松砂中双叶片螺旋锚上拔承载及土体变形特性试验研究

基于室内1g模型试验,研究了松砂地基中双叶片螺旋锚的上拔承载性能,重点分析了埋深比和叶片间距的影响;在半模试验中融入数字图像相关技术(digital image correlation,简称DIC),分析了锚体上拔时锚周土体的变形和破坏规律;基于半模试验实测结果,提出了可用于松砂中双叶片螺旋锚上拔极限承载力预测的理论公式。研究结果表明,埋深比和叶片间距会影响螺旋锚的上拔极限承载力以及峰值上拔力出现时的位移水平;对于松砂中的双叶片螺旋锚上拔,埋深比H/D=3(H为上锚片的埋置深度,D为叶片直径)可视为浅埋和深埋的界限,当H/D>3后,上锚片上方土体的破坏模式由整体剪切破坏逐步转变为局部剪切破坏;间距比S/D=2.5(S为叶片间距)可视为两叶片之间的土体由圆柱剪切破坏向独立承载破坏转变的界限;经与全模试验及已有文献试验结果对比,上拔极限承载力理论公式的预测误差一般均在25%范围内,验证了理论公式的可靠性。

基于DIC技术的砂土中圆形锚板上拔土体变形特性试验研究

针对福建标准砂,采用非接触式数字图像相关技术(digital image correlation, DIC),通过一系列室内模型试验研究了圆形锚板上拔时锚周土体的变形特性,重点分析了盘径、埋深比和砂土相对密实度的影响。试验结果表明,随着盘径的增加,同一埋深比条件下,上拔力峰值和出现上拔力峰值时的位移水平均明显增大,而上拔承载力系数Nγ则随着盘径的增加而减小,但盘径变化不影响上拔时锚周土体位移影响区的形状,且以上规律不受砂土相对密实度变化的影响。对于密砂,锚周土体位移影响区形状随着埋深比的增加由倒梯形向U字形发展,土体剪切破坏面为沿锚板边缘向外侧斜上方演进的直线型破坏面,且与竖直方向的夹角约为1/4φp(φp为土的峰值摩擦角);随着锚板的上拔,锚板上方土体出现较为明显的体积膨胀。对于松砂,随着埋深比的增加,锚周土体位移影响区形状由延伸至土体表面的矩形向内置于土体的贝壳形发展;浅埋时,土体剪切破坏面沿锚板边缘垂直向土体表面开展;深埋时,土体剪切破坏面沿锚板边缘向内侧斜上方发展,与水平方向的夹角约为45°+1/2φp。无论何种埋深比,锚板正上方均观测到小范围的体积膨胀区,其上为体积收缩区,且随着埋深比的增加体积收缩量逐渐增加。