水文学基础PPT课件

1、12.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙 Interstices in Interstices in rocksrocksl岩石岩石包括坚硬岩石及松散土。包括坚硬岩石及松散土。l空隙空隙岩、土中各种类型空洞的总称。岩、土中各种类型空洞的总称。l空隙是地下水的空隙是地下水的赋存场所赋存场所和和运移通道运移通道。 孔隙（孔隙（porepore）: : 松散岩石颗粒间的空隙松散岩石颗粒间的空隙 空隙分为空隙分为 裂隙（裂隙（fissurefissure）: : 坚硬岩石破裂产生的空隙坚硬岩石破裂产生的空隙 溶穴（溶穴（cavecave）: : 可溶性岩石被溶蚀后产生的空隙可溶性岩石被溶蚀后产生的空

2、隙第1页/共21页2岩石中的空隙岩石中的空隙分选好，排列疏松的砂分选好，排列疏松的砂分选好，排列紧密的砂分选好，排列紧密的砂分选不好，含泥砂的砾石分选不好，含泥砂的砾石部分胶结的砂岩部分胶结的砂岩第2页/共21页3岩石中的空隙岩石中的空隙有结构空隙的粘土有结构空隙的粘土经过压缩的粘土经过压缩的粘土裂隙发育的岩石裂隙发育的岩石有溶隙和溶穴的可溶岩有溶隙和溶穴的可溶岩第3页/共21页42.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙 一、孔隙（一、孔隙（porepore）l松散岩石是由大小不等的颗粒组成的。颗粒或颗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。粒集合体之间的空隙，

3、称为孔隙。l土体孔隙的描述内容包括：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孔隙的大小、多少、形状、连通程度与分布规律l松散土体宏观上可以分为松散土体宏观上可以分为2 2大类：大类：砂性土砂性土与粘性土与粘性土第4页/共21页51 1、孔隙大小及其影响因素、孔隙大小及其影响因素(1)(1) 孔隙大小与孔隙大小与颗粒大小颗粒大小的关系：的关系：岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小! !思考：思考：孔隙大小与哪些因素有关？孔隙大小与哪些因素有关？分选、胶结填充、排列、颗粒大分选、胶结填充、排列、颗粒大小小第5页/共21页6

4、分选愈差，细粒占的比例愈大，孔隙愈小！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！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。试样的孔隙为细颗粒形成的小孔隙。 问：下列问：下列2 2种试样哪种孔隙大？种试样哪种孔隙大？a砂砾混合样砂砾混合样(2)孔隙大小与岩石颗粒的孔隙大小与岩石颗粒的分选程度分选程度的关系：的关系：b b砾石砾石第6页/共21页7：孔喉孔喉( (d)d)与孔腹与孔腹 ( (d d) )孔喉对水流影响更大，孔孔喉对水流影响更大，孔隙大小可用孔喉直径进行隙大小可用孔喉直径进行比较。比较。立方体（最松散）排列：立方体（最松散）

5、排列： d=0.414D d=0.414D四面体（最紧密）排列：四面体（最紧密）排列： d=0.155D d=0.155D颗粒排列愈紧密，孔隙越颗粒排列愈紧密，孔隙越小！小！ ABCOABCDO第7页/共21页8立方体排列与四面体排列立方体排列与四面体排列第8页/共21页91、影响孔隙大小的因素主要有：、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；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； 反之愈小反之愈小2、天然松散岩石的孔隙特征：、天然松散岩石的孔隙特征

6、：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空隙网络。宏观上宏观上均质各向同性的连续均质各向同性的连续的空隙网络的空隙网络；微观上微观上非均质各向异性的连续非均质各向异性的连续的空隙网络的空隙网络。小结：第9页/共21页102 2、孔隙度、孔隙度(porosity)及其影响因素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？孔隙度的大小与哪些因素有关？ 孔隙大孔隙度也大吗？孔隙大孔隙度也大吗？概念：概念：某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内

7、）中孔隙体积所占的比例。通某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体积所占的比例。通常用常用 n n 表示表示%100TnVVn第10页/共21页11？下面试样哪个孔隙度大？哪个小？下面试样哪个孔隙度大？哪个小？ 试样：试样：a a砾石，砾石，b b砂石，砂石，c c砂砾混合样砂砾混合样 a a砾石砾石( (模型模型) )b b砂土样砂土样c c砂砾混合样砂砾混合样假设假设a a与与b b为等粒的理想圆球体，经计算：为等粒的理想圆球体，经计算：n n砂砂= =n n砾砾说明：说明：孔隙度与颗粒大小无关！孔隙度与颗粒大小无关！第11页/共21页12砂样与砾石样混合时，砾石样中孔隙体积变小，因

