水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)裂隙水PPT課件

1、 u裂隙類(lèi)型：成巖裂隙、風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙u裂隙水特點(diǎn)：強(qiáng)烈的不均勻性和各向異性u(píng)裂隙發(fā)育：裂隙率低、分布不均勻、展布具明顯方向性u(píng)同一巖層中水量、水質(zhì)、動(dòng)態(tài)可能差別很大u不容易形成具有統(tǒng)一水力聯(lián)系、水量分布均勻的含水層u空隙空間類(lèi)型多樣u研究程度低 概述第1頁(yè)/共20頁(yè)裂隙水類(lèi)型 成巖裂隙水成巖裂隙：巖石成巖過(guò)程中內(nèi)部應(yīng)力作用產(chǎn)生的原生裂隙u沉積巖、深成巖漿巖：成巖裂隙多閉合陸地噴溢玄武巖：成巖裂隙發(fā)育u巖脈、侵入巖接觸帶：張開(kāi)裂隙發(fā)育第2頁(yè)/共20頁(yè)裂隙水類(lèi)型 風(fēng)化裂隙水風(fēng)化裂隙：地表巖石在溫度變化和水、空氣、生物等風(fēng)化營(yíng)力作用下形成風(fēng)化裂隙u裂隙密集均勻、無(wú)明顯方向性、連通良好u裂隙深度

2、有限，局部形成層狀裂隙含水層 ，動(dòng)態(tài)變化大。第3頁(yè)/共20頁(yè)u 風(fēng)化裂隙形成的影響因素l 巖性：多種礦物組成的粗粒結(jié)晶巖，風(fēng)化裂隙往往發(fā)育；單一穩(wěn)定礦物巖石不易風(fēng)化；泥質(zhì)巖石雖易風(fēng)化，但裂隙易被土質(zhì)充填l 氣候：干燥而溫差大的地區(qū)，利于形成導(dǎo)水的風(fēng)化裂隙；濕熱氣候區(qū)以化學(xué)風(fēng)化為主，往往下部半風(fēng)化帶較富水l 地形地貌：較平緩，剝蝕及堆積作用弱的地區(qū)，利于風(fēng)化殼的發(fā)育與保存；如匯水條件好，可形成較好的風(fēng)化裂隙含水層。通常風(fēng)化殼規(guī)模相當(dāng)有限，水量亦有限l 卸荷作用：水流、人工開(kāi)挖u 風(fēng)化裂隙水的特點(diǎn)l 含水層厚度不大，規(guī)模有限l 就地補(bǔ)給，就地排泄l 具有統(tǒng)一的水力聯(lián)系l TDS較低，動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定第4

3、頁(yè)/共20頁(yè)構(gòu)造裂隙形成的影響因素u 巖性l 塑性巖石：以頁(yè)巖、泥巖、凝灰?guī)r、千枚巖等為代表，受力后發(fā)生塑性形變 l 脆性巖石：以塊狀致密石灰?guī)r、非泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖為代表, 巖石主要呈現(xiàn)彈性形變，破壞時(shí)以拉斷為主 u 巖層厚度及相鄰巖層組合裂隙水類(lèi)型 構(gòu)造裂隙水第5頁(yè)/共20頁(yè)u 構(gòu)造應(yīng)力l 應(yīng)力大小，應(yīng)力性質(zhì)(壓剪性 張拉性)l 構(gòu)造部位。應(yīng)力集中部位裂隙發(fā)育，巖層透水性好第6頁(yè)/共20頁(yè)第7頁(yè)/共20頁(yè)u 分布不均勻，水力聯(lián)系不統(tǒng)一，滲流各向異性，隨著深度的增加富水性越來(lái)越差u 構(gòu)造裂隙水的分布與構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)規(guī)模密切相關(guān)，構(gòu)造規(guī)模大則補(bǔ)給面積大，構(gòu)造裂隙水豐富，反之貧乏u 應(yīng)力集中部位，構(gòu)造裂

4、隙發(fā)育，巖層透水性好，水量豐富l 同一裂隙含水層中，背斜軸部常較兩翼富水l 傾斜巖層較平緩巖層富水l 夾于塑性巖層中的薄層脆性巖層，往往發(fā)育密集而均勻的張開(kāi)裂隙，易含水u 斷層帶附近往往格外富水u 裂隙巖層的透水性通常隨深度增大而減弱構(gòu)造裂隙水富集規(guī)律第8頁(yè)/共20頁(yè)裂隙介質(zhì)及其滲流 裂隙網(wǎng)絡(luò)u 定向性u(píng) 連通性u(píng) 級(jí)次性第9頁(yè)/共20頁(yè)裂隙級(jí)次裂隙級(jí)次u微小裂隙：密集但延伸和張開(kāi)性都很差 導(dǎo)水能力差，有一定儲(chǔ)水能力 供水能力較小u中裂隙：一般1n條/m，延伸較遠(yuǎn)，張開(kāi)性較好 兼具貯水導(dǎo)水能力 供水能力稍大u大裂隙（含斷層）：數(shù)量少，但張開(kāi)寬度大，延伸遠(yuǎn)，規(guī)模較大 主要起導(dǎo)水作用 供水能力較大

5、u裂隙巖石的透水性可采用Hoek & Bray (1981) 公式計(jì)算： 式中 rw: 水的容重(N/m3)； e : 節(jié)理張開(kāi)度(m) s : 節(jié) 理 間 距 ( m ) ； : 水 的 粘 滯 系 數(shù) (9.8Ns/m2)seKw123第10頁(yè)/共20頁(yè)裂隙介質(zhì)及其滲流 裂隙水流特征u 裂隙水具有明顯的不均勻性和突變性u(píng) 裂隙水的流場(chǎng)是不連續(xù)的，滲流場(chǎng)中的等勢(shì)線(xiàn)是等效虛擬的u 裂隙水流在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動(dòng)，局部流向與整體流向往往不一致，甚或與整體流向相反第11頁(yè)/共20頁(yè)裂隙介質(zhì)研究方法 裂隙水模型u 等效多孔介質(zhì)方法u 等效多孔介質(zhì)方法：用連續(xù)的多孔介質(zhì)的理論研究非連續(xù)裂隙介質(zhì)

