复杂地质条件下深井、软岩和动压巷道岩体呈现强流变特性，围岩的长期稳定性控制极其困难。现阶段，以钢管混凝土为主体的强力刚性支架支护形式在一定程度上缓解了原有U型钢支护强度不足、阻力过小、成本过高及让压受制等问题，钢管混凝土强力刚性支架是由钢管和混凝土组成的组合支护结构。现有的支护体系为U型钢或者单纯的钢性支护体系，无法吸收额外转移的能量，巷道围岩变形能量无法得到释放，而现有强力刚性支架支护系统由于支架与围岩接触面较小，容易导致钢管表面的应力集中，深部巷道刚性支架偏压现象明显，刚性支护让压能力欠缺，过高的强度要求导致支护成本上升。 专利优势： (1) 本发明通过弹性件的设置，解决了现有钢管混凝土强力刚性支护支护刚度有余而柔性不足的问题，通过装置内置的弹性可调节弹簧，利用较小的恒阻或变阻结构，实现支护体系在一定阻力条件下与围岩协调变形，达到缩小截面面积换取较小支护刚度，从而保证大变形巷道的长期稳定。 (2) 本发明通过无线压力传感器的设置，可对弹性件与让压节点部件之间的力进行检测，便于支架与围岩岩体之间发生协调变形时，对弹性件回弹力的调整。 (3) 本发明整个装置为拆卸式结构，可重复利用，节约资源。 (4) 本发明整个结构使得支护体系具有吸收额外转移能量的能力，以保证巷道围岩变形能量得到释放，支护系统所具有的这种让压能力可以释放不可控制的变形，提高支护系统的有效性和完整性。

本成果解决了车体结构板件参数多、数量大，现有商业软件难以开展车体优化设计等难题，实现了车体结构的快速建模、高效模态分析和轻量协同优化设计，计算效率较商业仿真软件大幅度提高。同时，本成果还具有以下创新点： 1.研究车体结构材料的形状和构成特性，提出了基于图像识别的车体智能建模方法，关键节点的精准度可保持在95%以上，提高了车体结构在横截面维度建模的效率和便捷性。 2.研究车体截面的几何特性，采用向量化的计算方式对车体截面实现了特性表征，提高计算效率的同时也为后续轻量协同优化提供了支持。 3.探究车体结构的变形特点，提出CUF高阶梁理论的截面降阶和动刚度法轴向降阶方法，在保证精度前提下最大限度减小自由度，进一步提高了建模和计算效率。 4.研究车体结构的力学特性，结合机器学习等高效优化算法，构建结构尺寸、形状、拓扑优化设计模型，实现大规模多设计变量的轻量化及动力特性优化研究，计算效率与传统优化方法相比提高3个数量级，优化效果可提升10%左右。 5.本成果所用框架和算法均采用PYTHON语言编写完成，具有完全自主知识产权，可突破国外限制。

锚固技术是一种有效的巷道围岩加固支护技术，在矿山、水利、隧道、岩土等工程中得到了广泛的应用。但是由于巷道围岩条件的复杂多变性，锚固作用机理尚未形成系统的理论体系，对巷道锚固支护设计的定量指导性不足，由锚固失效引发的顶板事故在国内多有发生。 本发明的目的在于提供一种半体锚固结构应力与变形场同步测试系统及测试方法，以实现锚固结构拉拔试验过程中围岩变形场与锚杆应力同步测试。 专利优势： (1) 本发明保证了锚杆沿半体锚固结构轴向拉拔，实现了锚固结构变形场与应力同步测试，提高了锚固机理研究数据获取的准确性和全面性。 (2) 本发明采用固定筒体上设置凸起圆环的方式，代替上部内置挡板固定锚固结构，使锚固结构顶部为自由面，更符合现场工程，且结构简单易行。 (3)本发明具备半体锚固结构制备及测试两项功能，增加另一半固定筒体即可进行锚固结构常规拉拔试验，在固定筒体前侧增加一个全遮挡透明前置挡板后，可进行土层锚固结构拉拔测试。