第12章 裂隙水

1、第第12章章 裂裂 隙隙 水水第第1節(jié)節(jié) 概述概述 第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型 第第3節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流 第第4節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法 第第5節(jié)節(jié) 斷裂帶的水文地質(zhì)意義斷裂帶的水文地質(zhì)意義 第第1節(jié)節(jié) 概述概述一、概念一、概念 儲存于非可溶性基巖儲存于非可溶性基巖裂隙介質(zhì)裂隙介質(zhì)中的地下水。中的地下水。二、裂隙成因類型二、裂隙成因類型 成巖過程中形成成巖過程中形成成巖裂隙成巖裂隙 構(gòu)造變動產(chǎn)生構(gòu)造變動產(chǎn)生構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙 風(fēng)化作用形成風(fēng)化作用形成風(fēng)化裂隙風(fēng)化裂隙第第1節(jié)節(jié) 概述概述三、三、裂隙介質(zhì)的特點(diǎn)裂隙介質(zhì)的特點(diǎn) 1、裂隙發(fā)育的不均勻性

2、和方向性，使裂隙介質(zhì)具有明顯的、裂隙發(fā)育的不均勻性和方向性，使裂隙介質(zhì)具有明顯的不均不均勻性勻性和和各向異性各向異性 ； 2、一般隨深度的增加，巖石塑性的加強(qiáng)，裂隙數(shù)量減少，張開、一般隨深度的增加，巖石塑性的加強(qiáng)，裂隙數(shù)量減少，張開程度減弱，使裂隙介質(zhì)的程度減弱，使裂隙介質(zhì)的滲透性滲透性隨深度增加而減弱隨深度增加而減弱。 第第1節(jié)節(jié) 概述概述四、四、裂隙水的一般特點(diǎn)裂隙水的一般特點(diǎn) 1、埋藏分布不均勻埋藏分布不均勻 2、滲透性具有不均勻性和各向異性、滲透性具有不均勻性和各向異性 3、形態(tài)多種多樣：層狀、帶狀、脈狀、形態(tài)多種多樣：層狀、帶狀、脈狀 4、運(yùn)動性質(zhì)十分復(fù)雜、運(yùn)動性質(zhì)十分復(fù)雜第第2節(jié)節(jié)

3、 裂隙水成因類型裂隙水成因類型一、成巖裂隙水一、成巖裂隙水 1、成巖裂隙、成巖裂隙 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。沉積巖中的沉積巖中的固結(jié)脫水固結(jié)脫水產(chǎn)生裂隙產(chǎn)生裂隙 巖漿巖中的巖漿巖中的冷凝收縮冷凝收縮產(chǎn)生裂隙產(chǎn)生裂隙 成巖裂隙成巖裂隙 （玄武巖柱狀節(jié)理）（玄武巖柱狀節(jié)理）成巖裂隙成巖裂隙第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型2 2、成巖裂隙的發(fā)育特征及水文地質(zhì)意義、成巖裂隙的發(fā)育特征及水文地質(zhì)意義 （1 1）沉積巖及深成巖漿巖，）沉積巖及深成巖漿巖，成封閉狀態(tài)，成封閉狀態(tài)，不利于不利于地下水的賦存、運(yùn)動地下水的賦存、運(yùn)動 （

4、2 2）陸地噴發(fā)形成的）陸地噴發(fā)形成的玄武巖玄武巖，成巖裂隙最發(fā)育，成巖裂隙最發(fā)育，六方柱狀節(jié)理及層面節(jié)理，六方柱狀節(jié)理及層面節(jié)理，層狀裂隙含水系統(tǒng)層狀裂隙含水系統(tǒng)，可作，可作為供水水源為供水水源 （3 3）巖脈、侵入巖與圍巖的接觸帶巖脈、侵入巖與圍巖的接觸帶，裂隙多，連，裂隙多，連通性好，常形成通性好，常形成帶狀或脈狀裂隙含水系統(tǒng)帶狀或脈狀裂隙含水系統(tǒng)，巖漿巖接，巖漿巖接觸帶找水觸帶找水第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型3 3、成巖裂隙水的特點(diǎn)、成巖裂隙水的特點(diǎn) （1 1）層狀、脈狀和帶狀）層狀、脈狀和帶狀 （2 2）潛水，上覆有粘性土覆蓋時可成為承壓水潛水，上覆有粘性土覆蓋時可成為承

