第二章_岩石中的孔隙和水分.ppt

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第二章_岩石中的孔隙和水分

第二章 岩石中的孔隙和水分 内容:掌握岩土中空隙的三种类型:孔隙、裂隙和溶穴;重点掌握孔隙的大小、多少(空隙率)的表征及其影响因素;了解不同空隙的特征与他们之间的差异。掌握空隙中水的存在形式,了解结合水、重力水、毛细水的特点;掌握岩土孔隙度、给水度、持水度的概念和他们的关系,以及影响因素;了解容水度、含水量、透水性的概念。 重难点:岩土中空隙的三种类型,以及影响孔隙的大小、多少(空隙率)的因素(也是难点);空隙中水的存在形式及其特征;重点掌握岩土孔隙度、给水度(也是难点)和持水度的概念以及他们的关系。 岩石中的孔隙: 岩石中水的存在形式 与水的储容及运移有关的岩石性质 有效应力原理与松散岩土压密 第一节 岩土中的空隙 地壳表层十余公里范围内,都或多或少存在着空隙,特别是深部1~2km以内,空隙分布较为普遍。按维尔纳茨基(В.И.Вернадский)的形象说法,“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。 ????岩石——在水文地质学中包括坚硬的岩石(基岩)及松散的土层。 ?空隙——是指岩石(岩土)中各种类型的空洞的总称。 研究空隙的意义:空隙是地下水的赋存场所(places)和运移通道(conduits)。空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律,对地下水的分布和运动具有重要影响。 空隙依据成因分为三类,即:松散岩石中的孔隙,坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴 一、孔隙 孔隙:松散岩石颗粒间的空隙.土体孔隙特征主要描述孔隙的大小、多少、形状、连通性与胶结等。 松散土体宏观上可以分为两大类:砂砾石土和粘性土。 (1)砂砾石孔隙大小及其影响因素 ????首先,请大家比较以下三种砂砾石试样的孔隙大小 三种试样所构成的孔隙哪类大?哪类小? 简单归纳,影响砂砾石土孔隙大小的主要因素有: ????①颗粒大小:与构成砂砾石土的颗粒粒径成正比(图2-1理解) ????②颗粒排列:立方体(疏松)、 四面体(紧密) 由图2-2可以总结出,颗粒呈立方体排列为最疏松的排列方式,颗粒呈四面体排列为最紧密的排列方式。因此,颗粒排列的紧密程度,影响孔隙大小。 ③试样的分选: 试样的分选是指样品的颗粒粒径的级配情况。 ??? 在颗粒成分累积曲线上,取累积含量为60%处的颗粒直径 ,除以累积含量为10%处的颗粒直径 ,此系数可表征松散岩石的分选程度。 ???? 试样颗粒粒径分布域大,试样的分选也就差,颗粒大小越混杂,大孔隙易被小颗粒充填,样品的孔隙也就变小。样品分选较差时,孔隙大小取决于充填大孔隙中实际构成孔隙的细小颗粒的直径(如图2-1,3)。 ④颗粒形状及胶结充填情况等。(自学)。 孔隙的大小:可以用孔喉(d)和孔腹(d` )来定量表征。 ???? 理想条件下孔喉(d)、孔腹( d` )与构成孔隙颗粒的直径有关,如图2-2理想等粒圆球状颗粒,立方体排列条件下,有以下关系: ????孔喉(d)与颗粒(D)的关系为: d = 0.414D ????孔腹(d` )与颗粒(D)的关系为: d` = 0.732D (2)砂砾石的孔隙度(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,常用n表示。 孔隙度是指某一体积岩土(包括孔隙在内)中孔隙体积所占的比例。 式中: 为孔隙度, 为孔隙体积, 为岩石总体积。 ????孔隙度是一个比值,常用可用小数或百分数表示。 请思考并回答:砂砾类土的孔隙度大小与什么有关? ? a. 与排列有关:试样排列的紧密与疏松是影响孔隙度的重要因素 ???? 由几何学可知,立方体排列为最松散排列,四面体排列为最紧密排列,自然界中松散岩石的孔隙度大多介于此两者之间。理想最疏松排列孔隙度为47.64%,最紧密排列孔隙度为25.95% 。(参照图2-2) ????b. 与分选有关:这点与上述讨论影响孔隙大小的原理相同,图2-1—三种砂砾石试样的模型图,不难理解分选好坏是影响孔隙度的主要原因。 ???? 比较一下:①砾石与②砂石的孔隙度大小。 ??? ③?理想情况下砾石与砂石混合的试样孔隙度:???? n混合=n砾石×n沙石 ?c. 与颗粒形状、胶结充填情况有关: ???? 颗粒形状与沉积物磨圆度有关,扁平装和棱角状的颗粒容易形成架空状结构,造成颗粒;颗粒间发生胶结或孔隙被充填,直接减少孔隙数量,使孔隙度减小。 ?d.自然界中松散岩石的

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