水文地质学基础(课件)中国地质大学（武汉）11 裂隙水

1、第第十一十一章章 裂隙水裂隙水11.1 11.1 概述概述11.2 11.2 裂隙水的类型裂隙水的类型11.3 11.3 裂隙介质及其渗流裂隙介质及其渗流11.4 11.4 裂隙介质的研究方法裂隙介质的研究方法11.5 11.5 断裂带的水文地质意义断裂带的水文地质意义2水文地质学基础水文地质学基础11.1 概述概述赋存并运移于基岩裂隙系统中的水，称为裂隙水。赋存并运移于基岩裂隙系统中的水，称为裂隙水。基岩裂隙含水系统基岩裂隙含水系统3水文地质学基础水文地质学基础构造裂隙水的特点构造裂隙水的特点分布的不均匀性分布的不均匀性：有的地方打井有水，有的地方无水。有的地方打井有水，有的地方无水。4水文

2、地质学基础水文地质学基础11.2 裂隙水的类型裂隙水的类型 裂隙水按其介质中空隙的成因可分为：裂隙水按其介质中空隙的成因可分为：成岩裂隙水成岩裂隙水、风化裂隙水、构造裂隙水、风化裂隙水、构造裂隙水。岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩等均可产生成岩裂隙。沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩等均可产生成岩裂隙。成岩裂隙水5水文地质学基础水文地质学基础成岩裂隙的基本特征成岩裂隙的基本特征 沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的，含水意义沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的，含水意义不大。不大。 陆地喷溢而

3、出的玄武岩成岩最为发育：陆地喷溢而出的玄武岩成岩最为发育：岩浆冷凝收缩时，由岩浆冷凝收缩时，由于内部张力作用产生垂直于冷凝面的六方柱状节理及层面节于内部张力作用产生垂直于冷凝面的六方柱状节理及层面节理。此类成岩裂隙大多张开且密集均匀、连通良好，常常构理。此类成岩裂隙大多张开且密集均匀、连通良好，常常构成储水丰富、导水通畅的层状含水系统。成储水丰富、导水通畅的层状含水系统。 侵入岩接触带的等处的形成裂隙含水层：侵入岩接触带的等处的形成裂隙含水层：岩脉及侵入岩接触岩脉及侵入岩接触带，由于冷凝收缩，以及冷凝比较晚的岩浆流动产生应力，带，由于冷凝收缩，以及冷凝比较晚的岩浆流动产生应力，张开裂隙发育，常

4、形成近乎垂直的带状裂隙含水系统。熔岩张开裂隙发育，常形成近乎垂直的带状裂隙含水系统。熔岩流冷凝时，流下喷气孔道，或表层凝固，下部未冷凝的熔岩流冷凝时，流下喷气孔道，或表层凝固，下部未冷凝的熔岩流而形成熔岩孔洞或管道。流而形成熔岩孔洞或管道。6水文地质学基础水文地质学基础风化裂隙水风化裂隙水暴露地表的岩石，在温差和水、空气、生物等风化营暴露地表的岩石，在温差和水、空气、生物等风化营力作用下，形成的裂隙。力作用下，形成的裂隙。风化裂隙的发育主要受风化裂隙的发育主要受岩性岩性、气候气候及及地形地形的控制。的控制。风化裂隙常在成岩裂隙与构造裂隙的基础上进一步发育，风化裂隙常在成岩裂隙与构造裂隙的基础上

5、进一步发育，形成密集均匀、为明显方向性、连通良好的裂隙网络。形成密集均匀、为明显方向性、连通良好的裂隙网络。风化裂隙带呈壳状分布，一般厚数米到数十米。母岩构风化裂隙带呈壳状分布，一般厚数米到数十米。母岩构成隔水底板，一般为潜水；被后期沉积物履盖的古风化成隔水底板，一般为潜水；被后期沉积物履盖的古风化壳，可为承压水壳，可为承压水(图图11-2)。7水文地质学基础水文地质学基础图图11-2 风化裂隙水示意图风化裂隙水示意图8水文地质学基础水文地质学基础构造裂隙水构造裂隙水构造裂隙是在地壳运动过程中岩石在构造应力作用下产构造裂隙是在地壳运动过程中岩石在构造应力作用下产生的，它是所有裂隙成因类型中最常

