水文学基础第二讲
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8
A C O B
A O
B
D
C
立方体排列与四面体排列
9
小结：
1、影响孔隙大小的因素主要有：
颗粒大小；颗粒排列；分选及胶结充填程度
颗粒愈粗，分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔
隙愈大； 反之愈小
2、天然松散岩石的孔隙特征：
大小不同、形状各亦，弯曲程度不同，沿程变化的通道构成
的复杂的空隙网络。
宏观上——均质各向同性的连续的空隙网络；
为何粘性土的孔隙度超过最疏松排列的47.64%可达70%？
15
3、粘性土的孔隙与孔隙度
粘土颗粒（指直径<0.005mm的颗粒）； 粘性土颗粒细小，比表面积大，连结力强；颗粒表面带电， 粘粒在悬浮、推移、互相接触时，易连结起来形成粘粒团， 细小粘粒集合（团）构成颗粒集合体。颗粒集合体在重力
质、裂隙介质、溶穴介质。
连通性—孔隙介质最好，其它较差 空间分布—孔隙介质分布最均匀，裂隙不均匀，溶穴极不
均匀；孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊
空隙率—孔隙介质最大，裂隙最小 渗透性—孔隙介质属各向同性，裂隙与溶穴为各向异性
造成空隙介质差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的 地质环境差异。
砂样与砾石样混合时，砾石样中孔隙体积变小，因此孔
隙度变小。
当粗细颗粒完全混合时，混合样的孔隙度：n混=n粗×n细
因此影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度，分
选愈差，孔隙度愈小！
13
2、孔隙度(porosity)及其影响因素
（2）颗粒排列方式对孔隙度的影响 理想最疏松排列（立方体）：孔隙度为47.64%；
17
2.1
二、裂隙
岩石中的空隙
(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。 裂隙的空间形态：两向延伸长、横向伸短的“饼状”
分为：风化（卸荷）裂隙、 成岩裂隙、 构造裂隙
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
微观上——非均质各向异性的连续的空隙网络。
10
2、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。 概念：某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体 积所占的比例。通常用 n 表示
Vn n 1 0 0 % VT
孔隙度的大小与哪些因素有关？ 孔隙大孔隙度也大吗？
20
精品课件！
精品课件！
思考题：
（1）什么叫孔隙度？孔隙度大与孔隙大有区别吗？
（2）粘性土孔隙度大的岩层是含水层吗？
23
(2)孔隙大小与岩石颗粒的分选程度的关系：
？ 问：下列2种试样哪种孔隙大？
a—砂砾混合样
b—砾石
a试样的孔隙为细颗粒形成的小孔隙。 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！
7
（3)颗粒排列方式对孔隙大 小的影响 孔隙大小特征的描述：
孔喉(d)与孔腹 (d’)
孔喉对水流影响更大，孔隙 大小可用孔喉直径进行比较。 立方体（最松散）排列： d=0.414D 四面体（最紧密）排列： d=0.155D 颗粒排列愈紧密，孔隙越小！
作用下ห้องสมุดไป่ตู้积下来，形成峰窝或絮状结构。
粘土孔隙 结构孔隙—集合体与集合体、粘粒与粘粒之间的空隙; 如同海绵、峰窝，或呈絮状结构。 次生孔隙—虫孔、根系孔、干裂缝等。
16
小结：
影响孔隙度大小的因素主要有：
颗粒排列
分选
胶结充填程度
结构及次生孔隙
分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大； 反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。
空隙分为
2
岩石中的空隙
分选好，排列疏松的砂
分选好，排列紧密的砂
分选不好，含泥砂的砾石
部分胶结的砂岩
3
岩石中的空隙
有结构空隙的粘土
经过压缩的粘土
裂隙发育的岩石
有溶隙和溶穴的可溶岩
4
2.1
岩石中的空隙
一、孔隙（pore）
松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗 粒集合体之间的空隙，称为孔隙。
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
a—砾石(模型)
b—砂土样
c—砂砾混合样
假设a与b为等粒的理想圆球体，经计算：n砂=n砾
说明：孔隙度与颗粒大小无关！
12
2、孔隙度(porosity)及其影响因素
（1）分选程度与孔隙度的关系
第二章
岩石中的空隙与水
2.1 岩石中的空隙 2.2 岩石空隙中水的存在形式 2.3 与水的储容运移有关的岩石水理性质
2.1 岩石中的空隙
Interstices in rocks
岩石—包括坚硬岩石及松散土。 空隙—岩、土中各种类型空洞的总称。 空隙是地下水的赋存场所和运移通道。 孔隙（pore）: 松散岩石颗粒间的空隙 裂隙（fissure）: 坚硬岩石破裂产生的空隙 溶穴（cave）: 可溶性岩石被溶蚀后产生的空隙
土体孔隙的描述内容包括： 孔隙的大小、多少、形状、连通程度与分布规律
松散土体宏观上可以分为2大类：砂性土与粘性土
5
1、孔隙大小及其影响因素
分选、胶结填充、排列、 思考：孔隙大小与哪些因素有关？ 颗粒大小 (1) 孔隙大小与颗粒大小的关系：
岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小!