5、壓水 （3 3）水質(zhì)好，）水質(zhì)好，HCO3 型水型水 （4 4）水量豐富水量豐富 溶解作用溶解作用氧化作用氧化作用水解作用水解作用第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型二、風(fēng)化裂隙水二、風(fēng)化裂隙水 1、風(fēng)化裂隙：、風(fēng)化裂隙：暴露于地表的巖石，在溫度變化和水、空氣、生物等風(fēng)化營力作用下形成的裂隙風(fēng)化裂隙風(fēng)化裂隙 第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型2、風(fēng)化裂隙特點(diǎn)、風(fēng)化裂隙特點(diǎn) （1）分布于）分布于基巖表層基巖表層，隨深度增加數(shù)量減少或消，隨深度增加數(shù)量減少或消失失 （2）發(fā)育程度受）發(fā)育程度受巖性巖性、氣候氣候、地形地形控制控制 （3）密集密集而均

6、勻，無明顯方向性而均勻，無明顯方向性 （4）一般為）一般為張性張性裂隙，特別是裂隙，特別是卸荷減壓卸荷減壓裂隙地帶裂隙地帶第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型3、風(fēng)化裂隙水特點(diǎn)、風(fēng)化裂隙水特點(diǎn) （1）埋藏淺）埋藏淺，分布廣，層狀裂隙水，分布廣，層狀裂隙水 （2）風(fēng)化帶構(gòu)成）風(fēng)化帶構(gòu)成潛水潛水含水層，未風(fēng)化母巖為隔水底板含水層，未風(fēng)化母巖為隔水底板 （3）被后期沉積物覆蓋的古風(fēng)化殼可賦存）被后期沉積物覆蓋的古風(fēng)化殼可賦存承壓水承壓水 （4）HCO3型型淡水淡水 （5）水量?。┧啃?，就地補(bǔ)給就地排泄，旱季泉流量減小或，就地補(bǔ)給就地排泄，旱季泉流量減小或干枯干枯說明：說明：尋找風(fēng)化裂隙水：尋找

7、風(fēng)化裂隙水：半風(fēng)化帶半風(fēng)化帶（充填少），全風(fēng)化（充填少），全風(fēng)化帶，細(xì)粒會充填裂隙。帶，細(xì)粒會充填裂隙。風(fēng)化風(fēng)化裂隙水裂隙水層狀裂隙水（局部性）層狀裂隙水（局部性） 1、風(fēng)化裂隙深度有限風(fēng)化裂隙深度有限 2、局部形成層狀裂隙含水層局部形成層狀裂隙含水層 3、動態(tài)變化大動態(tài)變化大第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型三、構(gòu)造裂隙水三、構(gòu)造裂隙水1、構(gòu)造裂隙：、構(gòu)造裂隙：是在地殼運(yùn)動過程中巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用是在地殼運(yùn)動過程中巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的。下產(chǎn)生的。 是所有裂隙成因類型中最常見、分布范圍最廣、與各種是所有裂隙成因類型中最常見、分布范圍最廣、與各

8、種水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題關(guān)系最密切的類型，水文地質(zhì)工程地質(zhì)問題關(guān)系最密切的類型，是裂隙水研究是裂隙水研究的主要對象的主要對象。構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙 第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙 第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙 第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型構(gòu)造裂隙構(gòu)造裂隙 第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型2、構(gòu)造裂隙特點(diǎn)、構(gòu)造裂隙特點(diǎn) （1）裂隙的方向、寬度、密度、延伸方向均受應(yīng)力、）裂隙的方向、寬度、密度、延伸方向均受應(yīng)力、巖層性質(zhì)控制。巖層性質(zhì)控制。 應(yīng)力應(yīng)力包括包括大小大小、方向方向、性質(zhì)性質(zhì) 巖層

