表3.2 土工加筋带设置参数
① ② ③ ④ N U cm H cm LDR % 0 0 1 37.5 33.3 2 25 25 33.3 3 12.5 25 33.3 注：1、N——加筋层数。
2、U——首层加筋间距，第一层筋带距试样顶面的距离。 3、H——加筋层间距，两层筋带间的距离。
4、LDR——加筋线密度，LDR=筋带宽/筋带间的水平间距。
（(b)
图3.1 加筋带编排和位置
a
）
筋带按纵横间距相同十字交叉编铺，交叉处用胶粘合，并
剪成φ300mm的园盘，水平铺设于土样中。见图3.1b
图3.2加筋土样破坏时的形态
三轴试验试样破坏时的形态示图3.2可以看出，对无筋（素）碎石土体破坏时中部成鼓状堆沉，侧向变形中间大，两端部小，其变化是渐变的，对加筋碎石土样，在加筋层附近侧向变形小，而距加筋层渐远时侧向变形渐增，表明加筋带对土体有明显的侧向约束作用，一层加筋时筋带平均伸长4mm，两层加筋时筋带平伸长6mm，三层加筋筋带平均伸长5mm，伸长应变分别1.3%、2.0%、1.7%。用加筋碎石土试样三轴试验成果，绘制法向应力和剪应力（σ—τ）关系曲线图3.3，得到土体的抗剪强度指标C、φ，见表3.3，初步揭示，需根据试样尺寸合理布设加筋层数才能取得良好效果，或疏或密设置加筋层均不会获得理想效果。
表3.3 加筋碎石土抗剪强度指标
N C kPa φ °
图3.3 加筋土和素碎石土的强度包线 O 105.3 39.5 1 133.1 41.0 2 181.9 40.8 3 163.4 40.9 对于粗粒土的抗剪强度，试验表明，它的强度值不仅决定于单个颗粒的强度，更主要的是决定于颗粒间的摩擦力和咬合力，咬合力（即粒间联锁作用力）的大小与土体组成的不均匀性、密度及所承受的垂直压力大小有关，咬合力部分体现在粘聚力C值之内，一部分体现在内摩擦（力）φ值之中。当作用于粗粒土体的压力，在有限的一般工程荷载作用范围内，粗粒土的抗剪强度τf可概化为由粘聚力强度和摩擦角强度两项组成。可近似地用下式（3.1）表达。
碎石土 τf=c+σtanφ （3.1） 式中C称为土颗粒间的咬合强度
试验成果（图3.3及表3.3）表明。法向应力σ与剪应力τ有良好的线性
关系，且加筋碎石土试验与无筋（素）碎石土试验的σ—τ曲线近于平行，而
加筋碎石土的强度线均位于素碎石土强度线之上，即加筋前后碎石土的内摩擦角值近于相等，加筋提高土体强度的作用，主要体现在使得土体的粘聚力增大，提高一个“准粘取力”。即碎石加筋土体的强度服从“准粘聚力”准则。
4、加筋垫层的原位试验
换填垫层中加入土工筋带后，垫层性状得到极大的改善。与普通垫层相比，加筋垫层的抗拉和抗剪性能有所提高，有效地阻止了垫层的断裂和剪切破坏，保障了垫层的完整性和整体刚度。加筋垫层由此成为一种刚性较好的“梁板式”构件。
加筋垫层的工作机理：在荷载作用下，筋带与土颗粒界面间的摩擦作用，一方面限制了颗粒之间的位移，使垫层的整体性能得到改善；另一方面筋带内部产生了较大的内应力，从而抵消了部分建筑荷载，并将建筑荷载均化传递分布到地基土中，可以起到较好的换填作用。因此，加筋垫层中的土工筋带与土体紧密贴合，使筋带具有远高于被加固的软弱地基土的模量。
为了进一步了解土工带加筋垫层的工作机理，解决此类垫层的计算应力扩散角问题，在太原地区进行了14组原位载荷试验。试坑尺寸为2.3×2.3m，载荷板为1.5×1.5m方形板，垫层材料为砂碎石土。为解决z/b≤0.25时θ角取值问题，控制试验垫层厚度z<0.25b(0.25×150=37.5cm)，这组加筋薄垫层总厚度取30cm(<0.25b)。
测试方案：试验分别在天然土、无筋（素）砂石垫层和加筋砂石垫层条件下进行。土工筋带距基础板底面的距离（称为首层间距）U分别用5cm、10cm、20cm三种，筋带铺设密度D分别为3B×3B，2B×2B（B为筋带宽度）。
（1）测试布置
测试时以载荷板的中心线为对称轴，分别设置了沉降观测点、垫层底压力盒和筋带应力片。分别测量沉降、垫层底压力分布、筋带受力情况，测量沉降变形百分表布置见图4.1。在载荷板的四个角布设甲、乙、丙、西四个百分表。利用导杆百分表1、2、3监测垫层底部地基土层的沉降。
图4.1 沉降观测点平面示意图
22个压力盒测点布置于垫层底部（见图4.2）
图4.2 压力盒布置示意图 单位：mm
压力盒量程为600kPa。对应于压力盒测点，放置筋带网片并在筋带相应位置上双面粘贴应变片（见图4.3），筋带端部弯回折叠，采用胞腔砂石袋充填弯折部并用卡夹固定（见图4.3）。
图4.3 筋带应变片布置
图4.4筋带端部固定示意图
（2）加筋对垫层扩散应力的影响
图4.5、4.6分别绘出无筋与加筋砂石垫层底部的代表性应力分布曲线。无筋砂石土底部最大压力产生于垫层中部，向两边逐渐减小，呈抛物线形分布；而加筋垫层底部，压力最大值产生在荷载板边缘部位，向中部和两侧逐渐减少。而且随着垂直荷载的增加，荷载板边缘附近的压力增量大于中心处，说明筋带的存在使土体中的应力由中间向两边扩散，竖向荷载愈大，压力扩散的效果就愈明显。这是由于筋带的存在，与砂石间的界面摩擦阻力给砂石侧向移动提供了约束力，使得载荷板边缘下的砂石颗粒难以侧向挤出，边缘抗力增大。
图4.5 无筋垫层底部土压力分布
图4.6 加筋垫层底部土压力分布（一层筋带）
图4.7为双层筋带条件下的土层顶面压力分布图，其承受竖向荷载能力高于一层筋带条件，应力扩散效应也更加显著。
图4.7 加筋垫层底部土压力分布（双层筋带）
