水文地質(zhì)基礎(chǔ)(第九章)概述課件

1、水文地質(zhì)基礎(chǔ)(第九章)概述水文地質(zhì)基礎(chǔ)(第九章)概述第九章 裂隙水裂隙水是儲存并運移于巖層裂隙中的地下水 。裂隙水的埋藏、分布、運動規(guī)律，主要受巖石的裂隙類型、裂隙的性質(zhì)、裂隙發(fā)育程度的控制。與松散沉積物中的孔隙水比較裂隙水有以下特征：1.裂隙水埋藏、分布具有不均一性和一定的方向性2.裂隙含水形態(tài)多種多樣3.地質(zhì)構(gòu)造對裂隙水的控制作用非常明顯4.裂隙水的水動力性質(zhì)比較復(fù)雜總之，裂隙水的埋藏、分布和運動，嚴(yán)格受斷裂和裂隙控制。因此，研究不同成因的斷裂和裂隙及其特征，對研究基巖裂隙水具有重要意義。*第九章 裂隙水裂隙水是儲存并運移于巖層裂隙中的地下水 。裂第九章 裂隙水第一節(jié) 巖石裂隙類型和含水意

2、義一、按開裂程度分類裂隙按開裂程度分開裂隙、閉裂隙及隱裂隙三種。它們的導(dǎo)水能力和含水性很不相同。1.開裂隙 具有明顯可見的張口縫隙，裂隙兩壁巖石脫離接觸。它的含水空間大，導(dǎo)水能力強。2.閉裂隙 用肉眼能夠清楚地看出裂縫的存在，裂隙兩壁非常貼近，且在許多點上直接接觸。它的含水空間很小，導(dǎo)水能力微弱。*第九章 裂隙水第一節(jié) 巖石裂隙類型和含水意義*第九章 裂隙水3.隱裂隙 肉眼不易觀察到，但往巖面上著色時能卻能看出它的存在。在巖石受打擊時，易沿著隱蔽的裂隙破壞。隱裂隙不含重力水，也基本上沒有導(dǎo)水能力。但經(jīng)后來的構(gòu)造變動和風(fēng)化作用改造以后，可變?yōu)殚_裂隙或閉裂隙。二、按成因分類按裂隙的成因，可分為成巖

3、裂隙、構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙、應(yīng)力釋放裂隙及人工裂隙五類。1.成巖裂隙成巖裂隙是指在巖石形成過程中，由于冷凝、固結(jié)、脫水等原因在巖石內(nèi)部引起張應(yīng)力作用下而產(chǎn)生的原生裂隙。如火山熔巖的柱狀節(jié)理、侵入巖的原生節(jié)理以及某些沉積巖在成巖過程中經(jīng)過脫水、體積收縮產(chǎn)生的張裂隙等。 *第九章 裂隙水3.隱裂隙 第九章 裂隙水（1）玄武巖的成巖裂隙 玄武巖的柱狀節(jié)理是由于受冷卻、體積收縮，而產(chǎn)生張應(yīng)力，使玄武巖產(chǎn)生垂直于冷卻表面的裂隙。裂隙連通性好，具有良好的導(dǎo)水性和含水性。 （2）侵入巖的成巖裂隙多屬閉裂隙和隱裂隙，導(dǎo)水性和含水性較弱。但在后期經(jīng)構(gòu)造變動和風(fēng)化作用的改造之后，這些節(jié)理可以形成導(dǎo)水的裂隙。2.構(gòu)造

4、裂隙構(gòu)造裂隙是巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂隙。按其力學(xué)性質(zhì)分為張性裂隙、扭性裂隙及壓性裂隙三類。*第九章 裂隙水（1）玄武巖的成巖裂隙 *第九章 裂隙水（1）張性裂隙 張性裂隙是巖石在張應(yīng)力作用下產(chǎn)生的，包括張節(jié)理和張性斷層。張性斷層是張性裂隙面兩側(cè)巖塊發(fā)生明顯位移而成。張節(jié)理均為開裂隙，張節(jié)理的含水空間大，導(dǎo)水能力強。當(dāng)在巖石中大量分布時，一般都構(gòu)成良好的裂隙含水帶。 一般張性斷層的導(dǎo)水性和富水性較強，尤以斷裂帶中心部位的富水性最強。（2）扭性裂隙 扭性裂隙是巖石在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂隙，包括扭節(jié)理和扭性斷層。扭性斷層是裂隙面兩側(cè)巖塊發(fā)生扭性位移而成。*第九章 裂隙水（1）張性裂隙 *第九章

