采用锚杆加固岩土体是工程中常用的手段,提高支护结构工作效率,节约工程材料是岩土工程科学发展的方向。岩土体锚固支护过程中,线状锚杆以不同角度加入层状岩体,导致加锚作用对岩体各个方向产生的刚度和强度“贡献”不同,呈现出正交各向异性特征。本文在总结大量学者关于锚杆加锚方向研究的基础上,将锚杆-岩体形成的“锚固体”看成一个整体来进行研究,突出系统锚杆的群锚作用,通过锚杆与层状岩体层面之间夹角变化引起的力学效应来讨论锚杆的锚固效率。论文的主要工作如下:(1)制作边长为100mm含水平层理的不同角度加锚灰岩立方体试件,并进行室内单轴压缩和声发射试验,研究锚固角度对加锚岩体弹性模量、泊松比、抗压强度、峰值应变、破坏模式、声发射能量和振铃计数的影响规律,得出弹性模量、抗压强度、峰值应变随着锚固角度的增大而增大、破裂裂纹从剪切裂纹到竖向裂纹逐渐变化、应变发生时间延迟等结论。(2)利用复合材料力学的观点和研究方法,考虑锚杆对层状岩体各个方向的刚度和强度贡献的不同,将加锚层状岩体视为具有正交各向异性特征的纤维增强复合材料。通过力学理论推导,得出三个对称面上的9个弹性常数表达式,研究各个方向弹性模量、剪切模量及泊松比随加锚角度增长的变化规律,并用试验结果验证了其正确性。(3)基于正交各向异性模型,通过FLAC3D软件对室内单轴压缩试验进行模拟,试验结果与模拟一致。考虑锚杆层面抗滑移效应,推导出锚杆最优锚固角为45°+φj/2-α,结合工程实际给出边坡在不同的受力情况下、不同部位的最佳布锚原则。(4)将本文研究所得结论应用于层状岩质边坡支护的数值模拟计算中,得到相同锚杆使用情况下,采用推荐布锚方式对边坡进行锚固支护时,边坡稳定性得到显著提高,达到锚杆锚固效率的优化。本文采用室内试验、理论推导及数值模拟等多种方法,结合工程实际受力,对锚杆加固边坡的最优锚固角进行研究,提出了不同部位的布锚原则,可以为类似工程设计、施工提供理论依据。