土钉墙支护体系一种用于土体开挖和边坡稳定的新型支挡结构,在国外首先发展起来,自八十年代引入国内以来得到了广泛地应用和发展,不仅在土质较好的地方应用广泛,在沿海等软土地区也得到了越来越广泛地应用。随着周围建筑物的增多、增高,地下开挖地不断加深,单纯土钉墙支护体系已经无法满足现代基坑工程的要求,复合土钉墙支护体系应运而生。对开挖深度较深、基坑坡面侧移或地表沉降有较严格要求的基坑,可采用预应力锚杆复合土钉墙支护体系,该支护结构不仅能较好地满足基坑设计要求,还具有经济性、节省时间等优点,在基坑工程中得到了广泛应用。但是由于其工作机理复杂,土钉锚杆受力机理、基坑破坏模式等原理尚不清楚,实际工程应用中以经验加验算为主,存在理论研究滞后于工程实践的现象。本文主要研究内容有:(1)采用FLAC3D有限差分软件,分别建立对土钉墙支护体系和预应力锚杆复合土钉墙支护体系施工过程三维模型,改变预应力锚杆施加位置、预应力值等参数,总结基坑开挖变形规律、锚杆、土钉受力特点,分析预应力锚杆复合土钉墙支护体系的力学性能及稳定性;(2)在总结预应力锚杆复合土钉墙支护体系受力、变形等规律的基础上,假定潜在滑裂面为楔形,结合安全系数,给出考虑施工过程的预应力锚杆复合土钉墙支护体系的增量解析方法,并与数值模拟和工程实例进行对比,验证该解析方法的合理性;(3)根据提出的增量解析方法,对锚杆施加位置、预应力值等进行参数灵敏度分析,进而为预应力锚杆复合土钉墙支护体系的优化设计提供合理建议。本文的主要研究结论:(1)锚杆预应力的施加能够有效减小周围土钉受力,但是影响范围有限,约为上部两排土钉和下部一排土钉,且上部土钉所受影响大于下部土钉;(2)给出预应力锚杆复合土钉墙支护体系的增量解析方法,与数值模拟和工程实例对比后,验证该解析方法具有可行性;(3)将锚杆设置在基坑中下部时,预应力值发挥作用较大;(4)锚杆预应力值存在一个最优值,(本文模型最优值为100k N)预应力值发挥度最大,当超过该值时,预应力作用不明显。