단단한 기반암은 다양한 응력의 작용으로 손상되고 변형되어 균열이 발생합니다. 균열과 틈새에 존재하는 물은 균열수에 속합니다. 전체 암반을 살펴보면, 균열의 기공률은 0.1~2로 매우 작으며, 느슨한 다공성 매질의 기공률은 수 배에서 10배 이상 더 작습니다. 균열은 암석 덩어리에 고르지 않게 분포되어 있으며 방향성이 뚜렷합니다. 다공성 매체와 비교하여 파쇄 매체는 균일성, 수분 저장 및 투과성 특성 측면에서 매우 다릅니다. 다양한 응력으로 인해 발생한 균열은 서로 절단되어 연결되어 균열 네트워크를 형성하고 균열 수분 함유 시스템을 형성하며 그 공간적 분포와 구조에 따라 물의 발생 및 이동 특성이 결정됩니다.
1. 파괴수 함유 시스템의 종류
파괴의 발생 원인에 따라 풍화 파괴수, 속성 파괴수, 구조적 파괴수 및 하역 파괴수로 나눌 수 있습니다. . 균열을 형성하는 다양한 응력 유형으로 인해 형성된 균열의 공간 분포, 발달 규모 및 유동 특성에 차이가 있습니다.
(1) 풍화 균열 수분 함유 시스템
온도 변화, 물, 공기 유기체 및 기타 풍화력으로 인해 발생한 표면 암석의 균열에 수분을 함유하는 시스템입니다. 풍화력의 장기적이고 지속적인 작용으로 인해 풍화균열은 밀도가 높고 균일하며 방향성이 뚜렷하지 않고 연결성이 양호합니다. 풍화균열 네트워크는 종종 암석 표면을 감싸며 일반적으로 두께가 수 미터에서 수 미터에 이릅니다. 수십 미터. 암석 풍화대는 위에서 아래로 강한 풍화대, 중간 풍화대, 약한 풍화대로 나눌 수 있습니다. 표층은 강한 풍화 지역으로 암석의 발생이 강하여 식생 성장에 좋은 토양 조건을 제공하며, 중간 풍화 지역에서는 균열이 촘촘하고 잘 연결되어 있어 약한 지하수의 발생과 이동에 도움이 됩니다. 풍화대, 풍화균열 발달이 불량하고 모암이 신선하여 균열대수층계의 대수층이 된다.
풍화 균열의 발달은 암석학, 기후 및 지형에 의해 제어됩니다. 일반적으로 진흙 함량이 높은 암석에서는 풍화균열이 조밀하게 발달하더라도 진흙으로 채워져 수분 저장 및 전도 능력을 상실하는 경우가 많습니다. 다양한 광물(화강암, 편마암, 편마암 등)로 구성된 결정질 암석은 풍화균열이 발달하여 양호한 풍화균열지대를 형성하는 경우가 많습니다.
지형이 완만하고 노출이 약한 지역은 풍화지각의 형성과 보존에 유리합니다. 일반적으로 저지대와 완만한 경사지에서는 풍화지각이 완전히 발달합니다. 마그마암과 깊은 변성암이 분포하는 지역에서는 상부에 흙층, 중앙에 풍화열곡대, 하부에 불투수성 해파리암으로 이루어진 구조를 이루는 경우가 많다. 이 구조는 매우 좋은 물과 토양을 제공한다. 식물이 자라는 조건. 특히 집수조건이 좋은 계곡에서는 풍화열석수 시스템이 다량의 물을 수집할 수 있으며, 식생의 수분수요를 충족시키는 것 외에도 풍화열창수는 대부분 하강수나 하강천의 형태로 지표수로 배출됩니다. 방전. 그림 5-5를 참조하세요.
그림 5-5 풍화 균열의 개략도
풍화 균열은 지형 변화에 따라 불연속적으로 분포하며 일반적으로 규모가 제한되고 공급 및 배출 경로가 짧으며 계절에 따라 큰 영향을 받습니다. 샘물 역학의 변화.
