随着复合土钉支护技术的发展,锚杆复合土钉技术因其成本低廉、便于施工的特点得到了越来越广泛的应用。但由于对锚杆和土钉的作用机理认识不清、不能合理规范的控制基坑的变形导致众多的深基坑出现问题和事故。在复合土钉支护施工过程中以牺牲工程造价来换取基坑安全稳定性的做法也屡见不鲜。本论文在前人研究的基础上分析和探讨了预应力锚杆复合土钉的作用机理,并在此基础上对预应力锚杆的入射角度、锚固段长度进行了详细的优化研究并利用有限元模拟软件进行了模拟分析和评价。其主要研究内容如下:1.分析了土钉支护和锚杆支护的作用机理和发展历程,并探讨了土钉、预应力锚杆二者的作用机理和破坏模式。2.针对目前预应力锚杆复合土钉支护技术中存在的单一锚杆、土钉入射角度不合理的问题给出了详细的优化设计方案。通过理论分析和数学推导发现当锚杆的入射角度和滑移面切角之和为45°时锚杆能最大限度的发挥其抗拉和抗剪能力。3.通过对工程实例中基坑边坡稳定系数的计算,验证了通过本论文提出的预应力锚杆入射角度的优化设计方案得到的稳定系数,要大于目前常用设计方法得到的基坑边坡的稳定系数。4.针对目前工程施工中的预应力锚杆锚固段都做成统一长度的问题,给出了具体的优化设计方案。如果统一按照所需锚固力最大的位置来设计锚杆锚固长度,对于所需锚固力较小的部分无疑会造成浪费。因此本论文通过推导出的基坑边坡稳定系数的公式给出了基坑任意位置的预应力锚杆最优锚固段长度的计算公式。5.结合济南某工程,运用有限元模拟软件ABAQUS建立有限元计算模型。通过建模模拟分析了只有锚杆这一单一锚固结构的情况下改变锚杆入射角度对基坑水平位移和竖向位移的影响;同时还模拟分析了其他影响因素如土钉长度、角度等对基坑位移的影响。