第十二章 裂隙水

12．2裂隙水成因类型及其中的地下水
12．3 裂隙介质及其渗流
1．裂隙及裂隙网络 一个独立的裂隙可以看作两壁之间的一个窄缝，在自身所在平面的两个 方向延伸较远，而在第三个方向上延伸较短。单个裂隙在其自身所在平 面上延伸是有限的，不能构成连续的导水空间。 只有在不同方向的裂隙交切构成一个导水网络时，才能在一定范围内具 有传输地下水的功能。 裂隙网络：
12．5 断层的水文地质意义
12．1 概 述 12．2 裂隙水成因类型及其中的地下水
12．3 裂隙介质及其渗流
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法 12．5 断层的水文地质意义
12．1 概 述
贮存运移于裂隙基岩中的水––––裂隙水。 1．特点：不均匀性和各向异性 ① 同一岩层中，相距很近的两口井，水量相差悬殊，甚至一孔有水， 一孔无水； ② 相距很近的两孔，地下水位相差很大，水质、动态也有明显的不同； ③ 采矿中整体涌水量不大，但在局部涌水量很大；
① 夹于塑性岩层中的薄层脆性岩石→裂隙网络→裂隙含水系统；
② 风化裂隙→裂隙网络→裂隙含水系统； ③ 玄武岩中的裂隙→裂隙网络→裂隙含水系统；
④ 构造裂隙→裂隙网络→构造裂隙含水系统（在空间上呈脉分布）。
12．3 裂隙介质及其渗流 裂隙按其规模可划分为三个级别： （1）微小裂隙：在岩石中非常密集，延伸和张开性都很差， 在新鲜完整的岩石上用肉眼不易发现，导水能力很差，但由 于数量众多，是主要的贮水空间。 （2）中裂隙：岩层中数米1条至1米数条，长度延伸几米至十 几米，是野外肉眼观察所能见到的最普遍的裂隙。兼具贮水导水功能。 （3）大裂隙（包括断层）：在岩层中数量很少，但张开宽度 大，延伸远，在裂隙网络传输地下水的功能上起主要控制作 用。在裂隙网络中起导水作用。
③ 其空间展布具有方向性； ④ 一般并不形成具有统一水力联系、水量分布均匀的含水层，而是形成若干 带状或脉状裂隙含水系统； ⑤ 系统与系统之间没有或仅有微弱的水力联系，各有自己的补给范围、排泄 点及动态特征，其水量大小取决于自身规模的大小。 带状或脉状裂隙含水系统，一般是由一条或几条大的导水通道（如断层、大 裂隙、侵入岩与围岩接触带等）为干流，汇同周围裂隙而形成的。
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法
2．双重介质方法 裂隙介质存在两种导水性能相差悬殊的空隙空间，其中大的裂隙导水能 力比较强，小的裂隙，导水能力弱，但为数众多，贮水能力不可忽略。
对介质中大、小两种裂隙分别用两种等效的多孔介质去近似代替大小两 种空隙，称为––––双重介质方法。
① 岩脉及侵入岩接触带：张开裂隙发育，常形成近乎垂直的带状裂隙含 水系统。
12．2裂隙水成因类型及其中的地下水
2．风化裂隙水 风化裂隙––––暴露于地表的岩石，在温度变化和水、空气、生物等风化 营力作用下形成的裂隙。（风化作用形成的裂隙）
特点：常形成密集均匀、无明显方向性，连通良好的裂隙网络。
厚度：几米~几十米，未风化的母岩构成相对隔水底板。 故风化裂隙水 一般为潜水，被后期沉积物覆盖的古风化壳可赋存承存水。
12．2裂隙水成因类型及其中的地下水 （3）富水部位(构造裂隙赋水性的一般特点)： ① 应力集中部位，裂隙常较发育，岩层透水性也较好； ② 背斜轴部常较两翼富水； ③ 倾斜岩层较平缓岩层富水； ④ 断层附近往往格外富水；