9、性質(zhì)巖層性質(zhì)包括包括巖性巖性、單層厚度單層厚度、相鄰巖層的組合相鄰巖層的組合情況情況 （2）地溫地壓：影響巖石力學(xué)性質(zhì)，影響裂隙發(fā)育）地溫地壓：影響巖石力學(xué)性質(zhì)，影響裂隙發(fā)育第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型3 按裂隙與地層走向（或褶皺軸線）的關(guān)系可分為：按裂隙與地層走向（或褶皺軸線）的關(guān)系可分為：縱裂隙縱裂隙、橫裂隙橫裂隙、斜裂隙，斜裂隙，層狀巖石中還包括層狀巖石中還包括層面裂隙層面裂隙與與順層裂隙順層裂隙。 縱裂隙與構(gòu)造線（巖層走縱裂隙與構(gòu)造線（巖層走向）大體平行，一般延伸較向）大體平行，一般延伸較長，在褶皺翼部為壓剪性，長，在褶皺翼部為壓剪性，在褶皺核部為張性，縱裂隙在褶皺核部為張

10、性，縱裂隙的延伸方向往往是巖層的延伸方向往往是巖層導(dǎo)水導(dǎo)水能力最大的方向能力最大的方向橫裂隙一般是張性的，張開寬度最大，但橫裂隙一般是張性的，張開寬度最大，但一般延伸不遠(yuǎn)，呈兩端尖滅的透鏡體狀一般延伸不遠(yuǎn)，呈兩端尖滅的透鏡體狀 斜裂隙是剪應(yīng)力形成斜裂隙是剪應(yīng)力形成的，延伸長度及張開性的，延伸長度及張開性都相對差一些；斜裂隙都相對差一些；斜裂隙包括兩組共軛剪節(jié)理，包括兩組共軛剪節(jié)理，野外往往一組發(fā)育，另野外往往一組發(fā)育，另一組不發(fā)育一組不發(fā)育 層面裂隙構(gòu)成沉積巖的主要裂隙組，層面裂隙構(gòu)成沉積巖的主要裂隙組，其它組裂隙一般不切穿上下層面（少其它組裂隙一般不切穿上下層面（少數(shù)大裂隙除外），垂直層面方

11、向的延數(shù)大裂隙除外），垂直層面方向的延伸受到層面裂隙控制伸受到層面裂隙控制第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型 云南永仁三疊紀(jì)煤系地云南永仁三疊紀(jì)煤系地層，層，自南向北自南向北由由礫巖、粗礫巖、粗砂巖砂巖漸變?yōu)闈u變?yōu)榧?xì)砂巖細(xì)砂巖，裂隙，裂隙率、裂隙寬度及鉆孔涌水率、裂隙寬度及鉆孔涌水量相應(yīng)量相應(yīng)由大變小由大變小SN第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型 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裂隙。脆性巖層夾層越薄，張開裂隙就越密集。這樣的夾層常是山區(qū)找水的理想布井層位。第第2節(jié)節(jié) 裂隙水成因類型裂隙水成因類型3、構(gòu)造裂隙水特點(diǎn)、構(gòu)造裂隙水特點(diǎn) （1）分布不均勻）分布不均勻

12、有的地方有水，有的地方無水有的地方有水，有的地方無水 （2）水力聯(lián)系不統(tǒng)一）水力聯(lián)系不統(tǒng)一裂隙水含水系統(tǒng)的疊置與獨(dú)立裂隙水含水系統(tǒng)的疊置與獨(dú)立 （3）滲透的各向異性）滲透的各向異性KxKy裂裂隙隙水水流流系系統(tǒng)統(tǒng)第第3節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流一、裂隙及裂隙網(wǎng)絡(luò)一、裂隙及裂隙網(wǎng)絡(luò) 1、裂隙網(wǎng)絡(luò)：、裂隙網(wǎng)絡(luò)：是指一定范圍內(nèi)相互連通的不同級次的裂隙所是指一定范圍內(nèi)相互連通的不同級次的裂隙所構(gòu)成的空隙網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)成的空隙網(wǎng)絡(luò)。 2、裂隙級次：、裂隙級次：按其規(guī)?？蓜澐譃榘雌湟?guī)?？蓜澐譃槿齻€級別：三個級別： （1）微小裂隙）微小裂隙：包括原生和次生的，一般為幾十：包括原生和次生的，一般為幾十十

