土钉挡土技术是近年发展起来用于土体开挖和边坡稳定的新技术,属当前国内外较为流行的主动受力支护方法,其最大的特点在于安全度高,施工简单方便,工期短,造价低,噪声污染小,适应性强,结构柔性大,抗震好等优点,弥补了传统支护方法的许多缺点,因此,在岩土工程界有较为活跃的研究,而在实际工程中也得到越来越广泛的应用。　　本文完成的主要研究内容和创新如下:　　其次,对土钉最佳倾角进行了研究。对此分别考虑了土钉拉力由拉断强度条件决定和土钉拉力由拔出强度条件决定两种不同情况。理论分析和数值计算结果表明,在土钉足够长使土钉拉力达到拉断强度的条件下,最佳土钉入射角应为仰角或水平,稳定性安全系数随土钉入射角的增大而单调减小;而当土钉比较短使土钉拉力由拔出强度条件决定时,最佳土钉入射角应为倾斜向下,而且应该从上到下逐层减少向下倾角;一般地,土钉与危险滑面切线的夹角等于或接近土体内摩擦角时,土钉对安全系数的贡献最大。　　进行土钉支护稳定性安全系数的有限元强度折减法分析时,空间模型可能不存在塑性区贯通面,因此建议以计算的收敛性作为土体稳定与否的评判准则,而不是以土体是否存在塑性区贯通面作为评判准则。　　针对土钉支护优化设计中存在的问题开展了土钉支护参数对边坡稳定性影响的分析研究。首先针对土钉最佳长度和布置方式,即土钉设置究竟是上长下短好,还是上短下长好进行了研究。从稳定性安全系数的角度看,数值计算结果不能准确地描述土钉长度上下变化的“好”与“坏”。本文通过对多峰值极值求解的遗传算法对这一问题进行了探讨,得出了定性的和针对具体算例的定量的结论:土钉的最佳长度可以公式计算求出,从稳定安全系数角度而言,不能简单地判断上长下短或上短下长的优劣,而应视土层分布变化情况而定。　　其次,对土钉最佳倾角进行了研究。对此分别考虑了土钉拉力由拉断强度条件决定和土钉拉力由拔出强度条件决定两种不同情况。理论分析和数值计算结果表明,在土钉足够长使土钉拉力达到拉断强度的条件下,最佳土钉入射角应为仰角或水平,稳定性安全系数随土钉入射角的增大而单调减小;而当土钉比较短使土钉拉力由拔出强度条件决定时,最佳土钉入射角应为倾斜向下,而且应该从上到下逐层减少向下倾角;一般地,土钉与危险滑面切线的夹角等于或接近土体内摩擦角时,土钉对安全系数的贡献最大。　　在解决算法收敛速度和计算精度的难题方面,在变尺度混沌优化方法的基础上,提出了一种新的混合混沌优化方法,从而提高了算法的搜索效率,使求解能够很容易跳出局部优化解而获得全局最优解。在此基础上,把混沌优化搜索技术引入到基本混合粒子群算法中,有效地改进了原方法后期收敛速度慢和易于陷入局部极小值的缺点,提高了算法的收敛速度和计算精度,对土钉支护优化设计进行了有意义的尝试。　　针对目前土钉支护优化设计中所采用的纯遗传算法等优化方法计算量大和时间长等缺点,提出将神经网络与遗传算法相结合进行土钉支护优化设计的应用研究,该方法只需少量样本可建立输入与输出之间的全局映射关系,从而得出不同设计变量下的最小安全系数近似值供遗传算法调用,进而极大地降低用其他优化方法寻求最小安全系数的计算次数,可以有效减少求解时间。当网络训练精度足够时,可以得到很好的优化结果。　　最后,针对当前工程界土钉挡土技术的发展趋势,对几种复合土钉支护的结构构造和计算方法提出了改进的意见和建议。