近年来,随着经济的快速发展,城镇化进程明显加快,人口加速向城镇聚集,道路交通量增加,一些早期建设的道路已经越来越不能满足日益增长的交通量的需求,对已有老路改造已成为亟待解决的重要问题。综观我国已完成的新老道路拼接工程,均已广泛使用土工材料技术,但土工材料铺设层数、位置的不一致性和研究深度方面,新老道路拼接中土工材料的理论分析远远落后于工程实践。本文针对土工格栅在新老道路拼接中的协同作用进行了研究,深入分析了土工格栅在新老道路拼接中的受力与变形特征和规律,主要开展了以下工作:1、通过对加筋土应力分析,论述了以摩擦作用为主的摩擦加筋原理。根据加筋土极限平衡原理,进行了加筋土的断裂、摩擦两种破坏形态受力特点的分析判断。提出了一种挡块式土工格栅加筋土的新方法,以此提高土工格栅与土体之间的锚固力,分析了挡块式土工格栅在拉拔作用下的受力特征,并得出了挡块式土工格栅拉拔阻力计算公式。2、基于新老道路拼接中常见的主要病害,从拼接的附加应力、土工格栅对土中应力与位移的影响、拼接的沉降计算三方面进行了理论分析,分析研究表明,新老道路拼接沉降主要来源于拼接新路的地基沉降,拼接新路的工后沉降等于基准期内拼接新路形心位置的总沉降减去该位置老路荷载引起的沉降和拼接新路施工期间荷载状态下的固结沉降之和。3、开展了挡块式土工格栅和普通土工格栅受拉有限元计算分析。通过对挡块式土工格栅和普通土工格栅受拉时土体应力与位移场分布特点、受拉端不同位移时拉力和筋土界面摩阻力分布特点、以及其计算结果与理论值比较分析,研究结果表明,在同等路堤高度情况下,当受拉位移大于2mm时,挡块式土工格栅的抗拉和限制变形作用逐渐显现;当路堤高度不大于4m时,挡块式土工格栅比普通土工格栅的拉拔阻力(锚固力)提高约50%;提高挡块式土工格栅材料的弹性模量,则能显著提高加筋抗拔能力;筋土界面摩擦阻力从受拉端处往内部逐渐增大,并且逐步达到峰值。4、通过选取试验路段横断面对新老道路拼接中路基受力与变形特征,土工格栅在不同工况的加筋效果、层数效应及宽度效应进行了有限元分析,研究结果表明,竖向位移在现状老路中心处最小,在拼接中心位置最大;水平位移随着新老道路拼接高度的增加而增大。在新老道路基拼接处铺设土工格栅,可以减缓拼接处坡度差的突变,提高新老道路的整体性;同时也有效的限制路基的侧向位移,减少新老道路路基的土压力差;土工格栅层数对减少路基不均匀沉降影响不大;新老道路拼接高度相同的情况下,挡块式土工格栅铺设宽度只有普通土工格栅宽度的一半,满足实际工程的需求。5、开展了实际新老道路拼接工程现场试验工作,研究道路填土在分级加载的情况下,挡块式土工格栅与普通土工格栅受力与变形特征及规律,以及加筋不同层数、不同宽度对土工格栅协同作用的影响。试验结果表明,铺设土工格栅对减少新老道路路基之间产生的不均匀沉降有明显的抑制作用,尤其是挡块式土工格栅最大竖向位移减少了约35%;增加土工格栅宽度可以减少路基竖向位移;铺设二层土工格栅较一层土工格栅对于减少路基的竖向位移作用不明显;在相同位移情况下,挡块式土工格栅宽度只有普通土工格栅的一半。挡块式土工格栅应变值大于普通土工格栅的应变值,其挡块的锚固力起了重要作用。挡块式土工格栅明显提高道路的抗变形能力,路面顶面弯沉可减少15%。现场试验结果与数值分析结果比较,其受力特征及变形规律基本吻合,其加筋效果、层数效应、宽度效应结果基本相符。6、根据断裂力学理论,引进了奇异单元模拟裂缝尖端的应力应变场,建立计算模型,对行车荷载偏载作用下新老道路拼接中土工格栅的阻裂作用与路面结构层拉应力变化进行了分析研究,研究结果表明,新老道路不均匀沉降对路面结构各层底拉应力有明显影响,在面层底或基层底铺设土工格栅,都有利于减少路面材料层底拉应力,起到明显的阻裂作用;新老道路拼接处最大拉应力位于拼接处沥青面层顶面,路面基层开裂先于面层,故提出在路面基层顶面铺设土工格栅抗裂效果为好。7、通过对新老道路拼接工程不均匀沉降设计标准与施工技术的分析研究,提出采取“双控”设计要求,即基层底面附加拉应力小于基层材料劈裂强度、工后不均匀沉降变坡率小于0.52%。