预紧力锚固技术是在预紧力混凝土技术及楔式锚杆原理基础上发展起来的新的两点式预紧力结构。本文围绕张拉锚固系统储能机制及其稳定性,利用理论分析、数值模拟、工程实践的方法,首先设计了与张拉预紧式锚杆相配套的锁具,改进了张拉式千斤顶与抱锁式搅拌器,有利于张拉锚固系统现场的实施,其次从能量转化的角度分析了岩体在加载到卸载之间的能量本质变化,研究了张拉锚固系统的储能机制,最后进行了工业性试验进行应用。主要的研究内容如下:(1)设计了张拉式锚杆的锁具结构,区别于一般螺母紧固锚杆,通过张拉千斤顶对锚杆进行张拉,在张拉结束时利用锚杆的弹力使内壁为锥形的锚环和倒圆台形的夹片向岩体方向夹紧,张拉力直接转化为预应力,预紧力无损失,避免了通过螺母紧固所产生的用力不均,扭矩做功效率低等问题。同时改进了张拉千斤顶与抱锁式搅拌器,使其能够与张拉锚固系统向匹配。(2)研究了岩体内能量随着外界能量的输入的变化,建立了岩体在加载-卸载重复进行时岩体内能量的变化曲线,分成三个部分,为能量积聚,能量耗散增加与能量释放三个阶段。通过离散单元法数值模拟软件UDEC建立原岩体,安装普通锚杆岩体与安装高预紧力锚杆的三个单轴抗压模型,对比分析,高预紧力锚杆对于岩石系统储能有着促进作用,能够增加岩石系统内部储能。(3)建立试验巷道的UDEC对比模型,分别将低预紧力锚杆巷道,中预紧力锚杆巷道以及安装高预紧力锚杆的巷道变形进行对比,并通过最大主应力、最小主应力、y方向位移、裂隙发育等方面进一步描述了高预紧力锚杆对于岩体变形破坏的保护作用。(4)进行工业性试验,提出针对张拉式预紧力锚杆的新的支护方案,通过现场监测,使用顶板离层指示仪对安装了张拉式预紧力锚杆的巷道和安装普通锚杆的巷道进行对比观测,监测顶板位移量,最终得出张拉式预紧力锚杆有着良好的围岩控制能力。