地下水的赋存

wenku.baidu.com 裂隙率的测量
❖ 水泡法测体积裂隙率：
Kr

V2 V1 V2
100%
❖ 在岩石露头或巷道中测量面裂隙率
❖ 利用钻探岩芯 测线裂隙率
2.1.3 溶穴
溶穴
在裂隙基础，水流对可溶岩进一步作用的结果 ——是扩大了的裂隙
溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等 岩溶岩体：要描述裂隙特征及岩溶发育特征
（裂隙+溶洞）
2.1 岩石的空隙
❖ 岩石——水文地质学中指坚硬的岩石及松散的土层 ❖ 空隙——岩、土中各种类型的空洞的总称
空隙—是地下水储存场所和运动通道。———意义
❖ 空隙分类：
松散岩石中的孔隙(松散沉积物及某些胶结不好的半坚硬岩石中的空隙 ) 坚硬岩石中的裂隙 可溶岩石中的溶穴
下面以孔隙为例，讨论描述空隙特征的有关概念，参数 （指标）和分析方法。
动）及变形；具有抗剪强度。
2.2.1 结合水
❖ 分类
结合水
强结合水（吸着水）——最靠近颗粒表面的结合水
厚度为几个到几百个水分子厚，静电引力达1000MPa， 密度 为2g/cm3,冰点为-78℃；粘滞性、抗剪强度、弹性大。
2.1.1 孔隙
孔隙:描述有：孔隙的大小，多少，形状，连通与分布
松散土体宏观上可以分为2大类：砂性土与粘性土类
一、砂砾石孔隙大小及其影响因素
试样 a—砾石(模型)，试样b—砂土样品，试样c—砂砾混合样品
？ 试样a与b构成的孔隙哪种大？哪种小？ 颗粒大小----有关？
简单归纳---砂砾石土孔隙大小与什么有关？
立方体排列与四面体排列
立方体排列与 四面体排列
D
D
d
d
二、砂砾石的孔隙度及其影响因素
❖ 孔隙度：一定体积岩石中的孔隙体积与该岩石总体积（包
括颗粒骨架与空隙在内）之比。。通常用 n 表示：
n Vn 100% V
孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标
？问：孔隙度的大小与什么有关？——与颗粒大小有关？
不同排列： 最松散排列： n=47.64% 最紧密排列： n=25.95%
孔隙大小和孔隙多少对地下水的影响？
❖ 孔隙大小：孔喉——地下水的运动 孔腹
❖ 孔隙多少：孔隙度——地下水的赋存
2.1.1 孔隙
❖ 自然界中松散岩石的孔隙度与上述讨论的还有些 不同
松散岩石孔隙度参考数值
岩石名称 砾石 砂 粉砂 粘土
×800
2.1.2 裂隙
❖ 裂隙：是坚硬岩石中的空隙。 固结的坚硬岩石中，一般仅残存很小部分孔隙，而存在有 各种内外力作用下产生的裂缝（缝隙）
风化（卸荷）裂隙、成岩裂隙、构造裂隙
裂隙：空间形态是两向延伸长，横向延伸短的“饼状”空 隙
单个裂隙是孤立的
裂隙岩体：从水的赋存与运移角度来看，裂隙的描述包括：
1) 裂隙的连通性（组数、产状、长度和密度） 2) 张开性（裂隙宽度） 3) 裂隙率
❖ 裂隙率： Kr就是岩石中的裂隙体积（Vr） 与岩石总体积（V ）之比：Kr、Ka 、 Kl—裂 隙率、面裂隙率、线裂隙率。
Kr
Vr V
100%
Kl

d l
100%
Ka

l b F
100%
d d1 d2 d3 3
孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊
❖ 空隙渗透性—孔隙介质-各向同性，裂隙与溶穴-各向异性
造成空隙介质上述差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的环境
孔隙、裂隙和溶穴的区别
孔隙
分布较均匀 各向同性 连通性好
裂隙
分布不均 各向异性 连通性不好
溶穴
分布最不均匀 各向异性更强
连通性最差
2.2 岩石中水的存在形式
❖ 存在形式：气态 固态 液态
❖ 设想实验：材料（玻璃珠子、细管）+水（水杯） 2个玻璃珠子之间滴上几滴水 在饱水试样中取1颗和2个颗粒 将玻璃细管插入水中，取出，管中残留水？ 通过上述3例及图示→空隙中水的存在形式： ❖ 结合水 ❖ 重力水 ❖ 毛细水 ❖ 气态水 ❖ 固态水
2.2.1 结合水
颗粒大小、 排列方式（立方体或四面体） 、分选程度、 胶结程度、颗粒形状 孔隙大小特征的描述：孔喉 (d) d=0.414D
孔腹 (d’) d’=0.732D
(上述为：立方体排列的理想等径园球颗粒）
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孔隙与粒径关系
a—砾石(模型) b—砂土样品 c—砂砾混合样品
颗粒排列-等径圆球最疏松和最紧密排列
a. 排列方式——紧密与疏松
b. 分选程度——下面试样哪个孔隙度大？哪个小？
试样：①砾石 ②砂石
③混合样
❖完全混合试样时，孔隙度 n混=n砾×n砂 （自己推导证明） C. 颗粒形状
D. 胶结情况
❖影响孔隙度大小的主要因素是试样的排列和分选程度。
❖ 孔隙度的测定方法
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不同颗粒大小的试样——孔隙度？
孔隙度 25-40% 25-50% 35-50% 40-70%
❖ 矛盾：孔隙度超过最疏松排列的47.64%— 达到 70%
2.1.1 孔隙——粘土
3、粘性土的孔隙与孔隙度
❖粘土颗粒
粘性土是指土体颗粒 ＜0.005mm 的直径 “粘性土由于颗粒细小，比表面积大，连结力强 粘粒在悬浮 推移 互相接触时，就会连结起来 形成“粘粒团”
细小粘粒集合（团）构成（称为）颗粒集合体。 集合体与集合体结合构成粘性土的沉积结构特征
❖粘土孔隙
粘性土如同海绵、峰窝或絮状结构
结构孔隙——集合体与集合体、粘粒与粘粒之间
次生孔隙——虫孔、根系孔、裂隙裂痕等
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蒙脱石、片状粘土矿物——淤泥粘土
×2000
粘性土的结构，不同比例电镜扫描片
×36 ×240
结合水
❖定义：受到固相表面的吸引力大于其自身重
力的水。
结合水
附着于固体表面，在自身重力下不能运动。
即结合水具有一定的抗剪强度
？抗剪强度的产生与大小与什么有关
表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距 离加大而减弱
❖性质
结合水具有固态和液态水的双重性质；即自身重
力作用下不能运动，在外力作用下能够移动（运
1）岩溶发育方向 2）溶蚀率--钻孔岩溶发育程度 3）溶洞（方向、规模等）
2.1.4 空隙特征的对比
空隙特征的比较 ❖ 含水介质——由各类空隙所构成的岩石称为含水介质，也称为
介质场。含水介质的空间分布与连通特征（孔隙含水介质、裂 隙含水介质、溶质含水介质）是不同的，三种主要类型的含水 介质比较：
❖ 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