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CUG 水文地质学基础 Fundamentals of Hydrogeoloy 第二章 岩石中的空隙与水 2.1 岩石中的空隙 2.2 岩石空隙中水的存在形式 2.3 与水的储容运移有关的岩石水理性质 2.1 岩石中的空隙 Interstices in rocks 岩石—包括坚硬岩石及松散土。 空隙—岩、土中各种类型空洞的总称。 空隙是地下水的赋存场所和运移通道。 岩石中的空隙 岩石中的空隙 2.1 岩石中的空隙  一、孔隙（pore） 1、孔隙大小及其影响因素 （3)颗粒排列方式对孔隙大小的影响 孔隙大小特征的描述： 孔喉(d)与孔腹 (d’) 孔喉对水流影响更大，孔隙大小可用孔喉直径进行比较。 立方体（最松散）排列： d=0.414D 四面体（最紧密）排列： d=0.155D 颗粒排列愈紧密，孔隙越小！ 立方体排列与四面体排列 2、孔隙度(porosity)及其影响因素孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标。 孔隙度的大小与哪些因素有关？ 孔隙大孔隙度也大吗？ 自然界中松散岩石的孔隙度（P17表2-1）。 岩石名称 砾石 砂 粉砂 粘土 空隙度(%) 25—40 25—50 35—50 40—70 这里与粒径的关系是：粒径愈小，孔隙度愈大！ 与以上分析有矛盾！为什么？ 为何粘性土的孔隙度超过最疏松排列的47.64%可达70%？ 3、粘性土的孔隙与孔隙度 粘土颗粒（指直径0.005mm的颗粒）； 粘性土颗粒细小，比表面积大，连结力强；颗粒表面带电， 粘粒在悬浮、推移、互相接触时，易连结起来形成粘粒团，细小粘粒集合（团）构成颗粒集合体。颗粒集合体在重力作用下沉积下来，形成峰窝或絮状结构。 粘土孔隙 结构孔隙—集合体与集合体、粘粒与粘粒之间的空隙; 如同海绵、峰窝，或呈絮状结构。 次生孔隙—虫孔、根系孔、干裂缝等。 2.1 岩石中的空隙 二、裂隙 (fissure，fracture) 固结坚硬岩石一般仅残存很小部分的颗粒间的孔隙，主要发育因各种内外力作用产生的裂隙。 裂隙的空间形态：两向延伸长、横向伸短的“饼状” 分为：风化（卸荷）裂隙、 成岩裂隙、 构造裂隙 从水的赋存与运移角度，裂隙描述内容包括： 1) 连通性（裂隙的组数、产状、长度和密度） 2) 张开性（裂隙宽度） 3) 裂隙率等 三、溶穴 溶穴：可溶岩在地下水溶蚀作用下产生的空隙。 溶孔、溶隙、溶穴、溶洞等 对可溶岩要描述岩溶发育特征（裂隙+溶洞） 1）岩溶发育方向 2）岩溶率--表示岩溶发育程度 3）溶洞（方向、规模等） 2.1 岩石中的空隙四、空隙特征的比较 由空隙所构成的岩石称为含水介质。含水介质有三种：孔隙介质、裂隙介质、溶穴介质。 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 空隙率—孔隙介质最大，裂隙最小 渗透性—孔隙介质属各向同性，裂隙与溶穴为各向异性 造成空隙介质差异的主要原因：沉积物形成和空隙形成的地质环境差异。 * * 水文与水资源工程、环境工程专业 第 二讲 孔隙（pore）: 松散岩石颗粒间的空隙 空隙分为 裂隙（fissure）: 坚硬岩石破裂产生的空隙 溶穴（cave）: 可溶性岩石被溶蚀后产生的空隙 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 有结构空隙的粘土 经过压缩的粘土 裂隙发育的岩石 有溶隙和溶穴的可溶岩 松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗粒集合体之间的空隙，称为孔隙。 土体孔隙的描述内容包括： 孔隙的大小、多少、形状、连通程度与分布规律 松散土体宏观上可以分为2大类：砂性土与粘性土 (1) 孔隙大小与颗粒大小的关系： 岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小! 思考：孔隙大小与哪些因素有关？ 分选、胶结填充、排列、颗粒大小 1、孔隙大小及其影响因素 分选愈差，细粒占的比例愈大，孔隙愈小！ 胶结程度越好，充填物越多，孔隙愈小！ a试样的孔隙为细颗粒形成的小孔隙。 ？ 问：下列2种试样哪种孔隙大？ a—砂砾混合样 (2)孔隙大小与岩石颗粒的分选程度的关系： b—砾石 A B C O A B C D O 1、影响孔隙大小的因素主要有： 颗粒大小；颗粒排列；分选及胶结充填程度 颗粒愈粗，分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙愈大； 反之愈小 2、天然松散岩石的孔隙特征： 大小不同、形状各亦，弯曲程度不同，沿程变化的通道构成的复杂的空隙网络。 宏观上——均质各向同性的