5、 裂隙水扭節(jié)理開裂程度小，屬閉裂隙。一般含水空間不大，導(dǎo)水能力低。一般說，扭性斷層的富水性介于張性斷層與壓性斷層之間。（3）壓性裂隙 壓性裂隙是在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生的。壓性裂隙包括劈理、板理、片理等細(xì)微裂隙及壓性斷層。壓性斷層是斷裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生壓性位移而成。劈理、板理、片理是隱裂隙，一般是不含水和不導(dǎo)水的。壓性斷層的導(dǎo)水能力和含水性較低，常是阻水?dāng)鄬印?.風(fēng)化裂隙風(fēng)化裂隙是巖石受風(fēng)化作用形成的裂隙。 *第九章 裂隙水扭節(jié)理開裂程度小，屬閉裂隙。一般含水空間不大第九章 裂隙水風(fēng)化裂隙呈不規(guī)則的網(wǎng)狀互相連接，一般是導(dǎo)水的，但它的導(dǎo)水能力并不很強 ，在適宜的地形條件下可以構(gòu)成含水帶，但其富水

6、性一般并不很大。4.應(yīng)力釋放裂隙應(yīng)力釋放裂隙是由于地殼的巖石部分地解除應(yīng)力，失去平衡所產(chǎn)生的破壞裂隙。包括卸荷裂隙、塌陷裂隙及滑坡裂隙。（1）卸荷裂隙 卸荷裂隙一般呈張開或閉合狀態(tài)，具有一定的導(dǎo)水能力和含水意義。*第九章 裂隙水風(fēng)化裂隙呈不規(guī)則的網(wǎng)狀互相連接，一般是導(dǎo)水的第九章 裂隙水（2）塌陷裂隙 一般塌陷裂隙是導(dǎo)水裂隙。但因分布不廣，供水意義不大。但它對于采礦和修建地下硐室工程等卻有很多的影響。 （3）滑坡裂隙 因裂隙分布很局限，找水意義不大。*第九章 裂隙水（2）塌陷裂隙 *第九章 裂隙水*第九章 裂隙水*第九章 裂隙水三、裂隙組合形式裂隙在巖石中相互交叉貫通，形成了各種各樣的組合形式。

7、從其含水性和導(dǎo)水性來看，裂隙的組合形式大體上可分為脈狀組合、網(wǎng)狀組合及網(wǎng)脈狀組合三種（圖10-3）。*第九章 裂隙水三、裂隙組合形式*第九章 裂隙水*第九章 裂隙水*第九章 裂隙水1.脈狀組合是由一條或數(shù)條規(guī)模較大的主干裂隙與許多細(xì)小的分支裂隙組成的裂隙脈或裂隙條帶。脈狀組合的裂隙主要是受斷裂構(gòu)造控制形成的，呈脈狀或條帶狀分布，可以延伸到地下很深處。 2.網(wǎng)狀組合是由兩組或兩組以上方位不同和大小相似的裂隙互相交叉，組合而成的網(wǎng)格狀的裂隙。網(wǎng)狀組合的裂隙分布密度比較均勻，裂隙連通性較好。 3.網(wǎng)脈狀組合是在分布比較均勻的網(wǎng)狀裂隙組合中貫穿著寬大的脈狀裂隙。是介于網(wǎng)狀組合與脈狀組合之間的組合形式。

8、 *第九章 裂隙水1.脈狀組合*第九章 裂隙水第二節(jié) 影響基巖裂隙發(fā)育的因素一、構(gòu)造裂隙發(fā)育與巖石性質(zhì)及巖層組合關(guān)系1巖石性質(zhì)決定了裂隙發(fā)育特征按其力學(xué)屬性，可分為彈脆性巖石、粘塑性巖石和中間過渡性巖石。（1）彈脆性巖石 裂隙較長、較寬，分布較稀，裂隙的導(dǎo)水性比較良好。（2）粘塑性巖石 裂隙較窄、較短，分布較密，裂隙的導(dǎo)水性一般較弱。 （3）過渡性巖石 力學(xué)性質(zhì)和裂隙發(fā)育特征介于典型的彈脆性巖石和粘塑性巖石之間。 *第九章 裂隙水第二節(jié) 影響基巖裂隙發(fā)育的因素*第九章 裂隙水2、巖層組合條件對裂隙發(fā)育的影響構(gòu)造裂隙主要在彈脆性較強的巖層中發(fā)育，形成裂隙含水層。粘塑性巖層則構(gòu)成相對隔水巖層。 3

