第十二章  裂隙水

12.1概述

 基岩在应力作用下产生各种裂隙：成岩过程中形成成岩裂隙，经历构造变动产生构造裂隙，风华作用产生风华裂隙；具有临空面的岩体，因天然地质作用或人为工程活动减载缷荷，可形成缷荷裂隙。赋存于裂隙基岩中的地下水为裂隙水。

与空隙水相比，裂隙水表现出更为强烈的不均匀性和各异向性。松散岩层中，空隙分布连续均匀，多构成具有统一水力联系、水量分布均匀含水系统。基岩裂隙率较低，裂隙在岩石中所占的空间很小，联通性较差，裂隙岩层一般不容易形成具有统一水力联系、水量分布均匀的含水层。裂隙局部发育地带，可形成带状裂隙含水系统。若干带状含水系统有可能相互交切沟通，构成网状含水系统，一个裂隙含水系统内部具有统一水力联系，水位受该系统最低出露点控制。

基岩地下水的空隙，比松散沉积物更加多样。

12.2 裂隙的成因类型及其中的地下水

按照裂隙成因，赋存其中的裂隙水可分为成岩裂隙水、风化裂隙水和构造裂隙水。

12.2.1成岩裂隙水

成岩裂隙是岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生裂隙。沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩等均可形成成岩裂隙。

12.2.2 风化裂隙水

 暴露于地表的岩石，在温度和水、空气、生物等风化营力作用下，形成风化裂隙。风化裂隙在成岩裂隙或构造裂隙的基础上进一步发育，形成密集均匀、无明显方向性、连通良好的裂隙网络。

风化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。单一稳定的矿物组成的岩层风化裂隙很难发育。

气候干燥而温差大的地区，岩石热胀冷缩及水的冻胀等物理风化作用强烈，有利于形成导水的风化裂隙。

地形比较平缓，剥蚀及堆积作用微弱的地区，有利于风化壳的发育与保存。

12.2.3构造裂隙水

     构造裂缝隙是岩石在构造应力作用下形成的，是最为常见.分布范围最广的裂隙，是构造裂隙水研究研究的主要对像。构造裂隙水具有强烈的非均匀性及各向异性。

        构造裂隙的张开宽度.延伸长度.密度.，以及由此决定的异水性等，很大程度上受岩层性质的影响。 

         纵裂隙与岩层走向大体平行，一般延伸较长，在褶皱翼部为压剪性，在褶皱核部为张性，在背斜核部，常形成延伸几十米至上百米的大裂隙密集带。纵裂隙方向与岩层走向一致，在层面裂隙的共同作用下，纵裂隙的延伸方向往往是岩层导水能力最大的方向。横裂隙一般是张性的，张开宽度最大，但一般延伸不远，呈两端尖灭的透镜体状。斜裂隙是剪应力形成的，延伸长度及张开性都相对差一些。

在构造应力作用下，岩性差异的层面发生错动并张开，因此，层面裂隙是沉积岩中延伸范围最广、连通性最好裂隙组，构成裂隙网络的主要连接性通道。岩层的单层厚度决定层面裂隙的密集度，从而决定其他各组裂隙发育程度。

应力集中的部位，裂隙常较发育，岩层透水性良好。

岩性无明显变化的岩体，裂隙发育及透水性通常随深度增大而减弱。

12.3裂隙介质及渗流

12.3.1裂隙及裂隙网络

单个裂隙可以概化为一个椭圆形饼状的三维空间：一个方向上延伸极短，另两个方向上延伸较长，延伸到一定距离后尖面，构成一个封闭空间。

单独一个裂隙，或若干个平行而互动切割的裂隙，不能构成连续的导水空间。

裂隙水总是运移于迂回曲折的三维通道之中。

在岩层中，不同规模、不同方向的裂隙通道，交切连通构成导水裂隙网络，形成裂隙含水系统。由于岩性变化和构造应力分布均匀，通常很难在整个岩层中形成分布均匀、相互连通的裂隙网络。

12.3.2裂隙水流的基本特征

 在裂隙含水系统中，一些大的、延伸长的裂隙，作为主要导水通道，使裂隙水表现出明显的不均匀性和突出性。在整个岩体中，裂隙通道所占的空间比例很低。

裂隙基岩的深切河谷地带，是各级地下水流系统的集中排泄区。

12.4  裂隙及裂隙水的研究方法

12.4.1 岩层（岩体）裂隙野外调查统计

构造裂隙（包括断层）的野外调查统计，根据具体研究目的而有所不同，通常包括以下内容：①裂隙产状统计及裂隙分组：利用天然露头和人工露头，选择一定的测量区域－统计窗，测量每条裂隙的产状；在利用赤平投影方法，把测量数据整理成裂隙极点密集图，然后根据产状集中的高度密集区进行裂隙分组。②统计每组裂隙的线密度：统计垂直方向上每米的裂隙数，其倒数就是裂隙的间距。③裂隙迹线长度统计：裂隙在二维露头上表现为一条或直或弯线，称为迹线。④裂隙宽度统计：一般利用专用的塞尺，将厚度不等的塞尺塞入裂隙及测定其宽度。⑤裂隙的导水能力：野外条件下要确定裂隙导水能力相当困难，通过地表露头或井下巷道或平硐近似测得裂隙的张开宽度，可推算裂隙导水能力。

裂隙长度是一个难以准确测量的参数，引起野外统计误差的原因有①在实际观测时，短小的裂隙往往被忽略，使统计得到的裂隙平均长度偏大，裂隙密度偏小。②大的裂隙在观测线或观测面上出现的概率大，使其统计值偏大。③野外或工程开挖面，往往难以满足范围足够大而有适合于测量裂隙完整长度的空间，这是裂隙统计长度缺乏可信性的最大原因。裂隙在观测面上有3种出露情况：第一种是裂隙的两个端点都落在观测窗范围 ；第二种是一个端点落在观测窗内，另一端被观测窗边界截断而不可见；第三种是两端均被观测窗边界截断，端点不可见。

12.4.2裂隙水的模型化方法

裂隙介质渗流模型化 主要分为3类：等效多孔介质方法，双重介质方法，非连续介质方法。

①等效多孔介质方法把裂隙介质近似概化成孔隙介质，采用多孔介质方法加以计算及模拟

②双重介质：为了比较准确的刻画此类介质，可分别用两种不同的介质近似刻画两类不同大小的孔隙。

③等效多孔介质网络方法和双重介质方法都是宏观、粗略处理裂隙介质的方法，对裂隙介质的内部结构没有详细刻画。

12.5  断层的水文地质意义

断裂带是应力集中释放造成的破裂形变，大的断层延伸十至数百千米，断层带宽达数百米，切穿若干岩层，构成具有特殊意义的水文地质体。

断层两盘的岩性及断层的力学性质，控制着断层的导水－贮水特征。

同一条断层，由于两盘岩性的以及力学性质的变化，不同部位的水的导水性可以很不同。

导水断层带是具有特殊意义的水文地质体，它可以起到贮水空间、集水走廊与导水通道的作用。

发育于透水岩层中的导水断层，不仅是贮水空间，还兼具集水廊道的功能。