裂隙間距

裂隙面與任意方向掃描線相交，實(shí)際上是沿掃描線構(gòu)成一個(gè)規(guī)則或不規(guī)則定位的點(diǎn)序列。裂隙間距是沿掃描線量測的相鄰點(diǎn)對(duì)的距離。在裂隙形成的地質(zhì)過程中，往往首先以較大的間距產(chǎn)生持續(xù)性較大的裂隙，隨之，相間地以較小的間距產(chǎn)生持續(xù)性較小的裂隙，前者分布相對(duì)比較寬疏、均勻，后者分布相對(duì)比較密集、不均勻。這樣分布的裂隙，其間距點(diǎn)在掃描線上的分布形式住往表現(xiàn)出部分形狀與總體形狀的統(tǒng)計(jì)相似，這種特性叫做自相似性或尺度不變性，因此，可以在一定尺度范圍內(nèi)采用分形分析。

在分形理論中，Cantor集是迭代過程自相似的典型模型，高級(jí)迭代階段點(diǎn)序列的局部成為低級(jí)迭代階段點(diǎn)序列的按比例縮型。裂隙間距的這種自相似隨機(jī)形狀，恰適于用自相似的Cantor集模型來描述，用唯一參數(shù)分形維數(shù)來表征 。

巖體中裂隙的分布可能是很不規(guī)則的。我們采用通常的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)其定量可能發(fā)現(xiàn)二個(gè)具有相同均值的分布具有不同的分形維數(shù)。分形幾何的概念則可能使復(fù)雜的分布定量。特別是廣義維數(shù)的引入，能取不同值的高次分形維數(shù)越多，就越便于將相似的集合區(qū)分開來。

據(jù)現(xiàn)場實(shí)測裂隙間距值求得的分形維數(shù)與巖石質(zhì)量指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)相關(guān)性表明，在一定掃描線長度下，因此，較堅(jiān)硬的裂隙巖體可能具有較低的分形維數(shù)，反之亦然 。2100433B

巖體中的裂隙間距、頻率和巖石質(zhì)量指標(biāo)是表征裂隙密度的參數(shù)，用以描述裂原發(fā)育的“強(qiáng)烈程度刀或工程巖體的“破裂程度”。它們直接影響著工程巖體的強(qiáng)度(例如單位炸藥體積強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度)、潛在破壞模式、變形特性和滲透特性。因此，必須在工程設(shè)計(jì)之前，對(duì)它們的影響程度作出定量的評(píng)價(jià)。

以往有關(guān)的大多數(shù)研究成果，都基于這樣的假定，即裂隙作用的地質(zhì)過程使裂隙沿掃描線隨機(jī)定位，且其位置相互獨(dú)立，故而采用隨機(jī)方法估計(jì)裂隙間距和巖石質(zhì)量指標(biāo)對(duì)巖體強(qiáng)度的影響。工程實(shí)踐表明，在巖性變化簡單、構(gòu)造擾動(dòng)較小的地質(zhì)環(huán)境，這種方法可得到成功應(yīng)用。然而，工程實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)，在許多工程場地，裂隙分布很不均勻，往往高頻率的短間距值出現(xiàn)在群集內(nèi)，而低頻率的長間距值出現(xiàn)在群集之間。裂隙間距的空間變化性明顯反映出裂隙作用過程的重疊性和尺度不變性?？梢哉J(rèn)為，裂隙分布系統(tǒng)是一個(gè)有序與無序、確定性與隨機(jī)性、均勻性與不均勻性、自相似性與非自相似性統(tǒng)一的分形系統(tǒng)。因此，可以用分形所揭示的特征量，即分形維數(shù)來刻畫裂隙分布的內(nèi)部不均勻性、層次結(jié)構(gòu)性和整體數(shù)量特征 。

裂隙間距的現(xiàn)場測量，就是記錄掃描線上長度≥0.5cm的間距值。為了在同等條件下進(jìn)行D與RQD相關(guān)分析，則以等長度2m為準(zhǔn)計(jì)算RQD。

通過掃描線測量間距值的相對(duì)累積頻率可以看出，在較小值處保持較好的線性度，因此，如此測定的分形維數(shù)是針對(duì)一定范圍而言的。分形維數(shù)分析表明，裂隙間距的空間分布顯示出多重尺度的分形結(jié)構(gòu)，為不均勻分形系統(tǒng)。換言之，在裂隙群集內(nèi)有群集。分形譜表明裂隙組間的裂隙作用。

確定裂隙狀巖體內(nèi)裂隙密度的橫向變化的目的，是為疏干裂隙水而設(shè)計(jì)高效水平疏干孔。 當(dāng)巖體經(jīng)受多重裂隙作用時(shí)，由于先前裂隙的存在，局部構(gòu)造應(yīng)力場的復(fù)雜變化可能引起裂隙作用的不均勻性。巖石力學(xué)性質(zhì)變化在很大程度上決定于巖體內(nèi)不均勻且局限的節(jié)理 。

