土钉墙是一种常见的挡土结构,其面层主要采用钢筋混凝土结构。传统的面层耗能高且污染大,而耐腐蚀、强度大、成本低的土工格栅是土钉墙面层中的钢筋甚至是面层整体的理想替代材料。但对土工格栅作为土钉墙面层材料的研究较少,工程实践中缺乏设计依据。基于此,本文进行了混凝土弯曲韧性试验,通过改变土工格栅类型、抗拉强度、格栅位置等,比较在不同试验条件下土工格栅对混凝土的增韧效果;针对不同类型、不同抗拉强度的土工格栅开展不同预应力等级下的顶破试验,测试土工格栅的顶破强力;并在此基础上对土工格栅面层的受力进行了数值分析、理论计算,得到指导实际工程设计应用的计算公式;结合工程案例,对研究成果进行了验证。主要研究成果如下:(1)就土钉墙面层的配筋率而言,无论是钢筋和土工格栅都无法提高混凝土试件的破坏荷载,不同配筋材料的差异主要体现在试件破坏后的残余阶段。作为土钉墙面层的配筋材料,高强度的塑料土工格栅具有优势。抗拉强度30kN/m的塑料土工格栅混凝土面层破坏后的残余荷载约是配筋为直径8mm、间隔150mm的HPB300钢筋的混凝土面层的2倍。(2)土工格栅的类型、抗拉强度、在面层中的相对位置等因素对于土工格栅混凝土面层的增韧效果均有较大的影响。格栅弹性模量越大、抗拉强度越高、在拉应力区距离中性轴越远,增韧效果越好。高强度的塑料土工格栅是较为理想的土钉墙面层配筋材料。(3)对塑料土工格栅和聚酯经编涤纶土工格栅施加预应力没有改变土工格栅的顶破强力,却能使其强度得到提前发挥,有利于控制面层的变形。而对于玻纤土工格栅,施加预应力对于格栅的受力状态影响却不明显。(4)塑料土工格栅的顶破强力与其抗拉强度呈线性相关,在本文的试验条件下,顶破强力数值约为抗拉强度数值的0.155-0.165倍。(5)结合试验中得到的结论,通过理论计算推导出面层土工格栅抗拉强度以及预应力的设计计算公式。可以依据现场土层的物理力学参数等条件通过公式计算实际土钉墙柔性面层工程中所需要的土工格栅的抗拉强度以及在土钉处为土工格栅施加的预应力大小,用以指导具体的工程施工。研究发现,无论是替代土钉墙钢筋混凝土面层中的钢筋,还是作为柔性面层,高强度的塑料土工格栅都是比较理想的材料。将土工格栅应用于土钉墙面层,能够保证工程的稳定性,具有良好的经济效益和环境效益。