充气锚杆便是作为一种新锚固技术引入我国后,取得了不少进展,但是作为新型锚固技术,充气锚杆在复杂应用环境下分析还不够,充气锚杆的气囊部分受力分析以及工程应用还不够深入,其极限承载力、锚固失效原因等还需进行更深一步的分析,也未探讨中间主应力在极限承载力中的影响等。因此为了完善充气锚杆的研究分析,本文在已有学者研究的基础上,开展了充气锚杆加固红黏土路堤边坡室内模型试验研究,并基于双剪统一强度理论对本文加固的极限承载力进行推导,主要试验内容和成果如下:(1)在广泛阅读和参考了充气锚杆试验、路堤模型试验的基础上,针对需要研究的内容设计合适的试验和试验模型箱装置。(2)在无堆载路堤边坡条件下开展横向间距、纵向间距、气囊压力对极限承载力和极限位移的影响的拉拔试验,试验结果表明:极限承载力和极限位移随着锚杆横向间距的减小而增大,较550mm组,400mm组极限承载力提高10.38%,极限位移减少3.39%,较400mm组,250 mm组极限承载力只提高了1.3%,但极限位移却出现38%的增长,所以横向间距为400mm时,锚固效果最佳;由于需要平衡上覆土重,纵向间距产生的影响大于横向间距产生的影响,较400mm组,250mm组承载力变化量为13.43%,大于10.38%与1.3%,极限位移也是如此规律;气压的增大会同时增大极限位移和极限承载力,其中0.11MPa效果最好,气压从0MPa增大到0.16MPa时,极限承载力增量为14.48%、95.57%、106.81%,极限位移增量为13.52%、19.1%、54.95%。(3)对拉拔力-位移曲线均进行了划分:加载初期、加载中期、加载后期。加载初期曲线呈线性变化,拉拔力增加明显而位移变化较小;加载中期曲线呈弧状,锚杆周围土体进入弹塑性变化阶段;加载后期曲线近似线性变化,与横坐标轴平行,继续发展则进入破坏阶段。并且对气囊的受力特性进行了分析。(4)为分析增加路堤边坡高度条件下的充气锚杆力学特性,进行了有堆载的路堤边坡充气锚杆拉拔试验,试验设置了三组堆载量,得出增加堆载能增加承载力,同时对极限位移的影响小于改变锚杆间距和气压的情况,而且对埋深浅的锚杆影响较大的结论。结合路堤的位移和充气锚杆最终的极限承载力和极限位移发现,充气锚杆在增加边坡高度时,表现良好,且增强路堤边坡高度对极限承载力的影响大于对极限位移的影响,为持续增长的趋势。(5)通过1stOpt软件对本试验的有无堆载条件下的充气锚杆Q-S曲线进行非线性拟合,得出拟合后的Q-S曲线,并且发现有堆载条件下的计算公式需要加系数进行修正,系数的取值范围为:1.01<μ<1.05,最后得出计算公式。(6)基于双剪统一强度理论推导充气锚杆极限承载力计算公式,得出承载力的经验公式,发现基于双剪统一强度理论的计算值与试验值相比,在-5.6%到9.5%这个区间内,本文中系数b取0.3最符合试验结果。最后与现有的关于充气锚杆理论计算进行总结分析,发现基于双剪统一强度理论的计算式,误差更小,可为优化设计提供参考,同时将气囊模型假设为椭圆形时,可以有效控制计算值与试验值的误差。