水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)(課件)中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）11 裂隙水

1、第第十一十一章章 裂隙水裂隙水11.1 11.1 概述概述11.2 11.2 裂隙水的類型裂隙水的類型11.3 11.3 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流11.4 11.4 裂隙介質(zhì)的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法11.5 11.5 斷裂帶的水文地質(zhì)意義斷裂帶的水文地質(zhì)意義2水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)11.1 概述概述賦存并運移于基巖裂隙系統(tǒng)中的水，稱為裂隙水。賦存并運移于基巖裂隙系統(tǒng)中的水，稱為裂隙水?；鶐r裂隙含水系統(tǒng)基巖裂隙含水系統(tǒng)3水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)構(gòu)造裂隙水的特點構(gòu)造裂隙水的特點分布的不均勻性分布的不均勻性：有的地方打井有水，有的地方無水。有的地方打井有水，有的地方無水。4水文

2、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)11.2 裂隙水的類型裂隙水的類型 裂隙水按其介質(zhì)中空隙的成因可分為：裂隙水按其介質(zhì)中空隙的成因可分為：成巖裂隙水成巖裂隙水、風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水、風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水。巖石在成巖過程中受內(nèi)部應(yīng)力作用而產(chǎn)生的原生裂隙。巖石在成巖過程中受內(nèi)部應(yīng)力作用而產(chǎn)生的原生裂隙。沉積巖固結(jié)脫水、巖漿巖冷凝收縮等均可產(chǎn)生成巖裂隙。沉積巖固結(jié)脫水、巖漿巖冷凝收縮等均可產(chǎn)生成巖裂隙。成巖裂隙水5水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)成巖裂隙的基本特征成巖裂隙的基本特征 沉積巖及深成巖漿巖的成巖裂隙通常多是閉合的，含水意義沉積巖及深成巖漿巖的成巖裂隙通常多是閉合的，含水意義不大。不大。 陸地噴溢而

3、出的玄武巖成巖最為發(fā)育：陸地噴溢而出的玄武巖成巖最為發(fā)育：巖漿冷凝收縮時，由巖漿冷凝收縮時，由于內(nèi)部張力作用產(chǎn)生垂直于冷凝面的六方柱狀節(jié)理及層面節(jié)于內(nèi)部張力作用產(chǎn)生垂直于冷凝面的六方柱狀節(jié)理及層面節(jié)理。此類成巖裂隙大多張開且密集均勻、連通良好，常常構(gòu)理。此類成巖裂隙大多張開且密集均勻、連通良好，常常構(gòu)成儲水豐富、導(dǎo)水通暢的層狀含水系統(tǒng)。成儲水豐富、導(dǎo)水通暢的層狀含水系統(tǒng)。 侵入巖接觸帶的等處的形成裂隙含水層：侵入巖接觸帶的等處的形成裂隙含水層：巖脈及侵入巖接觸巖脈及侵入巖接觸帶，由于冷凝收縮，以及冷凝比較晚的巖漿流動產(chǎn)生應(yīng)力，帶，由于冷凝收縮，以及冷凝比較晚的巖漿流動產(chǎn)生應(yīng)力，張開裂隙發(fā)育，常

4、形成近乎垂直的帶狀裂隙含水系統(tǒng)。熔巖張開裂隙發(fā)育，常形成近乎垂直的帶狀裂隙含水系統(tǒng)。熔巖流冷凝時，流下噴氣孔道，或表層凝固，下部未冷凝的熔巖流冷凝時，流下噴氣孔道，或表層凝固，下部未冷凝的熔巖流而形成熔巖孔洞或管道。流而形成熔巖孔洞或管道。6水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)風(fēng)化裂隙水風(fēng)化裂隙水暴露地表的巖石，在溫差和水、空氣、生物等風(fēng)化營暴露地表的巖石，在溫差和水、空氣、生物等風(fēng)化營力作用下，形成的裂隙。力作用下，形成的裂隙。風(fēng)化裂隙的發(fā)育主要受風(fēng)化裂隙的發(fā)育主要受巖性巖性、氣候氣候及及地形地形的控制。的控制。風(fēng)化裂隙常在成巖裂隙與構(gòu)造裂隙的基礎(chǔ)上進一步發(fā)育，風(fēng)化裂隙常在成巖裂隙與構(gòu)造裂隙的基礎(chǔ)上

5、進一步發(fā)育，形成密集均勻、為明顯方向性、連通良好的裂隙網(wǎng)絡(luò)。形成密集均勻、為明顯方向性、連通良好的裂隙網(wǎng)絡(luò)。風(fēng)化裂隙帶呈殼狀分布，一般厚數(shù)米到數(shù)十米。母巖構(gòu)風(fēng)化裂隙帶呈殼狀分布，一般厚數(shù)米到數(shù)十米。母巖構(gòu)成隔水底板，一般為潛水；被后期沉積物履蓋的古風(fēng)化成隔水底板，一般為潛水；被后期沉積物履蓋的古風(fēng)化殼，可為承壓水殼，可為承壓水(圖圖11-2)。7水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)圖圖11-2 風(fēng)化裂隙水示意圖風(fēng)化裂隙水示意圖8水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙水構(gòu)造裂隙是在地殼運動過程中巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)構(gòu)造裂隙是在地殼運動過程中巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的，它是所有裂隙成因類型中最常