9、、巖石的原生構(gòu)造對裂隙發(fā)育的影響巖石中原生脆弱構(gòu)造面發(fā)育的地方，構(gòu)造裂隙也往往比較發(fā)育。4、巖層厚度對構(gòu)造裂隙發(fā)育的影響巖層的單層厚度對構(gòu)造裂隙發(fā)育有明顯的影響，特別是對裂隙分布密度的影響更為明顯。一般說來，在同樣構(gòu)造應(yīng)力作用下，巖層的單層厚度越大，裂隙發(fā)育越稀疏，張開程度越大。反之則分布密集，張開程度小。二、褶曲巖層的裂隙發(fā)育帶1.褶曲軸部的張應(yīng)力帶二次縱張裂隙發(fā)育，形成張裂隙發(fā)育帶。 *第九章 裂隙水2、巖層組合條件對裂隙發(fā)育的影響*第九章 裂隙水在褶曲的軸部，縱張裂隙只發(fā)育在背斜的張應(yīng)力帶里，在擠壓帶并不產(chǎn)生縱張裂隙。 2.樞紐起伏的背斜 巖層被裂隙切割成一個一個單獨的巖塊，成為透水性很

10、強的裂隙破碎帶。傾伏背斜的急傾沒端，張裂隙一般也比較發(fā)育，常常形成裂隙發(fā)育帶。3.平面上呈弧形展布的褶皺構(gòu)造 弧頂外側(cè)常發(fā)育放射狀橫張裂隙，形成橫張裂隙含水帶。4.巖層產(chǎn)狀急劇變化的地方 如果巖石性質(zhì)較脆，則裂隙比較發(fā)育，可形成裂隙發(fā)育帶。 *第九章 裂隙水在褶曲的軸部，縱張裂隙只發(fā)育在背斜的張應(yīng)力*第九章 裂隙水三、斷層及其有關(guān)的裂隙發(fā)育帶1斷層破碎帶一個典型的斷層破碎帶的橫剖面，可以分為性質(zhì)不同的兩個帶：內(nèi)帶構(gòu)造巖帶；外帶斷層影響帶 。（1）構(gòu)造巖帶由斷層泥、糜棱巖、斷層角礫巖、壓碎巖及壓片巖等物質(zhì)組成。斷層泥和糜棱巖都是不透水、不含水的。壓性斷層角礫巖結(jié)構(gòu)密實，透水必性和含水性差；張性斷

11、層角礫巖結(jié)構(gòu)較疏松，具有一定的透水性和含水性。壓碎巖一般是透水和含水的。壓片巖是在強烈擠壓作用下形成的，所以透水性和含水性都很弱。 *第九章 裂隙水三、斷層及其有關(guān)的裂隙發(fā)育帶*第九章 裂隙水*第九章 裂隙水*第九章 裂隙水構(gòu)造巖帶的透水性和含水性取決于本身的孔隙性質(zhì)。壓性及壓扭性斷層的構(gòu)造巖，一般起隔水作用。張性及張扭性斷層構(gòu)造巖，透水性和含水性較強。扭性斷層構(gòu)造巖的性質(zhì)，一般介于壓性和張性斷層構(gòu)造巖之間。 （2）斷層影響帶 由于斷層影響帶巖石裂隙發(fā)育，所以影響帶一般都有較大的透水性和含水性，常成為良好的斷層富水帶。2與斷層有關(guān)的裂隙發(fā)育帶與斷層有關(guān)的裂隙發(fā)育帶通常有以下幾種（1）張性斷層的

12、內(nèi)帶和壓性斷層的外帶（尤其是上盤影響帶），常可成為斷層裂隙發(fā)育帶。（2）主干斷層與分支斷層匯合的部位或幾條斷層交叉的部位，裂隙最發(fā)育，常形成斷層富水帶。*第九章 裂隙水構(gòu)造巖帶的透水性和含水性取決于本身的孔隙性*第九章 裂隙水（3）低序次小斷層成群出現(xiàn)的地方，裂隙發(fā)育，常成為斷層富水帶。（4）大斷層兩端尖滅帶巖石裂隙發(fā)育，常成為斷層富水帶。（5）活斷層（包括新生斷層和老斷層復(fù)活）的破碎帶裂隙尚未充填膠結(jié)，一般有較大的透水性和含水性。四、構(gòu)造裂隙發(fā)育隨深度的變化規(guī)律在一般情況下，大多數(shù)含水裂隙的發(fā)育強度都是隨深度的增大而逐漸減弱的 。這個規(guī)律僅適用于區(qū)域性的構(gòu)造裂隙，而那些與大斷層有關(guān)的或與侵入

