锚杆支护技术是一种应用锚杆或锚索对岩体进行加固,充分发挥岩土体自身稳定性的一种加固技术。锚固系统锚固效果是锚杆、胶结材料、岩土体三种介质协同作用的结果,而三项介质的相对强弱,会对锚固系统受拉拔荷载时产生较大影响。本论文采用理论分析、室内拉拔试验和数值模拟相结合的方法,对全长粘结锚固系统拉拔变形与破坏机理进行研究:(1)基于弹性力学Mindlin解和现有荷载传递模型,以拉拔过程中锚杆-灌浆体或灌浆体-岩土体界面开始进入塑性变形阶段时锚固系统即破坏为假定,建立了锚杆作用力学模型及变形关系模型。利用所建模型对拉拔过程中锚杆、灌浆体与岩土体间的应力分布及变形关系进行了研究,并通过算例验证了模型的正确性与合理性。(2)设计三项介质相对强度不同的全长粘结锚固系统拉拔性能试验,通过9组试验结果,得到锚固系统三种主要破坏形式,即浆岩破坏、筋浆破坏和钢筋拉断破坏,并探究了锚固系统破坏的发展过程;通过P-S曲线,分析了不同破坏模式下锚固系统的破坏机制,从细观方面对其进行了解释,发现同种破坏模式下,锚固系统的破坏机制相同。(3)综合锚固系统拉拔过程分析,初期锚杆、灌浆体、岩土体变形均从零开始呈近似线性同步逐渐增加;随荷载增加,锚杆变形逐渐增大,继而灌浆体变形也明显增加,并伴随着同水平处岩土体变形的同步增加;同时荷载由锚杆、灌浆体、岩土体依次传递,且伴随着三者变形的相互协调,并始终保持某种线性关系,直至锚固系统破坏完全,该协调变形过程完成。(4)对不同破坏模式下三项介质变形关系进行了分析研究,发现锚固系统拉拔变形破坏过程中,其变形关系拟合曲线均为不同阶段时的一次线性方程,破坏模式不同,线性关系式不同。说明拉拔荷载下锚固系统从受力变形直至破坏整个过程中,锚杆、灌浆体与岩土体间的变形均相互协调,当该线性关系无法拟合时,变形关系不再协调,即锚固系统完全破坏。同时也说明锚固系统锚固效果是锚杆、灌浆体和岩土体三者共同作用相互协调的结果。(5)应用有限元分析软件(ANSYS),采用三维实体建模,根据锚杆、灌浆体、岩土体材料力学性能的不同,分别采用理想弹塑性模型、Drucker-Prager本构模型、多折线本构模型进行模拟,研究锚固系统在拉拔荷载作用下位移随荷载的变化规律,以及锚杆、灌浆体、岩土体三者间的变形关系,并与试验结果对比。结果表明,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了试验结论的正确性。