多年冻土区连续叶片螺旋桩在季节活动层无螺旋叶片，多年冻土层螺旋叶片与冻土咬合，竖向承载性能良好。通过模型试验方法对多年冻土区螺旋桩叶片宽度的承载特性进行了试验，研究了其承载力曲线与轴力曲线，最后提出多年冻土地区螺旋桩单桩承载力估算公式，主要得到如下结论：无叶片的桩承载力远小于带有叶片的螺旋桩，叶片宽度对螺旋桩承载力影响显著，螺旋桩承载力随叶片宽度增加逐渐增加。不同叶片宽度的螺旋桩，桩身轴力沿桩身深度方向逐渐递减，随着荷载增加桩端承载力逐渐增加，无螺旋叶片的桩桩身轴力变化远小于带有螺旋叶片的桩，桩身无螺旋叶片区域轴力变化幅度与无螺旋叶片的桩相同，桩身有叶片区域轴力变化幅度远大于无叶片区域，随着叶片宽度增加桩身轴力变化幅度逐渐增大。极限承载力随外径与内径比增大，正比例增大，试验可得到外径越大，螺旋桩的极限承载力越高。使用改进公式计算单桩竖向承载力在工程实践中可以有效估算单桩承载力设计值。

利用有限元软件COMSOL自定义模块功能,将建立的水热力三场顺序耦合模型导入,模拟二维轴对称条件下多种螺旋桩在土体冻结过程中发生的冻拔,并设置光滑桩作对比.在冻深达到桩长全长时,全螺旋小叶片桩具有良好的抗冻拔效果(仅为光滑桩的19.5%).使用COMSOL内嵌热应力模块,模拟三维条件下螺旋桩抗冻拔过程,并与室内试验结果作对比.结果显示冻深只有桩长一半时,双螺旋小叶片桩明显减少桩体冻拔量.表明:通过数值分析可比选出抗冻拔的最优桩型,对于现场试验的光伏支架螺旋桩型设计提供参考.

目的:基于相似性原理,模拟实际工况中的降温冻结过程;通过室内试验确定最优桩型,并推导冻拔量与冻深的定量关系。创新点:1.进行季节性冻土区螺旋桩的自由冻胀试验;2.根据相似性原理,在室内试验过程中调整冷端温度与几何尺寸以缩短冻结时间;3.推导得到6种桩型冻拔量与冻结深度的定量关系。方法:1.通过相似性原理确定试验条件,模拟实际工况中的降温冻结过程;2.观测此过程中5种螺旋桩型的温度场、冻拔量和土压力随时间的变化规律,并设置一组光滑桩作为对比;3.根据冻拔量大小选取最优桩型,并推导冻拔量与冻深的定量关系。结论:1.螺旋桩冻拔量小于光滑桩,验证了螺旋桩抗冻拔的有效性;采用不同土样有相同规律。2.冻深达到0.9 m的季冻区,双螺旋大叶片桩抗冻拔效果最好;螺旋叶片建议设置在非冻区;冻拔量大小关系为:双螺旋大叶片桩<半螺旋大叶片桩<半螺旋小叶片桩<双螺旋小叶片桩<全螺旋桩<光滑桩。3.得到6种桩型冻拔量与冻深的线性关系。4.土中水开始冻结时土压力增大,含冰量稳定后土压力变化很小。