水文地质学基础岩石中的空隙与水解析

1、会计学1水文地质学基础岩石中的空隙与水解析水文地质学基础岩石中的空隙与水解析2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙岩石：岩石：指坚硬的岩石及松散的土层（水文地质学定义）指坚硬的岩石及松散的土层（水文地质学定义）2.1.1 2.1.1 岩石空隙的种类岩石空隙的种类空隙：空隙：岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间松散岩石中的松散岩石中的孔隙孔隙坚硬岩石中的坚硬岩石中的裂隙裂隙可溶岩石中的可溶岩石中的溶穴溶穴地下水赋存场所和运移通道地下水赋存场所和运移通道未固结松散岩层未固结松散岩层固结岩层固结岩层可溶岩层可溶岩层分选好，排列疏松的砂分选好，排列疏松的砂分选好，

2、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2.1 2.1 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2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙 颗粒排列：颗粒排列：立方体时立方体时n=47.64%n=47.64%，四面体，四面体n=25.95%n=25.95%，其余一般介于两者，其余一般介于两者之间，菱面体排列之间，菱面体排列n=26.795%37

3、%n=26.795%37%。 2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙 颗粒形状：棱角多、松散的，颗粒形状：棱角多、松散的，n n大。大。 胶结充填：充填物多时胶结充填：充填物多时n n小。小。 结构及次生裂隙：粘性土中有结构孔隙和虫孔、根结构及次生裂隙：粘性土中有结构孔隙和虫孔、根孔等次生裂隙，均使孔等次生裂隙，均使n n增大。增大。 影响孔隙度大小的主要因素是试样的影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度分选程度。2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩

4、石中的空隙岩石中的空隙颗粒大小及分选性：颗粒大而均匀颗粒大小及分选性：颗粒大而均匀, ,孔隙就大；颗粒大小孔隙就大；颗粒大小不均时，小颗粒充填大颗粒形成的孔隙，孔隙就小；不均时，小颗粒充填大颗粒形成的孔隙，孔隙就小；2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙颗粒排列方式：四面体排列孔喉直径颗粒排列方式：四面体排列孔喉直径d=0.155Dd=0.155D，立方排，立方排d=0.414Dd=0.414D； 颗粒形状：带棱角的易形成架空空间颗粒形状：带棱角的易形成架空空间-较大的空隙；较大的空隙；结构孔隙及次生孔隙（粘性土）。结构孔隙及次生孔隙（粘性土）。2.1

5、 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙裂隙的裂隙的分类分类成岩裂隙构造裂隙风化裂隙 主要发育岩浆岩中，以玄武岩柱状节理最佳，连通、导水性好具有方向性，大小悬殊，分布不均，张裂隙最佳，剪裂隙较差分布在地表附近，发育程度受气侯、地形、岩性、构造等控制特点裂隙：空间形态是两向延伸长，横向延伸短的裂隙：空间形态是两向延伸长，横向延伸短的“饼状饼状”空隙单个空隙单个裂隙是孤立的裂隙是孤立的 。2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙砂岩岩芯中的空隙砂岩岩芯中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙裂隙率裂隙率（Kr）是岩石中裂隙体积（）是岩石中裂隙体积（Vr）与

6、包含裂隙体积在内的）与包含裂隙体积在内的岩石体积（岩石体积（V）的比值，此为体积裂隙率，即）的比值，此为体积裂隙率，即Kr = Vr/V或或Kr = Vr/V100%。亦可用面积裂隙率和线裂隙率表示。亦可用面积裂隙率和线裂隙率表示。2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1.3溶穴溶穴 （1 1）溶穴溶穴（溶隙）（溶隙）（KarstKarst）是指）是指可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀作用下

7、所产生的空隙（空洞）蚀作用下所产生的空隙（空洞）。n在裂隙基础，水流对可溶岩进一在裂隙基础，水流对可溶岩进一步作用的结果步作用的结果 是是扩大了的裂隙扩大了的裂隙溶穴溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等隙、溶洞等2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙溶洞溶洞溶孔溶孔溶隙溶隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙天坑天坑石林石林2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙沸石水 Water in fluorite 结晶水 Water of crystolization 岩石“骨架”中的水 结

8、构水 Constitutional water 结合水 Bound / Hydration water 矿物表面结合水 （强、 弱） 重力水gravitational water 液态水Liquid water 毛细水 capillary water 固态水 Solid water 岩石中的水 岩石空隙中的水 气态水 Vaporous water 结构水结构水，以，以H+H+和和OH-OH-离子的形式存在于离子的形式存在于矿物结晶格架矿物结晶格架某一位置上的水。某一位置上的水。结晶水结晶水是矿物结晶构造中的水，以是矿物结晶构造中的水，以H H2 2O O分子形式存在于矿物结晶格架固分子形式存在

