地下水的地质作用

地下水的地质作用

一、地下水的贮存

（一）岩土中的空隙

1、孔隙

松散岩土(如粘土、砂土、砾石等)中颗粒或颗粒集合体之间存在的空隙，称为孔隙。

岩石中孔隙体积的多少直接影响储容地下水的能力大小。孔隙体积的多少可用孔隙度(n)表示。孔隙度是孔隙体积(Vn)与包括孔隙在内的岩石总体积(V)的比值，用小数或百分数表示，即：

或

孔隙度的大小主要取决于岩土的密实程度及分选性。此外，颗粒形状和胶结程度对孔隙度也有影响。岩石越疏松、分选性越好，孔隙度越大。相反，岩石越紧密图)或分选性越差，孔隙度越小。孔隙若被胶结物充填，则孔隙度变小。

几种典型松散岩土的孔隙度的参考值

2、裂隙

固结的坚硬岩石受地壳运动及其它内外地质营力作用的影响产生的空隙，称为裂隙。

裂隙发育程度除与岩石受力条件有关外，还与岩性有关，坚脆的岩石裂隙发育，透水性好，质软具塑性的岩石裂隙不发育，透水性差。

裂隙的多少用裂隙率(Kt)表示，裂隙率是裂

隙体积(Vt)与包括裂隙体积在内的岩石总体积

的比值，用小数或百分数表示：

几中岩石裂隙的参考值

3、溶隙

可溶岩(石灰岩、白云岩等)中的裂隙经地下水长期溶蚀而形成的空隙称溶隙。

溶隙的发育程度用溶隙率(K k)表示，溶隙率

(K k )是溶隙的体积(V k )与包括溶隙在内的岩石

总体积(V)的比值，用小

数或百分数表示：

研究岩石的空隙时，不仅要研究空隙的多少，还要研究空隙的大小、空隙间的连通性和分布规律。松散土孔隙的大小和分布都比较均匀，且连通性好，所以，孔隙度可表征一定范围内孔隙的发育情况，岩石裂隙无论其宽度、长度和连通性差异都很大，分布也不均匀，因此，裂隙率只能代表被测定范围内裂隙的发育程度；溶隙大小相差悬殊，分布很不均匀，连通性更差，所以，溶隙率的代表性更差。（二）岩土中水的存在形式

1、气态水

气态水，即水蒸气，存在于未饱和的岩土空隙中。岩土中的气态水可由大气中的气态水进人地下形成，也可由地下液态水蒸发而成。气态水有极大的活动性，可随空气流动而流动，也可由绝对湿度大的

部位向绝对湿度小的部位运移。在一定温度与压力条件下与液态水可相互转化，保持动态平衡。

2、强结合水

强结合水，又称吸着水，是岩土中最接近岩土颗粒表面或岩石裂隙壁表面的水，其厚度一般是几个水分子的厚度。吸着水溶解盐类的能力弱，不导电，很难冻结，具有极大的粘滞性、弹性和抗剪强度。这种水不能利用也不能被植物吸收。

3 、弱结合水

弱结合水，又称薄膜水，在强结合水的外层，受到颗粒表面或裂隙表面引力显著减弱的那部分水，厚度相当于几十～几百个水分子的厚度。由于引力减弱，水分子排列不规则，但密度仍较大，其抗减强度、粘滞性及弹性都高于液态水，溶解盐类的能力较低。一般不能利用，但外层水可被植物吸收。

4、毛细水

由于毛细作用保持在岩土毛细孔隙(d<1mm)或毛细裂隙（w<0.25 mm）中的地下水称毛细水。毛细水受重力和毛细力作用作垂直运动，可以传递静水压力，也能被植物吸收。当地下水埋深较浅时，毛细水能引起土壤沼泽化和盐渍化，对冻胀和翻浆等也有重大影响。

5、重力水

岩石颗粒表面的水分子增厚到一定程度时，重力对其影响将超过颗粒表面对它的吸引力，这些水分子则在重力作用下向下运动，形成重力水。在饱和的岩土空隙中的水，除结合水外都是重力水。重力水在重力作用下可以在岩土空隙中自由流动，又称自由水。通常所说的地下水，主要是重力水。重力水可传递静水压力，能产生浮托力和孔隙水压力。流动的重力水在运动过程中还会产生动水压力，同时具有溶解能力，对岩石产生化学溶蚀，导致岩石的成分及结构的破坏。

6、固态水

当气温下降到0℃以下时，岩土空隙中的水就转化为固态水——冰。经常造成周期性的冻胀、融沉等，从而使地面建筑物失稳和破坏。在我国东北及高山、高原的某些地区，地下水常以固态形式存在。

二、岩石的水理性质

岩石与水有关的性质，称为岩石的水理性质，它与岩石的性质、空隙的大小、空隙的连通性等密切相关。

1、容水性：在岩土的空隙中能够容纳一定水量的性能称容水性。容水性常用容水度表示。其数值是岩土中容纳的水的体积与岩土总体积之比。

式中：c—岩土的容水度（以百分数表示）；

v—岩土中所容纳水的体积；

w—岩土的总体积。

当岩土空隙被水充满时，水的体积就等于空隙的体积，此时容水度在数量上等于孔隙度或裂隙率。根据容水度大小可以把岩土分为三类：

(1)容水的：粘土、泥炭、粉质粘土、砂、砾石等；

(2)微容水的：泥灰岩、黄土、粘土质砂岩、粉土等；

(3)不容水的：结晶岩类（岩浆岩及类似的岩石）。

2、持水性：饱水的岩石在重力作用下释水时，由于分子引力与表面张力的作用，在岩土空隙中保持—定水量的性能称持水性。持水性用持水度表示，即释水后的水体积与岩土总体积的比。

式中：Sr—岩土的持水度；

Wr—释水后的水的体积；

v—岩土的总体积。

根据持水度大小也可将岩土分为三类：

(1)强持水的：泥炭、粘土、粉质粘土等；

(2)弱持水的：泥灰岩、粉土、细砂等；

(3)不持水的：卵石、砾石、粗砂等。

3、给水性：饱和的岩土在重力作用下，能够自由排出一定水量的性能称给水性。给水性用给水度表示，其值为能自由排出的水的体积与岩土总体积之比。

式中：Sy—岩土的给水度；

Wy—在重力作用下饱水岩石排出的水的体积；

v—岩土的总体积。

岩土的给水度与岩石的颗粒大小、形状、排列方式、压实程度等有关，一般情况下，土的给水度的平均值：

容水度、持水度与给水度三者之间有密切关系，给水度应等于容

水度成去持水度，即：

4、透水性：岩土允许水透过的性能，称为透水性。通常用渗透系数(K)来表示其大小。渗透系数是与岩土性质和渗透液体的物理性质有关的常数，渗透系数的单位与渗透速度相同，即cm/m，m/h，m/d。常见岩土的渗透系数K：