交通基础设施建设是我国实现工业化不可或缺的环节，也是下一阶段实现经济双循环的重要基础保证。近年来，高速公路、高速铁路里程不断增加，已为我国的经济增长和社会发展做出了重要贡献，并将是我国交通强国建设的重要部分。高速公路、高速铁路对公共安全和社会经济的潜在影响，进一步突出了高速公路、高速铁路路基的全寿命周期性能监控和灾变前兆辨识与安全预警的必要性和重要性。然而，路基在复杂环境荷载作用下的长期安全监控及灾变预警面临着严重的技术挑战。第一，常规的结构监测偏重于沉降、水平位移等结构外部稳定性指标，无法及时获取结构内部变形信息。其次，现有的结构内部变形测量方法存在耐久性差、安装效应强、费用昂贵、量程低等缺点，不能满足工程需求。第三，目前的测量手段的监测信息仅限于局部变形这一单一信息，难以实现对结构内部变形的分布式测量，易导致结构灾变预警的漏报、误报或迟报。
　　针对以上问题，本文以基于导电聚合物拉敏效应研发而成的传感型土工带(Sensor-enabledgeobelts，简称SEGB)为研究对象，通过理论分析、室内试验、足尺模型试验、有限元模拟、现场试验等多种研究手段，开展基于SEGB的路基灾变前兆辨识与预警技术研究。SEGB在与土体相互作用中可实现对自变形的分布式测量。通过SEGB拉敏特性模型、全应力-应变本构模型、筋土界面本构模型和蠕变本构模型等多种本构模型的耦合，可以得到SEGB在土体中的应变分布、应力分布、位移分布和界面剪应力分布等多元信息。利用SEGB所得的多元信息，揭示了考虑SEGB粘塑性大变形的非线性行为分布规律，分析了路基结构灾变前SEGB的变形特征，并从路基长期服役期性能监测的角度提出了路基灾变定位、前兆辨识及预警方法。
　　主要工作及结论如下:
　　(1)对SEGB的全应力-应变特性、拉敏特性、筋土界面特性及流变特性分别建立了考虑SEGB粘塑性大变形应力-应变本构模型、考虑温度影响的拉敏效应本构模型、分别适用于应变硬化界面和软化界面的筋土界面本构模型，以及以开尔文元件为主的流变本构模型，并在路基内部灾变定位、前兆辨识和预警方法中实现了多本构模型耦合。
　　(2)以SEGB全应力应变曲线和筋土界面响应为基础，分别建立了适用于应变硬化筋土界面和应变软化筋土界面的SEGB拉拔荷载传递方程。利用SEGB分布式测量和多元信息获取的优点，通过开展拉拔摩擦试验验证了拉拔荷载传递方程的有效性，揭示了SEGB在拉拔过程中非线性行为的分布规律。
　　(3)开展了考虑不同SEGB有效长度和不同法向压力的拉拔摩擦试验，分析并总结了SEGB在不同失效模式(拔断或拔出)下的变形特征。基于极限平衡假设推导了两种失效模式的临界状态公式，可对SEGB在土体中的失效模式进行预判。
　　(4)基于SEGB的分布式自检测和多种本构模型耦合所得到的应变分布、应力分布、位移分布和界面剪应力分布等多元信息，提出了路基内部灾变的定位、前兆辨识及预警方法。研发了基于SEGB、适用于路基长期性能监测和灾变预警的岩土工程安全预警软、硬件系统，实现了对SEGB分布式测量数据的自动采集、自动传输、云端存储、实时监控、后台查询、多级预警等功能。
　　(5)开展了加筋土挡墙足尺模型试验和潍日高速跨越采石坑高填方路基现场试验。在试验中成功应用了基于SEGB的岩土工程安全预警软、硬件系统，对提出的路基内部灾变定位、前兆辨识及预警方法进行了验证与应用。以现场试验为工程背景建立了ABAQUS有限元模型，在模型中以UMAT子程序的方式考虑了SEGB流变本构模型的因素，分析了SEGB流变特性对路基长期服役期性能的影响。