⑤ 夹于塑性岩层中的薄层脆性岩层，富水性好。山区找水 找水的理想布井层位。
随深度的增加，裂隙的张开性变差，其透水性随深度 的增加而减弱。
缺点：对实际资料要求高，计算比较复杂。
适用于：研究区域比较小，工作程度比较高的地区（如岩体 高边坡的稳定性、地下硐室围岩的稳定性等）。
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法 实际工作中： ① 大范围的流量问题可采用等效多孔介质方法； ② 若介质中存在两种导水能力相差悬殊（大、小）的空隙， 可采用双重介质方法；
抽水时，某一方向上的观测孔，水位下降快（甚至较远的孔），而另一 方向上甚至很近的观测孔，水位却无变化。
12．1 概 述
2．孔隙水与裂隙水的比较： （1）孔隙水：
孔隙分布连续均匀，构成具有统一水力联系、水量分布均匀的层状含水系统。
（2）裂隙水： ① 裂隙率比孔隙率低1 ~ 2数量级；
② 裂隙分布很不均匀（不连续、不均匀）；
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法
岩层(岩体)裂隙野外调查统计！
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法
1．等效多孔介质方法 等效多孔介质方法––––就是用连续的多孔介质的理论来研究非连续的 裂隙介质，用虚拟的一个等效多孔介质场来近似代替复杂的裂隙介 质场。 不要求两个水动力场完全相似，只要求某些方面相近，如两个系统的泉 流量要相等，这时称这个孔隙介质为裂隙介质的等效多孔介质。 应用条件： a. 等效时，含水系统的补、径、排条件不能改变； b. 要求介质总体导水能力等效，如泉流量相等； c. 边界条件相同。
12．3 裂隙介质及其渗流 常常大的裂隙构成导水通道，汇同周围较小的裂隙，形成具 有树状结构（或脉状结构）的网络。大裂隙起传导地下水 （导水）的作用，小裂隙起贮存地下水的作用，以及时间上 的调节作用。
12．3 裂隙介质及其渗流 2．裂隙），钻孔 或坑道揭露时涌水量大，并汇集小裂隙中的水；离开主 干裂隙，在小裂隙上，水量很小； ② 在整个岩体中，裂隙通道所占空间比例很小，一般为： 几% ~ 十几%； ③ 水流只存在于裂隙通道内，通道之外没有水流，其渗流 场是不连续的；(图12-8) ④水的流向：局部流向与整体流向往往不一致，有时甚至 与整体流向相反。
③小范围的以求解孔隙水压力、流速为主的问题可采用非 连续介质的方法。
例如：岩体高边坡稳性、地下硐室围岩稳定性等问题。
12．5 断层的水文地质意义
对于供水： （1）隔水断层：断裂带本身不含水，但上盘或下盘岩层如果裂隙发育 （脆性岩石），具有较好的汇水条件，可成为富水地段→打断层两侧的 岩层。 （2）透水断层：断裂带本身富水，若断层勾通上、下含水层，则使富 水性增强→打断层。 对于矿山排水： （1）隔水断层：若断层一侧岩层富水，则开采矿床时，不能打穿断层， 以防地下水涌入矿坑→保护断层。
12．2裂隙水成因类型及其中的地下水
1).岩性：
a.单一稳定的矿物组成的岩石风化裂隙很难发育(如石英) b.泥质岩石容易风化，但裂隙易被土状风化物充填而不导水； c.多种矿物组成粗粒结晶岩（花岗岩、片麻岩等），不同矿 物热胀冷缩不一，风化裂隙发育→主要风化裂隙水。
