巖石中的空隙只有互相聯(lián)通課件

水文地質(zhì)學(xué)第三講巖石中的空隙與水分水文地質(zhì)學(xué)第三講2023/10/82OUTLINE巖石中的空隙巖石中水的存在形式與水的儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石的性質(zhì)有效應(yīng)力原理與松散巖石的壓密2023/10/72OUTLINE巖石中的空隙怎樣認(rèn)識(shí)巖石中的空隙？怎樣認(rèn)識(shí)巖石中的空隙？怎樣認(rèn)識(shí)巖石中的空隙？你見過這些地貌類型嗎？你是否仔細(xì)觀察過巖石（土）的特征？是否存在“空隙”？這些“空隙”是如何產(chǎn)生的？如何定量描述空隙的大小多少？受什么因素影響？為什么要對(duì)巖石空隙進(jìn)行分類？如何理解“地殼表層就好像是飽含著水的海棉”？怎樣認(rèn)識(shí)巖石中的空隙？你見過這些地貌類型嗎？你是否仔細(xì)觀察過2023/10/85巖石中的空隙巖石中的空隙是地下水的儲(chǔ)存空間和運(yùn)移通道，空隙的性質(zhì)就決定著地下水的分布與運(yùn)動(dòng)特征；巖石中的空隙分為三類：孔隙、裂隙和溶隙2023/10/75巖石中的空隙巖石中的空隙是地下水的儲(chǔ)存空2023/10/86巖石中的空隙：松散巖石中的孔隙松散巖石是由大小不等的巖土顆粒組成的，顆?；蛘哳w粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。圖2-1各類巖石中的孔隙示意孔隙度：指某一體積巖石（包括孔隙在內(nèi)）中孔隙所占的比例。與土力學(xué)中的孔隙比概念比較？！孔隙度的影響因素：主要是顆粒的分選程度和排列方式，其次是顆粒形狀和膠結(jié)充填情況。對(duì)于黏性土，會(huì)存在結(jié)構(gòu)孔隙和其他次生孔隙，也是重要因素。以等粒圓球?yàn)槔f明排列方式影響孔隙度的大小2023/10/76巖石中的空隙：松散巖石中的孔隙松散巖石是2023/10/87松散巖石中孔隙度參考值巖石名稱礫石砂粉砂粘土孔隙度25-40%25-50%35-50%40-70%2023/10/77松散巖石中孔隙度參考值巖石名稱礫石砂粉砂2023/10/88巖石中的空隙：松散巖石中的孔隙孔隙度的大小決定了巖石的儲(chǔ)水能力；影響地下水運(yùn)動(dòng)的是孔隙的大小與連通情況，孔喉決定了水流的大小孔隙的大小受顆粒大小和排列方式的影響。見圖2-5。對(duì)于粘性土，結(jié)構(gòu)孔隙與次生孔隙對(duì)地下水運(yùn)動(dòng)的影響不可忽略。2023/10/78巖石中的空隙：松散巖石中的孔隙孔隙度的大2023/10/89巖石中的空隙：堅(jiān)硬巖石中地裂隙堅(jiān)硬巖石本不存在太多裂隙，后天應(yīng)力作用、巖石破裂，遂有各類裂隙。按成因：成巖裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙。裂隙的特點(diǎn)是在巖石中的不均勻性和方向性，各種裂隙又存在較大的差別。裂隙率：裂隙的體積與包括裂隙體積在內(nèi)的巖石體積的比值。面裂隙率、線裂隙率的概念2023/10/79巖石中的空隙：堅(jiān)硬巖石中地裂隙堅(jiān)硬巖石本2023/10/810巖石中的空隙：可溶巖石中的溶隙可溶巖與地下水的溶蝕作用：石灰?guī)r、白云巖、巖鹽、石膏。溶隙率：溶隙的體積與包括溶隙在內(nèi)的巖石的體積的比值。溶隙（穴）特點(diǎn)：發(fā)育規(guī)模大小懸殊，在巖石中分布極不均勻巖石中的空隙只有互相聯(lián)通，形成網(wǎng)絡(luò)，才具有水文地質(zhì)意義上的儲(chǔ)水空間和運(yùn)移通道作用；而各類空隙的聯(lián)通情況各不相同，甚至相差甚遠(yuǎn)，這就定了賦存其中的地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也不相同。2023/10/710巖石中的空隙：可溶巖石中的溶隙可溶巖與巖石中水會(huì)以什么形式存在？你怎么認(rèn)識(shí)（知道）巖石中有水？水存在于巖石（土）之中，與巖石（土）之間如何相互作用？會(huì)有哪些存在形式？喜鵲knowwherewatercanbefound.巖石中水會(huì)以什么形式存在？你怎么認(rèn)識(shí)（知道）巖石中有水？喜鵲2023/10/812巖石中水的存在形式地殼巖石中的水巖石“骨架”中的水（礦物結(jié)合水）沸石水結(jié)晶水結(jié)構(gòu)水巖石空隙中的水結(jié)合水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水液態(tài)水重力水毛細(xì)水固態(tài)水氣態(tài)水巖石表面的結(jié)合水2023/10/712巖石中水的存在形式地殼巖石中的水巖石“2023/10/813巖石空隙中的結(jié)合水

