砂土是土木工程中常见的材料,由于砂土内部的颗粒相互摩擦作用和受力转动特性,会引起颗粒物质的受力方向发生改变,形成应力拱效应而产生应力的重分布和应力饱和等现象。本文在前人研究的基础上,通过测试静止砂堆、筒仓砂堆、砂垫层和挡土墙的应力,分析不同的因素对砂土的应力拱效应的作用机理,并对应力拱效应在工程中的应用进行简要分析。本文的研究成果和结论如下:(1)点源式堆积形成的砂堆和筒仓砂堆均存在明显的应力拱效应,导致砂堆底部的压应力的分布呈现出中心凹陷现象和筒仓砂堆的应力饱和现象。(2)通过圆锥和楔形体砂堆压应力测试,发现了应力拱效应产生的砂堆底部应力凹陷现象随粒径组成、砂堆形状、堆积方式等因素的变化规律。(3)通过筒仓模型试验,获得应力拱效应产生的底部饱和应力随粒径组成、堆积方式和侧壁边界条件的变化规律,并首次发现筒仓底部的应力凹陷现象。(4)通过砂垫层压应力与挡土墙侧应力及填料底部压应力试验,获得应力拱效应产生的砂垫层应力非均匀分布规律随垫层厚度和砂的力学参数(c、φ值)的变化规律,并发现了填料底部应力凹陷和挡土墙侧压力饱和现象。(5)基于砂堆、筒仓、砂垫层及挡土墙模型试验所得的应力非均匀分布规律,针对基础垫层、筒仓类结构、填方挡土墙的压应力及侧压力给出的分析可供工程设计参考。