裂隙的分布规律和发育程度调查统计和图解的方法表示

岩层受构造力影响而产生的裂缝叫构造裂隙，亦称为节理。由于地壳运动在一个地区有方向性，所以构造裂隙在自然界的分布是有规律的（图2-14）。它一般延伸较长、较深，且成系统，成组成群的出现。通常把在同一时期、同一作用力下形成的彼此平行或近于平行的裂隙，称为裂隙组。

（一）裂隙的类型及特征

图2-14　岩石中的构造裂隙

（a）广东德石灰岩中的剪切裂隙；（b）构造应力场恢复

构造裂隙按力学性质，可分为张裂隙和剪切裂隙两种。

（1）张裂隙张裂隙是由张应力作用而产生的裂隙。它具有张开的裂口，呈上宽下窄的楔形，破裂面粗糙不平，平面上延伸不远即尖灭，相邻裂隙间距较大等特点。张裂隙如果通过坚硬的砾岩，裂隙面往往绕过砾石颗粒，呈现凹凸不平状。这种裂隙多发育于褶皱轴部等张应力集中的部位，并常为石英脉、方解石脉和粘土等物质所充填。

（2）剪切裂隙剪切裂隙是由剪应力作用而产生的裂隙。它具有紧闭的裂口，裂隙面平直光滑，延伸较远，有时断裂面上可见小擦痕，相邻裂隙间距小等特点。如果剪切裂隙通过砾岩，裂隙面往往切断砾石颗粒。这种裂隙在岩层中多成对交叉出现，具有共扼关系，所以也叫“X”节理（图2-14）。剪切裂隙发生的位置，一般是在与压应力方向夹角呈45°－的平面上，据此可推测区域构造应力的作用方向。

（二）裂隙统计及工程地质评价

在生产实践中，研究裂隙主要解决两个基本问题：一是对裂隙发育程度进行定量评价；二是查明裂隙分布规律，找出其发育的主要方向，并结合具体的工程对其危害性作出评价。为了反映裂隙的分布规律和发育程度，常采用调查统计和图解的方法把它表示出来。

1.裂隙玫瑰图的编制与分析

（1）选择裂隙观测点作裂隙玫瑰图前，首先在主要建筑物地段（如坝基、坝肩、隧洞进出口、溢洪道边坡等处），选择岩石露头较好，裂隙比较发育，面积为1m×1m或2m×2m的地块作为观测点。

（2）裂隙观测内容野外裂隙观测的内容主要有：裂隙类型、裂隙产状（包括裂隙面的走向、倾向和倾角）、裂隙的延展性（包括裂隙的长度、宽度和深度）、裂隙的充填情况、裂隙发育的条数等。裂隙面产状测量方法与岩层产状测量相同，为了测量方便，可将硬纸板插入岩石裂缝中测其产状要素。表2-1 是某地裂隙野外测量的结果。

（3）作裂隙走向玫瑰图对裂隙产状要素中的走向资料进行整理，以每10°（或5°）为一区间分组，并统计每组裂隙的条数和平均走向（或用区间中值），如表2-2 所示。

表2-1　某地裂隙野外测量记录表

表2-2　裂隙走向分组表

图2-15　裂隙玫瑰花图(www.xing528.com)

然后取适当长度值为半径作半圆，把半径按比例分成等份，代表裂隙的条数。沿半圆周标出北、东、西三个方向，并按方位角划分出刻度，表示裂隙的走向。根据表2-2 裂隙走向分组统计资料，按每组节理的平均走向和条数在半圆坐标系的相应位置上画点，将相邻组的点用直线连接。若相邻组之间没有点时，需将该点和圆心相连。把所构成的图涂上颜色，即得裂隙走向玫瑰图，如图2-15 所示。从图中可以看出裂隙的分布规律和最发育的节理组。该观测点发育三组裂隙，平均走向分别为NW335°、NE7°、NE40°左右，其中走向NW335°一组裂隙最发育。所谓最发育一组裂隙，是指数量最多的一个走向区间或相邻几个走向区间的裂隙。图2-15 中最发育一组裂隙包括了走向NW321°～330°、331°～340°、341°～350°三个相邻区间的11 条裂隙。

（4）作最发育裂隙组的倾向、倾角图将表2-1 中最发育一组裂隙的倾向分为NE 和SW 两组。接着对倾角以每10°为一区间再进行分组，并统计每组裂隙的条数，结果见表2-3。

表2-3　最发育裂隙倾向倾角分组表

作图时，沿最发育一组裂隙的平均走向向圆外引一直线，并将此直线分为0°～90°，用来表示裂隙的倾角。在该线顶端再作一垂线，垂线长度按比例等分代表裂隙的条数，垂线的方向代表裂隙的倾向。根据表2-3 中的数据，按裂隙倾向，以倾角分组区间中值和裂隙条数在半圆外的坐标系中画出一些点，将每个点与所在区间的端点相连，每组分别画成三角形，就完成了最发育一组裂隙的倾向、倾角图（图2-15）。

（5）裂隙对水工建筑物影响的分析在裂隙玫瑰图上标出河流及建筑物方向，如图2-15 所示，坝轴线方向为NW310°，河流方向为NE40°。从图中可以看出，该坝址区发育三组裂隙，其中最发育一组裂隙的平均走向是NW335°，倾向NE者较多，且倾角多小于30°（属于缓倾角裂隙），裂隙面夹泥，所以对坝基抗滑稳定很不利，裂隙倾向下游，易顺裂隙面产生渗漏。在这组裂隙中，倾向SW 者较少，且倾向上游，倾角较陡，因此，对坝基抗滑稳定影响不大，也不易向下游渗漏。

2.裂隙数量的统计及裂隙发育程度的评价

表示裂隙发育程度的定量指标有裂隙率、裂隙频数、裂隙系数等。岩石中裂隙数量越多，说明裂隙越发育、岩石越破碎，其工程地质性质越差。

（1）裂隙率是指一定岩石露头面积内，裂隙面积与岩石总面积之比，即

（2）裂隙频数野外选择有代表性的岩石露头，量测两个互相垂直方向上的裂隙条数。然后计算出裂隙总条数与量测线段总长之比值，此值即为裂隙频数，单位以条／m表示。也有的是只计算大致垂直于某裂隙组走向的单位距离的裂隙条数。裂隙频数亦称为线密度。

（3）裂隙系数是指野外原位岩石（即岩体）的弹性纵波速度与实验室该岩石试件的弹性纵波速度之比的平方值，也称为岩体的完整性指数，即

式中KV——岩石的裂隙系数或岩体的完整性指数（无量纲量）；

Vpm——野外原位岩石（即岩体）的弹性纵波速度，m／s；

Vpr——实验室岩石试件的弹性纵波速度，m／s。

考虑裂隙率、裂隙频数、裂隙系数和裂隙状况等多方面的因素，岩石的裂隙发育程度可分为不发育、中等发育和很发育三等。它们的特征见表2-4。

表2-4　裂隙发育程度等级表