定義:受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水，稱為結(jié)合水（強(qiáng)結(jié)合水與弱結(jié)合水）。圖2-6。強(qiáng)結(jié)合水，所受引力相當(dāng)于1萬個(gè)大氣壓，平均密度達(dá)正常水的2倍。不能流動(dòng)，但可揮發(fā)。結(jié)合水區(qū)別于不同液態(tài)水的最主要特征是具有抗剪強(qiáng)度，即必須施加一定的力，才能使其發(fā)生變形。抗剪強(qiáng)度由內(nèi)層向外層減弱，當(dāng)施加的外力超過結(jié)合水的抗剪強(qiáng)度時(shí)，外層結(jié)合水就會(huì)發(fā)生流動(dòng)，力越大，流動(dòng)的結(jié)合水厚度就越大。2023/10/713巖石空隙中的結(jié)合水定義:受固相表面的2023/10/814巖石空隙中的重力水

定義：受到的重力大于固體表面的吸引力，能夠在自身重力作用下自由流動(dòng)的水，稱為重力水。井和泉所取用的地下水都是可以自由流動(dòng)的重力水，是水文地質(zhì)的主要研究對(duì)象。2023/10/714巖石空隙中的重力水定義：受到的重力大2023/10/815巖石空隙中的毛細(xì)水

毛細(xì)現(xiàn)象松散巖石中的毛細(xì)現(xiàn)象和毛細(xì)水。支持毛細(xì)水與包氣帶中的毛細(xì)水帶懸掛毛細(xì)水及其形成條件何謂孔角毛細(xì)水?孔角毛細(xì)水土中毛細(xì)水2023/10/715巖石空隙中的毛細(xì)水毛細(xì)現(xiàn)象孔角毛細(xì)水2023/10/816巖石空隙中的氣態(tài)水與固態(tài)水

