本文结合“山地高填方支挡结构研究”项目,在现有理论研究和加筋土支挡结构工程设计经验积累的基础上,提出了圆环串联立体布筋形式,对基于此种布筋形式的加筋环挡墙开展了大尺寸加筋三轴试验、离心模型试验和FLAC3D数值模拟分析,对土工格栅加筋环挡墙的加筋机理、布筋形式、筋材及面板优化、面板同加筋体相互作用关系等方面开展系统研究。本文的主要研究内容和成果如下:(1)利用大尺寸三轴试验仪开展了加筋环直径、加筋高度和筋材层数对加筋试样抗剪强度特性的影响研究,结果表明:竖向立体加筋形式,对土体的黏聚力c和内摩擦角φ都有所提高,其对黏聚力c的贡献更大。其中加筋直径为6cm、加筋高度为4cm、三层布筋的加筋试样抗剪强度最大。(2)在单个加筋环布筋形式基础上提出了圆环串联布筋形式,研究了加筋环直径对挡墙位移及破坏模式、墙背侧向土压力的影响,结果表明:圆环串联布筋形式优于单个加筋环布筋形式;圆环串联布筋形式下挡墙的破裂面为折线形,形状类似于“0.3H”破裂面,但加筋环直径会影响b值(垂直裂缝到坡面的水平距离)大小;环直径越大,fb值越大,潜在破裂楔体越大,进而导致作用于墙背的侧向土压力越大。通过离心模型试验得到加筋环原型墙直径范围为1.8m～2.7m。(3)根据离心试验和三轴试验提出影响加筋环挡墙力学性能的因素水平表,并利用正交表简化数值工况。基于FLAC3D建立无墙面板加筋环模型,选取水平位移为评价指标,得到影响加筋环挡墙力学性能的各因素敏感性排序:加筋环直径>筋材间距>加筋环高度;得到加筋环直径为1.8m,筋材间距为0.4m,加筋环高度为1.2m的布筋优方案。(4)基于布筋优方案建立全高刚性面板加筋环挡墙数值模型,分析了不同面板厚度对水平位移及墙背侧向土压力分布的影响,同离心试验实测土压应力对比分析发现:土压应力呈现锯齿状分布,加筋层作用于墙背上的土压应力小于素土层作用力;离心试验和数值计算所得土压应力均小于主动土压力强度。(5)基于本文试验及数值计算相关成果,给出限制应用条件的新型加筋环挡墙关键参数建议值,包括筋材形式(圆环串联布筋)、筋材尺寸(优工况、正交表中工况6)、整体式刚性墙面厚度(0.25m～0.35m)、侧向土压力系数(Ka)、适用条件(墙高不宜大于10m)、加筋环切点处连接方式(连接棒刚性连接)、面板同加筋体连接方式(通过预埋锚固块或锚杆等方式连接)。