岩石中的孔隙和水分

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第二章 岩石中的孔隙与水分
孔隙的大小：可以用孔喉（d）和孔腹（d` ） 来定量表征。
理想条件下孔喉（d）、孔腹（ d` ）与构 成孔隙颗粒的直径有关，如图2-2理想等粒圆 球状颗粒，立方体排列条件下，有以下关系：
孔喉(d)与颗粒(D)的关系为： d = 0.414D 孔腹(d` )与颗粒(D)的关系为: d` = 0.732D
b. 与分选有关：这点与上述讨论影响孔隙大小的原理相 同，图2-1—三种砂砾石试样的模型图，不难理解分选好 坏是影响孔隙度的主要原因。
比较一下：①砾石与②砂石的孔隙度大小。
③ 理想情况下砾石与砂石混合的试样孔隙度：
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n混合=n砾石×n沙石
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第二章 岩石中的孔隙与水分
c. 与颗粒形状、胶结充填情况有关： 颗粒形状与沉积物磨圆度有关，扁平装和棱角状的
颗粒容易形成架空状结构，造成颗粒；颗粒间发生胶 结或孔隙被充填，直接减少孔隙数量，使孔隙度减小。 d．自然界中松散岩石的孔隙度大小，可以参见表2-1。
表2—1 松散岩石孔隙度参考数值〔据弗里泽等，1987〕
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第二章 岩石中的孔隙与水分
思考表2-1给出的孔隙度数值与上述分析影响孔隙度大 小的因素是否不一致？ 请总结有哪些不同？为什么会不同。 不同： （1）在表2-1中，自然界中松散岩石的孔隙度与粒径大 小有关，粒径小孔隙度大。 （2）孔隙度超过最疏松排列的47.64%？粘性土孔隙度 高达70%-80%。
第二章 岩石中的孔隙和水分
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第二章 岩石中的孔隙和水分
• 内容：掌握岩土中空隙的三种类型：孔隙、裂隙和溶 穴；重点掌握孔隙的大小、多少（空隙率）的表征及 其影响因素；了解不同空隙的特征与他们之间的差异。 掌握空隙中水的存在形式，了解结合水、重力水、毛 细水的特点；掌握岩土孔隙度、给水度、持水度的概 念和他们的关系，以及影响因素；了解容水度、含水 量、透水性的概念。
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第二章 岩石中的孔隙与水分
简单归纳，影响砂砾石土孔隙大 小的主要因素有：
①颗粒大小：与构成砂砾石土 的颗粒粒径成正比（图2-1理解）
②颗粒排列：立方体（疏松）、
四面体（紧密）
由图2-2可以总结出，颗粒 呈立方体排列为最疏松的排列 方式，颗粒呈四面体排列为最 紧密的排列方式。因此，颗粒 排列的紧密程度，影响孔隙大 小。
图2-2 颗粒的排列形式(参照格雷通)
源自文库
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第二章 岩石中的孔隙与水分
③试样的分选： 试样的分选是指样品的颗粒粒径的级配情况。 在颗粒成分累积曲线上，取累积含量为60％处的颗粒
直径 ，除以累积含量为10％处的颗粒直径 ，此系数可表 征松散岩石的分选程度。
试样颗粒粒径分布域大，试样的分选也就差，颗粒大小 越混杂，大孔隙易被小颗粒充填，样品的孔隙也就变小。 样品分选较差时，孔隙大小取决于充填大孔隙中实际构成 孔隙的细小颗粒的直径（如图2-1，3）。 ④颗粒形状及胶结充填情况等。（自学）。
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第二章 岩石中的孔隙与水分
a. 与排列有关：试样排列的紧密与疏松是影响孔隙度的重 要因素
由几何学可知，立方体排列为最松散排列，四面体 排列为最紧密排列，自然界中松散岩石的孔隙度大多介 于此两者之间。理想最疏松排列孔隙度为47.64%，最紧 密排列孔隙度为25.95% 。（参照图2-2）
• 重难点：岩土中空隙的三种类型，以及影响孔隙的大 小、多少（空隙率）的因素（也是难点）；空隙中水 的存在形式及其特征；重点掌握岩土孔隙度、给水度 （也是难点）和持水度的概念以及他们的关系。
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• 岩石中的孔隙：
孔隙、裂隙、溶穴
• 岩石中水的存在形式
结合水、重力水、毛细水， 气态水、固态水及矿物中的水
• 岩石——在水文地质学中包括坚硬的岩石（基岩） 及松散的土层。
• 空隙——是指岩石（岩土）中各种类型的空洞的 总称。
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图2—1 岩石中的各种空隙〔据迈因策尔修改补充〕
1—分选良好，排序疏松的砂；2—分选良好，排列紧密的砂；3—分选不良 的，含泥、砂的砾石；4—经过部分胶结的砂岩；5—具有结构性孔隙的粘土；
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第二章 岩石中的孔隙与水分
（2）砂砾石的孔隙度（porosity）及其影响因素 孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标，常用n表示。 孔隙度是指某一体积岩土(包括孔隙在内)中孔隙体 积所占的比例。 n Vn (100%) V
式中： 为孔隙度， 为孔隙体积， 为岩石总体积。 孔隙度是一个比值，常用可用小数或百分数表示。 请思考并回答：砂砾类土的孔隙度大小与什么有关？
• 与水的储容及运移有关的岩石性质
容水度、含水量、给水度 持水度、透水性
• 有效应力原理与松散岩土压密
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第一节 岩土中的空隙
• 地壳表层十余公里范围内，都或多或少存在着空隙， 特别是深部1~2km以内，空隙分布较为普遍。按维 尔纳茨基（В．И．Вернадский）的形象说法， “地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。
2020/4/10 a—砾石（模型） b—砂样 c—砂砾混合样
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我国土粒分级标准
颗粒名称
粒径/mm
颗粒名称
粒径
石块
>10
粉粒
石砾
粗粉粒
0.05 ～ 0.01
粗砾
10～3
细粉粒
0.01 ～ 0.005
细砾
3～1
黏粒
砂粒
粗黏粒
0.005 ～ 0.001
粗砂粒
1 ～ 0.25
细黏粒
<0.001
细砂粒
0.25 ～ 0.05
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第二章 岩石中的孔隙与水分
一、孔隙
孔隙:松散岩石颗粒间的空隙.土体孔隙特征主要描述孔 隙的大小、多少、形状、连通性与胶结等。
松散土体宏观上可以分为两大类：砂砾石土和粘性土。 （1）砂砾石孔隙大小及其影响因素
首先，请大家比较以下三种砂砾石试样的孔隙大小 三种试样所构成的孔隙哪类大？哪类小？
6—经过压缩的粘土；7—具有裂隙的岩石；8—具有溶隙及溶穴的可溶岩
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• 研究空隙的意义：空隙是地下水的赋存场所 （places）和运移通道（conduits）。空隙的多 少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地 下水的分布和运动具有重要影响。
• 空隙依据成因分为三类，即：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