水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 第2章 巖石中的空隙與水(下)

FundamentalsofHydrogeoloy水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第2章巖石中的空隙與水（下）

TheIntersticesandWaterinRocks中國(guó)地質(zhì)大學(xué)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)組佛鳴一鼎提供，更多地大資料qq:605734043內(nèi)部資料及歷年真題本章內(nèi)容

2.1巖石中的空隙2.2空隙中的水

2.3巖石的水理性質(zhì)2.2空隙中的水存在形式：氣態(tài)固態(tài)液態(tài)

設(shè)想實(shí)驗(yàn)：材料（玻璃珠子、細(xì)管）+水（水杯）結(jié)合水——（absorbedwater,boundwater）重力水——（gravitationalwater;bulkwater）毛細(xì)水——（capillarywater）定義附著于固體表面，在自身重力下不能運(yùn)動(dòng)的水即結(jié)合水具有一定的抗剪強(qiáng)度？抗剪強(qiáng)度的產(chǎn)生與大小與什么有關(guān)

表面引力—服從庫(kù)侖定律，隨固體表面的距離加大而減弱性質(zhì)結(jié)合水具有固態(tài)和液態(tài)水的雙重性質(zhì)；即自身重力作用下不能運(yùn)動(dòng)，在外力作用下能夠移動(dòng)（運(yùn)動(dòng)）及變形意義只要有固相表面就存在結(jié)合水，存在范圍廣，其量很?。ńY(jié)合水膜很薄），當(dāng)孔隙直徑小于2倍結(jié)合水膜厚度時(shí)，孔隙中只含有不能自由運(yùn)動(dòng)的結(jié)合水（稱無(wú)效空間）2.2.1結(jié)合水結(jié)合水與重力水結(jié)合水與重力水111222111111111111111111111111111111111111111111111重力水（gravitationalwater;bulkwater）遠(yuǎn)離固相表面，水分子受固相表面吸引力的影響極其微弱，主要受重力影響。重力影響下可以自由運(yùn)動(dòng)無(wú)重力作用下水的存在？如在太空中瓶中的水分布—受表面吸引的作用液態(tài)水的特征地層內(nèi)巖石空隙中如果存在一定的重力水，就可以通過(guò)泉，或井流出（抽出）重力水是水文地質(zhì)學(xué)研究的主要對(duì)象，也是勘察的主要對(duì)象2.2.2重力水結(jié)合水與重力水毛細(xì)水（capillarywater）

1、基本概念毛細(xì)現(xiàn)象：根據(jù)細(xì)小管插入水中，水上升至一定高度停下來(lái)毛細(xì)力：毛細(xì)水：受到表面吸引力，重力，還有另一種力—稱毛細(xì)力的作用，產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象我們可以把毛細(xì)力歸納為3點(diǎn)：2.2.3毛細(xì)水毛細(xì)力的產(chǎn)生：是在三相界面上內(nèi)彎液面引起——液面彎曲產(chǎn)生的毛細(xì)力的方向：作用方向始終指向彎曲液面的凹例凹凸彎液面是指相對(duì)于液相一側(cè)而言的凹形彎液面—負(fù)的毛細(xì)壓強(qiáng)---如同真空吸力凸形彎液面—正的毛細(xì)壓強(qiáng)毛細(xì)力的大?。好?xì)力大小與彎液面的曲率成正比（曲率大,毛細(xì)力大;曲率小，毛細(xì)力?。?/p>

一根毛細(xì)管子，管徑越小，毛細(xì)力越大；反之亦然

毛細(xì)力大，毛細(xì)上升高度也越大2.2.3毛細(xì)水（續(xù)1）——毛細(xì)力2.2.3毛細(xì)水（續(xù)2）

滴水下雨

砂土黃土

器皿

礫石思考：1.上細(xì)下粗土層，滴水，水停留在何處？2.黃土層中挖平洞，下大雨后，洞內(nèi)能否接到水？2.2.3毛細(xì)水（續(xù)3）——毛細(xì)水的存在形式支持毛細(xì)水：在地下水面支持下存在的（附著水面上的），隨地下水升降而升降b)懸掛毛細(xì)水：脫離水面，巖石細(xì)小孔隙中保留的水分c)孔角毛細(xì)水地下水位下降支持毛細(xì)水與懸掛毛細(xì)水2.2.3毛細(xì)水（續(xù)4）2.3巖石的水理性質(zhì)巖石：是包括骨架與空隙在內(nèi)的總稱水理性質(zhì)：水文地質(zhì)學(xué)主要涉及是與水分儲(chǔ)容、釋出與運(yùn)移有關(guān)的性質(zhì)包括：孔隙度容水度含水量持水度給水度透水性2.3.1容水度和孔隙度（porosity）容水度是反映巖石最大含水能力對(duì)比：孔隙度n與容水度

