點位移量差值隨與加載端距離的增加逐漸減小，且當界面正應(yīng)力較小如5 kPa時，相鄰位置測點位移量差值較小，拉力沿筋材全長傳遞，而當界面正應(yīng)力增大到10 kPa時，相鄰位置測點位移差值呈現(xiàn)明顯的兩極特性，即筋材距自由端較近測點差值明顯小于距加載端較近測點差值，表明拉力沿筋材傳遞呈現(xiàn)出了明顯的滯后特性，且界面正應(yīng)力σn在5～10 kPa之間的變化說明界面正應(yīng)力對拉力沿筋材傳遞的影響顯著。對比界面正應(yīng)力σn從5 kPa增為10 kPa和從10 kPa增為15 kPa，圖3中1～4號測點位移量差值依次為1.65、5.65、10.28、11.68 mm和1.55、2.35、1.79、2.15 mm，可以看到界面正應(yīng)力σn由5 kPa增至10 kPa時，不同測點位移量差值并不穩(wěn)定，而由10 kPa增至15 kPa時，不同測點位移量差值則表現(xiàn)為較穩(wěn)定，說明當界面正應(yīng)力增至一定程度后，相同拉拔力下不同測點位移量變化基本呈同步線性變化。

2.2 壓實度對筋材位移分布演化及拉拔特性的影響

選取筋材拉拔速率v=0.5 mm/min、不同界面正應(yīng)力σn和w=0%（干砂）時，針對兩種壓實度K=90%和95%，分析填土壓實度K對筋-土界面特性的影響。圖8給出了拉拔試驗中不同壓實度和界面正應(yīng)力下筋材拉拔力與加載端位移的關(guān)系曲線。由圖8可知，在相同界面正應(yīng)力下，壓實度K越大，即填土壓實程度越高，達到相同加載端位移時所需要拉力越大，表明壓實度越高，筋-土界面約束越強。

試驗發(fā)現(xiàn)，當界面正應(yīng)力σn≤15 kPa時，兩種壓實度下筋材拉拔破壞以拔出破壞為主，且在拉拔初始階段拉拔力增長迅速，隨后拉拔力增長速率降低，直至達到穩(wěn)定，如圖8（a）所示；而當界面正應(yīng)力σngt;15 kPa時，筋材拉力增長迅速，且相同拉力作用下加載端位移總體小于低界面正應(yīng)力工況，此時筋材拉拔破壞以拉斷破壞為主，如圖8（b）所示?？傮w上，同等條件下，壓實度越高，拉拔力峰值越大。

為分析拉拔過程中筋材沿長度方向的位移變化特點，圖9給出了不同壓實度和界面正應(yīng)力下測點出現(xiàn)初始位移時對應(yīng)的加載端位移，以及拉拔終止時測點位移量。顯然，當σn相同時，壓實度K越大，各測點出現(xiàn)初始位移時所對應(yīng)的加載端位移越大，這種現(xiàn)象在界面正應(yīng)力較大時表現(xiàn)更加明顯，如圖9（a）所示，且測點距加載端越遠，出現(xiàn)初始位移所對應(yīng)的加載端位移越大，表明壓實度越大，筋-土嵌固咬合作用越明顯，筋材拔出困難，導(dǎo)致距離拉拔端越遠的測點的相對位移變化越小。

另外，由圖9（b）可知，隨著壓實度K增加，不同位置的測點最終位移量逐漸減小，表明隨著壓實度的增加，沿筋材長度方向各測點位移的最大值減小，尤其是界面正應(yīng)力越高時，距加載端越遠，沿筋材長度方向的最終位移值越小，相比之下，當σn=5 kPa時，各測點位移相差較小，表明筋材拉力沿長度方向傳遞較均勻，筋材易于被拉拔破壞。然而，當界面正應(yīng)力較小如5 kPa時，隨著壓實度K增加，填土越易于限制筋材位移，而當界面正應(yīng)力較大時，填土壓實度對筋材各測點位移的影響減弱。

