随着地上空间的减少和浅部资源的枯竭,地下工程正不断开展。然而,裂隙等缺陷使岩体的力学性质和破坏形式发生改变,岩石材料的蠕变特性又影响着岩体工程的安全性以及长期稳定性。预应力锚杆作为一种主动支护技术,可以提升岩体中结构面的抗剪强度并控制地层的长期变形。因此,本文对预应力锚杆加固裂隙岩体的瞬时力学性质和蠕变特征展开研究,以指导预应力锚杆支护的设计和实际工程的施工。首先对不同裂隙倾角和锚杆预应力的试样开展常规单轴压缩试验;接着对各锚固方式下的试样进行单轴压缩蠕变试验;然后使用有限元软件ABAQUS对试样进行单轴压缩试验和蠕变试验的数值模拟;最后对隧道的开挖支护和围岩的长期流变开展数值计算。主要研究成果如下:1.裂隙岩体试样的单轴压缩试验结果表明:当裂隙倾角相同时,加锚试样的峰值强度和弹性模量高于无锚试样,且加锚试样的峰值强度和弹性模量随着锚杆预应力的增加而逐渐提高;当锚固方式相同时,试样的裂隙倾角越大,其峰值强度和弹性模量就越大;无锚试样的扩容现象一般发生在峰值强度前,对于裂隙倾角为90°且锚杆预应力为18MPa或36MPa的加锚试样,在预置裂隙长度方向发生扩容,而其他加锚试样的扩容现象出现在峰值强度附近或峰值强度后;锚杆不仅可以抑制试样沿裂隙面发生整体错动,而且能够改变次生裂纹的扩展模式并限制裂纹的形成。2.裂隙岩体试样的压缩蠕变试验结果表明:对于无锚试样、无预应力加锚试样和预应力为18MPa的加锚试样,其瞬时应变量在第二级加载到第五级加载的过程中逐渐减小,蠕变应变量从第一级到第四级的加载过程中逐渐增加,且预应力锚杆约束了试样的蠕变变形。3.比较数值模拟结果和试验结果发现:瞬时试验时,二者峰值强度的整体规律基本一致;蠕变试验时,二者的蠕变曲线大致吻合。对于瞬时试验的数值模拟:随着锚固角度的增加,数值模型的峰值强度先降低再提高;预应力锚杆越接近模型底部,模型的峰值强度越大。对于蠕变试验的数值模拟:在各级均布荷载固定的条件下,加锚模型的蠕变变形小于无锚模型的蠕变变形,且蠕变量随着锚杆预应力的增加而不断减小;数值模型的蠕变变形随着裂隙倾角的增加而逐渐减小;模型在锚固角度为0°时的蠕变量最小,45°和60°时的蠕变量较大;当预应力锚杆位于裂隙上部和裂隙中心时,数值模型的蠕变变形较小,锚杆位于裂隙下部时,蠕变变形较大。此外,锚固方式、裂隙倾角、锚固角度和锚固位置对数值模型的最大主应变、Tresca应力以及蠕变应变的云图有着不同程度的影响。4.隧道开挖支护和围岩蠕变的数值计算结果表明:隧道开挖后,隧洞周围变形较大,最大主应力较小,塑性变形较为严重;围岩蠕变后,隧洞周围的变形进一步增加,最大主应力则有所减小;预应力锚杆限制了岩体的蠕变变形,增强了隧道的长期稳定性,并约束了围岩的塑性区扩展。