Question

节 理发育的影响因素

Answer 1

岩石是非均质体，不同岩层的力学性质差别甚大。在同一构造部位上受相同应力作用的一套岩层，各层的节理发育程度不同，这就是岩性影响的结果。沉积岩的力学性质主要受以下几个因素的影响:岩石的成分和结构、岩层的厚度及岩系组合等。

(1)成分不同的岩石，其力学性质有很大的差别。例如，在实验室测定黏土岩、砂岩和石灰岩的抗张强度，发现黏土岩比石灰岩要大好几倍，而石灰岩比砂岩要大一倍左右。这种特征被大量的资料所证实。岩石成分影响节理形成的原因在于，组成岩石的矿物具有各自不同的应力释放特征。某些脆性强的矿物，受力后主要以脆性变形方式来释放应力，方解石和白云石就属于这一类;某些塑性强的矿物，受力后主要以塑性变形方式来释放应力，黏土和石膏就属于此类。根据本原理，并结合野外节理调查统计结果，常见的几种沉积岩的节理发育程度为白云岩、石灰岩、粉砂岩、黏土岩、岩盐、无水石膏。按此顺序，节理的发育程度依次减少。

(2)岩石的结构是影响岩石力学性质的另一个因素。因为结构不同，同一成分的岩石其节理的发育程度亦不相同。结晶岩中节理发育的程度与岩石的结晶程度有关，一般结晶较均匀的岩石，力学性质亦较均一，受力后不易破裂，结晶不均匀的受力则较易破裂。结晶粗的碳酸盐岩的脆性要比结晶细的大，这是因为碳酸盐岩的矿物属离子型晶体，具有沿晶面滑动的能力;而且晶体内的解理面结合力弱，受力时也易于滑动，晶粒粗，解理清晰，故脆性大。碎屑岩中节理发育的程度与碎屑粒度、胶结物及胶结程度亦有一定的关系。

(3)岩层厚度是控制节理发育程度的一个重要因素。如果其他条件相同，厚度较大的岩层，节理发育较少;厚度较小的岩层，节理发育较多。岩石受力作用是以层为受力单位的。厚度大的岩层，其横断面亦大，使厚层岩石发生破裂，必须较大的应力差，故须在较大的空间内聚集力量，这是厚岩层节理间距大的主要原因;反之，较薄的岩层发生破裂时所需的应力差较小，其中的节理密度则较大。

(4)地下的岩层受围压影响，层与层之间普遍存在摩擦力，因此是一个统一的应变系统。当岩层受力达到强度极限，将出现破裂。但是任何一个局部的破裂，都不足以使应力全部得到释放时，其他部位仍处于受力状态。随着应力逐渐积累，岩层之中还会继续产生破裂，这就是节理为什么成群出现的原因。在岩性和厚度比较稳定的情况下，其间距也是比较固定的，从而造成节理的等距性。