2.3 含水率對拉拔特性及筋材位移分布規(guī)律的影響

選取筋材拉拔速率v=0.5 mm/min、不同界面正應(yīng)力σn和壓實度K=90%，針對砂土含水率w=0%（干砂）、6%和12%，分析砂土含水率變化對筋-土界面拉拔特性的影響。圖10給出了砂土不同含水率下筋材拉拔力與加載端位移關(guān)系曲線。

由圖10（a）可知，當界面正應(yīng)力較小且筋材以拔出破壞為主時，隨含水率w增加，筋材拉拔力峰值逐漸增大，達到拉拔力峰值時，對應(yīng)的加載端位移量也增加，表明當干砂遇水即含水率增加時，砂土黏聚力會適當增加，一定程度上增強了筋-土界面的吸附作用及相互作用，從而使筋材拔出所需拉拔力增加，如砂土含水量由0%增至6%時，界面黏聚力增加明顯，但含水率繼續(xù)增加時，如當w=12%時，相比w=6%，增加幅度明顯放緩，表明當含水率增大到一定程度時，筋-土界面的相互咬合會減弱。因此，在實際加筋土擋墻設(shè)計中，應(yīng)嚴格控制回填土含水率，并做好擋墻的防排水措施。

對比界面正應(yīng)力較大且筋材以拉斷破壞為主的情況，筋材拉拔力峰值隨含水率的增加而增大，試驗結(jié)束對應(yīng)的加載端位移量不斷減小，而且隨著界面正應(yīng)力增加，含水率對界面特性的影響減弱，如σn=75 kPa時，3種含水率下筋材拉拔力與加載端位移曲線在拉拔破壞前基本重合，表明此時界面正應(yīng)力會極大影響筋-土界面的拉拔特性。

此外，圖11給出了筋材測點位移隨加載端位移的變化。顯然，當含水率w由0%（干砂）相繼增至6%和12%時，且加載端位移相同時，格柵各測點位移不斷減小，即隨著含水率增加且未明顯大于最佳含水率時，埋置于土中的格柵越難拉出，相應(yīng)位移量也越小。進而，圖12給出了含水率為0%（干砂）、6%和12%，界面正應(yīng)力σn=5、10、15 kPa時，各測點發(fā)生初始位移和拉拔終止時的位移量與對應(yīng)的加載端位移的關(guān)系曲線。

由圖12（a）可知，在相同位置處測點，隨著填土含水率增大，筋材初始移動對應(yīng)加載端位移量增加，即筋材初始移動時刻后延，增加填土含水率導(dǎo)致筋材抗拔破壞能力增強，因此，對于相同位置處測點，試驗終止時筋材最終位移量隨著含水率增加而減小，如圖12（b）所示。

2.4 拉拔速率對筋材位移分布及拉拔特性的影響

選取界面正應(yīng)力σn=15 kPa、壓實度K=90%和砂土含水率w=0%（干砂），采用拉拔速率v=0.5、1.0、1.5 mm/min來研究其對界面特性的影響。

圖13（a）給出了不同拉拔速率下拉拔力與加載端位移的關(guān)系曲線。由圖可知，隨著拉拔速率增加，加載端位移相同時，對應(yīng)拉拔力不斷增加，且筋材拉拔力增加幅度逐漸減小，加載端位移曲線存在軟化現(xiàn)象。當拉拔速率增加時，筋材拔出破壞時間縮短，致使所需拉拔力有所增大，拉拔力峰值相應(yīng)增加，這一點通過圖13（b）所示的拉拔力峰值與拉拔速率的關(guān)系可以清晰看出。

圖14給出了不同拉拔速率下格柵測點初始位移及最終位移量的變化曲線。由圖14（a）可知，隨著拉拔速率增加，筋材發(fā)生移動時所對應(yīng)的加載端位移量隨之減小，即筋材更快被拉出，且拉拔速率增加至一定程度后這種影響并不明顯。由圖14（b）可知，隨著拉拔速率增加，筋材測點最終位移量呈增大趨勢，但增幅隨著測點位置與加載端距離的增加而減緩。

圖15給出了加載端位移相同時不同拉拔速率下，筋材位移沿長度的分布規(guī)律。由圖15可知，當拉拔速率和加載端位移相同時，距加載端越遠，筋材位移越小，且呈現(xiàn)出一種非線性減小趨勢，主要是由于沿筋材長度方向拉力傳遞不均勻所致。

