裂隙间距裂隙间距的分形模型

裂隙面与任意方向扫描线相交，实际上是沿扫描线构成一个规则或不规则定位的点序列。裂隙间距是沿扫描线量测的相邻点对的距离。在裂隙形成的地质过程中，往往首先以较大的间距产生持续性较大的裂隙，随之，相间地以较小的间距产生持续性较小的裂隙，前者分布相对比较宽疏、均匀，后者分布相对比较密集、不均匀。这样分布的裂隙，其间距点在扫描线上的分布形式住往表现出部分形状与总体形状的统计相似，这种特性叫做自相似性或尺度不变性，因此，可以在一定尺度范围内采用分形分析。

在分形理论中，Cantor集是迭代过程自相似的典型模型，高级迭代阶段点序列的局部成为低级迭代阶段点序列的按比例缩型。裂隙间距的这种自相似随机形状，恰适于用自相似的Cantor集模型来描述，用唯一参数分形维数来表征 。

岩体中的裂隙间距、频率和岩石质量指标是表征裂隙密度的参数，用以描述裂原发育的“强烈程度刀或工程岩体的“破裂程度”。它们直接影响着工程岩体的强度(例如单位炸药体积强度、剪切强度)、潜在破坏模式、变形特性和渗透特性。因此，必须在工程设计之前，对它们的影响程度作出定量的评价。

以往有关的大多数研究成果，都基于这样的假定，即裂隙作用的地质过程使裂隙沿扫描线随机定位，且其位置相互独立，故而采用随机方法估计裂隙间距和岩石质量指标对岩体强度的影响。工程实践表明，在岩性变化简单、构造扰动较小的地质环境，这种方法可得到成功应用。然而，工程实践中也发现，在许多工程场地，裂隙分布很不均匀，往往高频率的短间距值出现在群集内，而低频率的长间距值出现在群集之间。裂隙间距的空间变化性明显反映出裂隙作用过程的重叠性和尺度不变性。可以认为，裂隙分布系统是一个有序与无序、确定性与随机性、均匀性与不均匀性、自相似性与非自相似性统一的分形系统。因此，可以用分形所揭示的特征量，即分形维数来刻画裂隙分布的内部不均匀性、层次结构性和整体数量特征 。

裂隙间距的现场测量，就是记录扫描线上长度≥0.5cm的间距值。为了在同等条件下进行D与RQD相关分析，则以等长度2m为准计算RQD。

通过扫描线测量间距值的相对累积频率可以看出，在较小值处保持较好的线性度，因此，如此测定的分形维数是针对一定范围而言的。分形维数分析表明，裂隙间距的空间分布显示出多重尺度的分形结构，为不均匀分形系统。换言之，在裂隙群集内有群集。分形谱表明裂隙组间的裂隙作用。

确定裂隙状岩体内裂隙密度的横向变化的目的，是为疏干裂隙水而设计高效水平疏干孔。 当岩体经受多重裂隙作用时，由于先前裂隙的存在，局部构造应力场的复杂变化可能引起裂隙作用的不均匀性。岩石力学性质变化在很大程度上决定于岩体内不均匀且局限的节理 。

岩体中裂隙的分布可能是很不规则的。我们采用通常的统计方法对其定量可能发现二个具有相同均值的分布具有不同的分形维数。分形几何的概念则可能使复杂的分布定量。特别是广义维数的引入，能取不同值的高次分形维数越多，就越便于将相似的集合区分开来。

据现场实测裂隙间距值求得的分形维数与岩石质量指标的经验相关性表明，在一定扫描线长度下，因此，较坚硬的裂隙岩体可能具有较低的分形维数，反之亦然 。2100433B

按裂隙的成因分为成岩裂隙水、构造裂隙水和风化裂隙水。按裂隙水的水力联系程度分为风化壳网状裂隙水、层状裂隙水和脉状裂隙水。

裂隙水风化裂隙水

赋存于岩体的风化带中。风化作用与卸荷作用决定了岩体的风化裂隙带在近地表处呈壳状分布，通常厚数米至数十米。裂隙分布密集均匀，连通良好的风化裂隙带构成含水层，未风化或风化程度较轻的母岩构成相对隔水层。因此，风化裂隙水一般为潜水。被后朔沉积覆盖的古风化壳，也可赋存承压水。风化裂隙水通常分布比较均匀，水力联系较好，但含水体的规模和水量都比较局限。

裂隙水成岩裂隙水

赋存于各类成岩裂隙中。成岩裂隙是沉积岩固结脱水及岩浆岩冷凝收缩形成的裂隙。一般情况下，成岩裂隙多为闭合，不构成含水层。陆地喷溢的玄武岩裂隙发育且张开，可构成良好含水层。岩脉及侵入岩体与围岩的接触带，冷凝后可形成张开的呈带状分布的裂隙，赋存带状裂隙水。熔岩流冷凝过程中未冷凝的熔岩流走，在岩体中留下的巨大熔岩孔道，形成管状含水带，可成为强富水的含水层。

裂隙水构造裂隙水

构造裂隙是固结岩石在构造应力作用下形成的最为常见的裂隙。构造裂隙水以分布不均匀、水力联系不好为其特征。在钻孔、平酮、竖井及各种地下工程中，构造裂隙水的涌水量、水位、水温与水质往往变化很大。这是由于构造裂隙的分布密度、方问性、张开性、延伸性极不均一所造成的。一般说来，层状岩层中，构造裂隙发育较为均匀，在层面裂隙的沟通下，构造裂隙水的水力联系较好。块状岩体中构造裂隙发育极不均匀，通常可分为3个级次的裂隙空间:[1]细短闭合的小裂隙构成的微裂隙岩体；[2]张开且延伸较长的中等裂隙构成的导水裂隙网络；[3]大裂隙与断层构成的局部导水通道。当钻孔或坑道进人微裂隙岩体时，水量微不足道；遇到裂隙网络时，出现较大水量;触及大的裂隙导水通道，水量十分可观。

裂隙岩体的渗透性，由于裂隙的性质及发育的方向性而具有各向异性。同时，随着空间尺度增加，宽度较小的裂隙交接处增加，裂隙网络的渗透参数将会降低，这就是裂隙岩体的尺度效应。河谷地带的裂隙岩体中，往往存在两类互相独立的裂隙网络系统，在浅表部连续分布的裂隙网络中，为浅循环冷水；在深部存在相对封闭而又连通的裂隙网络中，则为深循环水。

在裂隙岩体中开采或排除地下水时，要根据裂隙水的特点布置佑孔与坑道。在裂隙岩体中修建水利工程时，要充分考虑裂隙水的复杂性。渗漏计算，排水孔 (幕)和灌浆工程的设计，都应充分考虑裂隙岩体渗透性的不均一性，各向异性和尺度效应。

crevice water

岩石裂隙中的地下水。丘陵和山区供水的重要水源，矿坑水的重要来源。

赋存于岩体裂隙中的地下水。按含水介质裂隙的成因，可分为风化裂隙水、成岩裂隙水与构造裂隙水。按埋藏条件，可以是潜水或承压水。与孔隙水比较，裂隙水分布不均匀，水力联系不好，介质的渗透性具有不均一性与各向异性。

按力学性质分类分为张裂隙和剪切裂隙两种。另外，对形态微细，分布密集，相互平行排列的构造裂隙，又称为劈理。