在加固支护的使用寿命中,岩石和锚杆不可避免地会受到自然环境或气候因素的影响,导致其支护系统的强度下降。事实上,在应力作用下,锚杆会出现永久性变形,这种现象被称为蠕变。当蠕变现象长期发生时,锚杆-岩石界面开始出现裂缝,结构产生显著变形。只要能预测蠕变趋势,可以有效地保证锚固系统的良好使用寿命,减少意外坍塌的风险。因此,为了提高结构的耐久性并确定锚杆的长期强度,基于分数阶导数积分的轴向荷载下全注浆锚杆和锚索的实验和本构蠕变模型。在这项研究中,基于分数导数方法建立了新型蠕变本构模型,并通过实验室拉拔蠕变实验进行验证。本文主要研究内容如下。首先,进行了一项审查研究,包括调查了12个蠕变模型,以确定一个合适的蠕变模型,能够描述锚固钢筋在拉拔条件下的蠕变。我们分析了每个蠕变模型的适用性和优缺点,然后着重讨论了它们的局限性。同时将三个蠕变模型的预测结果与实验数据进行了比较,结果显示所有蠕变模型均不能有效预测轴向条件下岩石锚杆和锚索蠕变的时间效应。经分析发现急需开发一种新的蠕变本构模型,用来描述岩石锚杆在轴向载荷下的蠕变行为。其次,基于分数阶导数提出了一种新的蠕变本构模型,用于描述岩石和锚杆在轴向条件下随时间变化的行为。麦克斯韦模型中的牛顿冲量被阿贝尔冲量所取代。该模型中包含较少的参数,物理意义明确且易于确定。该模型考虑了锚杆在蠕变过程中可能经历的所有复杂性,可以预测全灌浆锚杆和锚索的整体蠕变行为,同时还可以扩展到三维情形。再次,通过单步加载,对岩石锚杆和锚索进行了为期数月的蠕变试验。在每个围压下,试样承受最大拉拔荷载的60%至90%,并按10%步长增加拉拔荷载进行试验。实验过程中,每个样本加载一周,共计测试30个样本。试验表明,锚杆的蠕变行为由3个阶段组成,即瞬时蠕变阶段、一次蠕变阶段和二次蠕变阶段。同时,利用蠕变试验数据的等时蠕变曲线确定锚杆的长期蠕变强度。最后,基于实验数据,对提出的新型蠕变本构模型通过模拟确定其预测轴向条件下岩石锚杆随时间变化行为的有效性。Levenberg-Marquardt方法是一种非线性最小二乘法,用于通过实验数据确定蠕变参数,同时还介绍了确定蠕变参数的程序以及参数的物理约束。分析表明,该模型具有良好的可预测性,证实了新的蠕变本构模型能够有效地描述全注浆锚杆和锚索的蠕变行为的全过程,并克服了以往蠕变模型的缺陷。