加筋土挡墙目前已被广泛应用于公路、铁路、水利、市政、矿山等行业的支挡工程中,并取得了显著的经济、社会和环境效益,但总体来说,加筋土工程一直是实践先与理论,经验先于技术。此外,加筋土挡墙的作用机理较为复杂,对于加筋土挡墙特性的研究,宏观研究多,但细观机理研究较少。本文采用颗粒流数值模拟方法,结合河龙高速公路加筋土挡墙的大比尺模型试验,对加筋土挡墙的特性、受力状态和失稳破坏过程进行了研究,获得的主要成果如下:(1)采用抗转动线性接触模型(简称抗转动模型)作为土体接触本构模型,对抗转动模型中的细观参数敏感性进行分析,研究了细观参数对材料宏观力学行为的影响,提出了抗转动模型下细观参数的标定次序。结合加筋挡墙土体宏观抗剪强度指标,采用双轴数值试验对填土材料细观参数进行标定,得到了与加筋挡墙填土宏观力学参数相对应的细观参数。(2)结合室内加筋土挡墙大比尺模型试验,利用颗粒流分析程序PFC2D建立了台阶式加筋土挡墙离散元数值模型。通过模拟模型试验加载过程,分析了加筋土挡墙的土体颗粒位移、应力以及力链结构的分布特征。与模型试验结果进行对比,验证了加筋土挡墙离散元数值模型的合理性。模拟结果表明:土工格栅有效地限制了土体颗粒的水平位移,起到了加固土体的作用;格栅承受了上部土体传递下来的竖向土压力,并传递到周围土体,改善了加筋挡墙竖向土压力分布状态。加筋挡墙加筋区域的强力链数量明显多于未加筋区域,验证了格栅对土体的稳定加固作用;面板后侧竖向应力要比加筋区域的小,说明台阶卸载作用对挡墙面板后侧土体影响较大。(3)采用离散元方法模拟了台阶式加筋土挡墙失稳破坏的动态过程。通过数值模拟发现加筋土挡墙主要发生塑性破坏。在挡墙的失稳破坏过程中,土颗粒一直处于塑性流动状态,挡墙未有明显的裂缝。在挡墙失稳破坏后,土颗粒下落堆积在台阶处;随着时步增加,台阶逐渐垮塌,在挡墙前沿形成连续的滑动面,颗粒最终滑移堆积在挡墙前侧;堆积颗粒之间接触力小、无强力链。挡墙中的强力链在破坏过程中断裂,形成的潜在破裂面形式与“0.3H”简化破裂面相差较大,与理论计算得到的台阶式加筋土挡墙潜在破裂面形式一致。