6、見、分布范圍最廣生的，它是所有裂隙成因類型中最常見、分布范圍最廣、與各種水文地質(zhì)問題關(guān)系最密切的類型，是裂隙水研、與各種水文地質(zhì)問題關(guān)系最密切的類型，是裂隙水研究的主要研究對象。究的主要研究對象。構(gòu)造裂隙的張開寬度、延伸長度、密度以及導(dǎo)水性受下構(gòu)造裂隙的張開寬度、延伸長度、密度以及導(dǎo)水性受下列四個因素影響：列四個因素影響： 巖石巖石(層層)力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力、構(gòu)造部位構(gòu)造部位、深度深度。9水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)11.3 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙及裂隙網(wǎng)絡(luò)裂隙及裂隙網(wǎng)絡(luò)一個獨立的裂隙可以看作兩壁之間的一個窄縫，在自一個獨立的裂隙可以看作兩壁之間的一個窄縫，在自身

7、所在平面的兩個方向上延伸比較長，而在第三個方身所在平面的兩個方向上延伸比較長，而在第三個方向上延伸很短，因此在空間上可看作一個橢圓形的薄向上延伸很短，因此在空間上可看作一個橢圓形的薄餅。餅。裂隙級次及其作用：裂隙級次及其作用： 微小裂隙微小裂隙(原生和次生的原生和次生的)，幾十十幾條，幾十十幾條/m，隙寬非常，隙寬非常小，導(dǎo)水性能非常差，但由于數(shù)量眾多，具有一定的小，導(dǎo)水性能非常差，但由于數(shù)量眾多，具有一定的貯水意義；貯水意義；中裂隙中裂隙(順層的順層的)，數(shù)條，數(shù)條/m，長度延伸幾，長度延伸幾m到幾十到幾十m，隙，隙寬達幾寬達幾mm，具有連通、貯水、導(dǎo)水作用；，具有連通、貯水、導(dǎo)水作用；10

8、水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)大裂隙大裂隙(巨裂隙即斷層巨裂隙即斷層)，數(shù)量很少，但張開寬度大，延，數(shù)量很少，但張開寬度大，延伸遠，如正斷層，在傳輸?shù)叵滤衅鹂刂谱饔谩Ｉ爝h，如正斷層，在傳輸?shù)叵滤衅鹂刂谱饔?。單個裂隙在其自身所在的平面上的延伸是有限的，單個單個裂隙在其自身所在的平面上的延伸是有限的，單個裂隙或同一方向上的若干平行裂隙并不能構(gòu)成聯(lián)系的導(dǎo)裂隙或同一方向上的若干平行裂隙并不能構(gòu)成聯(lián)系的導(dǎo)水空間，只有不同方向的裂隙相互交切構(gòu)成一個導(dǎo)水網(wǎng)水空間，只有不同方向的裂隙相互交切構(gòu)成一個導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)時，才能在一定范圍內(nèi)具有傳輸?shù)叵滤墓δ堋＝j(luò)時，才能在一定范圍內(nèi)具有傳輸?shù)叵滤墓δ堋Ａ严逗到y(tǒng)裂隙

9、含水系統(tǒng)是指一定范圍內(nèi)相互連通的不同級次是指一定范圍內(nèi)相互連通的不同級次的裂隙所構(gòu)成的空隙網(wǎng)絡(luò)。的裂隙所構(gòu)成的空隙網(wǎng)絡(luò)。主干裂隙延伸廣闊，可連通不同層面裂隙和大范圍小裂隙，水量較大。如果存在更高級次的導(dǎo)水?dāng)嗔?，將若干主干裂隙串通，則可形成更大規(guī)模的含水裂隙網(wǎng)絡(luò)。11水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)裂隙水流的基本特征裂隙水流的基本特征 裂隙含水系統(tǒng)通常具有樹狀或脈狀結(jié)構(gòu)，一些大的導(dǎo)裂隙含水系統(tǒng)通常具有樹狀或脈狀結(jié)構(gòu)，一些大的導(dǎo)水通道作用突出，使裂隙水表現(xiàn)出明顯的不均勻性，水通道作用突出，使裂隙水表現(xiàn)出明顯的不均勻性，有時表現(xiàn)突變性：有時表現(xiàn)突變性：同一裂隙含水系統(tǒng)是不同級次裂隙的集合體；同一裂隙含水

10、系統(tǒng)是不同級次裂隙的集合體；在同一裂隙巖層中，可能包含著若干個規(guī)模不同且互在同一裂隙巖層中，可能包含著若干個規(guī)模不同且互不聯(lián)系的裂隙含水系統(tǒng)；不聯(lián)系的裂隙含水系統(tǒng)；在整個巖體中，裂隙通道所占的比例很低，一般為千在整個巖體中，裂隙通道所占的比例很低，一般為千分之幾至千分之十幾，水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的分之幾至千分之十幾，水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，因此，滲流場實際上是不連續(xù)的。各裂隙通道內(nèi)，因此，滲流場實際上是不連續(xù)的。12水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)11.4 裂隙介質(zhì)的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法等效多孔介質(zhì)方法等效多孔介質(zhì)方法把非連續(xù)的裂隙系統(tǒng)假設(shè)為連續(xù)的孔隙系統(tǒng)。把非連續(xù)的裂隙系統(tǒng)假設(shè)為連續(xù)的孔隙系統(tǒng)。13水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)1-強滲透性裂隙系統(tǒng)，強滲透性裂隙系統(tǒng)，連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)2-微裂隙和基巖孔隙；微裂隙和基巖孔隙；那么，那么，雙重介質(zhì)雙重介質(zhì)=連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)1+連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)2，而且，而且，兩者存在水力交換。兩者存在水力交換。雙雙重重介介質(zhì)質(zhì)法法非連續(xù)介質(zhì)法非連續(xù)介質(zhì)法建立裂隙網(wǎng)絡(luò)模型，計建立裂隙網(wǎng)絡(luò)模型，計算每條裂隙的水流狀態(tài)算每條裂隙的水流狀態(tài)14水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)11