13、幾條十幾條/m，隙寬小。，隙寬小。 （2）中裂隙：）中裂隙：通常為順層的，幾條通常為順層的，幾條/m，隙寬達(dá)幾，隙寬達(dá)幾mm，是，是野外肉眼觀察所能見到的最普遍的裂隙。野外肉眼觀察所能見到的最普遍的裂隙。 （3）大裂隙：）大裂隙：（巨裂隙），空間一定延伸，寬度大，幾（巨裂隙），空間一定延伸，寬度大，幾m/條，常為斷層（正）。條，常為斷層（正）。第第3節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流單個裂隙單個裂隙:可看作兩壁之間的一個窄縫，在自身所在平面的兩個方向上延伸較長，而在第三個方向上延伸很短。裂隙網(wǎng)絡(luò)：裂隙網(wǎng)絡(luò)：不同方向的裂隙相互交切構(gòu)成一個導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)。在一定范圍內(nèi)具有傳輸?shù)叵滤墓δ堋５诘?節(jié)節(jié)

14、 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流一、裂隙及裂隙網(wǎng)絡(luò)一、裂隙及裂隙網(wǎng)絡(luò) 3、不同級次裂隙作用：、不同級次裂隙作用： （1）微裂隙：）微裂隙：雖導(dǎo)水能力很差，由于數(shù)量眾多，裂隙率雖導(dǎo)水能力很差，由于數(shù)量眾多，裂隙率較大，常具有一定的貯水意義。較大，常具有一定的貯水意義。 （2）中裂隙：）中裂隙：連通作用，儲水、導(dǎo)水作用。連通作用，儲水、導(dǎo)水作用。 （3）大裂隙：）大裂隙：傳輸?shù)叵滤墓δ苌掀鹬饕刂谱饔脗鬏數(shù)叵滤墓δ苌掀鹬饕刂谱饔玫诘?節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流二、裂隙水流的基本特征二、裂隙水流的基本特征 1、分布不均勻：分布不均勻：裂隙含水系統(tǒng)通常具有裂隙含水系統(tǒng)通常具有樹狀或

15、脈狀結(jié)構(gòu)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)出明顯的不均勻不均勻性性，有時表現(xiàn)出，有時表現(xiàn)出突變性突變性。 2、滲流場不連續(xù)：、滲流場不連續(xù)：裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，通道以外沒有水流，裂隙水的隙通道內(nèi)，通道以外沒有水流，裂隙水的流場流場實(shí)際上是實(shí)際上是不連不連續(xù)續(xù)的，滲流場的勢除了裂隙中的若干點(diǎn)外都是的，滲流場的勢除了裂隙中的若干點(diǎn)外都是虛擬虛擬的的 。 3、運(yùn)動方向多變：、運(yùn)動方向多變：水流被限制在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動，水流被限制在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動，其其局部流向局部流向與

16、與整體流向整體流向往往不一致。往往不一致。有時甚至有時甚至與整體流向正與整體流向正好相反。好相反。第第3節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流孔隙水運(yùn)動平面圖孔隙水運(yùn)動平面圖裂隙水運(yùn)動平面圖裂隙水運(yùn)動平面圖 裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，通道以外沒有水流，裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，通道以外沒有水流，裂隙水的流場裂隙水的流場實(shí)際上是實(shí)際上是不連續(xù)的不連續(xù)的，滲流場的勢除了裂隙中的若干點(diǎn)外都，滲流場的勢除了裂隙中的若干點(diǎn)外都是虛擬的（是虛擬的（a）。水流被限制在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動，其局部流向與）。水流被限制在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動，其局部流向與整體流向往往不一致，有

