第二章岩石中的孔隙与水分
《水文地质基础》第二章 岩石中的空隙与水分
第1节 岩石中的空隙—孔隙
影响孔隙度n大小的因素：
– 颗粒的排列方式： 等体积球作立方体排列，是最疏松排列 n = 47.64% 等体积球作四面体排列，是最紧密排列 n = 25.95%
第1节 岩石中的空隙—孔隙
第1节 岩石中ຫໍສະໝຸດ Baidu空隙—孔隙
– 颗粒大小： 理论上讲（按等体积球），n与颗粒大小无关， 但实际上则无理想的等体积颗粒，大小必不 相等，甚至大小悬殊。一般颗粒越大，则n越 大。但由于分选性的影响，往往孔隙度反而 减小。实际n值可大于47.64%或小于25.95%。
第1节 岩石中的空隙—溶穴
概念
可溶的沉积岩，如岩盐、石膏、石灰岩和白 云岩等，在地下水溶蚀下会产生空洞，这种空 隙称为溶穴（隙）。
岩溶率（Kk）
Kk Vr /V
第1节 岩石中的空隙—三者比较
空隙特征
孔隙：分布均匀、连通性好、各向异性不明显 裂隙：分布不均匀、连通性差、各向异性明显 溶穴：以空隙大小悬殊、分布极不均匀为特征
下奥陶统碳 酸盐岩 砂岩
砂岩
6~10 13 5~27
0.3~0.8 小于1 0.3~0.4
第2节 岩石中水的存在形式
第2节 岩石中水的存在形式— （矿物表面）结合水(bound water)
第2节 岩石中水的存在形式— （矿物表面）结合水
强结合水的特点
第二章 岩石中的空隙与水分
2.2.1 结合水（absorbed water,bound water）
定义：由于静电引力而吸附在固体颗粒表面的水。 即结合水具有一定的抗剪强度
表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱
？抗剪强度的产生、大小与什么有关
性质：结合水具有固态和液态水的双重性质；即自身 重力作用下不能运动，在外力作用下能够移动（运动） 及变形 意义：只要有固相表面就存在结合水，存在范围广， 其量很小（结合水膜很薄），当孔隙直径小于2倍结合 水膜厚度时，孔隙中只含有不能自由运动的结合水 （又称无效空间）
（请自己推导证明） 影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度。
不同颗粒大小的试样——孔隙度？
3. 测定方法：浸水法
V1 V
V2
4、用途：平原地区找水，计算储水量，一般空隙的体积近似 等于储水体积。 5、经验值：砾石25%~40% 沙 25%~50% 粉沙35%~50% , 粘土40%~70% 为什么粘土n值大而没有地下水可用？因存在大部分结合水。
毛细力的产生： 是在三相界面上内弯液面引起——液面弯曲产生的。 毛细力的方向：作用方向始终指向弯曲液面的凹侧
凹凸弯液面是指相对于液相一侧而言的 凹形弯液面—负的毛细压强---如同真空吸力 凸形弯液面—正的毛细压强（positive）
毛细力的大小： 毛细力大小与弯液面的曲率成正比（曲率大,毛 细力大;曲率小，毛细力小）
第2讲岩石中的孔隙与水分
表2-2 常见松散岩石的给水度[Fetter,1980]
4、持水性（持水度）
持水度：
地下水位下降一个单位深度，单位水平面
积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的
水量，称作为持水度。
给水度、持水度与孔隙度的关系：
μ+ Sr = n
残留含水量（W0）：
包气带充分重力释水而又未受到蒸发、 蒸腾消耗时的含水量称作残留含水量（W0）， 数值上相当于最大的持水度。
小；只有在孔隙大小达到一定程度，孔隙 度才对岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，
透水性愈好。
•实际的孔隙通道并不是直径均 一的圆管，而是直径变化、断 面形状复杂的管道系统（图a）
•实际的孔隙通道不是直线的， 而是曲直的（图a）。
颗粒分选性，既影响孔隙大
小，还决定着孔隙通道沿程 直径的变化和曲折性（图a），
变质岩）主要发育各种应力作用下岩石破裂变 形产生的裂隙。
概念：指坚硬岩石在各种应力作用下而形成的裂缝
状空隙，称为裂隙。
按成因的分类：
风化裂隙
成岩裂隙 构造裂隙
裂隙多少的表征指标：裂隙率表示，即
りf = V f 100% V
