随着人口的不断增长,人类对空间的需求不断增大,越来越多的高层、超高层建筑拔地而起;同时,超深基坑与多层地下室被广泛运用于现代建筑工程中,但抗浮与抗倾覆问题也随之而来。变截面桩与传统的等截面桩相比具有承载力高、单位材料利用率高等优点,故使用变截面桩作为抗拔桩具有一定的先天优势。但目前对变截面抗拔桩承载机理及地基破坏形式的研究尚不充分,导致该桩型的应用受到了限制。本文在相关学者对变截面抗拔桩的研究基础上,以半模模型试验结合数值模拟的方式通过改变扩大盘的设置位置,对具有两个扩大盘的变截面抗拔桩在干砂地基中的承载特性与地基动态变形过程进行了研究。主要的研究成果如下:(1)通过实施模型试验,发现运用铺设标志层的半模试验的研究方法进行地基动态变形过程观测是可行的,标志层的铺设对模型桩的承载特性影响可以被忽略;验证了变截面抗拔桩在承载力方面的优势,与桩径相同的等截面桩相比,其在极限承载力提高了 35.7%,但达到极限承载力时的位移较大。(2)模型试验中,变截面抗拔桩的承载性能受扩大盘的设置位置影响较大。受上拔荷载时,随着盘间距的不断增大,两扩大盘所发挥的支承力与桩侧摩阻力相互协调发挥作用,工作顺序为摩阻力、上盘、下盘;极限抗拔承载力在盘间距为8倍桩径时达到最大值,随后开始逐步降低;当上扩大盘埋深小于8倍桩径时,其上覆上体率先达到破坏,其所提供的支承力也越小,导致极限承载力降低。(3)通过观测地基的动态变形过程,扩大盘附近土体的破坏范围呈纺锤型,横向影响区域约为4倍桩径,竖向为4～5倍桩径;同时发现盘间距在2倍的桩径以内时,两盘之间的土体沿着扩大盘外表面产生贯通的直线型剪切破坏;随着盘间距的增大,破坏形态由两盘附近葫芦型相连破坏逐步变为分离的破坏形式。当上盘不断靠近地基表面,周围土体受上盘的影响范围也逐步增大,上盘埋深为8倍桩径时,破坏范围与地表贯通,表明此时上盘已不能有效工作。(4)特征组的数值模拟结果表明,在桩体应力、模型地基应力与位移方面所展现的整体规律与模型试验基本一致。综上,在进行双盘变截面抗拔桩的设计中,建议两盘间距保持在8倍桩径以获得较高的极限承载力;同时,上盘埋深需大于8倍桩径,避免上盘附近土体率先发生破坏丧失支承作用。