螺旋锚是一种具有良好抗拔承载性能的基础型式，且具有施工便捷、适应性强和经济环保等优点，当前正在被大量应用于建筑、电力、交通、水利等多个领域的工程实践中[1]。螺旋锚一般采用机械方式施加扭矩旋入土中，工程中为了降低螺旋锚的旋入难度或获得更大的承载能力，通常采用多锚片方案[2]。
螺旋锚的上拔承载能力主要由锚片提供，和桩基础一样，上拔时螺旋锚的荷载传递机制也是从首层锚开始，自上而下，逐步逐层往下层锚传递的，直至所有锚片都达到承载能力极限状态[3]。既有研究表明：螺旋锚各锚片的承载特性与其所处位置（首层锚还是下层锚）、埋深和锚片间距有关，且上层锚不受下层锚的影响，但却对下层锚产生影响，故间距只影响下层锚[4,5]。对于首层锚，其承载特性只与其埋深有关，随着埋深的增大，破坏时相应的滑动面将出现两种截然不同的形态，即浅埋时延伸至地表的直线或曲线型[6]和深埋时局限于土体内部的“灯泡状”型[7]。对此，研究中一般引入临界埋深比的概念首先区分浅埋深埋类型，而后分别构建承载力学模型[8,9]。姚琛等[10]人总结了既有成果提出的临界埋深比取值标准，发现各标准间差异十分显著，尚无统一认识，并分析了这可能给工程带来的安全风险。下层锚的承载特性不仅与其埋深有关，还很大程度上受其与上一层锚片的间距影响[11]。若该间距足够小，拉拔时只有上下层锚间的土层会对下层锚产生阻力作用，下层锚冲切该土层，最终沿着上下层锚的边缘形成贯通性的圆柱形滑动面[12]，下层锚的承载力不能充分发挥。若该间距足够大，上层锚对下层锚的影响则可以忽略，下层锚可视为独立承载，承载特性只取决于其埋深[13]。为了区分下层锚的这两种破坏模式，研究中又引入了临界间距比的概念。但和临界埋深比取值一样，临界间距比各取值标准间差异同样也十分显著。上述分析可知，基于当前的研究成果开展多锚片螺旋锚承载性能理论分析需先引入临界埋深比和临界间距比两个参数先划定每个锚片的承载破坏类型。显然，相较于单锚片螺旋锚，双锚片螺旋锚承载性状的力学表征难度显著增大，其他多锚片情况则更加复杂。加上临界埋深比和间距比取值标准尚未有统一认识，其叠加效应将进一步降低表征的准确性，于工程实践是极为不利的。产生这种后果的根本原因是对螺旋锚上拔破坏滑动面随埋深、间距连续演化的本质特征认识和表征不充分，人为引入临界值进行割裂所致。Ghaly等[14]，朱长歧等[15]均在试验中发现并指出，随着埋深比的增加，滑动面由浅埋型向深埋型渐近转化，其间并没有明显的界限。
由此可见，多锚片螺旋锚上拔承载性状的理论研究需重新审视以往引入临界埋深比和间距比的思路，而从连续演化的视角来看待和表征滑动面随埋深和间距的变化。为此，本文将在砂土地基中开展单、双锚片螺旋锚的模型试验，研究承载性能的变化规律；基于数字照相测量技术对极限拉拔下层锚周土体的滑动面进行提取，开展特征分析和理论表征；最后针对多锚片螺旋锚力学模型的构建提出新的分析思路。
结论
基于室内模型试验开展了砂土中多锚片螺旋锚竖向拉拔承载特性研究，采用数字照相测量技术提取分析了破坏滑动面特征，继而提出了多锚片螺旋锚上拔承载力学模型的构建思路，所得主要结论如下。
（1）单锚片和双锚片螺旋锚的拉拔荷载位移曲线均可分为增长区间和震荡下降区间两个阶段。埋深比越大，荷载峰值越高，曲线震荡幅度也越大。曲线震荡的原因是由拉拔后锚片下方逐渐形成的空腔和土体的土拱效应共同作用所致。
（2）单锚片螺旋锚的抗拔承载力因子Ng随着埋深比的增加呈现先快速增大后缓慢下降的趋势，具有峰值；下层锚承载力发挥系数η随间距比的增大呈非线性增长，速率先快后缓。间距比相同的情况下，埋深比越小，承载力发挥系数一般越大。
（3）埋深比相同的单锚片螺旋锚和双锚片螺旋锚的首层锚，其滑动面形态基本相同，可用同一个随埋深比增大长短轴比逐渐减小的椭圆来连续刻画；双锚片螺旋锚下层锚的滑动面同样可用一椭圆来进行表征，埋深比越大，该椭圆长短轴比值越小，其变化规律按间距比的不同可分为三个阶段。
（4）多锚片螺旋锚的首层锚和下层锚各自有三种滑动面工况，各工况间有明确的界定条件，这取决于埋深比和间距比；对于双锚片螺旋锚而言，上、下层锚滑动面各有3种形态，组合之后则有9种工况；每个滑动面工况对应一种力学模型，螺旋锚总的上拔承载力学模型则由它们组合而成。
（5）通过对每层锚的每种工况分析构建力学模型，推导建立了多锚片螺旋锚上拔承载力计算方法，该方法可以考虑任意锚片数量、埋深比和间距比；本文通过对四个松砂和中密砂地基中试验案例的计算验证了该方法的有效性。
