本文主要从试验和理论两方面对预应力锚索加固机理及设计计算方法的相关问题进行了比较系统的深入研究，主要研究成果如下：在首次研制成功活塞式均布压力加载器的基础上，研制了性能优良的岩土工程多功能模拟试验装置，可进行洞室、边坡、基坑、抗剪、抗弯等多种类型的试验。对典型的单根锚索加固均质岩体和含断层岩体性能、内锚固段受力变形性能以及群锚整体加固洞室、洞群和边坡的效应和机理进行了系统的相似材料模型试验研究，揭示了规律性认识。其中，对洞群、边坡的试验分别结合小浪底和李家峡水电工程实际方案进行研究，为工程建设提出了重要试验结论和建设性意见；在研究解决现场锚索内锚固段中剪应变及断裂缝测试技术难题的基础上，完成了现场锚索试验，现场试验与室内模拟试验规律性一致，在此基础上提出更为科学合理的考虑有效抗剪面积和有效抗剪长度以及不均匀剪应力分布状态的内锚固段设计计算方法-NSDM法。利用在半无限体内有一个垂直力和水平力作用的明德林解以及在半无限体表面有一个垂直力和水平力作用的解，对均质岩体中单根倾斜锚索加固作用进行了解析分析。理论解析解结果与数值计算和室内模拟试验结果吻合较好。分析了预应力锚索的加固作用机理。