13、接觸帶有關(guān)的構(gòu)造裂隙常常例外，或者這個規(guī)律不明顯 。五、風(fēng)化裂隙的發(fā)育特征風(fēng)化裂隙的發(fā)育與氣侯、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形及侵蝕剝蝕等因素有關(guān)。 *第九章 裂隙水（3）低序次小斷層成群出現(xiàn)的地方，裂隙發(fā)育*第九章 裂隙水1.氣候：在干旱與寒冷氣候條件下，有利于導(dǎo)水風(fēng)化裂隙的生成。在濕熱氣侯條件下，不利于導(dǎo)水風(fēng)化裂隙的形成。 2.巖性：巖石礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等對風(fēng)化裂隙的發(fā)育有很大的影響。 3.地質(zhì)構(gòu)造：對風(fēng)化裂隙發(fā)育的影響，以斷裂構(gòu)造的影響最大。典型的風(fēng)化帶剖面自上而下分為三帶 （1）全風(fēng)化帶：透水性不大，含水不多。（2）半風(fēng)化帶：透水性及含水性比較強。（3）微風(fēng)化帶：透水性及含水性弱。在一個保存

14、完整的風(fēng)化帶里，通常以半風(fēng)化帶的透水性和含水性較好。全風(fēng)化帶泥質(zhì)太多，微風(fēng)化帶裂隙不發(fā)育，它們的透水性和含水性都較低。*第九章 裂隙水1.氣候：在干旱與寒冷氣候條件下，有利于導(dǎo)*第九章 裂隙水第三節(jié) 基巖裂隙水概述*第九章 裂隙水第三節(jié) 基巖裂隙水概述*第九章 裂隙水一、砂頁巖裂隙水1風(fēng)化裂隙水砂頁巖層風(fēng)化帶的發(fā)育深度和強度，主要取決于巖石的原生裂隙和構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度。一般情況下，頁巖裂隙的張開性不好，導(dǎo)水性差，水量不大；砂巖裂隙的張開性好，水量也較大。2層間裂隙水沿層面發(fā)育的裂隙單獨存在時，它的含水性和富水性都不大。如果與其他裂隙交匯，并有較好的地下水補給條件時，這種層間裂隙水有一定的供水

15、意義。層間裂隙水，主要存在于較粗顆粒的脆性砂巖或砂礫巖層中。 此外，在巖層褶曲的轉(zhuǎn)折端，向斜軸和背斜軸部，構(gòu)造裂隙非常發(fā)育，往往含水比較豐富。 *第九章 裂隙水一、砂頁巖裂隙水*第九章 裂隙水3斷裂帶裂隙脈狀水?dāng)嗔褞}狀水是沿斷裂帶富集的地下水。砂巖性脆，在張性、張扭性斷裂帶及斷裂交匯部位富水最好。頁巖泥質(zhì)多、可塑性強，斷裂帶往往充填閉合，不含水。二、紅層裂隙水紅色巖層主要包括砂巖、礫巖、頁巖和泥巖，其中泥巖往往占較大比例，從成分來說以泥質(zhì)、硅質(zhì)和鈣質(zhì)為普遍。由于顏色以紅色為主，通稱為紅層。由于紅層的巖性以泥巖為主，所以紅層分布區(qū)的地下水比較貧乏，一般水量不大。1.風(fēng)化裂隙水有的紅層含有的鈣質(zhì)

