岩石中的空隙与水课件

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Fundamentals of Hydrogeology,水文地质学,第二章 岩石中的空隙与水,The Interstices and Water in Rocks,Fundamentals of Hydrogeology水文,本章内容,2.1,岩石中的空隙,2.2,空隙中的水,2.3,岩石的水理性质,本章内容2.1 岩石中的空隙2.2 空隙中的水 2.3,2.1,岩石中的空隙,岩石,水文地质学中指坚硬的岩石和松散的土层。,空隙,岩、土中各种类型孔隙的总称。,空隙,是地下水赋存场所（,places),和运移通道（,conduits),空隙分为,1.,孔隙（,pore)unconsolidated soil,（,第四纪地质学,）,2.,裂隙（,fissure)hard rock,（,构造地质学,）,3.,溶穴（,cavity)dissoluble rock,（,岩溶地貌学,）,工程地质学,是从土层的物理力学指标（性能）来讨论，如土的压缩性和强度变形。,下边以孔隙为例，讨论描述空隙性有关的概念，参数（指标）和分析方法。,2.1岩石中的空隙岩石水文地质学中指坚硬的岩石和松散的,2.1.1,孔隙,孔隙（,pore,void,）,土体孔隙的描述有：孔隙大小、多少、形状、连通情况,松散土体宏观上分为,2,大类：砂性土类和粘性土类,1,、砂砾石孔隙大小及影响因素,试样,a,砾石、试样,b,砂土样品、试样,c,砂砾混合样品,？,问题：试样,a,和,b,哪种孔隙大？哪种孔隙小？孔隙大小有关？,简单归纳：砂砾石土的孔隙大小与什么有关？,颗粒,大小、排列,（立方体或四面体）、,分选、胶结、充填,等,孔隙大小特征的描述：,设松散岩石颗粒为等粒圆球,颗粒直径为,D,则,孔喉（,d,）,d=0.414D (,孔隙通道最细小部分,),孔腹（,d)d=0.732D(,孔隙通道最宽大部分,),下图表示不同粒度等粒岩石的孔隙大小及排列形式,2.1.1 孔隙孔隙（pore,void）,孔隙与粒径关系,孔隙与粒径关系,立方体排列与四面体排列,立方体排列与四面体排列,2.1.1,孔隙,2,、砂砾石的孔隙度（,porosity,）及其影响因素,孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标,定义：,某一体积岩石（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙所占的比例。通常用,n,表示,？问：孔隙度的大小与什么有关？,与颗粒的大小有关？,a,、与排列有关,紧密与疏松,理想最疏松孔隙度为,47.64%,，最紧密排列孔隙度为,25.95%,b,、与分选有关,下边试样哪个孔隙度大，哪个小？,试样：砾石砂石混合样,完全混合试样时：孔隙度,n,混,n,砂,n,砾,影响孔隙度大小的主要因素是试样的分选程度,2.1.1孔隙2、砂砾石的孔隙度（porosity）及其影,孔隙与粒径关系,孔隙与粒径关系,2.1.1,孔隙,自然界中松散岩石的孔隙度与上述讨论的有些不同,松散岩石孔隙度参考值,矛盾之一：与粒径的关系不是愈大则愈大吗？