(2) 속성 균열 수분 함유 시스템
속성 균열 과정에서 암석의 내부 응력에 의해 생성된 1차 균열의 수분 함유 시스템입니다. 속성발생 과정에서 마그마 암석의 응축 수축과 퇴적암의 탈수 및 고형화는 속성 균열을 생성합니다. 일반적으로 이 두 가지 유형의 균열은 우수한 폐쇄 특성을 가지며 물을 함유하는 데 거의 의미가 없습니다. 오직 두 가지 유형의 속성 균열만이 물 공급의 중요성을 지닌 균열 수분 함유 시스템을 구성할 수 있습니다. 하나는 대륙 범람 현무암 속성 균열로 구성된 수분 함유 시스템입니다. 이 유형의 현무암 속성 균열은 마그마가 응축될 때 육각형입니다. 균열이 자주 형성되며, 기둥형 및 층상 절리는 개방성, 양호한 연결성 및 조밀한 분포의 특성을 가지며, 물 전도성이 좋고 물이 풍부한 지역에서 물 공급의 중요성이 있는 수원이 되는 경우가 많습니다. 범람 현무암은 하와이, 내몽고 및 북부 하이난 지방과 같이 분포하며, 범람 현무암에는 종종 풍부한 지하수가 포함되어 있으며 이는 중요한 지역 수원이 되었습니다. 암벽 및 관입암반의 응축 및 수축 후에는 주변 암석과의 접촉부에서 개방성이 좋은 응축균열이 형성되는 경우가 많으며, 이러한 균열은 다른 기원의 균열과 연결될 때 거의 수직에 이릅니다. 그들은 물 전도 및 물 저장 기능을 갖춘 균열 수분 함유 시스템을 형성합니다. 노출된 솟아오르는 샘은 물의 양이 적고 역학이 불안정합니다.
(3) 구조적 균열 수분 함유 시스템
구조적 균열은 균열 및 균열을 포함하여 지각 이동 중에 생성된 지각 응력으로 인한 암석 균열에 의해 형성됩니다. 구조적 균열은 가장 널리 분포되어 있고 흔하며 방향성, 불균일성, 이방성 및 무작위성이 강합니다. 구조적 응력장에 의해 제어되는 구조적 균열은 분명한 방향성을 갖습니다. 관찰된 구조적 균열은 다양한 지질 시대의 지각 응력장의 산물이며 명백한 유전성을 가지고 있습니다. 지각 응력장의 방향이 서로 다른 지질 시기에 변하기 때문에 이에 영향을 받는 균열도 압축과 인장 사이의 상응하는 상호 전환을 겪게 됩니다. 예를 들어, 지역적 구조 응력장의 방향이 변경되어 절단 길이가 큰 일부 압축-비틀림 균열이 강한 물 전도 및 물 수집 기능을 갖는 인장 균열로 변환됩니다.
(4) 습곡의 균열 수분 함유 시스템
그림 5-6 습곡의 균열
과의 관계에 따른 층상 암석의 습곡의 균열 접힘 축의 관계는 세로균열, 횡균열, 경사균열, 수평균열로 나눌 수 있습니다. 종방향 균열의 경향은 배사선 상단에 인장 균열이 있고 여러 층의 암석을 절단할 수 있으며 습곡의 중심에는 압축 폐쇄가 있습니다. 균열. 횡방향 균열은 축에 거의 수직이며 대부분 짧은 연장을 갖는 인장 균열입니다. 비스듬한 균열은 전단 응력에 의해 형성되며 한 쌍의 요크 조인트입니다. 지층균열은 암석층이 접힐 때 암석층 사이에서 미끄러지면서 발생합니다. 주름에 발달한 균열은 절단되어 서로 연결되어 그물 모양의 균열 수분 보유 시스템을 형성합니다(그림 5-6). 지하수면 아래에 숨겨져 있는 일부 배사 수갱에는 물이 풍부합니다. 습곡에는 진흙 함량이 높은 플라스틱 암석층이 포함되어 있으며 균열은 진흙으로 쉽게 채워지고 수력 전도도가 낮습니다. 따라서 취약한 암석층에는 균열이 발생하고 수력 전도도가 양호합니다. 불침투성 진흙 암석층의 여러 부분.
(5) 단층대의 균열 수분 함유 시스템
단층대는 지각 응력의 집중 방출로 인해 변위가 발생하는 파열 변형입니다. 대규모 단층대는 수십 킬로미터 또는 수천 킬로미터까지 확장될 수 있으며, 단층 폭은 수백 미터에서 수천 미터에 이릅니다. 예를 들어, Altyn Tagh Deep Fault 경향 NE-NEE는 총 길이가 1,500km이며, 단층 영역이 20km인 여러 단층으로 구성됩니다. 특정 조건에서 단층대와 그 2차 단층 및 균열은 균열 수분 함유 시스템을 구성할 수 있습니다.