裂隙的测定多在岩石出露处或坑道中进行，量得岩
石露头的面积F，逐一测量该面积上裂隙长度L与平 均宽度b，便可按下式计算。即
水文地质学-第2章岩石中的空隙与水份
第二章 岩石中的空隙与水分
30
§2.3 与水储容及运移有关的岩石性质
五、小结： 1、应该掌握的性质：①容水度；②含水量；③ 给水度；④持水度；⑤透水性。 2、一般情况下，孔隙越小，持水度越大，给水 度越小。 3、一般不能用容水性来评价水资源，因为容水 性同时包括有重力水、结合水和毛细水。真正 能利用的只有重力水。
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第二章 岩石中的空隙与水分
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第二章 岩石中的空隙与水分
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四、岩石中的空隙小结
1、岩石中的空隙是研究地下水的基础 2、分布特点：孔隙主要分布于松散堆积物中，分布广 泛，联通均匀 裂隙分布于坚硬岩石中，分布不均 溶穴分布可溶性岩石中，分布不均 3、孔隙度，运用范围广；裂隙率、岩溶率受到地区限 制，运用不广，代表性不强。三者定义也各不相同。 4、裂隙率和岩溶率可以直接评价赋水性，孔隙度加孔 隙大小才可评价。 5、孔隙度及其影响因素。 按岩层的空隙类型分为三种类型地下水：①孔隙水；② 裂隙水；③岩溶水。
第二章 岩石中的空隙与水分
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在花岗岩闪长岩岩体边坡上，分布大量陡于80°倾角的 构造裂隙。
chd-qw
第二章 岩石中的空隙与水分
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§2.1.3 溶穴
1、溶穴：起因于水的溶蚀，在可溶岩（白云 岩、岩盐、石膏、石灰岩等）中形成的空洞 （溶隙）。 （cavity）-- soluble rock 2、岩溶率：Kk=Vk/V 特点：岩溶率的变化范围很大，且在相邻很近 地点处岩溶率完全不同，同一地点的不同深 度处岩溶率也有很大变化。
第二章 岩石中的空隙与水分
毛细现象及实质
将一根玻璃毛细管插入水中，毛细管内的水面即会上 升到一定高度，这便是发生在固、液、气三相界面上的 毛细现象。 其实质是毛细张力的作用。 形成弯液面产生的附加压强Pc，是个负压强，称毛 细负压。
2.2 岩石中水的存在形式
关于毛细上升速度与高度： （1）具有不均匀性：开始时上升速度快，以 后逐渐减慢，直到停止。 （2）毛细空隙越大，毛细上升高度越小； 毛细空隙越小，毛细上升高度越大。
23与水的储容及运移有关的岩石性质companylogowwwthemegallerycom对于均质的颗粒较细小的松散岩石只有当其初始水位埋深足够大水位下降速率十分缓慢时释水才比较充分给水度常见松散岩石的给水度fetter198023与水的储容及运移有关的岩石性质粘土亚粘土粉砂细砂121928323535352626101520202113121821262725252322companylogowwwthemegallerycom给水度小结野外实际测定时
2.2 岩石中水的存在形式
弱结合水的特点
密度大于1，为1.3~1.774g/cm3 不受重力影响 可以从簿膜厚的颗粒向簿膜小的颗粒方向移动，但速 度十分缓慢。 溶解盐类能力较弱 冰点为-15℃ 有一定的粘滞性和抗剪强度 在一定条件下（饱水带）可传递静水压力 弱结合水的外层能被植物吸收利用
岩石中的孔隙与水分
二、岩石中水的存在形式
岩 石 中 各 种 形 式 的 水
（一）液态水
根据 水分子 受力状结况合水
重力水 毛细水
1、结合水
松散岩石的颗粒表面及坚硬岩石空隙壁面均带 有电荷，水分子又是偶极体，由于静电吸引， 固相表面具有吸附水分子的能力（图2-6）。
根据库仑定律，电场强度与距离平方成反比。 故离固相表面很近的水分子受到静电引力很大； 随着距离增大，吸引力减弱，而水分子受自身 重力的影响就愈显著。
孔隙体积的表征指标：
孔隙度——指某一体积岩石（包括孔隙 在内）中孔隙体积所占的比例。即：
n Vn V
