土钉支护技术属于一种原位土体加固技术,在深基坑工程及边坡工程中得到广泛运用。但对其理论研究却远远落后于工程实践。在土钉支护结构的设计中,经验成分占了很大比重。虽然,近几年国内外学者在这方面开展了大量的研究工作,也取得了丰硕的成果,但大多将注意力集中于钉土界面应力和结构整体变形分析两个方面,对土钉墙作用机理的研究涉及很少,或仅停留在定性分析的层次。土钉支护结构作用机理存在如下几种解释: 1.土钉对土体的骨架约束作用; 2.土钉对原位土体强度的增强作用;3.土钉对土体自重及地面荷载的分担作用;4.应力传递与扩散作用;5.约束坡面变形作用。基于以上五种解释,相继提出了多种理论,如似粘聚力理论、土拱效应理论、剪滞力理论、基于弹性梁方法的横向抗剪理论等,但每种理论都存在其局限性。本文在前人研究基础上,对支护结构钉土界面应力传递规律以及钉土复合体内部应力分布规律作了深入研究,具体工作如下:1.通过对土钉抗拔模型试验结果的分析,对土钉轴力及界面剪应力的计算方法作了改进,并结合工程实例进行了讨论。2.建立了基于水平大主应力拱原理的钉土作用机理模型。假设土体是刚塑性摩尔库伦材料,当结构处于极限状态时,考虑土体在挤过两排土钉时发生塑性变形,再通过合理引入假设推导了不考虑土中水平应力作用的墙内竖向应力计算公式,并与前人的公式做了比较。3.对分别基于大小主应力拱原理的两种土中应力计算方法作了改进,考虑水平应力及竖向应力间的耦合关系,给出了钉土复合体中竖向应力及水平应力的计算公式。4.提出了一种基于土体粘塑性流动理论的钉土相互作用模型。假设土体是一种粘塑性宾汉材料,土钉牢牢锚固于稳定区土体内,并认为土钉对滑动区土体的水平向“流动”提供了剪阻力,依据已有的力学分析方法,建立了土中水平向平均土压力的粘塑性分析方法。并与基于竖向土拱效应的土钉支护机理模型作了比较。