土拱效應是土木工程中一個很普遍的現象，由Terzaghi（太沙基）在1936年通過活動門試驗證實。

土層中的拱作用是在荷載或自重的作用下，土體發生壓縮和變形，從而產生不均勻沉降，致使土顆粒間產生互相“楔緊”的作用，于是在一定范圍土層中產生“拱效應”。由于土拱效應的存在，使得圍護結構后的主動土壓力產生重分布。合理利用土拱效應可使土體的應力重分布向對工程有利的方向發展，充分利用土體自身的抗變形能力。

Terzaghi 通過活動門試驗證明了土拱效應的存在并得出了其存在的兩個條件：

(1) 土體之間產生不均勻位移或相對位移；

(2) 作為支撐的拱腳的存在。

在PFC2D中建立模型，對土體成拱作用進行模擬。

基本過程為：首先生成邊界墻體和線性接觸的顆粒群，為邊界墻體施加伺服功能，在指定的圍壓下進行模型平衡；

改變顆粒的接觸屬性，定義壓實黏土的黏結屬性，同時生成用墻體模擬的排樁（模型底部的方框行墻體），固定樁的位置，刪除處于樁體中的顆粒，關閉墻體的伺服功能；

刪除底部墻體，并設置重力場，運行模型觀察球顆粒的接觸力鏈變化發展過程。需要指出的是此處純屬為了直觀觀察土拱現象而刪除了底部墻體，與實際情況不符，實際中樁間土體也是受到下部基礎的支承作用的，更合理的模擬應為樁間土產生了豎向沉降。

下圖為土拱效應的發展歷程，可以能夠比較明顯的看到土拱效應。

面積置換率的變化通過改變樁身寬度來實現，減小樁身寬度后的結果：

下圖為在頂部施加豎向的200kPa的荷載時的結果，仍能形成穩定的土拱。

下圖為在頂部施加豎向的400kPa的荷載時的結果，此時土體已經不能再形成穩定的土拱結構，已經超過了地基的承載能力。

完整代碼及說明如下：