n Vn 100% V
影响岩土孔隙度大小的主要因素：
颗粒的排列 分选程度 形状 胶结程度
排列方式对孔隙度的影
响：
若设想构成松散岩石的颗粒 均为等粒圆球：
当立方体排列时（图a）， 孔隙度为47.64%；
灰岩溶洞
地下暗河涡流在溶洞顶板形成的窝穴
综述：
自然界岩石中空隙的发育状况远较上面所说的复杂： 固结程度不高的沉积岩，往往既有孔隙，又有裂
隙。 可溶岩石由于溶蚀不均一，有的部分发育溶穴，
而有的部分则为裂隙，有时还可保留原生的孔隙与 裂缝。
岩石中的空隙，必须以一定方式连接起来构成 空隙网络，才能成为地下水有效的储溶空间和 运移管道。
岩石中的空隙与水分 岩石中水的存在形式
三、裂隙
1. 概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外营力的作用，使岩 石遭到破坏而形成的空隙。 2. 分布：主要分布在坚硬岩层：除沉积岩、变质岩、岩浆岩 等保留原生成岩孔隙外，主要是在后期构造应力作用下产生后 生裂隙。 3. 分类：按成因分
成岩裂隙
岩浆作用：侵入、喷出、冷凝收缩（岩浆岩） 沉积作用：固结、干缩 （沉积岩）。
• 二、孔隙
• 1. 概念：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒之 间或颗粒集合体之间的空隙。 • 2. 分布：最新沉积、新生界、主要在第四系沉积层 中的碎石土、砂土、粘土等，其次是胶结不完全的 第三系或中生界部分地层。 • 3. 特征：
• 多少即度量指标：孔隙度（n）
• （1）概念：某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体 积所占的比例。
• • （2）研究意义（作用）：影响岩石储容地下水的能力
的大小。 • （3）测定方法： • 砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀 不能； • 容重-比重法：细砂，先测岩石的容重r、比重
（4）孔隙度的影响因素
颗粒排列方式：等粒状：最疏松排列----立方体--n=47.64%; 最紧密排列---四面体：n=25.95%。(未涉 及粒径大小，粒径大小不同，但等粒状、排列方式相 同时，孔隙度是相同的） 颗粒分选程度：分选性越好，孔隙度越大；分选程度 不好，大颗粒孔隙被小颗粒充填，降低孔隙。（分选 程度是指颗粒粒度的均匀程度，土力学中也称不均匀 系数。） 颗粒形状：越不规则，越疏松，孔隙度就越大。 胶结充填：孔隙被胶结充填，孔隙度减小。 对于粘性土，还与结构孔隙、次生孔隙有关。
第二章 岩石中的空隙与水分
第2节 岩石中水的存在形式— 毛细水
第2节 岩石中水的存在形式— 毛细水
第2节 岩石中水的存在形式— 气态水
概念
储存并运动于未饱和岩石空隙中呈水汽状态的水。
水汽来源
– –
地表水气进入 地下水面蒸发 从水汽压大处向水汽压小的方向运动 或从绝对湿度大处向绝对湿度小的方向运动
水汽运动
–
第2节 岩石中水的存在形式— 固态水
第1节 岩石中的空隙—孔隙
影响孔隙度n大小的因素：
–
颗粒的排列方式： 等体积球作立方体排列，是最疏松排列 n = 47.64% 等体积球作四面体排列，是最紧密排列 n = 25.95%
第1节 岩石中的空隙—孔隙
第1节 岩石中的空隙—孔隙
–
颗粒大小： 理论上讲（按等体积球），n与颗粒大小无关， 但实际上则无理想的等体积颗粒，大小必不 相等，甚至大小悬殊。一般颗粒越大，则n越 大。但由于分选性的影响，往往孔隙度反而 减小。实际n值可大于47.64%或小于25.95%。
空隙发育的复杂性
松散层主要发育孔隙，但粘性土失水干缩后可产生裂隙； 坚硬岩石中也不全为裂隙或裂隙-溶穴。如有些沉积岩往 往存在大量的原生孔隙，其数量可大大超过裂隙与溶穴。
第1节 岩石中的空隙—三者比较
不同地区岩性空隙度比较
地 区 中国北京西山 地区 美国斯普拉贝 尔油田 前苏联斯涅别 林斯基油田 岩 性 下奥陶统碳 酸盐岩 砂岩 砂岩 孔隙度（%） 裂隙率（%） 6~10 13 5~27 0.3~0.8 小于1 0.3~0.4
2 第二章 岩石中的空隙
（4）孔隙度的影响因素 ）
