锚杆支护技术作为巷道围岩控制的有效手段被广泛应用,锚杆工作载荷是其工作状态的重要指标,托盘作为支护系统的主要构件,通过其三维位移场特征可以间接评价锚杆支护效果,掌握其承载特性以及受力变形特征对于锚杆支护系统稳定有着重要的意义。本文综合采用理论分析、数值计算以及实验相结合的方法开展锚杆托盘承载特性及力学行为表现研究。通过理论分析推导托盘各部分受力变形计算式,运用ANSYS数值模拟软件计算不同载荷下的变形值,最后采用数字散斑相关方法研究托盘的三维变形力学行为特征,得出如下主要结论:(1)得到托盘底面、拱部变形计算式。通过弯曲微分方程,构造挠度函数并利用能量法确定系数,表达出挠度方程。通过截面法和取微元计算出拱部压缩位移量,叠加载荷引起的弯曲位移量,得到压缩弯曲总位移量的表达式。(2)建立托盘三维模型并进行有限元分析,得到托盘位移分布规律。最大位移矢量随载荷线性增加,最大位移矢量出现在托盘四角处,拱部位移值在孔口处最大,托盘主要以四角翘起、拱部压缩变形为主。(3)得到托盘应力分布规律。托盘孔口处的等效应力值最大,出现明显的应力集中现象,表明其最容易发生破裂,底面应力分布呈现出“井”字型,拱底相交处出现一定的应力集中,四角、四边中点以及拱中下部应力集中不明显。(4)得到托盘承载性能规律。承载能力初始阶段维持不变后快速增长然后缓慢增长达到峰值载荷最后逐渐下降,160mm托盘承载性能更优越。(5)得到托盘变形力学行为特征规律。根据三维位移场将变形划分为四个阶段,整体协调变形阶段、底面压平阶段、四角翘起阶段以及拱部压缩阶段。论文中共有图45幅,表2个,参考文献73篇。