6、中的問(wèn)題u 不要求兩個(gè)水動(dòng)力場(chǎng)完全相似，只要求某些方面相近。等效是指兩種介質(zhì)在特定功能上的等效u 因裂隙介質(zhì)與多孔介質(zhì)存在本質(zhì)差別，一些與介質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系密切的地下水參數(shù)，如水頭、孔隙水壓力、流速等難以等效，大范圍內(nèi)導(dǎo)水能力等效是等效多孔介質(zhì)方法的最常用原則u 求解大范圍的水量問(wèn)題也是等效多孔介質(zhì)方法的主要適用范圍裂隙介質(zhì)及其等效多孔介質(zhì)第12頁(yè)/共20頁(yè)u 雙重介質(zhì)方法u 雙重介質(zhì)：l 主要貯水空間：雙重介質(zhì)中含有細(xì)小空隙并具有高貯水能力的基質(zhì)巖塊l 主要導(dǎo)水通道：儲(chǔ)存能力低但滲透性高的裂縫網(wǎng)絡(luò)u 雙重介質(zhì)方法：分別用兩種不同的介質(zhì)近似刻畫(huà)兩類(lèi)大小不同的空隙。兩類(lèi)空隙空間各有自己獨(dú)立的參數(shù)，但存

7、在水力聯(lián)系，可進(jìn)行水量交換u 雙重介質(zhì)方法仍屬連續(xù)介質(zhì)方法，惟對(duì)大小空隙分別描述第13頁(yè)/共20頁(yè)u 非連續(xù)介質(zhì)方法l 對(duì)裂隙網(wǎng)絡(luò)中每條具有實(shí)際導(dǎo)水意義的裂隙進(jìn)行精確地描述，包括每條裂隙的張開(kāi)寬度、延伸長(zhǎng)度、產(chǎn)狀、中點(diǎn)坐標(biāo)，要求做出實(shí)測(cè)的裂隙網(wǎng)絡(luò)圖l 可準(zhǔn)確計(jì)算裂隙網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意一點(diǎn)的水頭、孔隙水壓力、滲透速度、流量等l 是研究裂隙滲流的理想方法, 其缺點(diǎn)是對(duì)實(shí)際資料要求很高，計(jì)算復(fù)雜l 適用于研究區(qū)域比較小、工作程度比較高的水文地質(zhì)工程地質(zhì)問(wèn)題第14頁(yè)/共20頁(yè)斷層帶的水文地質(zhì)意義u斷裂帶是應(yīng)力集中釋放所造成的巖石破裂形變，大的斷層構(gòu)成具有特殊意義的水文地質(zhì)體u 斷層兩盤(pán)的巖性及斷層力學(xué)性質(zhì)，控

8、制斷層的導(dǎo)水、貯水特征l扭性斷裂的導(dǎo)水性張性、壓性斷裂之間脆性巖石中的張性斷裂，中心及兩側(cè)導(dǎo)水能力良好l 泥質(zhì)塑性巖層中的張性斷裂，往往導(dǎo)水不良或隔水l 塑性巖層中的壓性斷裂、扭性斷裂，通常隔水l 脆性巖層中壓性斷裂，中心透水性差，兩側(cè)有張開(kāi)性良好的扭張裂隙，成為導(dǎo)水帶l 扭性斷裂的導(dǎo)水性介乎張性斷裂與壓性斷裂之間u 同一條斷層，由于兩盤(pán)巖性以及力學(xué)性質(zhì)的變化，不同部位的導(dǎo)水性可以很不相同u 斷裂帶的復(fù)合部位往往成為地下水的富集地段 第15頁(yè)/共20頁(yè) 導(dǎo)水?dāng)鄬訋怯刑厥馑牡刭|(zhì)意義的水文地質(zhì)體，起到 貯水空間、 集水廊道 導(dǎo)水通道的作用：u貯水空間l由斷層角礫巖及其裂隙增強(qiáng)帶構(gòu)成的局部的帶狀

9、貯水空間 l鉆孔或坑道揭露此類(lèi)斷層時(shí)，初期涌水量及水壓可能較大，但迅即衰減，以至干涸u(píng)集水廊道l鉆孔或坑道揭露斷層帶時(shí)，水位下降波及整個(gè)斷層帶，形成延展相當(dāng)長(zhǎng)的水位低槽，斷層帶就像集水廊道，匯集廣大范圍巖體裂隙中的水，往往涌水量大而穩(wěn)定u導(dǎo)水通道l導(dǎo)水?dāng)鄬訙贤ㄈ舾蓚€(gè)含水層或（及）地表水體時(shí)，斷層帶兼具貯水空間、集水廊道與導(dǎo)水通道的功能。l鉆孔或坑道揭露時(shí)，斷層帶將各個(gè)水源的水量，源源不斷地導(dǎo)入，形成涌水量極大且長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的特點(diǎn)第16頁(yè)/共20頁(yè)l 當(dāng)存在厚層隔水層且斷層斷距較大時(shí)，原來(lái)連通的含水層可被切割成相對(duì)獨(dú)立的塊段l 由于這種含水塊段與外界的水力聯(lián)系減弱，甚至斷絕，故有利于排水疏干而不利于供水l 由于這種阻隔作用，大的斷層往往構(gòu)成地下含水系統(tǒng)