高等岩石力学试题答案(2012)

《高等岩石力学》

本略高于拉力型锚杆，但由于其受荷时，固定段的灌浆体受压，不易开裂，用于永久性锚固工程是有发展前途的。

更值得提出的是国内外研究表明，在同等荷载条件下，拉力型锚杆固定端上的应变值要比压力型锚杆大。另外，压力型锚杆的承载力还受到锚杆截面内灌浆体抗压强度的限制，因此在钻孔内仅采用一个承载力的集中压力型锚杆，不可能被设计成有较高的承载力。

(3)单孔复台锚固

传统的拉力型与压力型锚杆均属于单孔单一锚固体系，它是指在一个钻孔中只安装一根独立的锚杆，尽管由多根钢绞线或钢筋构成锚杆杆体，但只有一个统一的自由长段和固定长度。

单孔复合锚固体系（SBMA法）是在同一钻孔中安装几个单元锚杆，而每个单元锚杆均有自己的杆体、自由长度和固定长度，而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的，并通过预先的补偿张拉(补偿各单元锚杆在同等荷载下因自由长度不等而引起的位移差)而使

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所有单元锚杆始终承受相同的荷载。采用单孔复合锚固体系，由于能将集中力分散为若干个较小的力分别作用于长度较小的固定段上，导致固定段上的粘结应力值大大减小且分布也较均匀，能最大限度地调用锚杆整个固定范围内的地层强度。此外，使用这种锚固系统的整个固定长度理论上是没有限制的，锚杆承裁力可随固定长度的增加而提高。

若钳杆的固定段位于非均质地层中，则单孔复合锚固体系可合理调整单元锚杆的固定长度，即比较软弱的地层中

单元锚杆的固定长度应大于比较坚硬地层中单元锚杆的锚固长度，以使不同地层的强度都能得到充分利用。还应特别提出的是单孔复合锚固体系可采用全长涂塑的无粘结钢绞线，组成各单元锚杆的杆体，这种钳杆完全处于多层防腐的环境中，既可用作高耐久性的永久性锚杆，

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也可用作可拆除芯体(钢绞线)的临时性锚杆。

单孔复合锚固体系(SBMA法)中最具有实用价值的是压力分散型锚杆。

5. 就分形理论、块体理论、岩石损伤与断裂力学和可靠度理论中的某一理论，说明其在岩石力学中应用的意义、目前的困难和发展前景。

答：分形几何是由Mandelbrot（1983）发展起来的一门新的数学分支，用来描述自然界不规则以及杂乱无章的现象和行为。分形几何学主要概念是自相似性和分数维数。

Mandelbrot把分形定义为：如果一个集合的Hausdorff维数严格大于它的拓扑维数DT，则该集合为分形。这样的维数可以是整数，也可以是分数，它是图形不规则性的度量。

岩石材料作为亿万年地质演变的产物，具有大量自然形成的不同层次的孔隙、空洞和裂纹分布，可以抽象地看成高刚度的海绵体。对一个海绵立方体在欧氏空间看

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是三维，而在单向压力作用下，由于海绵体的高度空隙性，可以压扁在一个平面上，这时它的维数是二维。这种维数量刚的突变性说明欧氏空间的整数维只是一个表观维数。事实上，海绵体可以看成一个分形物体（如Mengor海绵体），它的维数是处于2和3之间。这说明分形维数能刻画海绵体这类随机分布孔隙体的几何结构本质。

第一层次是分形研究的数学基础或形成其基本的数学框架，以及重新认识和建立分形空间中的力学量和力学定律；

第二层次是广泛、系统地研究探讨岩石力学中的分形行为和分形结构，揭示岩石力学问题中一些复杂现象的分形机理和分形形成过程，应用分形定量地解释和描述岩石力学过去只能近似描述甚至难以描述的问题和现象；

第三层次是岩石力学分形研究的理论和研究成果应用到工程，对工程中的复杂性关键技术问题进行统计描述，解决工程实际问题，促进工程问题的定量化、精确

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