6
1、孔隙大小及其影响因素
18
2.1
岩石中的空隙
三、溶穴
溶穴：可溶岩在地下水溶蚀作用下产生的空隙。
溶孔、溶隙、溶穴、溶洞等
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（方向、规模等）
19
2.1 岩石中的空隙
四、空隙特征的比较
由空隙所构成的岩石称为含水介质。含水介质有三种：孔隙介
理想最紧密排列（四面体）：孔隙度为25.95%。
排列愈紧密孔隙度愈小。
14
2、孔隙度(porosity)及其影响因素
自然界中松散岩石的孔隙度（P17表2-1）。
岩石名称
空隙度(%)
砾石
25—40
砂
25—50
粉砂
35—50
粘土
40—70
这里与粒径的关系是：粒径愈小，孔隙度愈大！
与以上分析有矛盾！为什么？
A C O B
A O
B
D
C
立方体排列与四面体排列
9
小结：
1、影响孔隙大小的因素主要有：
颗粒大小；颗粒排列；分选及胶结充填程度
颗粒愈粗，分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔
隙愈大； 反之愈小
2、天然松散岩石的孔隙特征：
大小不同、形状各亦，弯曲程度不同，沿程变化的通道构成
的复杂的空隙网络。
宏观上——均质各向同性的连续的空隙网络；
为何粘性土的孔隙度超过最疏松排列的47.64%可达70%？
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3、粘性土的孔隙与孔隙度
粘土颗粒（指直径<0.005mm的颗粒）； 粘性土颗粒细小，比表面积大，连结力强；颗粒表面带电， 粘粒在悬浮、推移、互相接触时，易连结起来形成粘粒团， 细小粘粒集合（团）构成颗粒集合体。颗粒集合体在重力
质、裂隙介质、溶穴介质。
连通性—孔隙介质最好，其它较差 空间分布—孔隙介质分布最均匀，裂隙不均匀，溶穴极不
均匀；孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊
空隙率—孔隙介质最大，裂隙最小 渗透性—孔隙介质属各向同性，裂隙与溶穴为各向异性
造成空隙介质差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的 地质环境差异。
砂样与砾石样混合时，砾石样中孔隙体积变小，因此孔
隙度变小。
当粗细颗粒完全混合时，混合样的孔隙度：n混=n粗×n细
因此影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度，分
选愈差，孔隙度愈小！
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2、孔隙度(porosity)及其影响因素
（2）颗粒排列方式对孔隙度的影响 理想最疏松排列（立方体）：孔隙度为47.64%；
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2.1
二、裂隙
岩石中的空隙
(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。 裂隙的空间形态：两向延伸长、横向伸短的“饼状”
分为：风化（卸荷）裂隙、 成岩裂隙、 构造裂隙
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
微观上——非均质各向异性的连续的空隙网络。
10
2、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。 概念：某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体 积所占的比例。通常用 n 表示
Vn n 1 0 0 % VT
孔隙度的大小与哪些因素有关？ 孔隙大孔隙度也大吗？
20
精品课件！
精品课件！
思考题：
（1）什么叫孔隙度？孔隙度大与孔隙大有区别吗？
（2）粘性土孔隙度大的岩层是含水层吗？
23
(2)孔隙大小与岩石颗粒的分选程度的关系：
？ 问：下列2种试样哪种孔隙大？
a—砂砾混合样
b—砾石