2).气候： a. 干燥而温差大的地区，岩石热胀冷缩 及水的冻胀等作用强烈，有利于形成导水的风化裂隙； b. 湿热气候区：以化学风化为主，泥质次生矿物及 化学沉淀常充填裂隙而降低其导水性。偶遇强风化带导 水性较半风化带弱。 3).地形：地形比较平缓区，有利于风化壳的发育与 保存，如果地形条件有利于汇集降水，则可能形成规模 较大的风化裂隙含水层。 通常，风化壳规模相当有限，风化裂隙含水层水量不大， 就地补给就地排泄，旱季泉流量变小或干涸。 4).卸荷裂隙：形成；沟谷两侧分布；剥蚀作用影 响；相对来讲，浅部透水性要比深部好。
② 脆性岩石：如石灰岩、岩浆岩、钙质胶结的砂岩等，其 构造裂隙一般比较疏松，但张开性好，延伸远，具有较 好的导水性。 ③ 沉积岩的裂隙发育与其胶结物成分及颗粒的粒度有一定 关系。a.钙质胶结 —脆性岩石；b.泥质及硅质胶结—塑性 岩石； 粗颗粒的砂砾岩裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。
12．2裂隙水成因类型及其中的地下水 （2）裂隙分类： 构造裂隙的特点：具有明显而又比较稳定的方向性，方向 性是由构造应力场控制，不同岩层在同一构造应力场下形成 的裂隙通常具有相同或相近的方向。 裂隙具有方向性，按其与地层走向的关系（或褶皱轴线的 关系）可分为： ① 纵裂隙：与岩层走向大体平行（或与构造线平行） （图示3）； ② 横裂隙：与岩层走向垂直（图示1）； ③ 斜裂隙：与岩层走向斜交（图示2）； ④ 层面裂隙：发育于沉积层面之间（图示4）； ⑤ 顺层裂隙：顺层发育于层中间的裂隙（图示5）。
12．5 断层的水文地质意义 断裂带的其它功能： (1)发育于透水围岩中的导水断层，不仅是贮水空间，还兼 具集水廊道的功能。 (2)导水断层沟通若干个含水层或地表水体时，断层兼具贮 水空、集水廊道与导水通道的功能。钻孔或坑道揭露可获 得稳定水源。 (3)如有厚层隔水层且断层断距较大的，可被切割成相对独 立的块段。与外界水力联系变弱；正是由于这种阴隔作用， 大的断层往往构成地下含水系统的边界。
在双重介质方法中，大小两种空隙空间分别刻画，有各自的参数（如K， n，μ等），但两种空隙存在水力联系，可以进行水量交换。
双重介质方法仍属于连续介质范畴，它的基本原理是等效多孔介质方法， 区别仅在于对大小空隙进行分别描述。
12．4 裂隙及裂隙水的研究方法 3．非连续介质方法 对裂隙网络每条具有实际导水意义的裂隙进行精确地描述， 包括每条裂隙的张开宽度、延伸长度、产状等，要求做出 实际的裂隙网络图，然后分别建立裂隙水流方程进行研究 ––––非连续介质方法。 优点：比较精确。
11．2 裂隙水的类型
12．2裂隙水成因类型及其中的地下水 各类裂隙的特点： ① 纵裂隙：延伸方向往往就是岩层导水能力最大的方向；纵 裂隙延伸较远，在背斜的核部为张性；
② 横裂隙：一般是张性的，张开宽度最大，但一般延伸不远；
③ 斜裂隙：是剪应力形成的，延伸长度及张开性都相对差一 些； ④层面裂隙：构成沉积岩的主要裂隙组，裂隙的多少取决于 岩层的单层厚度：单层薄，裂隙密集而均匀；单层厚，裂 隙稀疏而不均匀。
12．2裂隙水成因类型及其中的地下水
哪种裂隙最常见、分布最广、与 工程关系最密切？
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的原生裂隙。 （岩石形成过程中产生的裂隙）
含水意义大的有： ① 玄武岩：垂直节理比较发育，裂隙张开性好，且密集均匀，连通良好， 常构成贮水丰富、导水通畅的层状裂隙含水系统。 举例：美国夏威夷群岛：玄武岩裂隙十分丰富，檀香山城即以此为供水水 源，总涌水量7.5m3/s。我国内蒙一带。