为改善CFRP索股锚固体系的锚固性能及CFRP索股受力不均问题，研制了锚具内壁面带凹槽的CFRP索股锚固体系，对其进行了试验测试，分析了锚固体系破坏模式、荷载-位移、锚固效率、CFRP索股应变变化规律，通过应力变异系数评估了锚具内壁面凹槽设置和预张拉对CFRP索股应力不均匀改善的效果。研究结果表明，锚具内壁面设置凹槽和对CFRP索股进行预张拉能够提高锚固体系的锚固效率，锚固效率可达99%以上；试验观察到CFRP索股存在受力不均现象，引起CFRP索股受力不均的原因主要与CFRP索股长度不一致和粘结介质的剪切变形相关；通过在锚具内壁面设置凹槽和对CFRP索股进行预张拉能够改善锚固体系CFRP索股的应力不均程度，锚具内壁面凹槽深度为2 mm、间距为5 mm，预紧力为10%名义极限荷载时，锚固体系在自由段中点和加载端处的平均应力变异系数分别降低了7.16%、3.86%。