9、于矿物结晶格架固定位置上的水。定位置上的水。 沸石水沸石水(zeolite water)(zeolite water)：方沸石（：方沸石（NaNa2 2AlAl2 2SiSi4 4O O1212nHnH2 2O O）。）。2.2 2.2 岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式弱结合水：弱结合水：结合水的外层由于分子力而粘附在岩土颗粒上的水，又称薄结合水的外层由于分子力而粘附在岩土颗粒上的水，又称薄膜水。其含量，在粘性土中为膜水。其含量，在粘性土中为48%48%，在砂土中为，在砂土中为0.2%0.2%。特点：特点：分子排列不紧密，厚度较大，状态处于固态与液态之间吸引分子排列不紧密，厚度较大，状态处

10、于固态与液态之间吸引力小，密度较大溶解能力较低有一定运动能力，在饱水带中，能传力小，密度较大溶解能力较低有一定运动能力，在饱水带中，能传递静水压力，静水压力大于结合水的抗剪强度时能够运移其外层可被递静水压力，静水压力大于结合水的抗剪强度时能够运移其外层可被植被吸收，有抗剪强度。植被吸收，有抗剪强度。2.2 2.2 岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式结合水与重力水结合水与重力水（a a）椭圆形小粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端朝）椭圆形小粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端朝向颗粒；（向颗粒；（b b）箭头代表水分子所受合力方向）箭头代表水分子所受合力方向2.2 2.2 岩

11、石中水的存在形式岩石中水的存在形式2.2 2.2 岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式毛细水毛细水（capillary watercapillary water）是由于毛细管力作用而保存于）是由于毛细管力作用而保存于包气带内岩层空隙中的地下水。包气带内岩层空隙中的地下水。毛细管毛细管由松散岩石中细小的孔隙通道构成。由松散岩石中细小的孔隙通道构成。2.2 2.2 岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式：悬挂毛细水似串珠状且连续分布，孔角毛细水孤立分布。：悬挂毛细水似串珠状且连续分布，孔角毛细水孤立分布。2.2 2.2 岩石中水的存在形式岩石中水的存在形式容水度一般小于或等于孔隙度。容水度一般小于或

12、等于孔隙度。 对于膨胀土，容水度可大于孔隙度。对于膨胀土，容水度可大于孔隙度。2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质给水度（%） 岩石名称 最大 最小 平均 粘土 Clay 5 0 2 亚粘土 Clayey （sandy clay） 12 3 7 粉砂 Silt 19 3 18 细砂 Fine sand 28 10 21 中砂 Medium sand 32 15 26 粗砂 Course sand 35 20 27 砾砂 Gravelly sand 35 20 25 细砾 Fine gravel 35 21 25 中砾 Medium gravel 26 13 23

13、 粗砾 Course gravel 26 12 22 2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.3岩石的水理性质岩石的水理性质2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙岩石：岩石：指坚硬的岩石及松散的土层（水文地质学定义）指坚硬的岩石及松散的土层（水文地质学定义）2.1.1 2.1.1 岩石空隙的种类岩石空隙的种类空隙：空隙：岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间岩石中没有被固体颗粒占据的那部分空间松

14、散岩石中的松散岩石中的孔隙孔隙坚硬岩石中的坚硬岩石中的裂隙裂隙可溶岩石中的可溶岩石中的溶穴溶穴地下水赋存场所和运移通道地下水赋存场所和运移通道未固结松散岩层未固结松散岩层固结岩层固结岩层可溶岩层可溶岩层2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1.3溶穴溶穴 （1 1）溶穴溶穴（溶隙）（溶隙）（KarstKarst）是指）是指可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀作用下所产生的空隙（空洞）蚀作用下所产生的空隙（空洞）。n在裂隙基础，水流对可溶岩进一在裂隙基础，水流对可溶岩进一步作用的结果步作用的结果 是是扩大了的裂隙扩大了的裂隙溶穴溶穴：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶：溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等隙、溶洞等2.1 2.1 岩石中的空隙岩石中的空隙2.1.3溶穴溶穴 （1 1）溶穴溶穴（溶隙）（溶隙）（KarstKarst）是指）是指可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、可溶的沉积岩（如盐岩、石膏、石灰岩、白云岩等）在地下水溶石灰岩、白云岩等）在地下水溶蚀作用下所产生的空隙（空洞）蚀作用