17、時甚至與整體流向正好相反（整體流向往往不一致，有時甚至與整體流向正好相反（b）第第3節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)及其滲流裂隙介質(zhì)及其滲流孔隙水運(yùn)動剖面圖孔隙水運(yùn)動剖面圖裂隙水運(yùn)動剖面圖裂隙水運(yùn)動剖面圖 裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，通道以外沒有水流，裂隙水流只發(fā)生在組成導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的各裂隙通道內(nèi)，通道以外沒有水流，水流被限制在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動，其局部流向與整體流向往往不一水流被限制在迂回曲折的網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動，其局部流向與整體流向往往不一致，有時甚至與整體流向正好相反（致，有時甚至與整體流向正好相反（b）第第4節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法一、等效多孔介質(zhì)方法一、等效多孔介質(zhì)方法 1、用

18、連續(xù)的多孔介質(zhì)的理論來研究非連續(xù)裂隙介質(zhì)中的、用連續(xù)的多孔介質(zhì)的理論來研究非連續(xù)裂隙介質(zhì)中的問題問題 2、可以虛擬一個等效的多孔介質(zhì)場來近似代替復(fù)雜的裂、可以虛擬一個等效的多孔介質(zhì)場來近似代替復(fù)雜的裂隙介質(zhì)場隙介質(zhì)場 3、有比較嚴(yán)格的應(yīng)用條件、有比較嚴(yán)格的應(yīng)用條件 （1）效時含水系統(tǒng)的補(bǔ)、徑、排條件不能改變）效時含水系統(tǒng)的補(bǔ)、徑、排條件不能改變 （2）等效是兩種介質(zhì)在特定功能上的等效，實(shí)際上）等效是兩種介質(zhì)在特定功能上的等效，實(shí)際上是要求介質(zhì)系統(tǒng)總體是要求介質(zhì)系統(tǒng)總體導(dǎo)水能力導(dǎo)水能力等效，其它方面未必等效等效，其它方面未必等效第第4節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法第第4節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)

19、的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法二、雙重介質(zhì)方法二、雙重介質(zhì)方法 1、適用于兩種導(dǎo)水能力相差懸殊的空隙空間、適用于兩種導(dǎo)水能力相差懸殊的空隙空間 （大空隙如裂隙、大空隙如裂隙、溶蝕裂隙、溶蝕孔隙等，導(dǎo)水能力比較強(qiáng)；小空隙如原生孔隙、溶蝕裂隙、溶蝕孔隙等，導(dǎo)水能力比較強(qiáng)；小空隙如原生孔隙、微小裂隙、溶蝕小孔等，導(dǎo)水能力很低，但為數(shù)眾多，貯存能微小裂隙、溶蝕小孔等，導(dǎo)水能力很低，但為數(shù)眾多，貯存能力不可忽略力不可忽略） 2、用兩種等效的多孔介質(zhì)去近似代替大小兩種空隙、用兩種等效的多孔介質(zhì)去近似代替大小兩種空隙 ，稱為雙，稱為雙重介質(zhì)方法重介質(zhì)方法 3、兩種空隙空間是分別刻畫的，各有自己獨(dú)立的參數(shù)（、兩種空隙空間是分別刻畫的，各有自己獨(dú)立的參數(shù)（滲透滲透系數(shù)系數(shù)K 、孔隙度、孔隙度n 、給水度、給水度 等等），但兩種空隙存在水力聯(lián)系，），但兩種空隙存在水力聯(lián)系，可以進(jìn)行水量交換。可以進(jìn)行水量交換。第第4節(jié)節(jié) 裂隙介質(zhì)的研究方法裂隙介質(zhì)的研究方法三、非連續(xù)介質(zhì)方法三、非連續(xù)介質(zhì)方法 1 1、優(yōu)點(diǎn)：