6、见、分布范围最广生的，它是所有裂隙成因类型中最常见、分布范围最广、与各种水文地质问题关系最密切的类型，是裂隙水研、与各种水文地质问题关系最密切的类型，是裂隙水研究的主要研究对象。究的主要研究对象。构造裂隙的张开宽度、延伸长度、密度以及导水性受下构造裂隙的张开宽度、延伸长度、密度以及导水性受下列四个因素影响：列四个因素影响： 岩石岩石(层层)力学性质力学性质、构造应力构造应力、构造部位构造部位、深度深度。9水文地质学基础水文地质学基础11.3 裂隙介质及其渗流裂隙介质及其渗流裂隙及裂隙网络裂隙及裂隙网络一个独立的裂隙可以看作两壁之间的一个窄缝，在自一个独立的裂隙可以看作两壁之间的一个窄缝，在自身

7、所在平面的两个方向上延伸比较长，而在第三个方身所在平面的两个方向上延伸比较长，而在第三个方向上延伸很短，因此在空间上可看作一个椭圆形的薄向上延伸很短，因此在空间上可看作一个椭圆形的薄饼。饼。裂隙级次及其作用：裂隙级次及其作用： 微小裂隙微小裂隙(原生和次生的原生和次生的)，几十十几条，几十十几条/m，隙宽非常，隙宽非常小，导水性能非常差，但由于数量众多，具有一定的小，导水性能非常差，但由于数量众多，具有一定的贮水意义；贮水意义；中裂隙中裂隙(顺层的顺层的)，数条，数条/m，长度延伸几，长度延伸几m到几十到几十m，隙，隙宽达几宽达几mm，具有连通、贮水、导水作用；，具有连通、贮水、导水作用；10

8、水文地质学基础水文地质学基础大裂隙大裂隙(巨裂隙即断层巨裂隙即断层)，数量很少，但张开宽度大，延，数量很少，但张开宽度大，延伸远，如正断层，在传输地下水中起控制作用。伸远，如正断层，在传输地下水中起控制作用。单个裂隙在其自身所在的平面上的延伸是有限的，单个单个裂隙在其自身所在的平面上的延伸是有限的，单个裂隙或同一方向上的若干平行裂隙并不能构成联系的导裂隙或同一方向上的若干平行裂隙并不能构成联系的导水空间，只有不同方向的裂隙相互交切构成一个导水网水空间，只有不同方向的裂隙相互交切构成一个导水网络时，才能在一定范围内具有传输地下水的功能。络时，才能在一定范围内具有传输地下水的功能。裂隙含水系统裂隙

9、含水系统是指一定范围内相互连通的不同级次是指一定范围内相互连通的不同级次的裂隙所构成的空隙网络。的裂隙所构成的空隙网络。主干裂隙延伸广阔，可连通不同层面裂隙和大范围小裂隙，水量较大。如果存在更高级次的导水断裂，将若干主干裂隙串通，则可形成更大规模的含水裂隙网络。11水文地质学基础水文地质学基础裂隙水流的基本特征裂隙水流的基本特征 裂隙含水系统通常具有树状或脉状结构，一些大的导裂隙含水系统通常具有树状或脉状结构，一些大的导水通道作用突出，使裂隙水表现出明显的不均匀性，水通道作用突出，使裂隙水表现出明显的不均匀性，有时表现突变性：有时表现突变性：同一裂隙含水系统是不同级次裂隙的集合体；同一裂隙含水

10、系统是不同级次裂隙的集合体；在同一裂隙岩层中，可能包含着若干个规模不同且互在同一裂隙岩层中，可能包含着若干个规模不同且互不联系的裂隙含水系统；不联系的裂隙含水系统；在整个岩体中，裂隙通道所占的比例很低，一般为千在整个岩体中，裂隙通道所占的比例很低，一般为千分之几至千分之十几，水流只发生在组成导水网络的分之几至千分之十几，水流只发生在组成导水网络的各裂隙通道内，因此，渗流场实际上是不连续的。各裂隙通道内，因此，渗流场实际上是不连续的。12水文地质学基础水文地质学基础11.4 裂隙介质的研究方法裂隙介质的研究方法等效多孔介质方法等效多孔介质方法把非连续的裂隙系统假设为连续的孔隙系统。把非连续的裂隙系统假设为连续的孔隙系统。13水文地质学基础水文地质学基础连续介质连续介质1-强渗透性裂隙系统，强渗透性裂隙系统，连续介质连续介质2-微裂隙和基岩孔隙；微裂隙和基岩孔隙；那么，那么，双重介质双重介质=连续介质连续介质1+连续介质连续介质2，而且，而且，两者存在水力交换。两者存在水力交换。双双重重介介质质法法非连续介质法非连续介质法建立裂隙网络模型，计建立裂隙网络模型，计算每条裂隙的水流状态算每条裂隙的水流状态14水文地质学基础水文地质学基础11