一、概述
岩土工程的研究對象是複雜地質體，在漫長的地質年代裡，由於地質構造運動、自然風化和人類活動等作用，形成了大量諸如斷層、層理、節理、軟弱夾層、溶溝、溶槽等地質缺陷。在一定的時間和條件下，岩土體可能處於相對穩定的平衡狀態；若條件改變，原有的平衡狀態就可能遭到破壞，如在岩土工程開挖與施工過程中，其原有應力場重新分布，從而導致岩土體發生變形，進而產生坍落、塌陷、岩崩、滑坡及地面沉降等地質災害。
為預防和治理此類災害，工程上常將一種受拉杆件埋入岩土體，用以調動和提高岩土體的自身強度和自穩能力，這種受拉杆件稱為錨杆或錨索(以下統稱為錨杆)，其所起的作用即為錨固。運用數學、力學和工程材料等科學知識解決岩土工程中的錨固設計、計算、施工和監測等方面問題的技術和工藝稱為錨固工程。
二、錨杆類型
邊坡工程中使用的錨杆是一種安設在岩土層深處的受拉杆件，其一端與工程構築物相連，另一端錨固在岩土層中，必要時需對其施加預應力，以承受岩土壓力、水壓力或風荷載等所產生的拉力，再將拉力傳遞到深部穩定岩土層中，達到有效承受結構荷載及防止邊坡變形失穩的目的。
預應力是人為對錨杆施加的張應力，從而對邊坡施加主動壓力。因此，預應力錨杆不同於非預應力錨杆，後者只有當岩土體產生變形時才承受張力，且張力隨位移增大而增大，故這種張力主要只對變形體起懸吊作用。所以，預應力錨杆屬於主動加固措施，而非預應力錨杆屬於被動加固措施。在邊坡錨固工程中，前者比後者應用更為廣泛。
工程上常按以下方法分類：
(1) 按應用對象劃分，包括岩石錨杆、土層錨杆；
(2) 按是否預先施加應力劃分，包括預應力錨杆、非預應力錨杆；
(3) 按錨固機理劃分，包括黏結式錨杆(水泥砂漿錨杆、樹脂錨杆)、摩擦式錨杆(縫管式、水脹式及楔縫式錨杆)、端頭錨固式(機械式)錨杆和混合式錨杆；
(4) 按錨固體傳力方式及荷載分布條件劃分，包括壓力型錨杆、拉力型錨杆、壓力分散型錨杆和拉力分散型錨杆；
(5) 按錨固部分大小劃分，包括全長錨固式錨杆和端部錨固式錨杆；
(6) 按錨固體形態劃分，包括圓柱型錨杆、端部擴大型錨杆和連續球型錨杆。
圓柱型錨杆
結構簡單、製造安裝方便，黏結材料通常為水泥砂漿，適用於黏性土、砂土、粉砂土等相對密度較大且含水量較小、抗剪強度相對較高的土層或設計承載力較低的岩層。
端部擴大型錨杆
在錨杆底部把孔徑擴大，形如一倒埋的銷釘，其不僅可提供黏結力，端頭肩部還能增加岩土體對錨杆抗拔的阻力，從而提高錨杆的錨固力和極限抗拔力。該類錨杆主要適用於鬆軟土層，並要求其具有較高承載力。
連續球型錨杆
通過分段擴張法或分段高壓注漿法使錨杆錨固段形成一連串球狀體，使之與周圍土體有更高的嵌固強度。該類錨杆適用於淤泥、淤泥質土層，並要求較高錨固力的情況。
對於風化岩及土質邊坡，拉力分散型和壓力分散型錨杆(統稱為荷載分散型錨杆)應用較為廣泛。拉力型錨杆指受力時錨固段注漿體處於受拉狀態的錨杆，其主要特點是錨杆受力時錨固段漿體受拉並通過漿體將拉力傳遞至周圍地層，結構簡單，目前使用範圍最廣。
壓力型錨杆指受力時錨固段注漿體處於受壓狀態的錨杆，其主要特點是利用承載體使錨杆受力時錨固段漿體受壓，並通過漿體將拉力傳遞至周圍地層，防腐性能較好，但由於注漿體承壓面積受到鑽孔直徑的限制，故不能得到高承載力的錨杆。
荷載分散型錨杆也稱單孔復合錨杆，指在一個鑽孔中，由若干拉力型或壓力型單元錨杆組合而成的復合錨固體系，其能將錨固力分散作用於錨杆總錨固段的不同部位(即各單元錨杆的錨固段)上。
主要包括拉力分散型錨杆和壓力分散型錨杆兩種，其工作時能充分利用地層固有強度，其承載力隨錨固段長度增加成比例提高。
拉力分散型錨杆適用於錨杆承載力要求較高的軟岩或土體工程，壓力分散型錨杆適用於錨杆承載力要求較高或防腐等級要求較高的軟岩或土體工程。
拉力分散型錨杆
壓力分散型錨杆
三、錨杆結構
工程上所指的錨杆，通常是對受拉杆件所處的錨固系統的總稱。
錨杆一般由錨頭、杆體(拉杆)及錨固體(段)三個基本部分組成。
錨頭
