[科普中国]-裂隙

在岩石中由于地质作用的影响而产生的裂缝。由于地壳运动而引起的裂隙，称为“构造裂隙”；由于风化作用而引起的裂隙，称为“风化裂隙”（属“次生裂隙”）；在火成岩冷凝过程中及沉积物固化成岩石的过程中产生的裂隙，称为“成岩裂隙”。根据一个地区发育的多组构造裂隙的力学性质、组合型式可分析局部区域构造应力场。研究岩石的裂隙对寻找矿产及水文地质、工程地质都具有重要的现实意义。1

定义岩石受力后断开并沿断裂面无显著位移的断裂构造。它包括岩石节理在内，常将其与节理看成同义词。按其成因分为原生和次生裂隙两类。前者是在成岩过程中形成，后者则是岩石成岩后遭受外力所成。按力的来源又分为非构造和构造两类裂隙。前者由外力地质作用而成，如风化、滑坡、坍塌等裂隙，它们常局限于地表，规模不大且分布不规则。后者则由构造作用形成，分布极广而有规律，延伸较长且深，可切穿不同岩层。裂隙对工程建设影响较大，特别是对隧道及地下工程的稳定性影响更大。2

成因裂隙按成因可分为风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙，裂隙的性质及其发育规律与裂隙成因有密切关系。

成岩裂隙成岩裂隙是岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生构造，沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩等均产生成岩裂隙，沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙多为闭合的，含水意义不大。

风化裂隙地表岩石在温度变化和水、空气、生物等风化营力作用下形成风化裂隙，常在成岩、构造裂隙的基础上进一步发育，形成密集均匀、无明显方向性、连通良好的裂隙网络。风化营力决定着风化裂隙呈壳状包裹于地表，一般厚度为几米到几十米，未风化的母岩构成隔水底板，一般为潜水含水系统，局部可为承压水。

构造裂隙构造裂隙是地壳运动过程中岩石在构造应力作用下产生的，是所有裂隙成因类型中最常见、分布范围最广、与各种水文工程地质问题关系最为密切的类型，为裂隙水研究的主要对象。构造裂隙水具有强烈的非均匀性、各向异性、随机性等。构造裂隙的张开宽度、延伸长度、密度及导水性等在很大程度上受岩石性质（如岩性、单层厚度、相邻岩石的组合等）的影响。3

研究意义目前大量地下洞室、矿山、边坡以及相关工程在进行开挖、支护等活动时，节理将会发生扩展演化，降低围岩的稳定性。为有效地限制裂隙岩体的渐进破坏，需要对多裂隙岩体三维裂纹扩展机理进行研究，并建立相应的分析方法，将成果应用到地下洞室、边坡等大型岩体工程的稳定性评价中，不仅具有突出的理论意义，而且具有重大的实用价值和社会效益。一方面，岩体的变形破坏过程实质就是裂隙在工程扰动条件下的萌生、扩展、相互作用和贯通的过程。另一方面，岩体中赋存的复杂裂隙形式改变了岩体受力状态，进一步影响了工程岩体的破坏形式及失稳过程。因此，开展岩体裂隙形式对强度特征及破坏模式影响规律及影响机制的研究有较强的实际意义。4因此，研究多裂隙岩体的破裂机理和强度特性将对水电工程地质学学科及岩体工程稳定学科有十分重要的理论意义和实际工程应用价值。5

国内外研究概况岩体中裂隙分布看似杂乱无序，形式各异，实际存在一定规律。对于原生裂隙，沉积作用使得裂隙一般表现为层状平行形式。对于构造裂隙，裂隙根据其力学形成机制可以划分为雁形和共轭交叉两种基本形式。

目前国内外学者对裂隙形式影响岩体力学行为的试验研究一般可分为两类：一类是有序裂隙试样的压缩破坏试验，杨圣奇等对红砂岩裂隙试样在单轴压缩条件下的扩展过程以及裂隙倾角对强度及变形参数的影响规律进行了研究。苏海健等研究了单轴压缩条件下含纵向裂隙砂岩试样的强度、变形及破坏形态。赵延林等开展了单轴压缩下类岩石材料有序多裂纹体破断试验，研究了不同裂隙倾角和裂隙密度对峰值强度和贯通模式的影响。蒲成志等通过对预制多裂隙试样的单轴压缩试验，研究了裂隙分布密度对试件断裂破坏强度的影响。靳瑾等基于混凝土材料预制裂纹试件单轴压缩试验结果，研究了裂隙参数（裂隙倾角和岩桥倾角）对试件破坏模式和单轴抗压强度的影响规律。Wong等基于含多条平行预置裂隙类岩石材料的单轴压缩试验，研究了多裂隙的萌生、扩展和贯通机制。陈新等研究了单轴压缩条件下节理倾角和连通率对岩体强度、变形特征的影响。蒋昱州等根据非贯通预制裂纹大理岩的单轴压缩试验结果，对裂纹间距、裂纹长度、裂纹数目、裂纹倾角等因素与试验岩样抗压强度之间的相互关系进行了分析研究。另一类是交叉裂隙试样的压缩破坏试验，目前研究和试验较少，刘东燕等基于石膏模型试验讨论了X型断续节理的压剪强度特性及破坏机制。刘欣宇等研究了交叉充填节理对类岩石强度特征和变形特性的影响。张波等系统地研究了主、次裂隙之间角度变化情况下对含交叉裂隙节理试样的破坏模式及力学性能的影响，并进一步基于有限元计算程序Abaqus对含交叉裂隙节理岩体试件进行了应力场及应力强度因子分析，研究了含交叉裂隙节理岩体试件的破坏机制。4

本词条内容贡献者为:

郝庆菊 - 副教授 - 西南大学