水文地质学_裂隙水

– 组成裂隙网络的裂隙按规模分为三类：1）微小裂隙，在岩层中 非常密集，但张开性与延伸性都很差；2）中裂隙，岩层中数米 一条或一米数条，长度延伸几米至十几米；3）大裂隙，包括断 层，在岩层中数量很少，但张开度大，延伸远，在裂隙网络中 主要起到 传输地下水的功能。
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裂隙介质及其渗流
– 岩脉和侵入岩接触带，由于冷凝收缩 以及冷凝较晚的岩浆流动 产生的应力，张开裂隙发育，常形成近乎垂直的带状裂隙含水 系统。
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裂隙水的类型
• 风化裂隙水
– 暴露于地表的岩石在温度、水、空气、生物等地质营力作用下形成风 化裂隙；
– 风化裂隙常在成岩裂隙和构造裂隙基础上发育，形成密集均匀、无方 向性且连通较好的裂隙网络；
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裂隙水的类型
• 构造裂隙水
– 构造裂隙的特点是具有明显而又稳定的方向性。为什么？
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裂隙水的类型
• 构造裂隙
– 纵裂隙与构造线大体平行，在褶皱翼部为压剪性，在核部为张性， 在背斜核部可形成大裂隙密集带。与层面裂隙共同作用，纵裂隙延 伸方向一般就是岩层导水能力最大的方向；
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裂隙水的类型
• 象裂隙介质一样，裂隙水也分为成岩裂隙水、构造裂隙 水和风化裂隙水，三者之间也存在一定的差异。
– 成岩裂隙水：成岩裂隙是岩石在成岩过程中受内部应力作用而 产生的原生裂隙（沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩均可产生 裂隙）。沉积岩、深成岩浆岩的成岩裂隙多为闭合裂隙，含水 意义不大。
– 喷出地表的玄武岩成岩裂隙最为发育，岩浆冷凝收缩时产生六 方柱状节理和层面节理。可以形成储水丰富、连通良好的层状 裂隙含水系统。
水文地质学
第十三讲
裂隙水
OUTLINE
• Introduction • 裂隙水的类型
– 成岩裂隙水、风化裂隙水 – 构造裂隙水
• 裂隙介质及其渗流 • 裂隙介质研究方法简介 • 构造带的水文地质意义
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概述
• 地下水分类的复习：按储水介质，地下水可分 为孔隙水、裂隙水和岩溶水。
• 裂隙介质是指坚硬基岩在应力作用下产生的各 种裂隙。按成因可分为成岩裂隙、构造裂隙和 风化裂隙。
– 横裂隙一般为张性，张开宽度大，但延伸不远； – 斜裂隙一般为剪应力所致，张开度和延伸性都较差；
层面裂隙一般构成沉积 岩的主要裂隙组。层面 裂隙的多少取决于岩层 的单层厚度，越薄层面 裂隙越密集均匀；越厚 则裂隙稀疏而不均匀。
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙及裂隙网络
– 单个裂隙可以看作两壁之间的 一个窄缝，一个独立的裂隙水 流通道在三维空间上可被看作 一个有限大小形状不规则的板 状几何体。
– 坚硬岩体中，裂隙所占的空间的比例很低，只有千分之几~千分 之十几，裂隙水只在导水网络中的裂隙空间内流动，与孔隙水 有很大不同。具有以下两大特点：
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裂隙水流的基本特征
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙水流的基本特征
– 由于裂隙水只在裂隙通道内流动，裂隙通道外没有水， 裂隙水的渗流场实际上不是连续的，渗流场内的势除 了在裂隙中的若干点外都是虚拟的；
• 储存并运移于基岩裂隙中的地下水，即裂隙水， 往往具有与孔隙水很不相同的特点。
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裂隙水的主要特征
• 据下图说明裂隙水有别于孔隙水的特征？？
裂隙水表现出强烈的不均匀性、各向异性、随机性;
一般不形成具有统一水力联系、水量分布均匀的含水层， 而是构成若干带状或脉状裂隙含水系统。
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• 气候干燥温差大的地区，岩石热胀冷缩以及冻胀作用强烈， 易于形成导水的风化裂隙。
• 地形较缓，剥蚀及堆积作用微弱的地区，有利于风化壳的 发育与保存，如果地形条件也有利于汇集降水，则可形成 规模稍大，常年能提供一定水量的风化裂隙含水层。
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裂隙水的类型
• 构造裂隙水
– 构造裂隙是在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、分布最广、与各种水文地质 工程地质问题联系最密切的裂隙类型，也是裂隙水研究的主 要对象。
– 单个裂隙或同一方向上若干个 裂隙并不能构成连通的导水空 间，只有不同方向上的裂隙交 织在一起构成一个导水网络， 才能在一定范围内具有传输地 下水的功能。
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裂隙介质及其渗流
• 裂隙及裂隙网络
– 不同规模、不同方向的裂隙通过相互连通而成为导水裂隙网络， 构成裂隙含水系统。由于受岩性与应力分布的控制，很难在整 个岩层中形成分布均匀、相互连通的张开裂隙网络，因此多数 情况下， 构造裂隙含水系统在空间上呈脉状展布，其赋存的裂 隙网络是在岩层中的某些应力集中或岩性有利的部位，由大的 导水通道汇同周围小的裂隙共同形成具有树状结构的网络。
– 构造裂隙的性质在很大程度上受岩层性质的影响。
• 在塑性岩层中常发育闭合乃至隐蔽的裂隙，这类岩石中构造裂 隙密度大，但缺少具有良好水理性质的“有效裂隙”，多构成 隔水层。
• 脆性岩层中，其构造裂隙一般比较稀疏，但张开性好，延伸远， 具有较好的导水性。
• 沉积岩的裂隙发育与其胶结物成分及颗粒的粒度有关。
– 水流被限制在裂隙网络中运动，其局部水流域整体流 向往往不一致，甚至正好相反。
• 裂隙水流的基本特征
– 裂隙含水系统具有树状或脉状结构，一些大的裂隙通道作用突 出，使裂隙水表现出明显的不均匀性，有时甚至是突变性。钻 孔仅揭露次一级的裂隙，水量不大；仅揭露微小裂隙基本无水； 只有揭露大裂隙导水通道，广大范围内裂隙网络中的水才能逐 级汇集于主干通道，出现相当大的水量。
– 在同一岩层打井或挖坑道时，水量会十分悬殊，就因为一个裂 隙含水系统是不同级次的集合体，也可能因为同一岩层发育有 不同的裂隙含水系统。
– 风化营力决定了风化裂隙仅发育于地表，一般厚度数米至数十米，下 部未风化母岩构成隔水底板，故风化裂隙水一般为潜水。如被后期沉 积物覆盖的古风化壳可以形成承压水。
这两个泉属于 什么泉？
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裂隙水的类型
• 风化裂隙水
– 风化裂隙的发育受岩性、气候和地形控制。
• 多种矿物组成的粗颗粒结晶岩，不同矿物热胀冷缩程度不 均一，风化裂隙发育。