现有加筋机理的观点：探究与优化

目前有关加筋机理的文章已相当多，其中绝大多数都是针对筋材与土的交界面上两种材料之间的相互作用而展开的。但是王铁儒认为，“忽视与工程实际相联系，论述加筋的机理是困难的。因为筋材有多种，刚柔程度、强度大小、变形性质、形状型式的差异都是很大的，土也有多种，由筋与土组成的加筋土体或加筋土构件也是五花八门的，不同筋材，不同的土，不同工程及其结构型式，除在建筑物的不同部位，再不同加载型式的作用下，其作用机理是不一样的”（王铁儒的通信，2007）。因此，在这里主要讨论筋材与土的相互作用问题，这也是加筋机理中的实质问题。

第一种流行的说法是筋材被包裹在土体中，当外力作用时，在土体中形成了应力场，从而使土体中筋材受到了压力。当土体因剪应力而产生剪切位移时，土与筋材之间的摩擦力和（或）咬合力有防止两者发生相对位移的作用，从而减少了土体的侧向剪切变形。这就是加筋作用带来的土的剪切刚度的增加，或者说加筋土的强度增高了（图5.4）。按此说法，只要在土体中加一个摩擦力（或咬合力）就可以代替筋材的作用。这种观点当前比较流行，它虽有一定的道理，但似乎过于简单化了，因为筋材的作用不仅仅在于在土体内增加一个阻止侧向变形的摩擦力。

图5.4　界面摩擦作用示意图

图5.5　约束增强作用示意图(www.xing528.com)

另一种类似的说法是，土体中筋材的约束作用犹如在土体的侧向增加了一个小主应力增量Δσ3，要使加筋土体达到极限状态，只有增加大主应力Δσ1，才能使土体发生破坏，由此表明土体的抗剪强度因加筋而增大了（图5.5）。这种说法与第一种说法实质上是类似的，都是由于土与筋材之间接触面的摩擦力导致强度增大。

三轴试验的结果发现，加筋土与非加筋土的应力应变曲线的区别，在于前者当越过峰值以后，强度不会立即降低，甚至还可能有所上升，这就表明，土体的脆性减弱而韧性增大了，或者说土体的连续性或整体性增强了。表现在莫尔强度包线的差别上，则是加筋土的黏聚力增大了，而内摩擦角变化不大。

由此认为，加筋作用是使土体的黏聚力增大，该黏聚力称为准黏聚力或拟黏聚力。这个观点在土工界也比较流行。

图5.6　—ε1关系曲线

纵观上述几种说法，不管是增大Δσ3、增大Δσf或者增加ΔC′等，其实说的都是一回事，均是筋材与土的接触面上的摩阻力。