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第二章 岩石中的空隙与水分 本章内容： 岩石中的空隙 岩石中水的存在形式 岩石的水理性质 有效应力原理与松散岩土压密 第一节 岩石中的空隙 一 引言 1. 岩石空隙在地球上的分布：地壳表层十余公里，尤其近一、两公里以内。 2. 岩石空隙的水文地质意义：是地下水的赋存场所和运移通道。 3. 岩石空隙的描述：形状、大小、多少、分布规律和连通性。 4. 岩石空隙的水文地质分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙、可溶岩石中的溶穴。 二、孔隙 1. 概念：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒之间或颗粒集合体之间的空隙。 2. 分布：必威体育精装版沉积、新生界、主要在第四系沉积层中的碎石土、砂土、粘土等，其次是胶结不完全的第三系或中生界部分地层。 3. 特征： 多少 度量指标：孔隙度（n） （1）概念：某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。 （2）研究意义（作用）：影响岩石储容地下水的能力的大小。 （3）测定方法： 砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀不能； 容重-比重法：细砂，先测岩石的容重r、比重 粘性土的孔隙与孔隙度 （1）粘土颗粒 粘性土：土体颗粒直径﹤0.005mm 粘土由于颗粒细小，比表面积大，颗粒表面常带有电荷，所以连结力强 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，可形成比颗粒自身还大的结构孔隙 集合体与集合体结合构成粘性土的沉积结构特征。 （2）粘土孔隙 粘性土：蜂窝、絮状结构，如同海绵 结构孔隙：集合体与集合体、粘粒与粘粒之间的孔隙。 次生孔隙：虫孔、根系孔、干裂缝等。 表2-1 松散岩石孔隙度参考数值（据弗里泽等，1987） 注：（１）与粒径的关系不是粒径愈大则孔隙度愈大 （２）孔隙度超过最疏松排列的47.64％，达到70％ 大小 （1）研究意义（作用）：孔腹和孔喉，影响地下水的运动，尤其是孔喉直径大小对地下水流动起关键性作用。 （2）影响因素： 颗粒大小：尤其是细小颗粒的大小，颗粒越大形成的孔隙越大。 颗粒排列方式：理想等粒圆球状颗粒，颗粒直径为D，孔喉直径为d， 作立方体排列时，d=0.414D；作四面体排列时，d=0.155D。 对于粘性土：还与结构孔隙、次生孔隙有关。 三、裂隙 1. 概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外营力的作用，使岩石遭到破坏而形成的空隙。 2. 分布：主要分布在坚硬岩层：除沉积岩、变质岩、岩浆岩等保留原生成岩孔隙外，主要是在后期构造应力作用下产生后生裂隙。 3. 分类：按成因分： 成岩裂隙 岩浆作用：侵入、喷出、冷凝收缩（岩浆岩） 沉积作用：固结、干缩 （沉积岩）。 岩浆岩最普遍，玄武岩（基性）柱状节理最有水文地质意义。 风化裂隙：后期风化作用形成的各种裂隙； 构造裂隙：后期的构造应力作用形成的各种裂隙； ４．特征 大小：具有级次性，如，大构造断裂带，次级造断裂带，再次一级造断裂带，小到用显微镜进行微观裂隙观测。 连通性：总体上不好，局部可能很好，形成裂隙系统。找水，局部裂隙，最好找在最大断裂带上，主干断裂， 裂隙含水系统。 多少：裂隙率。包括线裂隙率、面裂隙率和体裂隙率。在野外研究裂隙时，测定裂隙的方向、宽度、延伸长度、充填等。 表2-2 各种岩石裂隙率数值表（变化范围） 四、溶穴或岩溶 1. 概念：具有可溶岩石裂隙，在地下水流作用下形成。 2. 分布：可溶岩的沉积岩，如常见的灰岩，白云岩。 3. 种类：溶孔（石灰岩的微空隙）、溶蚀裂隙、溶洞、地下暗河等。 ４．特征： 形状：有方向性，主要在裂隙基础上进一步溶蚀而成，所以具有裂隙特征。 大小：尺寸极不均匀，暗河，主干溶蚀形成。 多少：岩溶率 分布：极不均匀（保留了原有裂隙特征） 连通性：总体上差，局部可以很好，形成溶穴含水系统。 五、自然界岩石空隙的复杂性 发育状况复杂： 粘性土层既有孔隙也有裂隙，按水井讲，粘土--隔水层，若粘土中有存在干缩裂隙可以为含水层，如河南驻马店粘土层，可以为含水层（取的是裂隙中的水）。 坚硬岩石：既有孔隙，又有裂隙，如甘肃白垩系岩石。 可溶岩里保留原来的裂隙，甚至有孔隙存在。 六、地下水分类 按含水介质（空隙特征）划分： 孔隙水、裂隙水、岩溶水 第二节 岩石中水的存在形式 一、水的存在形式及类型 二、结合水 1、概念：分布在颗粒表面受静电引力大于重力，而不能在自身重力作用下发生运动的那部分水。 2、成因： 带电荷的固体土颗粒表面，一般