同樣可知，與加載端相同距離的位移測點，其位移值隨拉拔速率增大而略微增加，且增幅隨著測點與加載端距離增加而減小，這是因為隨著拉拔速率的增加，荷載沿筋材長度方向的傳遞速度加快，表明拉拔速率在0.5～1.5 mm/min范圍內(nèi)變化時，對距加載端較遠處的筋材位移影響較小。

2.5 拔出破壞模式時多因素對筋材變形量的影響

拉拔試驗中筋材以拔出破壞和拉斷破壞為主，其中拔出破壞時，筋材位移主要由筋材移動和筋材拉伸變形組成，拉斷破壞時筋材位移則主要為筋材拉伸變形累積，試驗結(jié)果表明拉斷破壞時筋材內(nèi)部變形量較小，即破壞時表現(xiàn)為加載端筋材拉伸變形直至端部筋材被拉斷破壞，以下主要分析多因素對拔出破壞模式下筋材不同分段的變形量，由此進一步分析筋-土界面作用機理。

用A1-2段、B2-3段和C3-4段依次表示圖4所示測點1、2、3和4處相鄰測點間筋材，選取筋材拉拔速率v=0.5 mm/min、含水率w=0%和壓實度K=90%，針對界面正應(yīng)力σn=5、10和15 kPa，分析界面正應(yīng)力對筋材分段變形量影響。圖16給出了砂土不同界面正應(yīng)力下筋材不同分段變形量與加載端位移關(guān)系曲線。由圖16可知，當界面正應(yīng)力相同時，隨著筋材分段位置與拉拔端距離增加，筋材變形量逐漸降低，說明隨筋材位置后移，應(yīng)力傳遞逐漸減弱，相應(yīng)變形量降低。且隨界面正應(yīng)力σn的增加，同一分段筋材變形量增加，這主要是因為筋材移動阻抗作用隨界面正應(yīng)力的增加得到加強，筋材更偏向于拉伸。

選取筋材拉拔速率v=0.5 mm/min、不同界面正應(yīng)力σn=5、10 kPa和含水率w=0%，針對填土壓實度K=90%和95%，分析壓實度變化對筋材分段變形量的影響，結(jié)果如圖17所示。由圖可知，隨著壓實度K的增加，相同分段的筋材變形量增加，主要原因與界面正應(yīng)力影響機理相同，即增加壓實度，筋-土界面摩擦作用得到增強，同時提升土顆粒和格柵網(wǎng)孔的咬合能力，筋材難以發(fā)生移動，反而促進了筋材拉伸，即筋材分段變形量得到增加。

選取筋材拉拔速率v=0.5 mm/min、不同界面正應(yīng)力σn=5 kPa和壓實度K=90%，針對砂土含水率w=0%（干砂）、6%和12%，分析砂土含水率變化對筋材 分段變形量的影響，結(jié)果如圖18所示。由圖18可知，隨著含水率w增加，相同分段的筋材變形量基本呈增加趨勢，而當w=6%和12%時，B2-3段變化趨勢的差異性是由試驗數(shù)據(jù)的量測誤差導(dǎo)致的，因為所用砂土的最佳含水率wopt約為11%，隨著含水率由0%增至12%，砂土黏聚力提升，從而增強了筋-土界面的吸附作用和相互作用，進而有利于限制筋材移動，在拉拔力不斷提升情況下，反而提升了筋材的拉伸變形量。

2.6 筋-土界面強度參數(shù)分析

為分析不同因素影響下的筋-土界面強度參數(shù)，基于不同工況下筋材拉拔力峰值來獲得界面剪應(yīng)力，并結(jié)合界面正應(yīng)力確定筋-土界面強度參數(shù)，即筋-土界面的摩擦角φsg和黏聚力csg，考慮到界面正應(yīng)力σn=50、75 kPa時筋材是拉斷破壞，其破壞模式與σn=5、10、15、25 kPa時不同，因此，選取界面正應(yīng)力σn=5、10、15、25 kPa時確定界面強度參數(shù)，圖19給出了3種填土含水率時筋-土界面強度參數(shù)的擬合曲線。