兩者有何關(guān)系？容水度定義：巖石完全飽水時(shí)，所能容納的最大水體積與巖石總體積之比2.3.2含水量（watercontent）__

巖石樣品實(shí)際保留水分的狀況，反映的是某巖樣在某時(shí)刻的含水狀態(tài)。又稱巖石的天然含水量巖石的含水量受到環(huán)境影響會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化。含水量（watercontent）__2.3.3持水度（specificretention）__Sr反映巖石的持水能力——巖石最大保持水分的能力持水度定義：巖石最大持水量（持水體積）與巖石總體積之比。持水度（specificretention）__Sr給水度（specificyield）——(d)1、定義：當(dāng)?shù)叵滤幌陆狄粋€(gè)單位高度時(shí)，單位水平面積巖石柱體，在重力作用下釋放出來(lái)的水體積，稱為給水度當(dāng)水位下降一個(gè)單位，土層孔隙中是否所有的水都流出來(lái)？在土層中會(huì)保留什么形式的水？保留的水有：結(jié)合水(膜)，孔角毛細(xì)水，有時(shí)懸掛毛細(xì)水與支持毛細(xì)水2.3.4

給水度（specificyield）參見：均質(zhì)土包氣帶水分分布2.3.4給水度（specificyield）（續(xù)1）均質(zhì)土包氣帶水分分布2、影響給水度——μ值的因素？礫石、粗砂、細(xì)砂、砂礫混合樣相比較，哪種樣給水度大a)巖性：空隙大的樣品，給水度大，μ≈n礫＞粗砂＞…＞粉砂——（與粒徑有關(guān)）顆粒細(xì)小者，比表面積大，結(jié)合水與孔角毛細(xì)水殘留多，除巖性外，同一巖層中其它原因也可造成μ不同，為什么？b)地下水位初始埋深（H0）當(dāng)?shù)叵滤怀跏悸裆畲笥谥С置?xì)水帶高度時(shí)H0

＞＞hc,可達(dá)最大μ值。當(dāng)H0＜＜hc時(shí)，地下水位下降時(shí)，原重力水大多轉(zhuǎn)化為支持毛細(xì)水，土層給水量大大降低，μ變小。土層含水量曲線分析：當(dāng)水位埋深足夠大時(shí)，土層給水度不發(fā)生變化（為定值），此時(shí)給水度—也是最大理論給水度2.3.4給水度（specificyield）（續(xù)2）2.3.4給水度（specificyield）（續(xù)3）當(dāng)H0＜＜hc時(shí)，地下水位下降時(shí)，原重力水大多轉(zhuǎn)化為支持毛細(xì)水，土層給水量大大降低，μ變小。四、給水度——2、影響μ值的因素c)與地下水位下降速度有關(guān)地下水位下降快慢會(huì)影響給水度μ的大小

——（下降快μ<μ理、下降慢μ→μ理）這是因?yàn)獒屗疁?，而?dǎo)致的釋水減量d)土層結(jié)構(gòu)均質(zhì)土特征與上述討論一致巖土層為層狀非均質(zhì)土?xí)r，往往會(huì)影響μ值，多層狀土的特征而言，上粗下細(xì)，上細(xì)下粗結(jié)構(gòu)影響是不同的。2.3.4給水度（specificyield）（續(xù)4）2.3.4給水度（specificyield）（續(xù)5）給水度小結(jié)——野外實(shí)際測(cè)定時(shí)：均值土，當(dāng)?shù)叵滤怀跏悸裆畲笥趆c，降速緩慢，μ＝ωS－ω0初始埋深小于hc時(shí)，埋深愈淺，μ↓