水文地质学岩石中的空隙与水

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1、水文地质学第二章岩石中的空隙与水贵州大学资源与环境工程学院勘察与技术工程教研室本章内容2.1岩石中的空隙2.2空隙中的水2.3岩石的水理性质2.1岩石中的空隙岩石——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赋存场所(places)和运移通道(conduits)空隙分为：孔隙（pore）--unconsolidatedsoil--（第四纪地质学）裂隙（fissure）--hardrock---（构造地质学）溶穴（cavity）--dissolublerock--（岩溶地貌学

2、）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。岩土的空隙孔隙（pore,void）：主要存在于松散岩石中孔隙的描述有：孔隙的大小，多少，形状，连通与分布松散岩石宏观上可以分为两大类：砂砾石与粘性土1.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2.1.1孔隙孔隙与粒径关系松散砂砾石孔隙大小与分选的关系—好、坏？四面体排列立方体排列颗粒排列方式与孔隙大小关系d’立方体排列的理想等径园球颗粒孔隙大小特征的描述：孔喉(d)d=0.414D孔腹(d’)d’=

3、0.732D四面体排列的理想等径园球颗粒孔喉(d)d=0.155D砂砾石土孔隙大小与什么有关？颗粒大小、排列（立方体或四面体）、分选、胶结与充填等。2.砂砾石的孔隙度（porosity）及其影响因素孔隙度定义：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。孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标,通常用n表示问：孔隙度的大小与什么有关？——与颗粒大小有关？a.与排列有关——紧密与疏松理想最疏松孔隙为47.64%，最紧密排列孔隙为25.95%。b.与分选有关——下面试样哪个孔隙度大？哪个小？影响孔隙度大小的

4、主要因素是试样的分选程度。不同颗粒大小的试样——孔隙度？三种粒径虽然孔隙大小各异，但孔隙度完全相同排列不同分选不同自然界中松散岩石的孔隙度与上述讨论的略有不同，P17表2-1。矛盾之一：与粒径的关系不是愈大则愈大？矛盾之二：孔隙度超过最疏松排列的47.64%—达到70%3.粘性土的孔隙与孔隙度粘土颗粒•颗粒直径＜0.005mm；•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“粘粒团”构成颗粒集合体；•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

5、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、裂隙裂痕等粘性土的结构，不同比例电镜扫描片2.1.2裂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——裂隙。按成因分为：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：a裂隙的连通性（组数、产状、长度和密度）；b张开性（裂隙宽度）；c裂隙率；d充填情况。风化（卸荷）裂隙构造裂

6、隙成岩裂隙2.1.3溶穴溶穴（solutioncavity）cavern——是扩大了的裂隙。在孔隙或裂隙基础，水流对可溶岩进一步作用的结果溶穴可分为：溶孔、溶隙、溶洞。岩溶岩体：要描述裂隙特征及岩溶发育特征（裂隙+溶洞）a岩溶发育方向；b岩溶发育程度—面/体岩溶率、钻孔遇洞率；c溶洞（方向、规模等）。溶洞溶孔溶隙2.1.4孔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

7、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；孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊空隙比率—孔隙介质最大，裂隙最小渗透性—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2.1.4空隙特征的对比1.什么叫孔隙度？孔隙度大与孔隙大有区别吗？2.坚硬的花岗岩、砂岩、灰岩的空隙特征有何异同点？岩石中的空隙——思考题本章内容2.1岩石中的空隙2.2空隙中的水2.3岩石的水理性质2.2空隙中的水空隙中水的三种存在状态：气态液态固态

8、空隙中水的三种存在形式：结合水——（absorbedwater,boundwater）重力水——（gravitationalwater;bulkwater）毛细水——（capillarywater）结合水（absorbedwater,boundwater）定义：附着于固体表面，在自身重力下不能运动的水（结合水具有一定的抗剪强度）抗剪强度的产生及大小与什么有关