水文地质学基本ppt课件.ppt

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1、地下水科学与工程教研室水文地质学基础FundamentalsofHydrogeology第二章岩石中的孔隙与水分2.1岩石中的空隙2.2岩石中水的存在形式2.3岩石的水理性质2.4有效应力原理与松散岩土压密2.1岩石中的空隙岩石：指坚硬的岩石及松散的土层（水文地质学定义）2.1.1岩石空隙的种类空隙：岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间松散岩石中的孔隙坚硬岩石中的裂隙可溶岩石中的溶穴地下水赋存场所和运移通道未固结松散岩层固结岩层可溶岩层分选好，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2.1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

2、可溶岩2.1岩石中的空隙2.1.2孔隙（1）孔隙是指松散岩石中颗粒或其集合体之间的空隙。特点：①呈小孔状，②分布均匀且密集，③连通性好。（2）孔隙度是指某一体积岩石（包括颗粒骨架和孔隙在内）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VT=Vn+Vs,其中n为孔隙度，Vn为孔隙体积，Vs为岩石固体颗粒体积，VT为岩石总体积。2.1岩石中的空隙（3）孔隙度(n)大小的影响因素：2.1岩石中的空隙（3）孔隙度(n)大小的影响因素：①分选程度：分选差时n小，大小混杂时n小；②颗粒排列：立方体时n=47.64%，四面体n=25.95%，其余一般介于两者之间，菱面体排列n=26.7

3、95%≈37%。2.1岩石中的空隙（3）孔隙度(n)大小的影响因素：③颗粒形状：棱角多、松散的，n大。④胶结充填：充填物多时n小。⑤结构及次生裂隙：粘性土中有结构孔隙和虫孔、根孔等次生裂隙，均使n增大。影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度。2.1岩石中的空隙2.1岩石中的空隙2.1岩石中的空隙2.1岩石中的空隙（4）孔隙大小的影响因素孔喉是指孔隙通道中最细小的部分，孔腹是孔隙中最宽大的部分。孔隙大小影响地下水运动，孔喉对水流动的影响更大。2.1岩石中的空隙（4）孔隙大小的影响因素①颗粒大小及分选性：颗粒大而均匀,孔隙就大；颗粒大小不均时，小颗粒充填大颗粒形成的孔隙，孔隙就小；2.1

4、岩石中的空隙（4）孔隙大小的影响因素2.1岩石中的空隙（4）孔隙大小的影响因素②颗粒排列方式：四面体排列孔喉直径d=0.155D，立方排d=0.414D；③颗粒形状：带棱角的易形成架空空间---较大的空隙；④结构孔隙及次生孔隙（粘性土）。2.1岩石中的空隙2.1.2裂隙裂隙是指固结的坚硬岩石（沉积岩、岩浆岩和变质岩）在各种应力作用下岩石破裂变形而产生的空隙。以裂隙率表示。成岩裂隙是指岩石在成岩过程中由于冷凝收缩（岩浆岩）或固结干缩（沉积岩）而产生的裂隙，以玄武岩柱状节理最有水文地质意义。构造裂隙是指岩石在构造变动中受力而产生的裂隙。具有方向性，大小悬殊，分布不均匀。风化裂隙是指岩石在风

5、化营力作用下发生破坏而产生的裂隙。主要分布于地表附近。2.1岩石中的空隙裂隙的分类成岩裂隙构造裂隙风化裂隙主要发育岩浆岩中，以玄武岩柱状节理最佳，连通、导水性好具有方向性，大小悬殊，分布不均，张裂隙最佳，剪裂隙较差分布在地表附近，发育程度受气侯、地形、岩性、构造等控制特点裂隙：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。2.1岩石中的空隙砂岩岩芯中的空隙2.1岩石中的空隙2.1.2裂隙裂隙率（Kr）是岩石中裂隙体积（Vr）与包含裂隙体积在内的岩石体积（V）的比值，此为体积裂隙率，即Kr=Vr/V或Kr=Vr/V×100%。亦可用面积裂隙率和线裂隙率表示。2.1岩石中

6、的空隙裂隙玄武岩成岩裂隙花岗岩构造裂隙风化裂隙2.1岩石中的空隙2.1岩石中的空隙成岩和构造裂隙2.1岩石中的空隙2.1.3溶穴（1）溶穴（溶隙）（Karst）是指可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀作用下所产生的空隙（空洞）。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2.1岩石中的空隙溶洞溶孔溶隙2.1.3溶穴岩溶岩体：要描述裂隙特征及岩溶发育特征（裂隙+溶洞）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）岩溶率（Kk）是指溶穴的体积（Vk）与包含溶穴在内的岩石体积（V）的比值，

7、即即Kk=Vk/V或Kk=Vk/V×100%。2.1岩石中的空隙天坑石林（3）空隙网络是由岩石中的空隙按一定方式连接起来所构成的网络有效的储水空间和运移通道①松散岩石中的孔隙连通性好，分布均匀，其中的地下水分布与流动比较均匀，为孔隙水。②坚硬基岩中的裂隙，连通性较差，分布不均匀，宽窄不等，多具有方向性，其中的地下水相互关联差，分布流动不均匀，为裂隙水。③可溶岩石中的溶穴是一部分原有裂隙与原生孔缝溶蚀而成，大小悬殊，分布不均，其中的地下水分布与流