为研究钢架条件下黄土隧道中系统锚杆的支护效果,以刘家坪3号隧道为依托,结合隧道的地质条件和工程条件,首次在黄土隧道中设置了有系统锚杆和无系统锚杆两个长各为30米的试验段,对隧道结构力学状态和稳定性进行了现场对比测试及分析。量测内容包括初期支护的净空收敛、拱部下沉、格栅拱架应力、喷射混凝土应力、锚杆轴力、纵向连接筋应力、初期支护与二次衬砌接触压力、二衬混凝土应力及二次衬砌净空收敛等。监测结果表明,两个试验段相同监测项目的监测数据相差不大,而且应力分布形式和应力发展趋势也基本相同,表明钢架条件下,黄土隧道中系统锚杆支护效果不明显。应用有限元分析软件(MIDAS/GTS)分析了黄土隧道在设置系统锚杆和未设置系统锚杆的情况下,隧道支护体系的变形与受力情况,通过对两种模型的计算结果进行对比分析,研究黄土隧道系统锚杆的支护效果。分析结果表明,有系统锚杆计算模型和无系统锚杆计算模型的变形和受力相差很小,应力分布形式相同,表明黄土隧道中系统锚杆支护效果不明显。通过对现场监测数据和有限元模拟计算结果进行分析,都表明黄土隧道中系统锚杆支护效果不明显。以Ⅳ级围岩(黄土)为例,取消系统锚杆可节省工程造价的10.6%,可缩短建设工期的12%。因此,建议在类似黄土隧道的设计和施工中,取消系统锚杆。