孔隙水压力极大升高的条件及其影响

还有十分重要的一点必须记住：即孔隙水压力并非仅限于其上部水柱的重量，在某些条件下它会异常地升高，以致达到超过上部水头的数十倍乃至数百倍，能给岩体造成极大的破坏力。这种超过正常情况（u=γwh）的水压力，我们把它叫作异常的水压力。

异常水压力是在下述情况下产生的：在充水孔隙系统上“快速”施加了一个外部负荷，这负荷压缩地层，试图将水从孔隙中排走，而水却不能从变得更加拥挤的孔隙中以相应的速度排出。这里的所谓“快速”施加，仅是相对的。在一个其周围近于封闭的地层中，即使负荷增加得并不很快，也能产生异常水压力。

库水位的猛涨，暴雨或人为造成地面水淹，滑坡造成的冲击，附近放炮，地震等等，都可以成为快速加荷的因素。此外，上部的沉积（堆积）作用，地质构造作用，水热增压作用，渗析作用，过剩流体压力的变相（蒙脱石-伊利石；石膏-硬石膏+水；水-冰；蛇纹石的脱水）作用等等，都能引起负荷的增加和异常水压力的产生。

异常高的孔隙水压力，一般是与低渗透性的岩石相伴生的。一些碎屑岩、页岩、粘土岩和蒸发岩，因其通常具有较高的孔隙度，含水较多，而透水性又通常较小，排水条件较差，因此将有较多的机会产生异常水压力；一些具有细小岩缝、透水性弱的坚硬岩石，也较有可能出现这种压力。

在水的出路受到严重限制的、几乎成密封状态的地层中，如果发生地震或其它能量很大的剧烈振动时，由于水的“连通管”作用，其作用力将很快被传送到整个充水的裂隙（或孔隙）系统，形成“水锤”。有些试验成果表明，在某一点上施加的对裂隙水的冲击能，是沿着整个充水裂隙以1000m/s或更高的速度传播的［5］；它不是水在裂隙中的流动，而是弹性波在岩石—水体系中的传播。其动力效应，能在数毫秒之内使岩块与岩块、颗粒与颗粒互相脱离，使所有裂隙面上的正应力和摩擦力都丧失殆尽。(www.xing528.com)

当孔隙水压力上升到与上覆总负荷引起的总应力相等时，上覆岩层将处于一种漂浮状态，这部分岩层很容易开裂、游动和被抬升。

在受封闭的页岩中，一旦产生了高的水压力，它就会延续一个很长时间，在停止增加负荷以后很久还可能继续存在。因为，在此种条件下，水的流动很慢以至完全停止，只有达到过剩流体被慢慢地排出或封闭被突破以后才能恢复到原状。如果负荷再度增加（譬如沉积），它又会重新产生。所以有人推测，异常孔隙水压力还是形成逆掩断层和犁状正断层并使其继续活动的主要动力之一。

从上面的讨论中可以看出，过高的孔隙水压力不仅严重地影响着岩石的许多物理性质，而且在许多现代构造运动中也起着关键性的作用。事实上，我们将在下节中谈到，它已经给许多坝造成了事故和破坏。因此，应当得出这样的结论：严格控制孔隙水压力不使过度升高，是大坝建设中的一项最重要任务。对此，过去还没有得到应有的注意和评价。