颗粒排列方式：等粒状：最疏松排列 立方体 立方体--颗粒排列方式：等粒状：最疏松排列----立方体 n=47.64%; 最紧密排列 四面体：n=25.95%。(未涉 最紧密排列---四面体： 四面体 。 未涉 及粒径大小，粒径大小不同，但等粒状、 及粒径大小，粒径大小不同，但等粒状、排列方式相 同时，孔隙度是相同的） 同时，孔隙度是相同的） 颗粒分选程度：分选性越好，孔隙度越大；分选程度 颗粒分选程度：分选性越好，孔隙度越大； 不好，大颗粒孔隙被小颗粒充填，降低孔隙。（分选 不好，大颗粒孔隙被小颗粒充填，降低孔隙。（分选 。（ 程度是指颗粒粒度的均匀程度， 程度是指颗粒粒度的均匀程度，土力学中也称不均匀 系数。） 系数。） 颗粒形状：越不规则，越疏松，孔隙度就越大。 颗粒形状：越不规则，越疏松，孔隙度就越大。 胶结充填：孔隙被胶结充填，孔隙度减小。 胶结充填：孔隙被胶结充填，孔隙度减小。 对于粘性土，还与结构孔隙、次生孔隙有关。 对于粘性土，还与结构孔隙、次生孔隙有关。
二、孔隙 1. 概念：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒 概念： 之间或颗粒集合体之间的空隙。 之间或颗粒集合体之间的空隙。 2. 分布：最新沉积、新生界、主要在第四系沉积 分布：最新沉积、新生界、 层中的碎石土、砂土、粘土等， 层中的碎石土、砂土、粘土等，其次是胶结不完 全的第三系或中生界部分地层。 全的第三系或中生界部分地层。 3. 特征： 特征：
第2章 岩石中的孔隙与水分(2)
2.3 岩石的水理性质
2、影响给水度——μ值的因素
砾石、粗砂、细砂、砂砾混合样相比较，哪种样给水度大 a) 岩性：空隙大的样品，给水度大，μ≈n
砾
＞粗砂 ＞… ＞粉砂——（与粒径有关）
b) 地下水位初始埋深（H0）
当地下水位初始埋深大于支持毛细水带高度时H0 ＞＞
hc ,可达最大
μ值 H0＜＜ hc 时，地下水位下降1个高度时，原重力水大多转化为支持 毛细水，土层给水量大大降低，μ变小。
脱离水面，岩石细小孔隙中保留的水分，称为悬挂毛细水 上粗下细或上细下粗砂砾试样的例子。
c) 孔角毛细水（触点毛细水）
（ corner water, contiguity water?）
小结 悬挂毛细水似串珠状且连续分布的，孔角毛细水是孤立的
支持毛细水与悬挂毛细水
地 下 水 位 下 降
2.3 岩石的水理性质
或井流出（抽出）。 重力水是水文地质学研究的主要对象，也是勘察的主要对 象。
2.2.3 毛细水
毛细水（capillary water）
1、基本概念 毛细现象：
根据细小管插入水中，水上升至一定高度停下来
毛细水
毛细水
毛细力：
毛细水：受到表面吸引力，重力，还有另一种力—称毛 细力的作用，产生毛细现象 我们可以把毛细力归纳为3点：
空隙中的水
毛细水，孔角毛细水
水文地质学基础(课件)中国地质大学(武汉)2_孔隙与水
岩溶发育带的岩溶率可达百分之几十，而其附近岩石的 岩溶率几乎为零。
对可溶岩要描述岩溶发育特征（裂隙+溶洞） 1）岩溶发育方向 2）岩溶率--表示岩溶发育程度 3）溶洞（形态、规模充填情况、连通程度、数量、 分布特征等）
17
岩石孔隙度的测定方法
注水法： 把被测定的松散岩石装满已知体积的容器中，烘干后 用水饱和之。注水的体积就等于岩石中的全部孔隙体 积，而容器的体积则相当于岩石的总体积，二者之比 即为岩石的孔隙度。
间接法： 对于细粒的沉积物或固结较好的土，则先测定岩石的
干密度ρd和土粒密度ρs，然后按下式计算
n 1 d s
水文地质学基础
10
影响孔隙大小的因素
下图中，试样a、b、c均为理想的等粒球体，立方体排
列，但直径不同(Da>Db>Dc)。那么，试样a、b、c构成
的孔隙哪种大？哪种小？孔隙的大小与颗粒大小有关吗
？ da0.41D4a db0.41D4b dc 0.41D4c
∵ DaDbDc
∴ da db dc
a
b
分选愈差，细粒占的比例愈大，孔隙愈小！
胶结程度越好，充填物越多，孔隙愈小！
水文地质学基础
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颗粒的形状对孔隙大小也有影响，一般说来，颗粒形 状愈不规则、棱角愈明显，通常排列愈松散，孔隙也越 大。
第二章岩石中的空隙与水分