8、此孔隙度变小。砂样与砾石样混合时，砾石样中孔隙体积变小，因此孔隙度变小。当粗细颗粒完全混合时，混合样的孔隙度：当粗细颗粒完全混合时，混合样的孔隙度：n n混混= =n n粗粗n n细细l因此影响孔隙度大小的主要因素是试样的因此影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度，分选愈差，孔隙度愈分选程度，分选愈差，孔隙度愈小！小！（1 1）分选程度与孔隙度的关系分选程度与孔隙度的关系第12页/共21页13（2 2）颗粒排列方式对孔隙度的影响颗粒排列方式对孔隙度的影响 理想最疏松排列（立方体）：孔隙度为理想最疏松排列（立方体）：孔隙度为47.64%47.64%； 理想最紧密排列（四面体）：孔隙度为理想最紧

9、密排列（四面体）：孔隙度为25.95%25.95%。 排列愈紧密孔隙度愈小。排列愈紧密孔隙度愈小。第13页/共21页14自然界中松散岩石的孔隙度自然界中松散岩石的孔隙度（P17P17表表2-12-1）。）。岩石名称岩石名称 砾石砾石 砂砂 粉砂粉砂 粘土粘土空隙度空隙度(%) 25(%) 2540 2540 2550 3550 3550 4050 4070 70 这里与粒径的关系是：粒径愈小这里与粒径的关系是：粒径愈小，孔隙度愈大！孔隙度愈大！ 与以上分析有矛盾！为什么？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为何粘性土的孔隙度超过最疏松排列的47.64%47.64%可达

10、可达70%70%？第14页/共21页153 3、粘性土的孔隙与孔隙度、粘性土的孔隙与孔隙度 粘土颗粒粘土颗粒指直径指直径0.0050.005mmmm的颗粒）；的颗粒）； 粘性土颗粒细小，比表面积大，连结力强；颗粒表面带粘性土颗粒细小，比表面积大，连结力强；颗粒表面带电，电， 粘粒在悬浮、推移、互相接触时，易连结起来形成粘粘粒在悬浮、推移、互相接触时，易连结起来形成粘粒团，细小粘粒集合（团）构成粒团，细小粘粒集合（团）构成颗粒集合体。颗粒集合体。颗粒集合颗粒集合体在重力作用下沉积下来，形成峰窝或絮状结构。体在重力作用下沉积下来，形成峰窝或絮状结构。 粘土孔隙粘土孔隙 结构孔隙结构孔隙集合体与集合

11、体、粘粒与粘粒之间的空集合体与集合体、粘粒与粘粒之间的空隙隙; ; 如同海绵、峰窝，或呈絮状结构。如同海绵、峰窝，或呈絮状结构。 次生孔隙次生孔隙虫孔、根系孔、干裂缝等。虫孔、根系孔、干裂缝等。第15页/共21页16影响孔隙度大小的因素主要有：影响孔隙度大小的因素主要有：v颗粒排列颗粒排列v 分选分选v胶结充填程度胶结充填程度v结构及次生孔隙结构及次生孔隙分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大；分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大； 反之愈小；粘性土反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。次生孔隙。小结小结：第16页/共21页172.

12、1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙 二、裂隙二、裂隙 ( (fissurefissure，fracture)fracture) 固结坚硬岩石一般仅残存很小部分的颗粒间的孔隙，主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。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、横向伸短的裂隙的空间形态：两向延伸长、横向伸短的“饼状饼状”分为：分为：风化（卸荷）裂隙、风化（卸荷）裂隙、 成岩裂隙、成岩裂隙、 构造裂隙构造裂隙 从水的从水的赋存与运移角度赋存与运移角度，裂隙描述内容包括：，裂隙描述内容包括： 1) 1) 连通性连通性（裂隙的组数、产状、

13、长度和密度）（裂隙的组数、产状、长度和密度） 2 2) ) 张开性张开性（裂隙宽度）（裂隙宽度） 3 3) ) 裂隙率裂隙率等等第17页/共21页18三、溶穴三、溶穴溶穴：溶穴：可溶岩在地下水溶蚀作用下产生的空隙。可溶岩在地下水溶蚀作用下产生的空隙。 溶孔、溶隙、溶穴、溶洞等溶孔、溶隙、溶穴、溶洞等 对可溶岩要描述岩溶发育特征（裂隙对可溶岩要描述岩溶发育特征（裂隙+ +溶洞）溶洞）1 1）岩溶发育方向）岩溶发育方向 2 2）岩溶率）岩溶率-表示岩溶发育程度表示岩溶发育程度3 3）溶洞（方向、规模等）溶洞（方向、规模等）第18页/共21页192.1 岩石中的空隙四、空隙特征的比较四、空隙特征的比较由空隙所构成的岩石称为由空隙所构成的岩石称为。含水介质有三种：孔。含水介质有三种：孔隙介质、裂隙介质、溶穴介质。隙介质、裂隙介质、溶穴介质。孔隙介质最好，其它较差孔隙介质最好，其它较差孔隙介质分布最均匀，裂隙不均匀，溶穴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，溶穴极悬殊极不均匀；孔隙大小均匀，裂隙大小悬殊，溶穴极悬殊孔隙介质最大，裂隙最小孔隙介质最大，裂隙最小孔隙介质属各向同性，裂隙与溶穴为各向异