裂缝泉富集的一般规律

裂缝水的富集规律是多种因素综合作用的结果。岩性、地质构造、补给、地形、气候等条件都对裂缝水的富集起一定程度的作用，其中地形、地质构造对裂缝水的赋存和运移具有明显的控制作用。

风化裂缝水的富集主要受地形控制。通常地形上低洼汇水区域是风化裂缝水富集带。当洼地中有隔水沉积物覆盖时，将阻挡洼地四周的风化裂缝水汇入洼地中心，因此在隔水沉积物边缘附近的基岩风化带里常形成富水带。

地质构造控制作用主要反映为透水岩层的导水作用和隔水岩层的阻水作用。地质构造作用控制下的裂缝水富集主要有以下几种。

（1）褶皱轴部是应力集中的部位，在褶皱形成过程中，褶皱轴部脆性大的岩石内将形成多期不同性质的节理，使岩石破碎，具有较好的导水性。在负地形条件下，向斜轴部和背斜轴部常形成一定规模的富水带。

（2）在层理发育的岩层中，背斜构造层面裂缝发育，地下水常通过导水性较好的层面裂缝向两翼流动，而轴部不储水。

（3）倾伏背斜的倾伏端中岩层产状急剧变化的部位张裂缝特别发育，可以形成富水带。

（4）发育于脆性岩层中的张性断裂，中部通常疏松多孔，两侧一定范围内裂缝率较高，具有良好的导水能力及储水能力。

（5）发育于脆性岩层中的产状平缓的压性断裂，透水性很差，但断层两侧多发育张开度高的张扭性裂缝，尤其是上盘的张扭裂缝更为发育，常构成导水带。 2100433B

裂缝水的形成和分布受裂缝成因类型所控制，按储存地下水的裂缝成因，可将裂缝水划分为以下三类：

（1）风化裂缝水。长期暴露地表的岩石，在温度、水、空气、生物等风化外力作用下，其结构、构造、成分将发生变化，并逐渐疏松破碎，从而在岩石中形成裂缝，称风化裂缝。由于风化营力总是由地表向地下深处逐渐减弱，故风化作用也随深度加大而减弱。所形成的风化裂缝一般厚度在数米至几十米，裂缝较密集且均匀，风化带下，未风化或弱风化的母岩则构成隔水底板，故风化裂缝水大多为埋藏较浅的潜水，且成层分布，水力联系较好，具有统一的地下水面。

风化裂缝水的分布受气候、岩性及地形条件等诸多因素的影响。如在气候干燥而温差大的地区，岩石热胀冷缩及水的冻胀等物理风化作用强烈，有利于形成较大而开张的风化裂缝，含水量较大，但随着深度的增加含水量减少。地形条件对风化裂缝水的分布也有明显的影响。在山区，剥蚀作用强烈，风化壳往往发育不完全，厚度较小且分布不连续，地形坡度又较大，不利于汇水入渗，故风化裂缝水含量少。地形低缓、剥蚀作用微弱的地带，有利于风化壳的发育与保存，如地形条件也有利于汇集降水，则可形成规模较大的风化裂缝含水层。风化裂缝水分布广泛，埋藏浅，水质较好，易于开采。但固定的风化壳厚度有限，一般水量不大。

（2）成岩裂缝水。成岩裂缝指岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂缝，如沉积岩在固结过程中脱水收缩所形成的裂缝，以及岩浆岩冷却凝固时产生的裂缝均为成岩裂缝。各类岩石中，以喷出岩和侵入者的成岩裂缝最具水文地质意义。如陆地喷溢的玄武岩在冷凝收缩时，由于内部张应力作用产生柱状裂缝，裂缝开张，发育均匀，连通性好，常构成储水丰富、导水畅通的层状裂缝含水层。

侵入岩中的成岩裂缝，则是在强大压力及冷凝收缩作用下形成的，裂缝的分布与岩体产状有密切关系，一般分布在侵入岩体与围岩的接触带，岩体边缘富水而中部则常常不含水，起隔水作用。当岩浆岩侵入强透水层时，如侵入体处于地下水流的下游，会起阻水作用，使地下水在强透水层及接触带中富集起来。

（3）构造裂缝水。构造裂缝是岩石在构造运动中受地应力作用而产生的。构造裂缝水在各类裂缝水中具有特殊的重要意义，这不仅是因为它分布广泛，还在于一定条件下能大量富集。