第二章岩石中的空隙和水分
业已知道，自地表到下地幔带都有水分存在，然而与人类关系最为直接的乃是地球浅部的地下水。这些水赋存在于地壳表层十五公里左右范围的空隙之中。尤其是2公里以内，这种空隙发育比较普遍，所以有人形象的说：地壳表层犹如饱含水的海绵。
一、岩石中的空隙——岩石中大小不等、形状不一的空间。
岩石中的空隙是存在于岩石中那些大小不等，形状各异的空间，它们是地下水存储的场所和运动的通道。因此这些空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布情况。对地下水分布有着严格的控制作用。
* 岩石的空隙性——岩石空隙的形状、大小、多少、连通情况和分布特点。
在水文地质学中岩石的空隙可分为三大类：
①岩石的孔隙；
②硬岩石的裂隙；
③可溶岩石中的溶穴。
1、孔隙——松散岩石中颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
松散堆积物和某些胶结不好的基岩，系由大大小小的颗粒构成，颗粒之间的空
隙相互连通且呈孔状，故称为孔隙。
显然，岩石中空隙较多，储存地下水的能力越大。空隙体积的多少以空隙度（n）表示。
空隙度（n）—包括孔隙在内的某一体积的岩石中，孔隙体积V n所占的比例。
n＝V n／V n＝V n／V·１００％
空隙比（L）—岩石中孔隙的体积V n与固体颗粒体积V s的比值。
即：ξ=V n/V s 或ξ=V n/V s·１００％
∵V= V n+V s ∴V s =V—V n
∵n＝V n／V∴V n＝n·V
∵ξ＝V n/V s＝( n·V) / (V—V n) ＝nV／V—V n＝nV／V（１－n）＝n / (n－1)
即：ξ= n / (1—n)
第二章岩石中的孔隙与水分
第⼆章岩⽯中的孔隙与⽔分
第⼆章岩⽯中的空隙与⽔分
⼀、名词解释
1．岩⽯的透⽔性：岩⽯允许⽔透过的能⼒。
2．孔隙：松散岩⽯中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
3．孔隙度：松散岩⽯中，某⼀体积岩⽯中孔隙所占的体积。
4．裂隙：各种应⼒作⽤下，岩⽯破裂变形产⽣的空隙。
5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩⽯体积的⽐值。
6．岩溶率：溶⽳的体积与包括溶⽳在内的岩⽯体积的⽐值。
7．溶⽳：可溶的沉积岩在地下⽔溶蚀下产⽣的空洞。
8．给⽔度：地下⽔位下降⼀个单位深度，从地下⽔位延伸到地表⾯的单位⽔平⾯积岩⽯柱体，在重⼒作⽤下释出的⽔的体积。
9．重⼒⽔：重⼒对它的影响⼤于固体表⾯对它的吸引⼒，因⽽能在⾃⾝重⼒作影响下运动的那部分⽔。
10．⽑细⽔：受⽑细⼒作⽤保持在岩⽯空隙中的⽔。
11．⽀持⽑细⽔：由于⽑细⼒的作⽤，⽔从地下⽔⾯沿孔隙上升形成⼀个⽑细⽔带，此带中的⽑细⽔下部有地下⽔⾯⽀持。12．悬挂⽑细⽔：由于上下弯液⾯⽑细⼒的作⽤，在细⼟层会保留与地下⽔⾯不相联接的⽑细⽔。
13．容⽔度：岩⽯完全饱⽔时所能容纳的最⼤的⽔体积与岩⽯总体积的⽐值。
14．孔⾓⽑细⽔：在包⽓带中颗粒接点上由⽑细⼒作⽤⽽保持的⽔。
15．持⽔度：地下⽔位下降⼀个单位深度，单位⽔平⾯积岩⽯柱体中反抗重⼒⽽保持于岩⽯空隙中的⽔量。
⼆、填空
1．岩⽯空隙是地下⽔储存场所和运动通道。空隙的多少、⼤⼩、形状、连通情况和分布规律，对地下⽔的分步和运动具有重要影响。
2．岩⽯空隙可分为松散岩⽯中的孔隙、坚硬岩⽯中的裂隙、和可溶岩⽯中的溶⽳。3．孔隙度的⼤⼩主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。
水文地质学第二章
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
• 自然界中并不存在完全等粒的松散岩石。 • 分选程度①愈差，颗粒大小愈悬殊的松散岩石，孔隙度便愈 小。 • 细小颗粒充填于粗大颗粒之间的孔隙中，自然会大大降低孔 隙度（图2－1中3）。 • 当某种岩石由两种大小不等的颗粒组成，且粗大颗粒之间的 孔隙，完全为细小颗粒所充填时，由此岩石的孔隙度等于由 粗粒或细粒单独组成的岩石的孔隙度的乘积。n=n1×n2 • ① 在颗粒成分累积曲线上，取累积含量为60%处的颗粒直径 d60，除以累积含量为10%的颗粒直径D10，得不等粒系数， 此系数可表征松散岩石的分选程度。
