土工格栅已经被广泛应用到加筋土体的实践工程中，但是土工格栅加筋土的理论研究滞后于实践，尤其在三向土工格栅应用方面。三向土工格栅是一种新型的土工格栅，具有优良的力学性能，但对其加筋性能的研究仍在探索阶段。基于此，通过大型直剪试验，量化研究了三向土工格栅在砂土、粘土以及不同土石配合比情况下的界面摩擦性能；比较了三向土工格栅、单向土工格栅和双向土工格栅的加筋性能；结合工程实际，研究了土工格栅加筋路堤沉降规律，并采用泊松、指数、双曲线和灰色理论预测模型GM(1,1)对路堤沉降进行预测；对比分析了四种预测模型，得到了简易高精度的预测模型。通过系列研究工作，得到的主要结论如下：⑴单向土工格栅加筋砂土效果优于加筋粘土和土石混合（含石量30%、50%）。⑵双向土工格栅加筋粘土效果比加筋砂土和土石混合（含石量30%、50%）更为理想。⑶三向土工格栅加筋粘土、砂土和不同土石混合的效果比其他两类土工格栅的加筋效果好。⑷双向土工格栅和单向土工格栅与土石混合界面的粘聚力，随着石块含量的增加，先增大后减小。⑸三向土工格栅与土石混合界面的粘聚力，随着石块含量的增加，先减小后增大。⑹山区加筋后高路堤沉降预测模型中，指数预测模型、双曲线预测模型及GM（1，1）模型的拟合效果都不理想，而泊松预测模型最接近实测数据，适于应用在实践工程中。