螺旋锚基础作为一种独特的基础型式,具有安装便捷、承载力高以及能同时承受拉、压荷载等诸多优点,又因其对原状土扰动较少、能充分利用原状土强度,因此广泛应用于岩土工程领域的抗拔锚固基础。由于锚-土相互作用的复杂性,目前对于其承载特性及机理的研究还远不能满足工程需求,已有研究大多通过假定破坏面提出相应计算理论,传统测试方法难以获取螺旋锚上拔过程中锚周土体破坏面的准确形状。基于此,本文通过建立有限元及离散元模型,对砂土中螺旋锚不同受力状况下承载特性进行宏观力学性能和细观变形机理研究,主要工作和结论如下:(1)采用离散元颗粒流方法对三轴压缩试验进行数值模拟,分析了不同参数取值对试验结果的影响,通过调整优化参数获取典型松砂和密砂数值试样,并进行数值计算模拟。提出了砂土密度、内摩擦角、弹性模量、泊松比、剪胀角等宏观力学参数的确定方法。(2)利用颗粒流方法获取典型松砂和密砂宏细观参数,建立有限元和离散元螺旋锚上拔数值模型,并将模型计算结果同已有学者研究成果进行对比,验证了本文中数值模型建立和参数选取的合理性及数值计算方法的可行性。(3)利用ABAQUS在密实度不同的砂土中进行单锚、双锚、三锚上拔及水平承载力数值模拟试验。针对螺旋锚上拔过程中锚周土体变形的复杂性,根据荷载位移曲线及位移等值线和剪应变等值线分布情况,分析不同受力状况、不同锚片埋深比、不同锚片间距下的土体破坏模式和锚土相互作用。基于数值模拟分析,对于本文中的砂土试样,松砂中深浅埋破坏模式的临界埋深比为5D(D为锚片直径),密砂中为7D;松砂中深埋双锚“圆柱剪切破坏”和“承载量破坏”临界间距为3D,密砂中深埋双锚临界间距为5D。(4)采用离散元颗粒流方法对砂土中螺旋锚上拔进行数值模拟,根据模拟试验结果,上拔过程中,颗粒位移和旋转主要集中于锚周和锚片上方局部区域内,随上拔过程开展,影响范围逐渐扩大,符合渐进破坏的特征。(5)利用极限平衡分析法对单锚上拔承载力进行了分析,对理论模型中相关参数进行了合理化假设,分别提出了适用于浅埋破坏模式和深埋破坏模式的极限上拔承载力理论公式,提出了多锚片极限上拔承载力经验公式。利用理论公式对文中28个有限元单锚模型及32个多锚模型计算结果进行对比,验证了理论公式的正确性。