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
• • • • • • • •
在裂隙基础，水流对可溶岩进一步作用的结果 ——是扩大了的裂隙 溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等 岩溶岩体：要描述裂隙特征及岩溶发育特征 （裂隙+溶洞） 1）岩溶发育方向 2 ）溶蚀率--钻孔岩溶发育程度 3）溶洞（方向、规模等）
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
溶穴的规模十分悬殊，大的溶洞可宽达数十 米，高数十乃至百余米，长达几至几十公 里，而小的溶孔直径仅几毫米。溶岩发育 带岩溶率可达百分之几十，而附近岩石的 岩溶率几乎为零
昆明理工大学国土资源工程学院 地球科学系
空隙特征的对比
第2章岩石中的空隙与水
Vn n 100 % VT
孔隙度的大小与哪些因素有关？ 孔隙大孔隙度也大吗？
11
2、孔隙度(porosity)及其影响因素
？下面试样哪个孔隙度大？哪个小？ 试样：a—砾石，b—砂石，c—砂砾混合样
小结：影响孔隙度大小的因素主要有：分选；颗粒排列； 胶 结充填程度； 结构及次生孔隙。
思考题：分析一条河流从上游到下游沉积物的孔隙大小及孔
隙度的变化规律。
20
2.1 岩石中的空隙
二、裂隙(fissure，fracture)
固结坚硬岩石一般仅残存很小部分的颗粒间的孔隙，主要发
育因各种内外力作用产生的裂隙：风化（卸荷）裂隙、成岩 裂隙、构造裂隙 裂隙的空间形态：两向延伸长、横向延伸短的“饼状” 从水的赋存与运移角度，裂隙描述内容包括： 1) 连通性（裂隙的组数、产状、长度和密度） 2) 张开性（裂隙宽度） 3) 裂隙率等
26
一、结合水（absorbed water, bounded water）
定义：附着于固体表面，在自身重力下不能运动的水，称为结合水。
成因：固相表面与水分子间存在静电引力相互吸引，其间引力大小服
从库仑定律，随离固体表面的距离加大而减弱，结合水的物理性质随 之变化。内：强，外：弱。
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第二章岩石中的空隙与水分
一、名词解释
1．岩石的透水性：岩石允许水透过的能力。
2．孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。
3．孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。
4．裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。
5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。
6．岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。
7．溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。
8．给水度：地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。
9．重力水：重力对它的影响大于固体表面对它的吸引力，因而能在自身重力作影响下运动的那部分水。
10．毛细水：受毛细力作用保持在岩石空隙中的水。
11．支持毛细水：由于毛细力的作用，水从地下水面沿孔隙上升形成一个毛细水带，此带中的毛细水下部有地下水面支持。
12．悬挂毛细水：由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。
13．容水度：岩石完全饱水时所能容纳的最大的水体积与岩石总体积的比值。
14．孔角毛细水：在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。
15．持水度：地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量。