파괴의 기계적 특성과 두 판의 암석학은 균열의 물 전도도와 수분 저장을 제어합니다. 압축성 골절은 대개 규모가 크며, 골절면이 촘촘하게 압착되어 있고, 그 안에 조밀하고 불투과성인 구조적 진흙이 채워져 있는데, 이는 수분 차단 골절이다. 부서지기 쉬운 암석층에서 발생하면 두 개의 파쇄원반, 특히 활성 원반이 인장-비틀림 균열을 일으키고 좋은 물 전도성을 가지며 내수성 및 압축형 파쇄로 둘러싸인 벨트 모양의 파쇄수분 함유 시스템을 형성합니다. 좋은 물 전도성과 좋은 물 전도성은 종종 단층을 따라 분포된 벨트 모양의 균열 수분 함유 시스템을 형성합니다(그림 5-7). 인장 균열은 개방형 균열 표면을 갖고 있으며, 균열 영역은 대부분 구조적 각력암입니다. 부서지기 쉬운 암석층에서 발생하는 인장 균열은 종종 우수한 물 전도성을 갖는 균열 수분 함유 시스템을 형성합니다. 이는 진흙 지층에서 발생하는 균열의 경우에는 해당되지 않습니다. 압축 균열이든 인장 균열이든 진흙은 종종 균열을 채우고 수분 투과성이 낮아 수분 함유 시스템의 수분 분리 경계를 형성하는 경우가 많습니다.
그림 5-7 단층대 균열계의 수분 함량에 대한 개략도
지역적 구조 응력장은 구조 균열의 지역적 추세를 제어합니다. 지역적 구조 응력장의 작용으로 형성된 균열은 절단 길이가 길고 방향성이 강하며 분포 범위가 넓은 특성을 갖습니다. 예를 들어 중국 동부와 중국 남부에서는 가까운 지역의 주요 응력장 방향이 응력장의 방향에 수직인 SE-NW 방향에 가깝습니다. NE 경향 균열은 압축형, 폐쇄형 및 폐쇄형입니다. NW 추세의 균열은 인장 특성을 나타내며 절단 길이가 길고 물 전도성이 좋으며 종종 대규모 균열 수분 공급 시스템을 형성합니다. 난징 대학의 Xiao Nansen 교수는 이 현상을 매우 일찍 발견하고 NW270°~290° 경향의 단층이 우수한 수력 전도도를 가지고 있음을 지적했습니다. 그는 또한 이 단층 그룹에서 높은 라돈 함량을 조사하기 위해 알파 트랙 방법을 사용했습니다. NW 방향 균열과 다른 방향의 균열의 조합은 종종 양호한 수력 전도성을 갖는 균열 수분 함유 시스템을 형성합니다.
2. 균열 네트워크 및 균열 수분 함유 시스템
암석의 균열 크기에 따라 미세 균열, 중간 균열 및 균열의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 거대 균열: 미세 균열은 암석에 널리 분포되어 있으며 균열의 폭이 매우 작고 물 전도성이 좋지 않으며 암석 노두에서 흔히 볼 수 있는 중간 균열이 확장됩니다. 길이는 수 미터에서 수십 미터이고 균열의 폭은 측정하기 쉽고 큰 균열(균열 포함)이 있으며 개구부 폭이 길고 연장이 길며 물 수집 능력이 강하며 종종 주요 물이 됩니다. 전도 채널.
입체적인 관점에서 보면 하나의 균열은 암석 속에 뻗어 있는 얇은 판과 같다(두께는 틈의 폭을 말한다). 연속적인 물 전도 채널이 형성되고, 3차원 균열 네트워크 시스템이 구축됩니다. 균열 네트워크 내에서 물은 슬릿 모양의 균열 채널로 흐르는 것으로 제한되지만 여전히 최소 저항의 원리를 따릅니다. 즉, 균열 물은 항상 이동하기 위해 수두 손실이 가장 작은 균열 채널을 선택하며 이 채널은 다음과 같아야 합니다. 최소 균열의 위상학적 경로 조합. Tian Kaiming 교수(1982)는 좁은 슬릿 교차 흐름 테스트를 수행한 적이 있으며, 이 테스트에서는 물이 틈새의 교차점을 통과한 후 상류 및 하류 수두와 유입 유량이 변하지 않은 상태에서 흐름이 발생한다는 것을 보여주었습니다. 좁은 슬롯의 유속은 감소하고, 넓은 슬롯의 유속은 증가하며, 넓은 틈으로 물이 흘러 집수됩니다. 이 테스트는 균열 네트워크 시스템에서 물의 흐름이 항상 우수한 수력 전도도와 작은 물 흐름 수두 손실을 가진 넓은 균열 채널을 선택하여 이동하고 모이는 것을 보여줍니다. 따라서 공간적 위치가 낮고 수력 전도도가 좋은 대규모 균열이 종종 균열수의 수집 및 이동을 위한 주요 채널이 됩니다. 균열된 대수층 시스템에는 통일된 수력 연결이 있으며 수위는 가장 낮은 배출 지점의 위치에 따라 제어됩니다. 대규모 균열 대수층 시스템의 집수 범위와 유출수는 지형적 유역에 의해 제한되지 않고 재충전 지역과 배출 지점의 공간적 위치에 의해서만 제어됩니다.
