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随着我国城市土地资源的日益紧张,地下空间的开发已成为城市扩容的重要途径之一。桩锚支护体系凭借其高效、经济等特点在地下空间开发中应用十分广泛。在东南沿海软土地区,为提高桩锚支护体系中锚杆的极限抗拔承载力,工程技术人员研发了压力型扩大头锚杆。然而,由于压力型扩大头锚杆与传统锚杆的作用机理存在着显著的差异并且应用时间较短,目前有关其作用机理的研究分析相对匮乏。本文在国内外学者已有的理论研究成果及多个实际工程的试验数据的基础上,推导得到水平荷载作用下压力型扩大头锚杆的极限抗拔承载力计算方法。然后通过自行研制的模型试验装置研究了扩大头锚杆作用机理,利用PIV技术获取了扩大头锚固段周围土体的变形发展机理及位移场分布特征,并根据模型试验结果进一步修正了理论计算公式。最后通过现场试验验证了前述研究结果。本文的主要研究内容及创新成果如下:(1)根据压力型扩大头锚杆的受力特性,假定锚杆锚固段周围土体剪切破坏,基于极限平衡原理,建立了考虑围岩强度的理论计算模型,推导了适用于水平荷载作用下压力型扩大头锚杆的极限抗拔承载力计算公式。公式中考虑了锚杆锚固段尺寸、埋深、上覆土体重度、锚固段周围岩土体的内摩擦角、粘聚力等参数对极限抗拔承载力的影响。计算结果表明当压力型扩大头锚杆在内摩擦角较小的粘性土中应用时需考虑锚固段远端主动土压力对锚杆承载力的削弱作用。(2)利用自行研制的模型试验装置以及PIV技术研究了水平荷载作用下扩大头锚杆力学特性以及周围土体发展机理。试验结果表明,压力型扩大头锚杆受力过程中可分为侧摩阻力阶段、过渡阶段和端部阻力阶段,在每个阶段转变之间荷载位移曲线会出现“拐点”。同时,通过图像分析可知,压力型扩大头锚杆扩大头锚固段近端土体临界位移场影响范围呈“灯泡型”,其中扩大头锚固段近端土体的径向影响范围约为3D,轴向影响范围约为4.5D。当扩大头锚固段长径比超过3:1后,随着继续增大长径比对扩大头锚固段近端的位移场范围基本无影响,因此当扩大头锚固段长径比大于3:1后即可充分发挥扩大头锚固段的近端土体压力。(3)结合实际工程进行了压力型扩大头锚杆的现场抗拔试验研究,验证了理论计算公式以及模型试验结果的可靠性及合理性。试验结果表明本文理论方法计算值、模型试验结果与现场实际试验结果较为吻合。同时,现场试验分析结果显示压力型扩大头锚杆杆体的长度过长会导致在受力过程中出现较大的弹性变形,不利于锚杆位移的控制。