土工格栅作为一种具有独特网状结构的加筋材料,在软基处理、加筋路堤、加筋挡墙、修复边坡及高大堆积土体加固等工程方面得到了广泛地应用。筋土相互作用是加筋土结构强度提高的关键,然而土工格栅与土的界面特性受诸多因素的影响,直接决定着加筋土结构的变形与稳定性。经调查研究发现,传统土工格栅自身材料性能、结构形式的不足是导致加筋土结构失效的主要因素,例如纵横肋条易发生断裂破坏、节点易发生剥离破坏、表面粗糙度不够等。为此,本文在分析传统土工格栅加筋效果及破坏特点的基础上,研制出了一种兼具高强度、高摩阻特性的排扣式嵌入土工格栅。本文的主要研究内容及结论包括以下方面:(1)针对排扣式嵌入土工格栅的纵横肋条和排扣式节点,依次开展了室内拉伸试验及节点剥离试验。结果表明:纵横肋条及节点均具有较高的强度,肋条表面出现众多丝状纤维束是其即将发生断裂的征兆,排扣式节点以塑性破坏为主具有较高的抗剥离强度;排扣式节点可以为肋条提供附加强度。(2)利用自主研发的大型拉拔试验仪,以排扣式嵌入土工格栅为加筋材料,以粘土为试验填料,研究竖向应力、压实度、节点形式等对筋土界面特性的影响。通过使用姿态传感器测量土体受格栅扰动后的运动情况,分析拉拔过程中筋土界面作用机理。结果表明:提高竖向应力、压实度均能有效增加筋土界面摩阻力及格栅变形,但筋土界面的扰动程度却有所降低。靠近夹持端的格栅变形最大,且沿其埋置长度方向逐渐衰减。在相同竖向应力、压实度的情况下,与方形排扣式节点相比,工字型排扣式节点的筋土相互作用和对土体的嵌固咬合作用更强,是优选的格栅节点形式。(3)在拉拔试验的基础上,从理论方面分析了土体在排扣式节点作用下的极限平衡状态,并针对梅耶霍夫地基极限分析理论作出了修正。在试验方面,通过设置对照组来分析节点形式对筋土界面的强化机理。结果表明:在相同竖向应力作用下,工字型排扣式节点对增强筋土界面摩阻力的贡献率比方形排扣式节点更大;但随着竖向应力的逐级增加,两种排扣式节点的贡献率差值逐渐缩小。附着在格栅纵肋上的两种排扣式节点均能够有效增大筋土界面强度,达到改善筋土界面特性的目的,但工字形排扣式节点在提高筋土界面特性方面更具优势。(4)提出一种换填格栅附近土体形成水平夹层结构的筋土界面强化方法,并结合室内拉拔试验对夹层结构参数(填料粒径、级配分布、夹层厚度等)进行研究。结果表明:同一竖向应力下,相比单一级配碎石夹层,连续级配碎石夹层对筋土界面作用的提高效果更显著,但应合理控制细集料的含量。夹层厚度存在最优值。在工程应用中,应结合实际进行拉拔试验验证,使夹层填料达到最佳的工程特性,最大程度地发挥筋土界面的摩擦特性。