随着城市建设的快速发展,对于地下空间的开发越来越多。基坑的开挖深度和开挖面积不断增大,对基坑支护技术提出了更高的要求。复合土钉墙支护因其造价低廉、工期较短、灵活多变等特点,在工程中得到了广泛的应用。预应力锚杆复合土钉支护做为复合土钉墙支护的一种方式,通过对锚杆施加预应力来主动约束土体的变形,满足对变形控制的要求,在基坑支护中应用越来越广。然而该支护形式的理论研究相对滞后于工程实践,土钉与锚杆相互作用机理等问题尚待解决。本论文通过总结锚杆复合土钉支护相关的研究成果,运用有限元分析软件MIDAS/GTS NX,建立土钉支护与锚杆复合土钉支护的数值模型,分析在变形控制的前提下,支护中锚杆排布方式、锚杆长度及预应力大小等因素对锚杆与土钉相互作用、基坑变形等方面的影响,并将之与纯土钉支护进行对比。通过工程案例验证结论的正确性,为同类基坑工程设计和施工提供经验依据。得出了以下结论:(1)土钉支护基坑侧壁的变形模式近似为“倒三角”,锚杆复合土钉支护的变形模式为“凹凸状”。当土钉支护变形值不能满足基坑变形要求时可采取预应力锚杆替换部分土钉的方案。将锚杆设置在变形较大处控制效果最好。基于本文模型,锚杆复合土钉支护坡顶最大水平变形比土钉支护减小约17%,有效的控制了基坑的变形。(2)锚杆排布方式不同基坑侧壁的变形就会有所差异。基于本文模型,在变形控制条件下,锚杆替换第一、三根土钉比第一、四根土钉控制变形效果好。与土钉支护相比,锚杆复合土钉支护基坑侧壁设置锚杆处变形存在明显的拐点,说明主动受力的锚杆改变了土体的变形模式。靠近预应力锚杆的土钉所受的拉力比在土钉支护方式中同样位置土钉所受拉力要小很多,最大减小幅度为20%。土体最大主应力呈现由上到下递增的规律。靠近基坑附近土体的最大主应力要比同一水平位置未开挖土体的小。(3)锚杆长度越长控制基坑变形效果越好。基于本文锚杆复合土钉支护模型,从理论上研究了本模型锚杆的临界长度:得出锚杆长度超过30m时,基坑侧壁变形基本不受锚杆长度的影响的结论。在锚杆长度不变的前提下改变锚杆自由段长度,发现锚杆自由段为5.5m时基坑变形最小;土钉轴力随着锚杆自由段长度的减小而逐渐增大;锚杆自由段长度增大时,土体最大主应力大致呈递增趋势,锚杆自由段越小,锚杆分担的应力就会越大,在施工条件允许的情况下可以适当增大锚杆的锚固段。(4)基坑水平变形随着锚杆预应力的变大呈减小趋势。当预应力为75%轴向承载力设计值时,基坑控制变形效果比较理想。土钉轴力大小随锚杆预应力增大呈减小趋势。(5)将模拟数据与实测数据进行对比分析发现变形趋势基本吻合,证明本文模型的正确性。对工程方案进行优化,得出最佳方案。