加筋土结构通常是指土体与筋材组成的复合结构体,加入筋材后可明显改善抗拉能力不足和土体强度偏低的缺陷,提高加筋土体的承载能力和整体稳定性。筋土界面作用作为影响加筋土结构承载性能的关键因素,其作用的发挥极大程度上取决于土体散体性与筋材性能,然而目前学者大多是在筋土介质连续性假设的基础上对筋土作用开展的研究。鉴于此,论文基于已有室内试验结果,采用离散元PFC3D程序,充分考虑土体的散体性以及土颗粒与筋材的接触作用,基于已有宏观试验的研究成果,从细观组构角度建立了系列筋土结构的PFC3D离散元数值分析方法,进而揭示筋土界面作用的细观荷载传递机理及界面参数的细观演变规律。主要研究内容如下:(1)为探究三轴试验数值结果受颗粒表观形状的影响,使用不同球形度的clump颗粒对砂土颗粒进行模拟,分析不同球形度的颗粒对土体试样抗剪强度的影响因子大小,揭示土工格栅加筋三轴试样界面作用的细观机理。结果表明:颗粒形状是影响土体物理性能的主要因素之一,筋土试样的抗剪强度随颗粒球形度的增大而减小,且随加筋层数的增加,土样中位移较小的土颗粒数量增多,即格栅对土颗粒的侧向约束能力逐渐增强,筋土界面作用发挥越充分;试样的粘聚力及内摩擦角随颗粒球形度的增大而减小,表明同等条件下球形度取值越大,土样抗剪强度越小。(2)在常规拉伸试验的基础上,利用离散元PFC3D程序进行无侧限与侧限拉伸试验的颗粒流模拟,探究两种状态下的格栅在拉伸过程中细观参数的变化,分析筋土界面颗粒位移特征。试验表明:相比室内无侧限拉伸试验,侧限拉伸试验中在上覆荷载的作用下格栅的抗拉强度明显增大,且格栅等强度时其应变较无侧限时明显减小;随着上覆荷载的增大,极限抗拉强度随之增加,且这种差异与应变呈正相关关系;在土工格栅拉伸过程中,格栅内力沿着格栅颗粒从左至右逐渐发展,同时内力传递效果随着距拉伸端的距离增大而逐渐减弱。(3)利用离散元PFC3D程序模拟大型直剪试验,建立相应的颗粒流模型,根据室内试验结果标定相关细观参数,进而调整筋材与剪切面的角度,分析不同夹角加筋土体的受力特性与抗剪强度,并从细观角度研究剪切过程中加固区域的形成。当格栅与剪切面存在一定夹角时,模型剪切面处的抗剪强度相比素土时有所增大,对比水平加筋时的抗剪强度则有所减少;此外,夹角的存在使格栅周围土颗粒孔隙率减小,土体密实度增加,进一步形成区域性的加筋加强区,进而可有效提高筋土结构的抗剪性能,加强土体的稳定性。