由圖19可知，界面剪應(yīng)力τ和正應(yīng)力σn的關(guān)系曲線擬合程度較好，由此確定含水率w=0%、6%和12%時，對應(yīng)的筋-土界面黏聚力csg=1.37、4.54、4.94 kPa，界面摩擦角φsg=29.23°、29.38°和29.74°。顯然，隨著填料含水率增加，筋-土界面黏聚力呈增加趨勢，這也是圖10中填土含水率增加導(dǎo)致拉拔力峰值提高的主要原因，當填土含水率由6%增至12%時，筋-土界面黏聚力增幅明顯減小，事實上，既有研究表明當含水率接近填土最佳含水率時，筋-土界面黏聚力達到較大[18]，本文研究成果符合當前研究結(jié)論。然而，填土含水率對筋-土界面摩擦角的影響相對較小，由基于擬合曲線確定的界面摩擦角φsg可知，筋-土界面摩擦系數(shù)tan φsg約為0.78tan φ，略小于規(guī)范針對粗集料所推薦的界面摩擦系數(shù)0.8tan φ[19]。

已有研究結(jié)果表明，含水率對筋-土界面強度參數(shù)的影響明顯，筋-土界面似黏聚力隨含水率增大呈現(xiàn)先增大后減小趨勢，即存在界限含水率，在達到界限含水率之前，似黏聚力呈增大趨勢，高于界面含水率時則呈現(xiàn)遞減趨勢[20]，且研究結(jié)果表明該界限含水率與填料最佳含水率密切相關(guān)，筆者研究結(jié)果符合筋-土界面強度參數(shù)在含水率逐步增加到界限含水率時亦增加的結(jié)論。

此外，圖20給出了不同壓實度下筋-土界面強度參數(shù)。由圖20可知，當填土壓實度K由90%增至95%時，筋-土界面黏聚力增加約31%，即由1.38 kPa增至1.81 kPa，而界面摩擦角φsg由29.23°增至31.10°，表明提高填土壓實度，使格柵與填土間的嵌固咬合作用增強，有利于增強筋-土界面強度。因此，提高壓實度有助于提升加筋土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

1）拉拔過程中筋材位移與至加載端的距離密切相關(guān)，距加載端越遠則位移越小，呈現(xiàn)出顯著的非線性遞減趨勢，即土中筋材各點初始位移均不同程度地滯后于加載端位移。

2）筋-土界面正應(yīng)力、填土壓實度和含水率對筋材位移分布影響明顯，增加界面正應(yīng)力、填土壓實度或含水率，各點位移滯后性越明顯，且相同拉拔力下，距加載端越遠，對筋材位移影響越弱；增加拉拔速率，筋材各點最終位移略微增加。

3）格柵拉拔力峰值隨界面正應(yīng)力、填土壓實度與含水率和拉拔速率增加而遞增，且筋材拉拔以整體拔出和拉斷破壞兩種模式為主。當筋材拔出破壞時，拉拔力峰值與加載端位移呈近似線性關(guān)系。

4）筋材拔出破壞模式下，筋材變形量隨界面正應(yīng)力、含水率、壓實度的增加而遞增，當筋材在拉力作用下發(fā)生移動時，筋材位移為筋材移動累積量，當筋材相對難以移動時，反而一定程度上增加了筋材自身的拉伸變形量。

5）增加填土壓實度和含水率，筋-土界面嵌固咬合能力增強，界面黏聚力和摩擦角增加，但摩擦角增幅較小，且當填土接近最佳含水率時，界面黏聚力較強。因此，實際擋墻中應(yīng)適當控制填料含水率。

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（編輯" 王秀玲）

收稿日期：2021?10?04

基金項目：國家自然科學(xué)基金（52078182、41877255）；天津市自然科學(xué)基金（20JCYBJC00630）

作者簡介：肖成志（1976- ），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事加筋土研究，E-mail：chengzhixiao@hotmail.com。

Received： 2021?10?04

Foundation items： National Natural Science Foundation of China （No. 52078182， 41877255）; Natual Science Foundation of Tianjin （No. 20JCYBJC00630）

Author brief： XIAO Chengzhi （1976- ）， professor， doctorial supervisor， main research interest： reinforcement-soil， E-mail： chengzhixiao@hotmail.com.