为实现锚固界面变形的可视化,直观揭示土层锚固体应力传递机理,本文开发了一种半圆柱体锚固体界面力学特性实验装置,该装置能模拟土层锚固体的轴对称特征。利用二维数字散斑相关方法,获得随着锚固体荷载增大,锚固体及周边土体位移场和应变场的分布规律,揭示了随着锚固体位移的增大,锚固体周边的土体剪切带的形成、贯通及演化特征。实验表明,锚固体的位移带动周边土体变形主要出现在靠近锚固体的一小薄层范围内。这层变形的土体的具有范围小、变形连续、大致呈线性分布。随着锚固体位移的增大,锚固体周边的土体的剪应变带是从局部、泛散的区域到相互连通以至贯通的过程。在这剪应变带中,最大剪应变量大、沿径向呈对称分布,具有显著的剪胀效应等特点。本实验为岩土工程轴对称问题可视化实验提供一种新的方法,实验所获得的锚固体周边土体的位移及应变特征为土层锚固荷载传递机理的研究、锚固体界面本构关系的建立以及数值模拟中界面单元的构建提供了依据。主要研究结论和创新点如下:(1)本实验采用利用试验机进行加载的半圆柱形的锚固体界面实验装置,设备简单,操作方便,既能反映锚固体及周围土体的轴对称受力特征,又实现实验过程中锚固体和土体界面变形的可视化,达到预期的目的,为岩土力学实验提供了一种可借鉴的方法。(2)本实验采用二维数字散斑相关测量系统进行土层锚固体界面力学特征实验,获得锚固体周边的土体全场位移数据,通过图像处理软件及渲染软件,得出的位移和应变图像具有直观性、灵活性和全场性的特点,能满足实验成果分析的要求。(3)随着锚固体位移的加大,锚固体带动周边的土体产生锚固体轴向的位移。该位移沿径向是连续分布,没有出现“滑脱”现象。锚固体周边的土体产生的轴向位移主要锚固体周围一小部分范围内(<10mm),并且呈线性分布,而之外部分的位移几乎可以忽略不计。(4) 土层锚固体荷载传递与变形过程实际上是锚固体周边剪切应变带的形成贯通的过程。随着锚固体位移的加大,剪应变区域由初始的局部、泛散、不均匀逐渐沿锚固体轴向扩大,相互连通,最后贯通,形成完整的剪切滑移带。(5)剪切应变带位于锚固体表面之外的土体中,具有宽度小、最大应变量大、应变分布变化大等特点。(6)锚固体周边的剪切应变带表现有显著的剪胀特性,这一特征由径向土压力传感器及径向位移都得到验证。剪切应变带剪胀效应所产生径向压力的特点是:随着锚固体位移增大产生线性增长,当达到一定压力时就保持常数,不能继续增大,与锚固体的荷载位移曲线相似。本文所获得的锚固体周边土体的位移及应变规律对研究土层锚固体荷载传递规律,建立锚固体界面本构关系以及在数值模拟中构建界面单元具有参考意义。