近年来,桩锚结构已广泛地应用于边坡、滑坡、基坑、大坝等工程中,但其设计理论研究却滞后于工程应用。这是由于岩土体、桩、预应力锚索三者之间是一个共同的受力机体,它们相互约束与牵制,预应力的施加会改变支护结构上的土压力分布,从而影响支护结构的内力。因此解决支护结构上的土压力问题对工程设计至关重要,它是安全经济的发挥支护结构功能的重要前提。在桩锚结构中,由于结构与岩土体的相互作用,土压力在空间发生重分布。土压力的重分布即土拱效应,本文将这种空间土拱效应称之为三维塌落拱效应。土拱是土体不均匀变形过程中逐渐形成的荷载传递形式,对岩土工程中应力场和位移场的变化和发展过程产生着重要影响。土拱效应以及与之相关的土压力计算问题长期以来为工程界所关注,特别是20世纪以来,有关土拱效应的实测数据、模型试验和理论研究的成果逐渐增多,并开始应用于实际工程中,且取得了较好的效果。但同时可以看出,迄今为止,有关土拱效应的理论研究尤其是空间方面土拱效应的理论研究还很不成熟,人们对土拱效应的理解还不够深入,在计算方法上仍存在着一些值得探讨的问题,因此开展这方面的研究工作变得非常有必要。本文针对目前土拱效应理论的研究现状,在前人研究工作的基础上,对桩锚支挡结构的土拱效应进行了较为深入的研究,取得的主要研究成果包括:⑴从理论方面讨论了桩锚结构中土拱的成拱机理和形成条件。全面总结了土拱的基本概念、形成机理、分类、存在条件、土拱拱脚存在形式以及土拱效应的影响因素;给出了土拱的破坏类型;详细地分析了水平土拱与竖向土拱形成机理与过程;并在前人的基础上,提出了关于土拱拱脚存在形式及拱脚处持力结构的新见解;进一步完善了土拱存在条件理论,将土拱存在条件概括为强度条件。⑵成拱条件的研究。总结分析国内外已有的土拱计算方法后,提出新的破坏模式,建立了新的土拱计算方法,推导出了临界桩间距、塌落拱的拱高以及三维塌落拱内土压力的计算公式。并分析了岩土体参数c、?值、桩间距L、桩宽B和深度z等对拱高和塌落拱内土压力的影响。⑶结合土拱效应的理论分析的研究成果,利用有限元分析软件详细研究了二维塌落拱和三维塌落拱的产生机理,分析了岩土体参数c、?值、桩间距L等因素对土拱效应的影响。由分析结果可知,随着桩间距的增大,土体成拱区域不断后移,且桩间距、土体内摩擦角、粘聚力越大,土拱效应越明显。