第二章岩石中的空隙与水分

第二章岩石中的空隙与水分

§2.1 岩石中的空隙岩石的空隙是地下水储存和运移的先决条件，空隙的多少、大小、形状、联通状况和分布规律，决定着地下水的埋藏、分布和运动。

将岩石空隙作为地下水储存场所和运动通道研究时，可分为三类，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。

§2.1.1 孔隙

孔隙（pore）--unconsolidated soil

1、孔隙：在松散堆积物中或胶结不好的沉积岩中以及部分喷出岩中，组成岩石的颗粒或粒集合体之间能存在的多孔状的空隙。

2、孔隙性：岩土孔隙的大小、分布规律、数量、形状、性质、联通情况等的总称。

3、孔隙度：岩石孔隙体积与岩石总体积之比。n=Vn/V

4、影响孔隙度大小的因素：

1）分选程度2）颗粒排列状况：排列方式相同但颗粒直径不同的等粒岩石，其孔隙度完全相同。3）颗粒形状4）胶结充填情况

例外：粘性土的孔隙度

§2.1.2 裂隙

固结的坚硬岩石，包括：沉积岩、岩浆岩、变质岩，一般不存在或只是保留一部分颗粒之间的孔隙，而主要发育各种应力作用下岩石破裂变形产生的裂隙。（fissure）-- hard rock按照成因分类：成岩裂隙构造裂隙风化裂隙

裂隙率：裂隙体积与岩石总体积之比。Kr=Vr/V

野外研究裂隙时，还应注意测定裂隙的方向、宽度、

延伸长度、充填情况。

§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。

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。

§2.2 岩石中水的存在形式

岩石空隙中水的存在形式有：①结合水；②重力水；③毛细水；④固态水和气态水。岩石骨架中的水（矿物结合水）

一、结合水

1、定义：

2、强结合水（吸着水）：

3、弱结合水（薄膜水）：

结合水区别于普通液态水的最大特征是：具有抗剪强度，即必须施加一定的力方能使其

发生变形，施加的外力越大，发生流动的水层厚度也越大。

二、重力水1、定义：2、重力水是水文地质研究的主要对象

三、毛细水1、毛细水定义：2、毛细现象：3、支持毛细水4、悬挂毛细水5、悬留孔角毛细水（触点毛细水）：

四、气态水、固态水以及矿物中的水

气态水在一定温度、压力条件下，于液态水相互转化，两者之间保持动态平衡。

五、小结：

1、重力水是水文地质研究的主要对象，毛细水是消耗地下水水量的，结合水影响地下水的运动。

2、在大孔隙中以重力水为主，细小孔隙中以结合水为主，裂隙、溶穴中几乎全部为重力水。§2.3 与水储容及运移有关的岩石性质

岩石空隙大小、多少、连通程度及其分布的均匀程度，都对其储容、滞留、释出以及透过水的能力有影响。

一、容水性

1、容水性：岩石的孔隙具有容纳地下水的性质。

2、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之比。Sc=Vw/V。一般说来，容水度在数值上于孔隙度（裂隙率、岩溶率）相当。但

是，……

3、含水量：某一时刻岩石孔隙中的实际水量与岩石的比值。该指标说明松散岩石实际保留水份的状况。

1）重量含水量：Wg=Gw/Gs2）体积含水量：Wv=Vv/V3）当水的比重为1，岩石的干容重（单位体积干土的重量）为rα时，重量含水量与体积含水量的关系为：Wv=Wg*rα

1、给水性：含水岩石在重力作用下能释放出水的性质。

2、给水度：在重力作用下岩石所能释放出水体积与岩石总体积的比值。μ＝Vw/V。

野外识别：地下水水位下降一个单位深度，从地下水水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出水的体积，称为给水度。

3、注意：野外地层的给水度为一变值，室内试验中给水度为定值。

4、给水度的影响因素：1）岩性：主要是孔隙的大小与多少；2）初始地下水埋藏深度3）地下水下降速率4）地下水下降幅度

5、给水度在理想数值上等于容水度减去持水度

三、持水性

1、持水性：饱水岩石在重力作用下失水，依赖静电引力和毛细力依然能保持水的性质。

2、持水度：地下水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，称作持水度。Sr

3、给水度、持水度与孔隙度的关系：μ＋Sr=n

四、透水性

1、透水性：岩石允许水透过的能力叫做透水性。

2、定量指标：渗透系数

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。

2.4.2 地下水位变动引起的岩土压密

Pz+△Pz=P-(u-△u)

当由于抽水而引起测压管高度降低时，可近似地认为总应力P不变，孔隙水压力降低△u，相应地有效应力增加△Pz。

意即原先由水承受的应力由于水头降低，浮托力减少而部分地转由砂层骨架（颗粒本身）承担：

第二章岩石中的空隙与水分

一、关键概念空隙性；孔隙；孔隙度；裂隙；裂隙度；溶隙（穴）；岩溶率；结合水；容水性；容水度；含水量；给水性；给水度；持水性；持水度；透水性；渗透系数

二、论述题

1、影响孔隙度的因素？（按主次叙述）

2、影响孔隙大小的主要因素有哪些？（按主次

叙述）3、岩土中水的主要存在形式有哪些？其各自的特点？

4、影响透水性的主要因素？