本文以粉质粘土和粉质砂土中的深基坑土钉支护为研究对象，通过自主设计的物理模型试验系统，对土钉作用机理及土钉墙的工作特性进行研究。首先介绍了试验所需的物理模型、测试系统及试验实施过程；然后详细分析了土压力、土钉轴力、墙顶水平位移在各步开挖及加载状况下的分布变化规律；并且在物理模型试验的基础上进行了FLAC3D模拟研究，最后结合具体工程进行了土钉支护的应用研究。通过一系列研究发现（1）开挖中墙内各测点侧向土压力先增大后减小再逐渐增加，而坑底土压力则一直增大；（2）就某一层土钉而言，其下部紧临土层开挖对其轴力影响最大，且墙体水平位移较大处附近的土钉轴力也较大；（3）土体开挖是墙体产生位移的主要原因，随开挖的进行，墙体位移不断增加，且在墙顶施加一定均布荷载时，墙顶水平位移随荷载的增大近似线性增长；（4）当土质为粉质砂土时，土钉墙的水平位移的最大值应控制在基坑开挖深度的4‰以下，当大于4‰后，应立刻采取其他辅助措施以保证墙体稳定。