예를 들어 산둥성 라이저우(Laizhou)시에 있는 왕거산(Wangershan) 금광은 시생 흑운모 사장석 편마암으로 둘러싸여 있으며, 광체는 북동 경향의 왕거산 단층대에 광맥 형태로 위치하고 있다. NE 트렌드를 선호합니다. Wangershan 단층대는 여러 단계의 활동을 경험했으며, 수력 전도도가 좋지 않은 압력 활동이 지배적이었습니다. 광체를 통과하는 여러 개의 NW280° 단층이 있습니다. 이 단층군은 초기에는 압축-비틀림 단층이었으며, 직선형이고 멀리 뻗어 있었으며, 경사각이 75°~83°에 달했으며, 이후에는 주로 인장 활동이었으며 물 전도 단층이었습니다. 광산 터널은 광체의 방향과 일치합니다. 광산에서 유입되는 물의 양은 굴착 깊이에 따라 증가합니다. 현재 굴착 깊이는 -450m이고 광산의 물 유입량은 12,000m3/d 이상에 도달합니다. 물 유입량의 역학은 우기에는 물 유입량이 증가하고 물 유입량은 비교적 안정적입니다. 건기에도 10,000m3/d 이상입니다. 물 유출점은 NWW 경향 균열과 NE 경향 균열의 교차점 또는 NWW 경향 균열 근처의 하역 균열(NE 경향 균열이 감압 및 개방되어 형성됨)에 위치하여 노출되어 있습니다. 평면 및 선형 모양. 왕거샨(Wangershan) 금광 주변에는 편마암이 많이 노출되어 있는데, 서쪽에는 면적이 50km2 미만인 유역만 있어서 그렇게 많은 양의 물이 유입되어서는 안 된다. , 광산은 NWW에 위치하고 있으며 지역 열구 수분 함유 시스템으로 물을 전달합니다. 통로에서 광산 터널은 굴착 깊이가 증가함에 따라 열구 수분 함유 시스템의 가장 낮은 배수 지점이 됩니다. 배수 지점은 계속해서 감소하고, 수집되는 물의 양은 계속 증가합니다. 그러나 Wangershan 금광에 인접한 여러 주변 광산은 수로가 없기 때문에 물 유입량이 1000m3/d 미만으로 매우 적습니다. 광산으로부터의 물 유입이 안정적이고 크다는 특성으로 볼 때, NWW 지역 열구 수분 보유 시스템은 집수 면적이 크고 집수 능력이 강한 특징을 가지고 있습니다. 광산으로의 물 유입을 줄이고 배수 비용을 줄이기 위해서는 물 전환 수로의 구조를 파악하고 적절한 위치를 선택하고 밀봉하여 절반의 노력으로 두 배의 결과를 얻을 수 있어야 합니다.
열구수 함유 시스템에서 지하수 침투는 매우 복잡하며, 열구수의 주요 침투 경로를 결정하는 것이 어렵습니다. 현재 균열수 연구에 종사하는 학자들은 3차원 균열 네트워크 공간 분석을 통해 균열수의 3차원 흐름 모델을 구축하고 균열 발생, 연신 길이의 정확한 측정을 기반으로 암반의 균열 방향을 결정하려고 노력하고 있습니다. , 균열 간격, 균열 폭 및 기타 요인. 이 연구 방향은 현 단계의 파괴수 연구의 최첨단 주제이며, 복잡한 파괴수 함유 시스템의 누출 문제를 해결하는 데 희망을 줄 수 있습니다.