錨頭是構築物與拉杆的連接部分，其作用是將來自構築物的作用力有效地傳遞給拉杆。錨頭一般由台座、承壓板和錨具等部件組成。
杆體
錨杆杆體要求位於錨固結構的中心線上，其作用是將來自錨頭的拉力傳遞給錨固體。杆體通常要承受一定的荷載，故一般採用抗拉強度較高的鋼材製成。
錨固體
錨固體(段)位於錨杆尾部，與岩土層緊密相連，其作用是將來自拉杆的力通過錨固體與周圍岩土層間的摩擦阻力(或支承抵抗力)傳遞給穩固的地層。
錨索是高承載力的錨杆，其強度、錨固深度、單錨錨固力均較大。錨杆主要處於張拉狀態，剪切次之，一般不能承受彎曲作用，而錨索只存在張拉狀態。
類似地，錨索結構也可分為三個主要部分，即錨頭、錨索體和錨固體。其中，錨頭由墊板、錨環、錨塞和混凝土墩組成，錨索體由高強度鋼絲、鋼絲束或鋼絞線製成，錨固體主要包括定位環、止漿塞、擴張環及導向帽等。
四、錨固作用機理
邊坡錨固的基本原理是依靠錨杆周圍穩定地層的抗剪強度來傳遞結構物(被加固物)的拉力，以穩定結構物或保持邊坡開挖面自身的穩定。
懸吊作用機理
錨杆支護是通過錨杆將軟弱、鬆動、不穩定的岩土體懸吊在深部穩定的岩土體上，以防止其離層滑脫。
組合梁作用機理
把薄層狀岩體視為一種梁(簡支梁或懸臂樑)，在沒有錨固時，其只是簡單地疊合。
擠壓加固作用機理
在彈性體上安裝具有預應力的錨杆時，彈性體內形成以錨杆兩頭為頂點的錐形體壓縮區，若將錨杆以適當間距排列，可使相鄰錨杆的錐形體壓縮區相互重疊，即形成一定厚度的連續壓縮帶。
五、錨固要素分析
邊坡錨固通常採用水泥砂漿(或水泥漿、化學漿液、樹脂等)將一組杆體(鋼筋或鋼絲束等)錨固在邊坡地層的鑽孔深處，從而達到錨固效果。實際錨固工程中，水泥砂漿錨杆占絕大多數。
錨杆基本力學參數
1) 抗拔力：錨杆在拉拔試驗中承受的極限拉力，即錨固力。
2) 握裹力：錨杆杆體與黏結材料間的最大抗剪力。
3) 黏結力：錨杆黏結材料與孔壁岩土間的最大抗剪力。
4) 拉斷力：錨杆杆體的極限抗拉能力。
砂漿錨固傳力過程
取錨固段為隔離體，當錨固段受力時，拉力首先由杆體周邊砂漿的握裹力傳遞到砂漿中，然後通過錨固段鑽孔周邊的黏結力(或摩阻力)傳遞到錨固的地層中
若杆體受拉力作用，除杆體本身需有足夠的截面積承受拉力以外，還必須同時滿足以下三個條件，錨杆的抗拔作用才能有效發揮：
1) 錨固段砂漿對杆體的握裹力需能承受極限應力；
2) 錨固段砂漿對地層的黏結力需能承受極限應力；
3) 錨固段周圍岩土體在最不利條件下仍能保持整體穩定性。
典型破壞形式
√沿砂漿體與杆體的接觸面破壞
√沿砂漿與地層的接觸面破壞
√錨杆杆體受拉斷、
√錨固段砂漿體剪切破、
√錨固段地層(土層或破碎岩體)剪切破壞
錨杆受力時，沿錨固段全長的黏結應力分布極不均勻：
當錨固段較長時，初始荷載作用下，黏結應力峰值在臨近自由段處，而錨固段下端的相當長度上，則不出現黏結應力；
隨著荷載增大，黏結應力峰值向錨固段根部轉移，但其前方的黏結應力則顯著下降；
當達到極限荷載時，黏結應力峰值傳遞到接近錨固段根部，在錨固段前部較長的範圍內，黏結應力值進一步下降，甚至趨近於零。
因此，能有效發揮錨固作用的黏結應力分布長度是有一定限度的，隨錨固段長度的增加，平均黏結應力逐漸減小。
錨固段砂漿對杆體的握裹力
在較完整岩層中灌注的水泥砂漿抗壓強度，一般不低於30MPa。若嚴格按照規定的灌漿工藝施工，岩層孔壁的黏結力通常大於砂漿的握裹力。因此，岩層錨杆的抗拔力Tu和最小錨固長度La min一般取決於砂漿的握裹力，即：
一般在岩層中所需的錨固長度僅需1~2m。當採用熱軋螺紋鋼筋作為錨杆杆體時，在完整硬質岩層的錨杆中，其黏結(握裹)應力傳遞深度通常不超過2m。
但是，使用中必須判明如下情況：錨固段岩體是否穩定、是否可能發生滑坡或塌方、節理切割的錨固段岩塊在受拉條件下是否產生鬆動等。考慮到上述不利因素，建議灌漿錨固段達到岩層內部(不包括風化層)的長度應不小於4.5m。
錨固段砂漿對孔壁的黏結力
在強風化岩層和土層中，錨杆的極限抗拔能力取決於錨固段砂漿對地層所能產生的最大黏結力(摩阻力)，即：