岩石的空隙及裂隙-工程地质研究成果

地下水存在于岩石的空隙之中，地壳表层 10 km以上范围内，都或多或少存在着空隙，特别是浅部1～2 km范围内，空隙分布较为普遍。岩石的空隙即是地下水储存场所，又是地下水的渗透通道，空隙的多少、大小及其分布规律，决定着地下水分布与渗透的特点。

根据岩石空隙的成因不同，可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙三大类（见图4.1）。

1.孔隙

松散岩石（如黏土、沙土、砾石等）中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙，称为孔隙。孔隙发育程度用孔隙度n表示。所谓孔隙度是孔隙体积Vn与包括孔隙在内的岩石总体积 V的比值，用小数或百分数表示，即

孔隙度的大小主要取决于岩石的密实程度及分选性。此外，颗粒形状和胶结程度对孔隙度也有影响。岩石越疏松、分选性越好［见图 4.1（a）］，孔隙度越大；反之，岩石越紧密［见图 4.1（b）］、分选性越差［见图 4.1（c）］，孔隙度越小。孔隙若被胶结物充填［见图 4.1（d）］，则孔隙度变小。表4.1为几种典型松散岩石的孔隙参考值。

图4.1　岩石的空隙

表4.1　几种典型松散岩石的孔隙度的参考值

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2.裂隙

坚硬岩石受地壳运动及其他内外地质引力作用的影响产生的空隙，称为裂隙［参见图4.1（e）］。裂隙发育程度用裂隙率 Kt表示，所谓裂隙率是裂隙体积 Vt 与包括裂隙体积在内的岩石总体积的比值，用小数或百分数表示如下：

3.溶隙

可溶岩（石灰岩、白云岩等）中的裂隙经地下水流长期溶蚀而形成的空隙称溶隙［参见图 4.1（f）］，这种地质现象称岩溶（喀斯特）。溶隙的发育程度用溶隙率 Kk表示，所谓溶隙率是溶隙的体积Vk与包括溶隙在内的岩石总体积V的比值，用小数或百分数表示如下：

研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分布规律。松散土孔隙的大小和分布都比较均匀，且连通性好，所以，孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况；岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异均很大，分布也不均匀，因此，裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度；溶隙大小相差悬殊，分布很不均匀，连通性更差，所以，溶隙率的代表性更差。

根据水在空隙中的物理状态，水与岩石颗粒的相互作用等特征，一般将水在空隙中存在的形式分为5种，即：气态水、结合水、重力水、毛细水、固态水。

重力水存在于岩石颗粒之间，结合水层之外，它不受颗粒静电引力的影响，可在重力作用下运动。一般所指的地下水如井水、泉水、基坑水等就是重力水，它具有液态水的一般特征，可传递静水压力。重力水能产生浮托力、孔隙水压力。流动的重力水在运动过程中会产生动水压力。重力水具有溶解能力，对岩石产生化学潜蚀，导致岩石的成分及结构的破坏。重力水是本章研究的主要对象。