16、砂巖和礫巖被溶蝕形成孔隙，經(jīng)過覆蓋后通常保留有比較好的風(fēng)化裂隙，較為普遍的賦存有風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙潛水。 2.層間裂隙水*第九章 裂隙水3斷裂帶裂隙脈狀水*第九章 裂隙水巖性粗細(xì)互層，軟硬相間，成層性好，所夾有的硬質(zhì)巖層中裂隙發(fā)育，地下水一般很豐富。若紅層中有砂礫層夾層，其膠結(jié)物為鈣質(zhì)膠結(jié)時，易形成紅層巖溶水，水量大，水質(zhì)好。3.斷裂帶裂隙脈狀水紅層斷裂帶脈狀水是紅層地區(qū)找水的主要方向。含鈣質(zhì)膠結(jié)物的巖石，如鈣質(zhì)砂礫巖，脆硬的砂巖或礫巖地段，有斷裂構(gòu)造存在的條件下，就會打到豐富的地下水。三、侵入巖裂隙水1.風(fēng)化裂隙水集水洼池、谷地、盆地等低洼地段；在一些緩坡斜地、臺地和低丘也往往賦存這種裂隙潛水。

17、風(fēng)化裂隙帶的厚度越大，地下水的儲量就越大。*第九章 裂隙水巖性粗細(xì)互層，軟硬相間，成層性好，所夾有的*第九章 裂隙水花崗巖類的侵入體普遍存在風(fēng)化裂隙潛水，水量一般不大，但比較穩(wěn)定。2.斷裂帶脈狀水（1）張性斷裂帶 不同性質(zhì)的斷裂富水性有很大的差別。一般說張性或張扭斷裂的富水性比壓性和壓扭性強。（2）壓性、壓扭性斷裂帶的影響帶 所謂壓性、壓扭性斷裂帶的影響帶系指斷裂附近，由于斷裂作用的影響，在其周圍形成的各種次一級構(gòu)造裂隙帶，稱為斷裂帶的影響帶。斷裂的影響帶，一般在沖斷層和逆掩斷層的上盤往往水量較大。 （3）斷裂密集帶和斷裂交匯帶 *第九章 裂隙水花崗巖類的侵入體普遍存在風(fēng)化裂隙潛水，水量*第九

18、章 裂隙水這些構(gòu)造中經(jīng)常是富水的，其富水部位主要集中在各個斷裂構(gòu)造的交匯部位 。3.接觸帶裂隙水火成巖體圍巖的接觸帶埋藏有比較豐富的地下水。侵入接觸帶主要有兩種類型，即巖脈接觸帶和侵入體接觸帶。根據(jù)巖脈的水文地質(zhì)特征可分為兩種，即匯水巖脈和阻水巖脈。匯水巖脈形成巖脈接觸帶裂隙水。阻水巖脈對地下水徑流起阻截作用，使地下水在巖脈迎水一側(cè)裂隙帶中匯集。在巖漿巖與圍巖的接觸帶，由于成巖裂隙與構(gòu)造裂隙并存可形成侵入體接觸帶裂隙水。四、火山巖裂隙水1.風(fēng)化裂隙水*第九章 裂隙水這些構(gòu)造中經(jīng)常是富水的，其富水部位主要集中*第九章 裂隙水主要賦存于匯水條件較好的低洼地、溝谷、盆地內(nèi)以及在殘余剝夷面上。一般分布

19、范圍較廣，地下水埋藏淺，富水性均勻，但一般水量很小。2.斷裂帶脈狀裂隙水主要分布在張性、張扭性構(gòu)造裂隙帶和它們的影響帶、斷裂交匯部位以及斷裂與其他構(gòu)造的復(fù)合部位。這些部位的應(yīng)力集中，易產(chǎn)生張裂隙而富水。 3.成巖裂隙水火山巖成巖裂隙水，主要是玄武巖中地下水。玄武巖地下水極為豐富，賦存在熔巖坑道、管道狀洞穴，氣泡洞室和寬大的裂隙之中。 （1）熔巖坑道（熔巖洞穴）熔巖坑道內(nèi)地下水極為豐富，與石灰?guī)r巖溶暗河一樣，它可匯集大量的地下水。（2）熔巖管道 *第九章 裂隙水主要賦存于匯水條件較好的低洼地、溝谷、盆地*第九章 裂隙水熔巖管道比熔巖坑道規(guī)模小，大部分充水。只是水量稍小，徑流條件好，多以大泉排出。（3）氣泡及大裂隙 在玄武巖冷凝過程中，氣泡及小型洞穴逐漸形成，這些氣泡及洞穴與玄武巖的節(jié)理裂隙網(wǎng)互相溝通，給地下水補給和儲存創(chuàng)造了十分有利的條件?？傊鋷r是火山噴出巖中最重要的富水巖層。 *第九章 裂隙水熔巖管道比熔巖坑道規(guī)模小，大部分充水。只是*第九章 裂