纤维加筋是近些年来出现的一种新型土质改良技术,能够有效的提高土体的工程力学性能。本文开发了一种新型的波形纤维,为了研究波形纤维加筋土的力学作用特性与加筋机理,开展了一系列的室内试验,包括波形纤维加筋土单根纤维拉拔试验、波形纤维加筋土的拉伸试验、波形纤维加筋土的无侧限抗压强度试验、波形纤维加筋土的CBR试验等,系统的分析了波形纤维加筋土的界面剪切强度、抗拉强度、无侧限抗压强度及承载力特性,还通过对波形纤维加筋土进行扫描电镜测试,从微观上分析波形纤维的加筋机理与界面作用形式。此外,基于光纤监测技术开展了纤维加筋土边坡模型试验,探讨纤维对边坡稳定性的影响。在研究过程中,着重对新型波形纤维与传统直线型纤维加筋土的力学特性进行对比分析,注重定性与定量分析相结合,宏观与微观分析相结合,试验与模拟相结合,得到如下主要结论:(1)通过开展波形纤维加筋土的单根纤维拉拔试验,定量测得了波形纤维加筋土的界面剪切强度,分析了波形纤维/土界面的力学作用特性与机理,探讨了含水量、干密度、石灰、水泥的加入对波形纤维加筋土界面剪切强度的影响。结果表明:由波形纤维的波形形状决定,波形纤维加筋土的拉拔曲线呈典型的多峰结构;相比于传统直线型纤维,波形纤维对土体的加筋效果更好;波形纤维能够显著提高土体的界面剪切强度,界面剪切强度和界面残余剪切强度随着含水量的增加而减小,随着干密度的增加而增大;石灰和水泥的加入能够显著地提高波形纤维加筋土的强度,随着石灰掺量、水泥掺量及养护龄期的增加,波形纤维加筋土的界面剪切强度和界面残余剪切强度均随之增加。(2)通过开展波形纤维加筋土的抗拉强度试验,分析了波形纤维加筋上的抗拉特性及拉筋机理,探讨了纤维掺量、含水量、干密度、石灰掺量及龄期、水泥掺量及龄期对波形纤维加筋上抗拉强度的影响。试验结果表明:波形纤维能够显著提高土体的抗拉强度,且随着纤维掺量和干密度的增加而增加,随着含水量的增加而减小:石灰和水泥的加入能够改善波形纤维加筋土的抗拉强度,且抗拉强度随着石灰掺量、水泥掺量及养护龄期的增加而增加。(3)通过开展波形纤维加筋土的无侧限抗压强度试验,研究了波形纤维加筋土的无侧限抗压强度特性,分析了纤维掺量、石灰掺量及龄期对波形纤维加筋土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:波形纤维能够显著地提高土体的无侧限抗压强度,随着纤维掺量的增加,无侧限抗压强度也随之逐渐增大:石灰的加入能够增加波形纤维加筋土的无侧限抗压强度,石灰掺量越大,养护龄期越长,对应的无侧限抗压强度也越大,但是石灰的加入也会增加土体的脆性,石灰掺量越大,土样越容易发生脆性破坏。(4)通过开展波形纤维加筋土的CBR(California bearing ratio)试验,探讨了波形纤维加筋土的承载力特性,分析了纤维掺量、纤维长度、石灰掺量对波形纤维加筋土承载力的影响。试验结果表明:在土体中掺入纤维能够极大地提高土体的承载力,随着纤维掺量的增加,CBR值先增大后减小,波形纤维的最优掺量为0.4%;随着波形纤维长度的增加,土体的CBR值逐渐减小,承载力也随之减小;在土体中掺入石灰能够明显增强纤维加筋土的承载力特性,石灰掺量越大,CBR值越大,承载力也越大。(5)通过开展纤维加筋土边坡模型试验,基于BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)和FBG(Fiber Bragg Grating)技术对边坡进行监测,采用坡顶局部逐级加载的方式给边坡进行加载,分析了纤维掺量对纤维加筋土边坡稳定性的影响,并对边坡模型进行了有限元数值模拟分析。数值模拟结果表明:在坡顶局部加载作用下,边坡坡体水平向变形在荷载位置后部呈压缩状态,随深度增加压缩变形逐渐减小,荷载位置前部土体呈拉张状态且随深度先增大后减小;坡体水平向最大位移出现在边坡土层中部。边坡模型试验结果表明:分布式光纤技术能获得加筋土边坡在加载过程中内部应变场信息;随着坡顶局部荷载的增加,坡体水平向的位移逐渐增大;纤维的加入能够显著提高边坡的稳定性,较好的抑制坡体发生位移变形,但掺入的纤维不宜过多,试验中纤维掺量0.1%的边坡比纤维掺量0.2%的边坡水平向位移要小,更不易发生变形。(6)波形纤维能够显著提高土体的力学作用特性,在土体中掺入纤维能够增强土体的界面剪切强度、抗拉强度、无侧限抗压强度和承载力,抑制土体的剪切破坏模式,增大残余强度,使得土体具有更好的韧性。相比于传统直线形纤维,本文提出的波形纤维具有更佳的加筋效果,其掺入工艺也更简单容易,具有较好的工程推广价值。