按裂隙的成因分為成巖裂隙水、構(gòu)造裂隙水和風(fēng)化裂隙水。按裂隙水的水力聯(lián)系程度分為風(fēng)化殼網(wǎng)狀裂隙水、層狀裂隙水和脈狀裂隙水。

裂隙水風(fēng)化裂隙水

賦存于巖體的風(fēng)化帶中。風(fēng)化作用與卸荷作用決定了巖體的風(fēng)化裂隙帶在近地表處呈殼狀分布，通常厚數(shù)米至數(shù)十米。裂隙分布密集均勻，連通良好的風(fēng)化裂隙帶構(gòu)成含水層，未風(fēng)化或風(fēng)化程度較輕的母巖構(gòu)成相對(duì)隔水層。因此，風(fēng)化裂隙水一般為潛水。被后朔沉積覆蓋的古風(fēng)化殼，也可賦存承壓水。風(fēng)化裂隙水通常分布比較均勻，水力聯(lián)系較好，但含水體的規(guī)模和水量都比較局限。

裂隙水成巖裂隙水

賦存于各類成巖裂隙中。成巖裂隙是沉積巖固結(jié)脫水及巖漿巖冷凝收縮形成的裂隙。一般情況下，成巖裂隙多為閉合，不構(gòu)成含水層。陸地噴溢的玄武巖裂隙發(fā)育且張開，可構(gòu)成良好含水層。巖脈及侵入巖體與圍巖的接觸帶，冷凝后可形成張開的呈帶狀分布的裂隙，賦存帶狀裂隙水。熔巖流冷凝過程中未冷凝的熔巖流走，在巖體中留下的巨大熔巖孔道，形成管狀含水帶，可成為強(qiáng)富水的含水層。

裂隙水構(gòu)造裂隙水

構(gòu)造裂隙是固結(jié)巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的最為常見的裂隙。構(gòu)造裂隙水以分布不均勻、水力聯(lián)系不好為其特征。在鉆孔、平酮、豎井及各種地下工程中，構(gòu)造裂隙水的涌水量、水位、水溫與水質(zhì)往往變化很大。這是由于構(gòu)造裂隙的分布密度、方問性、張開性、延伸性極不均一所造成的。一般說來，層狀巖層中，構(gòu)造裂隙發(fā)育較為均勻，在層面裂隙的溝通下，構(gòu)造裂隙水的水力聯(lián)系較好。塊狀巖體中構(gòu)造裂隙發(fā)育極不均勻，通?？煞譃?個(gè)級(jí)次的裂隙空間:[1]細(xì)短閉合的小裂隙構(gòu)成的微裂隙巖體；[2]張開且延伸較長的中等裂隙構(gòu)成的導(dǎo)水裂隙網(wǎng)絡(luò)；[3]大裂隙與斷層構(gòu)成的局部導(dǎo)水通道。當(dāng)鉆孔或坑道進(jìn)人微裂隙巖體時(shí)，水量微不足道；遇到裂隙網(wǎng)絡(luò)時(shí)，出現(xiàn)較大水量;觸及大的裂隙導(dǎo)水通道，水量十分可觀。

裂隙巖體的滲透性，由于裂隙的性質(zhì)及發(fā)育的方向性而具有各向異性。同時(shí)，隨著空間尺度增加，寬度較小的裂隙交接處增加，裂隙網(wǎng)絡(luò)的滲透參數(shù)將會(huì)降低，這就是裂隙巖體的尺度效應(yīng)。河谷地帶的裂隙巖體中，往往存在兩類互相獨(dú)立的裂隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在淺表部連續(xù)分布的裂隙網(wǎng)絡(luò)中，為淺循環(huán)冷水；在深部存在相對(duì)封閉而又連通的裂隙網(wǎng)絡(luò)中，則為深循環(huán)水。

在裂隙巖體中開采或排除地下水時(shí)，要根據(jù)裂隙水的特點(diǎn)布置佑孔與坑道。在裂隙巖體中修建水利工程時(shí)，要充分考慮裂隙水的復(fù)雜性。滲漏計(jì)算，排水孔 (幕)和灌漿工程的設(shè)計(jì)，都應(yīng)充分考慮裂隙巖體滲透性的不均一性，各向異性和尺度效應(yīng)。

crevice water

巖石裂隙中的地下水。丘陵和山區(qū)供水的重要水源，礦坑水的重要來源。

賦存于巖體裂隙中的地下水。按含水介質(zhì)裂隙的成因，可分為風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水與構(gòu)造裂隙水。按埋藏條件，可以是潛水或承壓水。與孔隙水比較，裂隙水分布不均勻，水力聯(lián)系不好，介質(zhì)的滲透性具有不均一性與各向異性。

按力學(xué)性質(zhì)分類分為張裂隙和剪切裂隙兩種。另外，對(duì)形態(tài)微細(xì)，分布密集，相互平行排列的構(gòu)造裂隙，又稱為劈理。