水或其它液体进入土体缝隙或孔隙后，将给其界面施加一张拉应力，其值等于hri（h为水头高度，ri为液体容重）。当此张拉应力大于土体的抗拉强度时，土体将会产生新的裂缝。此种现象称为水力劈裂。石油开采部门早就利用过这一原理，来劈开隔油层，使油井的产量提高或使废油井复活。把它运用到灌浆上来，则是后来的事情。
我国在20世纪50～60年代“大跃进”时期修建了大量的水库，其中有些土坝因施工质量控制不严，后来发生了严重漏水。为制止此种漏水，首先在山东省境内比较多地采用了灌浆技术，结果使数十座土坝的严重漏水被制止住了，使这些原来不敢满库蓄水和濒临报废的水库恢复了功能。最初，并未意识到这是利用了水力劈裂的原理。后来，对这些成功的实践进行了总结，上升到理论高度，正式定名为“土坝的劈裂灌浆”。目前，这项灌浆技术还被广泛应用于制止输水渠道的渗漏。事实证明，这是一项制止沿土体渗漏的经济、简便、快速而又有效的处理措施。
土坝劈裂灌浆的基本要点是：沿坝轴线或其附近布置1排灌浆孔，穿过整个渗漏区；按逐步加密的原则，在每个孔中按“上行法”逐段并重复多次灌浆；灌浆压力要保证能在土体中劈开一道裂缝使浆液进入；这裂缝由于后述原因通常顺坝线方向而延伸。结果使各孔造成的劈缝能彼此衔接起来，形成一道由浆液填充的“薄墙”；在浆液被灌入的过程中，将有一部分进入土体孔隙，同时，给两侧土体以压缩应力，将其挤密、压实；在灌浆停止以后，灌入的浆液在坝的回弹应力和自重应力作用下析水、固结。最后能形成一道以缝中“浆石”为主体、以渗入体和挤密带为辅助的阻水帷幕。
现在需要进一步分析说明的是，为什么所造成的劈缝恰好与坝线相平行、正适合我们的需要呢？
让我们回顾一下前面第十章第二节“水力劈裂效应及对灌浆效果的影响”中所作的分析便可明白发生此种性质的劈缝是理所当然的。见式（10-5）和式（10-6），在那里我们已经讨论了产生劈裂的条件，现再进一步讨论一下其被劈裂的位置。
在那里我们已经指出，假如原来作用在钻孔孔壁上的两个水平主应力不相等，而是σx＞σy，那么在A点和C点（见图10-2）将产生最小切线应力σmin=3σy-σx［见式（10-3）］。对处于正常状态的土坝坝体而言，A点和C点处的切线应力应为正值即压应力。也就是说，在A点和C点能够抗拒张拉应力的压应力为最小，因而最容易在A点和C点被拉开。
土坝坝体沿坝轴线方向为一无限延续体（与两岸山体相连），由此方向传来的主应力应为最大；在坝的上下游方向为临空面，传来的水平主应力应为最小，即σy＜σx。由此证明，A点和C点的位置必然与坝轴线的方向相一致。与坝轴平行的每个钻孔都是如此（见图13-1），因此可最后形成一个与坝线平行的、直立的（与钻孔方向平行）裂隙面。
用压缩变形的道理也可以说明此种情形。当向钻孔内施加浆体压力时，它将压缩并推挤周围的土体向外移动。抵抗力最小、最容易被推挤移动的当然是坝的上下游边坡方向。(www.xing528.com)
还有一种型式的“水力劈裂”，是发生在土坝原有的孔隙面和裂缝面上，是由进到空隙里去的浆液“肿胀”力所引起。它像打进去的一面楔子，可使地层沿着弱面迅速地劈开和延伸，如果继续加压，不是引起地表冒浆，就是地层隆起。此种型式的劈缝，主要发生在灌浆的初期，浆液充满了原有空隙之后，尚未凝结之前。
因此，不难理解，前述期望的那种“水力劈裂”，只能是在原有的孔洞和裂缝被灌满了之后才能够发生。在开始阶段，所施加的压力都主要消耗在迫使浆液流入孔洞和裂缝去了，不可能对孔壁造成很大的劈拉应力。
从理论上讲，任何一种地层，只要施加的液体压力足够大，最终都会被劈开。地层抵抗劈拉的能力取决于地层的物料组成、密实度、埋藏深度和圈闭条件。在相同条件下，灌浆孔径大小对能否被劈开亦有很大影响，孔径越大越容易被劈裂。即使在同一孔段中，第一次灌浆与后来的第一次重复灌浆所需用的劈裂压力也有所不同。由于这诸多因素的影响，所以不可能用一个统一的公式计算出所需要的压力。劈裂压力只能在现场用逐步加压法得到。一旦出现住浆率突然增大，压力剧降，就预示出已发生了劈裂。
图13-1 土坝劈裂灌浆钻孔造成的裂缝延伸方向（平面图）
1—钻孔；2—劈裂裂缝
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