随着岩土锚固技术的发展,预应力锚拉支护结构在边坡工程中得到大量应用,它利用框架梁、肋梁或桩等作为承力和传力构件,通过锚索(杆)、框架梁等和坡体的相互作用,将锚固力传递到深部稳定的岩土层中,形成主动支护机制。众所周知,为确保施工过程中边坡的稳定性,通常采分步开挖,分步支护的方式,但实际工程往往以最终受力状态进行设计,较少考虑动态施工过程的影响。然而,施工过程中存在一些不确定因素,如开挖与支护的设计形式、施工顺序等,可能导致边坡在施工期间失稳破坏或支护结构受力的动态变化。目前,有关边坡工程中锚拉结构的数值分析大多采用线弹性或理想弹塑性岩土本构模型,这与实际的非线性本构关系存在较大偏差,难以获得具有定量计算精度的结果。为此,本文将利用有限元软件ABAQUS,结合某边坡开挖支护工程实例,侧重采用非线性本构模型开展以下研究工作:1、简要介绍了采用有限元方法模拟边坡动态施工的实现要点,主要包括非线性有限元软件ABAQUS的简介及其针对岩土工程的适用性、摩尔-库伦与邓肯-张Ev本构模型的简介及本文中本构模型的选择、邓肯-张Ev模型子程序和初始状态变量子程序的开发与应用、ABAQUS初始地应力平衡方法的综述与选择。2、针对目前工程应用中出现的新型锚索——荷载分散型锚索,采用符合实际张拉、锁定工况的等效力法,分别建立了拉力集中型、压力集中型、拉力分散型、压力分散型及拉压分散型锚索的三维数值模型,分析了不同结构类型锚索的锚索轴力、围岩应力位移、灌浆体受力状态,揭示了其荷载传递机理。3、结合某边坡开挖工程实例,建立了考虑开挖施工过程的二维边坡有限元模型,采用能较好地考虑加卸载情况的邓肯-张Ev模型子程序分析了边坡的应力、位移及开挖松弛区,并将计算结果与实测数据和摩尔-库伦模型的计算结果进行了对比;采用摩尔-库伦理想弹塑性本构模型结合有限元强度折减法分析了边坡的稳定性。4、建立同时考虑开挖和支护施工过程的三维边坡有限元模型,支护形式采用预应力锚索框架梁,采用三维邓肯-张Ev模型子程序对开挖和支护过程中的锚索轴力、框架梁弯矩和剪力、灌浆体应力进行了研究,并分析了其受动态施工过程的影响。