锚杆支护下的围岩稳定性取决于锚杆加固范围内围岩的稳定性,目前对锚杆加固区围岩的物理力学性质以及稳定性的认识并不充分,因此,全面、准确地认识锚杆加固机理以及定量地评价锚杆支护下巷道围岩稳定性能够为巷道开挖及支护提供重要的理论依据和实践意义。本文以柠条塔煤矿N1212回风顺槽为工程依托,基于弹塑性理论与统一强度理论,对比理论值与实测值,分析锚杆加固形成的围岩加固体物理力学参数的变化、加固体稳定性及支护效果。论文主要研究成果如下:(1)传统支护理论依靠围岩塑性区或破碎区宽度进行锚杆支护设计,在实际工程中塑性区和破碎区宽度往往难以确定,然而大量研究表明巷道围岩稳定性实际上上取决于锚杆加固范围内围岩稳定性。本文采用均匀化思想,将锚杆-围岩复合承载结构等效为材质均匀、连续与各向同性的围岩加固体,表示锚杆加固区围岩的物理力学特性与变形状态。基于弹性理论与建立的位移等效条件,推导出围岩加固体的物理力学参数表达式。(2)将围岩加固体视为一种新的支撑结构,建立围岩加固体与深部围岩协调变形力学模型,求得围岩加固体与深部围岩的应力、位移解析解与围岩加固体塑性区半径表达式。基于围岩加固体变形及破坏程度,定义围岩稳定系数,表示围岩加固体稳定区在围岩加固体中的占比,提出一种评价巷道围岩稳定性的新方法。(3)将理论值与数值模拟结果进行对比,同时对围岩稳定系数进行了影响参数分析。研究结果表明:理论计算值与数值模拟结果吻合较好,从而验证了文中方法和结果的可靠性;随着锚杆预紧力增大,围岩稳定系数线性增加;岩体物理力学参数中的粘聚力与内摩擦角对围岩稳定系数影响较大,岩体剪胀角对围岩稳定系数无影响,但对围岩加固体破坏区位移影响较大,中间主应力对围岩稳定系数与围岩位移影响较大。(4)结合工程实例,利用相应工况下的围岩稳定系数k,结合实测值,分析不同支护强度下巷道围岩的支护效果,对锚杆加固效果进行评价,以提高巷道掘进效率和经济效益。若k越接近1,表明锚杆支护强度足够,能够保证巷道围岩稳定;若k越接近0,表明锚杆支护强度不足,需要重新调整锚杆支护参数,以免巷道围岩发生失稳破坏。