水文地质第二章12.ppt

第二章 地下水的储存与循环 一.岩石的空隙特性和地下水储存 （一）岩石的空隙性 随着岩石性质和受力作用的不同，空隙的形状、多少、连通性、分布具有很大差别 空隙分为三类：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶隙 1、孔隙 松散岩石：孔隙体积的多少用孔隙度表示 孔隙度： 孔隙度的大小与下列几个因素有关 （1）岩石的密实程度：岩石颗粒的排列方式 （2）颗粒的均匀性（分选性）：颗粒大小越不均一，其孔隙度就越小 （3）颗粒的形状（浑圆度）：松散岩石颗粒的浑圆度越好，空隙度越小 （4）颗粒的胶结程度：当松散岩石被泥质或其他物质胶结时，其孔隙度就大大降低 （5）粘土的孔隙度往往可以超过上述理论上最大孔隙度值，因粘土颗粒表面常带有电荷，在沉积过程中粘粒聚合，可形成直径比颗粒还大的结构孔隙，和发育有虫孔，根孔，干裂缝等次生孔隙。 松散岩层孔隙度参考数值 2、裂隙 裂隙： 固结的坚硬岩石，受地壳运动及其他内外地质应力作用下岩石破裂变形产生的孔隙称之裂隙 裂隙岩石的空隙性用裂隙率（KT)表示 岩石中的裂隙具有明显的不均匀性 3、溶隙 溶隙：可溶岩中的各种裂隙，被流水溶蚀扩大成为各种形态的溶隙，甚至形成巨大溶洞，这种现象又称岩溶或喀斯特 可溶岩层：石灰岩，白云岩，石膏，盐层 在数量上常用岩溶率KK表示： 溶隙 岩石中空隙连通性——空隙网络特点 松散岩石中孔隙分布于颗粒之间，连通良好，分布均匀，在不同方向上，孔隙通道的大小和多少均很接近。 赋存于其中的地下水分布与流动均比较均匀 坚硬岩石的裂隙 坚硬岩石的裂隙宽窄不等，长度有限的线状裂隙，往往具有一定的方向性。 只有当不同方向的裂隙互相穿插，相互切割，相互连通时，才在某一范围内构成彼此连通的空隙网络。 裂隙的连通性远较孔隙差、地下水相互联系较差。分布和流动往往是不均匀的 可溶岩石的溶隙 可溶岩石的溶隙是一部分原有裂隙与原生孔隙溶蚀扩大而成的，空隙大小悬殊，分布极不均匀。 因此，赋存于可溶岩石的地下水分布与流动极不均匀 （二）地下水的存在形式 1.气态水 2.吸着水 吸着水：由于岩石颗粒表面分子引力和静电引力的作用，使水分子牢固地吸附在颗粒的表面，从而形成的极薄的一层水膜。 这种吸附力达一万大气压，因此，也称为强结合水。 特征不同于一般的水， 厚度仅相当于几个水分子。 水量少，不能被植物吸收 3.薄膜水 在紧紧包围着颗粒表面的吸着水层的外面，还有许多水分子也受到颗粒静电引力的影响，吸附着第二层水膜，称为薄膜水，又称为弱结合水； 特征 厚度可达几千个水分子 其外层可以被植物吸收 吸着水和薄膜水统称为结合水 4.毛细管水 毛细管水是储存于岩石的毛细管孔隙和细小裂隙之中，基本不受颗粒静电引力场作用的力，但受表面张力和重力作用，也称为半自由水 特点：水只能垂直运动 5.重力水 重力水：指在包气带的非毛细管空隙中形成的能自由向下流动的水； 特点：重力水只受重力作用的影响，可以传递静水压力，有冲刷，侵蚀作用，能溶解岩石。 重力水是供水水文地质的主要研究对象 冻土——青藏铁路、青藏公路、新藏公路等工程建设 东北、西北基础工程建设 将在重力水面以上，岩石的空隙未被水饱和的地带称为包气带， 将在重力水面以下，岩石的空隙被水饱和的地带称为则称为饱水带 图2-4 二. 岩石的水理性质 空隙中的重力水的多少如何评价？ 岩石的水理性质：是指空隙大小和数量不同的岩石与水作用，所表现出的容纳，保持，给水和透水性质 容水性：指岩石能容纳一定水量的性能 持水性：在重力作用下，岩石依靠分子引力和毛细力在其空隙中能保持一定水量的性能。 给水性：各种岩石饱水后在重力作用下能自由排出一定水量的性能。 透水性：岩石允许水流通过的能力 容水性 容水性：指岩石能容纳一定水量的性能 容水度是岩石中所容纳水的体积与岩石总体积之比 容纳的水：结合水、毛细水、重力水 容水度与孔隙度的比较 2. 持水性 持水性：在重力作用下，岩石依靠分子引力和毛细力在其空隙中能保持一定水量的性能。 保持的水：结合水、毛细水 毛细持水度和分子持水度 3. 给水性 给水性：各种岩石饱水后在重力作用下能自由排出一定水量的性能。 给出的水：重力水 4. 透水性 透水性：岩石允许水流通过的能力 岩石透水性的强弱，首先取决于岩石空隙的大小（粘土） ，其次是空隙的多少及其形状，以及颗粒的分选程度。 渗透系数（K） 透水岩石——砂，砾石，卵石及裂隙或溶隙发育的坚硬岩石； 半透水岩石——粉质粘土，粉土，黄土，裂隙与岩溶不太发育的坚硬岩石； 不透水岩石——粘土，淤泥，裂隙与岩溶不发育的坚硬岩石 *透水性的好坏是相对的 1、自然条件下，孔隙度相对较大的岩石的特点有 A、组成岩石的颗粒大小悬殊，颗粒形状规则 B、组成岩石的颗粒大小比较均匀，颗粒形状规则