巖石中的氣態(tài)水，在未飽水的巖石空隙中都存在氣態(tài)水。氣態(tài)水可隨空氣流動(dòng)而流動(dòng)；空氣不流動(dòng)時(shí)也能從水汽壓力大的地方向小的地方遷移。巖石中的固態(tài)水，當(dāng)巖石的溫度降到0°C以下時(shí)，空隙中的液態(tài)水就轉(zhuǎn)化為固態(tài)水。凍土與多年凍土。2023/10/716巖石空隙中的氣態(tài)水與固態(tài)水巖石中的氣2023/10/817與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）容水度是指巖石完全飽水時(shí)所能容納的最大水體積與巖石總體積的比值。一般情況下與巖石的空隙度相當(dāng)。含水量用來衡量巖石的實(shí)際含水的情況松散巖石空隙中所含水的重量與干燥巖石重量的比值，稱為重量含水量；松散巖石所含水的體積與巖石總體積的比值，稱為體積含水量。巖石充分飽水時(shí)的含水量，稱為飽和含水量。飽和差等于飽和含水量與實(shí)際含水量的差值。飽和度等于實(shí)際含水量與飽和含水量的比值。2023/10/717與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）2023/10/818與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）給水度描述地下水位下降時(shí)給出水的能力當(dāng)?shù)叵滤嫦陆?，則下降范圍內(nèi)飽水巖石中的水和相應(yīng)的支持毛細(xì)水帶中的水，將在重力作用下，部分地從原先的賦存空間中釋出。給水度的定義：把地下水位下降一個(gè)單位深度，從地下水位延伸到地表的單位水平面積巖石柱體內(nèi)，在重力作用下釋出的水的體積，稱為給水度。2023/10/718與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）2023/10/819給水度（2）給水度的大小受巖性、初始地下水位埋藏深度和地下水位下降速率等因素的影響。巖性：顆粒大小與空隙大小初始水位埋深與最大毛細(xì)上升高度地下水位下降快，水可能來不及釋出；下降慢，才能充分給水。重力釋水并非瞬間完成，而是需要一個(gè)過程，因此往往滯后于水位下降2023/10/719給水度（2）重力釋水并非瞬間完成，而是2023/10/820與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）持水度與給水度相對(duì)，描述地下水位下降時(shí)巖石保留水的能力地下水位下降一個(gè)單位深度，單位水平面積巖石柱體中反抗重力而保持在巖石空隙中的水量，稱為持水度。相互關(guān)系：持水度=孔隙度-給水度。2023/10/720與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）2023/10/821與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）透水性是指巖石允許水透過的能力。表征物理量是滲透系數(shù)。影響巖石透水性的因素空隙的大?。嚎障吨睆接?，透水性愈差，見圖2-9空隙度的大?。褐挥挟?dāng)空隙大小達(dá)到一定程度后，空隙度的大小才起作用?？障抖扔?，透水性愈好空隙通道的連通程度與復(fù)雜程度最小孔徑，控制巖石的透水能力孔隙通道的彎曲程度，影響水流動(dòng)時(shí)消耗的能量松散巖石顆粒的分選程度，影響空隙大小和通道的復(fù)雜性2023/10/721與地下水儲(chǔ)運(yùn)有關(guān)的巖石性質(zhì)（水理性質(zhì)）巖石中的空隙只有互相聯(lián)通課件2023/10/823Terzaghi于1925年提出有效應(yīng)力原理：巖土顆粒上所承受的有效應(yīng)力等于總應(yīng)力減去孔隙水壓力。即：參見圖2-12，由松散沉積物構(gòu)成的飽和砂層，總應(yīng)力由砂層骨架與水共同承擔(dān)。由于水壓力的存在，砂層骨架所受的有效應(yīng)力小于總應(yīng)力。有效應(yīng)力原理與松散巖石的壓密2023/10/723Terzaghi于1925年提出有效應(yīng)2023/10/824有效應(yīng)力原理與松散巖石的壓密地下水位下降引起巖石的壓密假設(shè)：1）承壓含水層，水位下降后含水層仍充滿水；2）水位下降后，總應(yīng)力不變。水位下降后，孔隙水壓力減小△u,根據(jù)有效應(yīng)力原理，有效應(yīng)力增加△Pz

，則改變后的應(yīng)力平衡式為：砂層是通過顆粒觸點(diǎn)而承受應(yīng)力的，有效應(yīng)力增加，則顆粒發(fā)生位移，排列更為緊密，孔隙度降低，砂層得到壓密。反之，當(dāng)水位上升，則發(fā)生相反的情況。此類情況同樣發(fā)生在粘性土層，但是由于黏性土的塑性變形，壓密后即使孔隙水壓力恢復(fù)，黏性土的壓密狀態(tài)仍將保持。2023/10/724有效應(yīng)力原理與松散巖石的壓密地下水位下2023/10/825訓(xùn)練與思考題你如何理解”