a试样的孔隙为细颗粒形成的小孔隙。 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！
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（3)颗粒排列方式对孔隙大 小的影响 孔隙大小特征的描述：
孔喉(d)与孔腹 (d’)
孔喉对水流影响更大，孔隙 大小可用孔喉直径进行比较。 立方体（最松散）排列： d=0.414D 四面体（最紧密）排列： d=0.155D 颗粒排列愈紧密，孔隙越小！
作用下ห้องสมุดไป่ตู้积下来，形成峰窝或絮状结构。
粘土孔隙 结构孔隙—集合体与集合体、粘粒与粘粒之间的空隙; 如同海绵、峰窝，或呈絮状结构。 次生孔隙—虫孔、根系孔、干裂缝等。
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小结：
影响孔隙度大小的因素主要有：
颗粒排列
分选
胶结充填程度
结构及次生孔隙
分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大； 反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。
空隙分为
2
岩石中的空隙
分选好，排列疏松的砂
分选好，排列紧密的砂
分选不好，含泥砂的砾石
部分胶结的砂岩
3
岩石中的空隙
有结构空隙的粘土
经过压缩的粘土
裂隙发育的岩石
有溶隙和溶穴的可溶岩
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2.1
岩石中的空隙
一、孔隙（pore）
松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗 粒集合体之间的空隙，称为孔隙。
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
a—砾石(模型)
b—砂土样
c—砂砾混合样
假设a与b为等粒的理想圆球体，经计算：n砂=n砾
说明：孔隙度与颗粒大小无关！
12
2、孔隙度(porosity)及其影响因素
（1）分选程度与孔隙度的关系
第二章
岩石中的空隙与水
2.1 岩石中的空隙 2.2 岩石空隙中水的存在形式 2.3 与水的储容运移有关的岩石水理性质
2.1 岩石中的空隙
Interstices in rocks
岩石—包括坚硬岩石及松散土。 空隙—岩、土中各种类型空洞的总称。 空隙是地下水的赋存场所和运移通道。 孔隙（pore）: 松散岩石颗粒间的空隙 裂隙（fissure）: 坚硬岩石破裂产生的空隙 溶穴（cave）: 可溶性岩石被溶蚀后产生的空隙
土体孔隙的描述内容包括： 孔隙的大小、多少、形状、连通程度与分布规律
松散土体宏观上可以分为2大类：砂性土与粘性土
5
1、孔隙大小及其影响因素
分选、胶结填充、排列、 思考：孔隙大小与哪些因素有关？ 颗粒大小 (1) 孔隙大小与颗粒大小的关系：
岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小!
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1、孔隙大小及其影响因素
18
2.1
岩石中的空隙
三、溶穴
溶穴：可溶岩在地下水溶蚀作用下产生的空隙。
溶孔、溶隙、溶穴、溶洞等
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（方向、规模等）
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2.1 岩石中的空隙
四、空隙特征的比较
由空隙所构成的岩石称为含水介质。含水介质有三种：孔隙介
理想最紧密排列（四面体）：孔隙度为25.95%。
排列愈紧密孔隙度愈小。
14
2、孔隙度(porosity)及其影响因素
自然界中松散岩石的孔隙度（P17表2-1）。
岩石名称
空隙度(%)
砾石
25—40
砂
25—50
粉砂
35—50
粘土
40—70
这里与粒径的关系是：粒径愈小，孔隙度愈大！
与以上分析有矛盾！为什么？