岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (11): 3059-3068.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0641

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

砂土中平板圆锚倾斜拉拔承载特性模型试验研究

林志1，胡伟1，赵璞2，陈秋南1，贺建清1，陈洁3，史旦达4   

  1. 1. 湖南科技大学 岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201；2. 华陆工程科技有限责任公司，陕西 西安 710000； 3. 仲恺农业工程学院 城乡建设学院，广东 广州 510225；4. 上海海事大学 海洋科学与工程学院，上海 201306
  • 收稿日期:2021-04-27 修回日期:2021-09-24 出版日期:2021-11-11 发布日期:2021-11-12
  • 通讯作者: 胡伟，男，1982年生，博士，教授，博士生导师，主要从事地基与基础工程方面的研究。E-mail: yilukuangben1982@163.com E-mail:2324993374@qq.com
  • 作者简介:林志，男，1997年生，硕士研究生，主要从事抗拔基础承载特性和盾构渣土改良方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（No. 52078211，No. 41772273）；湖南省自科基金面上项目（No. 2020JJ4300）

Model test study on inclined pull-out bearing characteristics of flat circular anchor in sand

LIN Zhi1, HU Wei1, ZHAO Pu2, CHEN Qiu-nan1, HE Jian-qing1, CHEN Jie3, SHI Dan-da4   

  1. 1. Hunan Province Key Laboratory of Geotechnical Engineering Stability Control and Health Monitoring, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan, Hunan 411201, China; 2. Hualu Engineering & Technology Co Ltd, Xi’an, Shaanxi 710000, China; 3. School of Urban and Rural Construction, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou, Guangdong 510225, China; 4. College of Ocean Science and Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 201306, China
  • Received:2021-04-27 Revised:2021-09-24 Online:2021-11-11 Published:2021-11-12
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52078211, 41772273) and the Natural Science Foundation Hunan Province (2020JJ4300).

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摘要： 螺旋锚倾斜拉拔时水平和竖向之间存在较强的耦合效应，但其耦合机制尚不甚明晰，缺乏定量评价依据。采用平板圆锚模拟单叶片螺旋锚在中密砂中开展倾斜拉拔模型试验，通过自制透明试验箱结合数字照相测量技术深入揭示平板圆锚倾斜拉拔承载机制及各因素影响规律。主要结论如下：锚周土体位移场和剪应变场的对称性随荷载角度的变化可分为两个发展阶段。埋深比对位移场对称形态的影响较之对剪应变场的影响更为显著。随着荷载角度的减小，锚周土体运动模式由竖向拉拔时的竖向运动模式向水平拉拔时的旋转运动模式逐步转化，倾斜拉拔时，两种模式共存。随着荷载角度减小，拉拔承载荷载位移曲线表现为由软化型向硬化型转化。荷载角度、埋深比越大，荷载位移曲线震荡性越显著。不同埋深比下，承载力增长曲线三区间特征鲜明，可用3段式一次函数进行拟合。控制程度参数Cd可反映控制方向随荷载角度的演化过程。荷载角度在[0°, 80°]区间时，水平方向对倾斜拉拔承载特性起控制作用，[80°, 90°]区间则由竖向拉拔起控制作用；竖向拉拔作用可显著提高平板锚的水平承载能力。对倾斜拉拔平板锚或螺旋锚承载极限状态进行判别时，应首先明确承载特性的控制方向。

关键词: 平板圆锚, 模型试验, 倾斜拉拔, 极限承载力, 数字照相测量技术

Abstract: There is a strong coupling effect between horizontal and vertical direction during inclined drawing of spiral anchor, but its coupling mechanism is not clear yet and lack of quantitative evaluation basis. Circular anchor plate is used to model the single blade screw anchor to carry out inclined drawing model tests in medium-density sand. The inclined drawing bearing mechanism and the influence law of various factors of the flat circular anchor are deeply revealed through the self-made transparent test chamber and digital photographic measurement technology. Some main conclusions are obtained based on the tests. The symmetry of the displacement field and the shear strain field of the soil around the anchor can be divided into two development stages with the change of the load angle. The influence of buried depth ratio on the symmetrical shape of displacement field is more significant than that on shear strain field. With the decrease of load angle, the movement mode of soil around the anchor is gradually transformed from the vertical movement mode in vertical drawing to the rotary movement mode in horizontal drawing, while the two modes coexist in inclined drawing. With the decrease of load angle, the pulling load-bearing displacement curve is transformed from softening type to hardening type. The larger the load angle and buried depth ratio are, the more significant the oscillation of load displacement curve is. Under different buried depth ratios, the three intervals of bearing capacity growth curve have distinct characteristics, which can be fitted by three-stage first-order function. The control degree parameter Cd can reflect the evolution of the control direction with the load angle. When the load angle is in the range of [0°, 80°], the horizontal direction controls the load-bearing characteristics of inclined drawing, while the section of [80°, 90°] is controlled by vertical drawing. The vertical drawing action can significantly improve the horizontal load-bearing capacity of the flat anchors. When judging the load-bearing limit state of the inclined drawing plate anchor or screw anchor, the control direction of the uplift behavior should be determined first.

Key words: circular anchor plate, model test, inclined drawing, ultimate bearing capacity, digital photographic measurement

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