螺旋锚具有承载力发挥快、可靠性高、施工简便、经济环保等优点,在电力、交通、水利、石油、建筑等多个工程领域得到了广泛应用。抗拔承载力是螺旋锚抗拔工况下必须明确的重要指标,但其理论研究因涉及锚片与土体的相互作用,荷载传递机理及破坏模式较为复杂,构建合理准确的抗拔承载力模型一直是研究的重点和难点。当前的研究存在浅埋与深埋的界定标准不统一,承载力公式经验参数多,计算结果差异大等不足。此外,受限于传统试验的观测手段,锚周土体的真实破坏形态无法准确量测,导致承载机理分析存在偏差。因此有必要应用新的试验方法对螺旋锚抗拔承载机理及其抗拔承载力进行深入研究。本文采用数字照相测量技术,基于自制的可视化拉拔试验装置,对单螺旋锚模型开展了共计43种工况的拉拔试验。试验荷载位移曲线分析结果表明:同一埋深下,极限承载力随荷载角度的增加而增大,但速率表现出由缓趋快又再趋缓的特点;同一荷载角度下,极限承载力也随着埋深的增加而增大,但增速则逐渐减小。应用PhotoInfor及PostViewer对试验拉拔过程所采集的数字图像进行处理,得到锚周土体的位移场,位移矢量和最大剪应变云图。当荷载角度大于45°时,锚周土体受竖向挤压为主,位移包络面和破裂面均随着埋深增加向锚杆方向趋近并收缩;当荷载角度小于45°时,土体受锚片的旋转挤压为主,以受拉方向锚片边缘为中心形成旋转位移场;随着埋深增大,受拉侧锚片下部开始出现压密区和相应的破裂面,旋转中心逐渐向锚杆附近移动。本次试验观测到一种不同于以往、呈倒喇叭状的破裂面新形态。对此,假定破裂面由与板面成θ角的圆台面和平行于锚杆的圆柱面两部分构成,建立力学平衡方程和能量方程,依据最小耗能原理,求解两部分破裂面的相交位置,再代入力学平衡方程,推导出与该力学模型对应的抗拔承载力理论解,对比发现模型计算结果与试验值符合较好;再者,建立破裂面的对数螺旋线形态函数,由约束条件等求解函数的常系数,建立无需区分深埋浅埋的竖向抗拔极限承载统一力学模型。根据埋深大小、破裂面顶点高度及破裂面上切线为竖直线点的高度这三者的相对大小关系,分3种情况建立力学平衡方程,推导出单螺旋锚竖向抗拔极限承载统一理论解。通过4个试验案例和与其他4种理论方法的计算对比表明:统一理论解计算结果与试验结果最为符合,效果较好。