预应力锚索加固技术能够提高岩土体的自身强度和自稳能力、减轻支护结构的自重,因此通常与支挡结构物共同组成锚索支护系统,被广泛应用于基坑支护。当基坑场地土层比较复杂时,锚索的锚固段会穿越多种地层,此时,传统的基于单一地层的锚索传力机理力学模型不再适用,且不同因素对锚索极限承载力的影响及其机理尚不明晰,给预应力锚索设计计算及设计优化带来了一定的困难。本文以锚拉地连墙为支护形式的基坑工程项目为背景,研究了锚固段穿越砂加卵石双地层条件下预应力锚索的锚固性能、传力机理、设计计算及优化方法。首先,采用理论解析方法对锚固段穿越砂加卵石双地层条件下的锚索传力机理以及承载力计算方法进行了研究;其次,设计并实施了现场拉拔试验,对砂加卵石双地层条件下的锚索承载性能进行了研究;然后,运用FLAC3D模拟拉拔试验获取砂层和卵石层更加准确的极限粘结强度,并对锚索在砂加卵石双地层条件下的传力机理进行了数值分析;最后,运用FLAC3D模拟对锚固长度、钻孔直径、钢绞线数量及规格、浆体性质等因素对于锚索极限承载力的影响进行了敏感性分析,在此基础上对现行的预应力锚索设计方法进行了优化。主要研究结论如下:(1)建立的适用于砂加卵石双地层条件下的弹簧-双粘片力学模型可以充分考虑浆体及其周围不同岩土体的性质对于锚索锚固性能的影响,为锚索承载力计算以及设计计算提供理论依据。(2)现场试验表明,当锚索的锚固长度为12m,其中砂层中3m,卵石层中9m时,锚索的承载力可以达到500kN,当砂层中锚固段长度增加10m时,锚索承载力的提高和锚索自由端位移量的减小均不显著。(3)通过FLAC3D模拟现场拉拔试验,对比p-s曲线得到砂层和卵石层更加准确的极限粘结强度分别为30kPa和200kPa;砂加卵石双地层中锚固段的侧向剪应力并非均匀分布;随着拉力的增大,砂层中锚固段的剪应力先达到极限粘结强度从而屈服,然后屈服状态会逐渐向卵石层中锚固段传递。(4)可以运用FLAC3D进行锚索设计优化。首先通过FLAC3D模拟现场拉拔试验获取更加准确的地层极限粘结强度,然后调整不同地层中的锚固段长度、钻孔直径等设计参数,运用FLAC3D模拟拉拔试验测试不同设计方案的锚索承载力,最后通过多次模拟对比可以得到最优的锚索设计方案。