黄土是一种特殊的颗粒材料,在我国有着广泛的分布,其特殊的力学特性导致黄土地区地质灾害频发,在“一带一路”的背景下制约着我国黄土地区经济、社会的快速发展。纤维加筋土是一种较为理想的土体改良技术,有效的提高了土体强度,在路基改良、边坡支护等工程中有着巨大的发展潜力。纤维加筋土是一种典型的应用大于理论研究的土工材料,其变形过程中内部微结构特征的研究对解决复杂地质灾害及岩土工程问题有着重要的应用价值。本次研究以延安黄土为研究对象,采用玻璃纤维作为加筋材料,结合野外调查、室内试验、电子显微镜扫描,对玻璃纤维加筋土的宏观力学特性及微观结构特征做了试探性研究。同时基于PFC2D数值模拟程序,采用编程方法考虑颗粒几何特征构建纤维加筋土离散元模型,进行柔性边界伺服的双轴试验,以对纤维加筋土变形破坏过程进行微观研究,具体结论如下:1.玻璃纤维加筋土试样峰值强度随着纤维掺杂量的增加,呈现出一个上升再下降的现象,ξ=0.6%为最优纤维掺杂量。纤维的强度提升率与加筋率呈现二次关系。纤维的掺入主要提高土体黏聚力,对内摩擦角影响较小。2.使用电子扫描显微镜获取了不同加筋率下试样剪切带处微结构特征:无筋重塑土土颗粒间具有稳定的接触关系,粒状颗粒与块状颗粒之间形成点-点、点-面接触关系。土体的骨架由块状、片状的大颗粒以镶嵌方式构成,粘结颗粒与骨架颗粒形成胶结接触关系。颗粒镶嵌后形成一种较为稳定的三维结构并承受一定的外力作用。纤维在试样中呈现无序分布状态,纤维与土颗粒之间形成的粘结、摩擦作用是纤维加筋土的主要作用机理。纤维与土体的粘结强度低于孔洞边缘土颗粒之间的粘结强度,纤维拔出后形成的孔洞内部土颗粒呈现独立分布状态,脱出的纤维表面无塑性形变。当纤维含量超过最优加筋率后,样品纤维团聚结构增多,导致其附近土体孔隙率出现明显的增大,出现不同程度的开裂。3.试样剪切带的产生是颗粒速度矢量差异性分化而导致的结果,峰值强度前,颗粒位移速度低且运动方向趋于一致,峰值强度后速度方向及大小迅速变化,变化方向最终决定了试样的破坏模式。颗粒的几何形态产生的固锁效应严重影响到剪切带的发展过程,剪切带颗粒旋转角大小:剪切带内部几何块体颗粒<剪切带内部球形颗粒<剪切带周围几何块体颗粒<剪切带周围球形颗粒。4.试样裂纹数量变化曲线将试样的变形破坏过程分为三个阶段:压缩阶段-损伤阶段-破坏阶段。试样内部拉张裂隙明显低于剪切裂隙,但随着围压的上升,裂隙数量逐渐趋于相等。剪切带的形成过程可以分为三个阶段:纤维变形受拉-筋土结构破坏-剪切带形成。随着加筋率上升,试样破坏时剪切面由单个剪切面逐步向多叉型过渡。在最优纤维掺杂量下试样整体纤维分布较为均匀,纤维与土颗粒之间形成紧密的接触结构,纤维在土体内弯曲并相互搭接形成网状结构,阻止土颗粒间的相对位移,降低整体形变。纤维加筋率过高的试样中,纤维在土体内产生过多的重叠,使土体本身颗粒间的粘结破坏,进而影响土体宏观力学强度。