现有土锚多为等径土锚,为提高土锚的承载力,本文提出一种多横栓土锚及其成形工具。为了探究多横栓土锚的承载力特性,运用数值模拟软件对其水平方向的极限承载力、最大抗拔位移、侧摩阻力与锚固机制等相关问题进行分析研究。(1)为形成多横栓土锚的横腔,使用专用工具,通过减速机带动丝杆、丝杆带动压块、压块沿钻孔径向压土、变换位置形成多个横腔,放入钢绞线并浇筑水泥砂浆待凝固后形成多横栓土锚。本工具适用于150mm的孔径,横栓的侧向深入长度为100mm,横栓的厚度为80mm。(2)首先分析了横栓与土的相互作用理论,其次通过分析已知的理论公式与计算承载力的方法,如建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)、《岩土锚固》、《英国标准BS8081》、瑞典ATALS法等,从理论知识层面探究分析了多横栓土锚在土中的锚固机制。(3)通过使用FLAC3D数值模拟软件,研究了影响多横栓土锚承载力特性的因素。由于横栓的参数是影响承载力的主要因素,所以共建立了 17组模型来研究横栓分布、横栓厚度、横栓间净间距及横栓数量等对多横栓土锚极限抗拔特性的影响。并根据其承载力上升趋势与位移变化趋势得出最优的横栓间距330mm(2.2d)、最优横栓数量12个、最优横栓厚度80mm与最符合受力规律的横栓分布为不对称分布。(4)通过使用FLAC3D数值模拟软件,比较分析了多横栓土锚在水平方向的极限位移、极限抗拔承载力、侧摩阻力与轴力等主要指标与普通锚杆的异同。长度为5m、直径150mm、横栓间净间距330mm,埋深5m的多横栓土锚的极限承载力为247kN,横栓承担了总荷载的64%,与相同承载条件下的等截面普通锚杆相比,多横栓土锚的承载力提高了 55%。(5)在各项最优参数的条件下,通过分析数值模拟的结果,根据位移云图中多横栓土锚与土体的作用关系,研究了多横栓土锚在受荷载时与土体相互作用时的影响范围。在荷载为247kN时,长5m的多横栓土锚应力扩散形状从切面看是椭圆形,椭圆长轴为5m,短轴为2m。(6)为研究多横栓土锚在不同长度与埋深下的承载力特性,绘制出荷载-位移曲线来探究其变化规律。极限承载力随着长度的增加而增加,但是由于锚杆与土的侧摩阻力的存在,多横栓土锚受到加载时所能传递到土锚下部的荷载有限,所以当多横栓土锚的长度增加到一定时,继续增加长度对提高承载力效果并不明显。但随着埋深增大,多横栓土锚的极限承载力随之增加,增加的幅度也越来越大。由于土锚上部土体的增加,土体施加在多横栓土锚上的应力增加,深部土体的密度也同时增加,这就使侧摩阻力以及端承力增加,从而提高了极限承载力。图[34]表[9]参[58]