二、填空
1．岩石空隙是地下水储存场所和运动通道。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分步和运动具有重要影响。
2．岩石空隙可分为松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙、和可溶岩石中的溶穴。3．孔隙度的大小主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。
4．松散岩层中，决定透水性好坏的主要因素是孔隙大小；只有在孔隙大小达到一定程度，
孔隙度才对岩石的透水性起作用。
5．地下水按岩层的空隙类型可分为：孔隙水、裂隙水、和岩溶水。
6．岩性对给水度的影响主要表现为空隙的大小与多少。
7．通常以容水度、含水量、给水度、持水度和透水性来表征与水分的储容和运移有关的岩石性质。
三、判断题
1．在其它条件相同而只是岩性不同的两个潜水含水层中.在补给期时，给水度大,水位上升大，给水度小，水位上升小。（×）
2．在一定条件下，含水层的给水度可以是时间的函数，也可以是一个常数。（√）3．松散岩石中颗粒的形状对孔隙度没有影响。（×）
4．两种颗粒直径不同的等粒圆球状岩石，排列方式相同时，孔隙度完全相同。（√）5．松散岩石中颗粒的分选程度对孔隙度的大小有影响。（√）
6．松散岩石中颗粒的排列情况对孔隙度的大小没影响。（×）
7．饱含水的砂层因孔隙水压力下降而压密，待孔隙压力恢复后，砂层仍不能恢复原状。（×）
8．松散岩石中颗粒的排列方式对孔隙大小没影响。（×）
9．裂隙率是裂隙体积与不包括裂隙在内的岩石体积的比值。（×）
10．在松散岩石中，不论孔隙大小如何，孔隙度对岩石的透水性不起作用。（×）11．在饱水带中也存在孔角毛细水。（×）
12．在松散的砂层中，一般来说容水度在数值上与孔隙度相当。（√）
13．在连通性较好的含水层中，岩石的空隙越大，给水度越大。（√）
14．
15．对于颗粒较小的松散岩石，地下水位下降速率较大时，给水度的值也大。（×）16．颗粒较小的松散岩石中，重力释水并非瞬时完成，往往滞后于水位下降，所以给水度与时间有关。（√）
17．松散岩石中孔隙度等于给水度与持水度之和。（√）
18．松散岩石中，孔隙直径愈小，连通性愈差，透水性就愈差。（√）
四、简答题
1．简述影响孔隙大小的因素，并说明如何影响？
影响孔隙大小的因素有:颗粒大小、分选程度、和颗粒排列方式。
当分选性较好时，颗粒愈大、孔隙也愈大。当分选性较差时，由于粗大颗粒形成的孔隙被小颗粒所充填，孔隙大小取决于实际构成孔隙的细小颗粒的直经。排列方式的影响：立方体排列比四面体排列孔隙大。
2．简述影响孔隙度大小的主要因素，并说明如何影响？
影响孔隙度大小的因素有：颗粒排列情况、分选程度、颗粒形状及胶结程度。
排列方式愈规则、分选性愈好、颗粒形状愈不规则、胶结充填愈差时，孔隙度愈大；反之，排列方式愈不规则、分选性愈差、颗粒形状愈规则、胶结充填愈好时，孔隙度愈小。3．地壳岩石中水的存在形式有哪些？
地壳岩石中水的存在形式：
(1) 岩石“骨架”中的水(沸石水、结晶水、结构水)。
(2) 岩石空隙中的水(结合水、液态水、固态水、气态水)。
4．影响给水度的因素有哪些，如何影响？
影响给水度的因素有岩性、初始地下水位埋深、地下水位降速。
岩性主要表现为决定空隙的大小和多少，空隙越大越多，给水度越大；反之，越小。初始地下水位埋藏深度小于最大毛细上升高度时，地下水下降后给水度偏小。地下水位下降速率大时，释水不充分，给水度偏小。
5．影响岩石透水性的因素有哪些，如何影响？
影响因素有：岩性、颗粒的分选性、孔隙度。
岩性越粗、分选性越好、孔隙度越大、透水能力越强；反之，岩性越细、分选性越差、孔隙度越小，透水能力越弱。
五、论述题
1．岩石空隙分为哪几类，各有什么特点？
岩石空隙分为：孔隙、裂隙和溶穴。
孔隙分布于颗粒之间，连通好，分布均匀，在不同方向上孔隙通道的大小和多少都很接近；裂隙具有一定的方向性，连通性较孔隙为差，分布不均匀；溶穴孔隙大小悬殊而且分布极不均匀。
2．为什么说空隙大小和数量不同的岩石，其容纳、保持、释出及透水的能力不同？
岩石容纳、保持、释出及透水的能力与空隙的大小和多少有关。而空隙的大小和多少决