,矛盾之二：孔隙度超过最疏松排列的,47.64%,达到,70%,岩石名称,砾石,砂,粉砂,粘土,孔隙度,25-40%,25-50%,35-50%,40-70%,2.1.1孔隙自然界中松散岩石的孔隙度与上述讨论的有些不同,2.1.1,孔隙粘土,3,、粘性土的孔隙与孔隙度,粘土颗粒,粘土孔隙,粘性土如同海绵、蜂窝、絮状结构,粘性土是指土体颗粒直径,0.005mm,的直径,粘性土由于颗粒细小，比表面积大，连续力强,粘粒在悬浮推移接触时，就会联接起来形成“,粘粒团,”,细小粘粒集合（团）构成（成为）颗粒集合体,集合体与集合体结合构成,粘性土,的沉积结构特征,结构孔隙,集合体与集合体、粘粒与粘粒之间,次生孔隙,虫,孔,、根孔、裂隙裂痕,2.1.1孔隙粘土3、粘性土的孔隙与孔隙度粘性土是指土体,蒙脱石、片状粘土矿物,淤泥粘土,蒙脱石、片状粘土矿物淤泥粘土,粘性土的结构，不同比例电镜扫描片,粘性土的结构，不同比例电镜扫描片,分选好，排列松的砂,分选良好，排列紧密的砂,含泥砂砾石,部分胶结的砂岩,结构性孔隙粘土,经过压缩的,粘土,具有裂隙的岩石,溶隙、溶穴的可溶岩,松散孔隙粘土孔隙裂隙溶隙,分选好，排列松的砂分选良好，排列紧密的砂含泥砂砾石部分胶结的,2.1.2,裂隙,裂隙（,fissure fracture,）,固结的坚硬岩石中，一般仅残存很少的孔隙，而存在有各种内外地质应力作用而产生的裂隙（裂缝）,裂隙：,是纵向延伸长、横向延伸短的“饼状空隙”，单个裂隙是独立的。,裂隙岩体,：从水的赋存和运移角度，裂隙描述包括,1,）裂隙的连通性（组数、产状、长度、密度）,2,）张开性（裂隙宽度）,3,）裂隙率等,2.1.2裂隙裂隙（fissure fracture）1）,2.1.2,裂隙,按成因：成岩裂隙、构造裂隙、风化（卸荷）裂隙,成岩裂隙：,成岩中冷凝收缩、固结干缩产生,(,岩浆岩,),构造裂隙：,构造变动中受力产生的,(,具有方向性,),风化裂隙：,风化营力作用下产生的,(,地表附近,),岩石名称,裂隙率,%,岩石名称,裂隙率,%,各种砂岩,3.2,15.2,正长岩,0.5-2.8,石英岩,0.008-3.4,辉成岩,0.6-2.0,各种片岩,0.5-1,玢岩,0.4-6.7,片麻岩,0-2.4,玄武岩,0.6-1.3,花岗岩,0.02-1.9,玄武岩流,4.4-5.6,不同岩石裂隙率变化,2.1.2裂隙按成因：成岩裂隙、构造裂隙、风化（卸荷）裂隙,风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙,风化裂隙、成岩裂隙、构造裂隙,砂岩岩芯中的空隙,砂岩岩芯中的空隙,2.1.3,溶穴,溶穴（,solution cavity,）,cavern,在裂隙的基础上，水流对可溶岩进一步作用的结果,是扩大了的裂隙,溶穴：,溶蚀的裂隙，有溶孔、溶隙、溶洞等,岩溶岩体：,要描述裂隙特征及岩溶发育特征,（,裂隙溶洞）,1,）岩溶发育方向,2,）溶蚀率,钻孔岩溶发育程度,3,）溶洞（方向、规模等）,2.1.3溶穴溶穴（solution cavity）cav,2.1.4,孔隙特征对比,空隙特征比较,含水介质,由各类空隙所构成的岩石称为含水介质，也称为介质场。含水介质的空间分布与连通特征（,孔隙含水介质、裂隙含水介质、溶质含水介质,）不同，三种主要类型的含水介质比较：,连通性,孔隙介质最好，其它较差,空间分布,孔隙介质分布均匀，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,孔隙比率,孔隙介质最大，裂隙最小,空隙渗透性,孔隙介质各性同性；裂隙与溶穴各向异性造成空隙介质上述差异的主要原因,是,沉积物形成和空隙形成的环境,2.1.4孔隙特征对比空隙特征比较,岩石中空隙思考题,思考题：,1,）什么叫孔隙度？孔隙度大,小,与孔隙大,小,有何区别？,2,）粘性土孔隙度大,是含水层吗？,3,）试总结砂砾类土体的空隙形状特点？,4,）坚硬的花岗岩、砂岩、灰岩的空隙特征有何异同？（查阅有关资料和文献回答）,岩石中空隙思考题思考题：,Thank You!,Thank You!,