构造裂缝的发育和分布情况十分复杂，受岩性和构造应力的控制。根据裂缝性质，可将岩石分为塑性和脆性两大类。塑性岩石（如泥岩、页岩等）受力发生塑性变形，破坏以剪断为主，常形成闭合的细微裂缝而构成隔水层。脆性岩石（如块状石灰岩）受力时主要呈现弹性变性，破坏以拉断为主，形成的裂缝张开性好，延伸远，导水性能良好，常形成含水层。

岩石所受应力为张应力时，所形成的裂缝一般开张性好，为导水裂缝，而为剪应力时，则形成闭合严整的裂缝，多半不导水，岩层中应力集中部位，裂缝常较发育，如褶皱构造中背斜轴部。断层带附近均为应力集中部位，往往格外富水。导水断层具有特殊的水文地质意义，可同时起到储水空间、集水廊道与导水通道的作用。

坚硬的基岩在应力作用下形成各种裂缝，储存其间的水称为裂缝水。裂缝水具有与孔缝水不同的分布和运动特征。

（1）裂缝水的分布特征。由于裂缝在岩石中发育不均匀，从而导致储存其间水的分布不均匀。裂缝发育的地方透水性强，含水量多，反之，透水性弱，含水量也少。在松散岩层中，孔缝分布连续均匀，构成有统一水力联系、水量分布均匀的层状孔缝含水层。而对于坚硬基岩，一方面因裂缝率比孔缝率小，加之裂缝发育不均匀且具方向性，故裂缝水的分布形式既有层状，也有脉状。在裂缝发育密集均匀且开启性和连通性较好的情况下，裂缝水呈层状分布，并且具有良好的水力联系和统一的地下水面，称层状裂缝水。若裂缝发育不均匀，连通条件较差时，通常只在岩石中某些局部范围内连通而构成若干个互不联系或联系很差的脉状含水系统，各系统之间水力联系很差，往往又无统一的地下水位，则称为脉状裂缝水。同时，裂缝水的分布和富集受地质构造条件控制明显。

（2）裂缝水的运动特征。裂缝水运动状况复杂，在流动过程中水力联系呈明显的各向异性，往往顺着某个方向，裂缝发育程度好，沿此方向的导水性就强，而沿另一方向的裂缝基本不发育，导水性就弱。同时，裂缝的产状对裂缝水运动也具有明显的控制作用。裂缝水的运动速度一般不大，通常呈层流状态，但在一些宽大的裂缝中，在一定的水力梯度下，裂缝水流也可呈紊流状态。

1．龟状裂缝：龟状裂缝多出现在土坝表面，分布较均匀，缝细而短，对堤坝危害较小。龟状裂缝产生的原因，主要是粘性土水分蒸发，表面土体收缩，故又称干缩裂缝。填筑土料粘性愈大、含水量愈高，干裂的可能性愈大。

2．横向裂缝：横向裂缝的走向与堤坝轴线垂直或斜交,常出现在堤坝顶部并伸入堤坝内一定深度，严重的可发展到堤坝坡，甚至贯通上下游造成集中渗漏，直接危及堤坝的安全。产生横向裂缝的原因，主要是相邻堤坝段坝基产生较大的不均匀沉陷，常发生于堤坝合拢段，堤坝体与交界部位施工分缝交界段以及坝基压缩变形大的坝段等。

3．纵向裂缝：纵向裂缝的走向与堤坝轴线平行或接近平行，多出现在堤坝顶部或堤坝坡上部，裂缝逐渐向坝体内部垂直延伸。它一般比横向裂缝长，若不及时处理，雨水入侵后会造成大坝脱坡险情。纵向裂缝产生原因：一种因分期加高，压实质量和填筑材料不同；用贴坡培厚法处理背水坡渗水时，贴坡砂层未灌水也不压实，致使蓄水后砂层浸水下沉，培土表面发生纵向裂缝；另一种因施工碾压不实，施工质量不好，筑坝土料含水量过高；初次蓄水，或汛期水位骤降导致堤坝坡失稳，产生脱坡初期的纵向裂缝。

4．内部裂缝：产生内部裂缝的原因和可能出现的部位有：如在狭窄山谷压缩性大的地基上修建土坝，在坝体沉降过程中，上部坝体重量通过剪力和拱的作用，被传递到两端山体和基岩中去，而坝体下部沉陷，有可能使坝体在某一平面上被拉开，形成水平裂缝；此外，堤坝坝基或堤坝与建筑物接触处因产生不均匀的沉陷而产生内部裂缝等。

混凝土构件上存在的微膨胀裂缝出现的部位无规则，表现形式为网状或龟裂状，多出现于混凝土凝结硬化中期，由混凝土原材料的影响而产生。

膨胀裂缝裂缝产生的原因及危害

混凝土材料从散装物体变为具有一定强度及硬度的物体，主要是由于混凝土中的水泥与水发生了化合反应。因此此类微膨胀裂缝也是由于水泥的质量较差而导致。此类裂缝产生的原理是水泥中的游离氧化钙与氧化镁水解之后产生膨胀，从而导致混凝土产生膨胀，最终因膨胀应力大于混凝土自身的抗拉应力而出现裂缝。此类裂缝宽度较小，多表现在混凝土构件表而，因此对竖向承载力影响较小，但对混凝土构件的耐久性有一定的影响。当混凝土构件中出现此类裂缝时，施工单位应对此类现象进行重视，最佳的解决办法是更换优质水泥，避免此类现象较多而产生一定的混凝土质量隐患。

膨胀裂缝预防措施

1)混凝土搅拌站不应为降低混凝土制作成本而选用劣质水泥，施工单位应对搅拌站所使用的水泥进行第三方机构检测，对其化学成分进行分析，避免水泥内存在膨胀物质或其他有害介质，从而影响混凝土浇筑质量；

2)混凝土搅拌站选用其他原材料时，应对原材料的杂质进行抽检，避免原材料中掺有较多的膨胀物质，从而影响后续浇筑施工质量。 2100433B

骨料膨胀引起的裂缝是近年来常见的一种病害，这类病害俗称“混凝士的癌症’。1984年首先在房屋建筑中发现，继而在桥梁领域中发现，裂缝形态呈层离状、局部呈放射状及龟裂状裂缝。

膨胀裂缝骨料膨胀病害分类

①“碱骨料反应”引起骨料膨胀，破坏硅；

②含有氧化镁骨料、硫酸盐骨料或生石灰缓慢水化膨胀而破坏碱。这类病害的进展由表及里，这与外界潮气由表面通过毛细孔逐渐渗人有关。

膨胀裂缝发生“碱骨料反应”产生的条件

①硅骨料中含有一定量的碱活性二氧化硅，当含量大于5%时，对碱构件可能会产生损害；

②碱中碱含量超过一定量（一般控制在3 kg/m3之内）；

③水。一般产生这类病害是在结构竣工数年后（一般在五年后）发生。

这类材料自损现象危害很大，当在某一处首先发现这类病害时，应把它当作一个信号，很可能在其他部位也会相继出现。

膨胀裂缝骨料膨胀病害的危害性的表现形式

①骨料膨胀裂缝后使截面削弱；

②裂缝处易渗水，锈蚀钢筋；

③受压区因骨料膨胀而损坏，达到一定程度后，可能会出现突然破坏；

④梁端因骨料膨胀而损坏，有可能产生斜压破坏。

综上所述，对骨料膨胀病害必须予以重视，应该在施工前，对骨料进行检验，对水泥及添加剂的碱含量加以控制，做好放水隔离。对于已建结构，必须发现一处及时进行有效修补一处，同时做好硅毛细孔封闭工作，隔绝水分或潮气侵入，若发现已经严重，则应拆除重建。

膨胀裂缝骨料膨胀裂缝的辨别方法

①膨胀骨料在构件浅层，一般呈网状及放射形裂缝，裂缝交点处为膨胀骨料所在位置；

②当膨胀骨料在钢筋背后，则骨料膨胀后，会把钢筋那顶弯，此时有可能产生顺钢筋裂缝，但其长度不长，同时可能出现碱被冲剪破裂，其裂缝为周边一圈；

③冲剪锥体边缘裂缝的两侧有高差；

④若内部膨胀骨料为弥漫性分布，其内部有可能产生层理千层饼似的裂缝；

⑤与网状收缩裂缝的区别有两点：一是收缩裂缝一般发生时间较早，多在施工后即发生，而骨料膨胀裂缝均在几年之后发生；二是收缩裂缝两侧无高差，而骨料膨胀两侧有高差。