水文學(xué)基礎(chǔ)第二講

水文學(xué)基礎(chǔ)第二講第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三第二章巖石中的空隙與水2.1巖石中的空隙2.2巖石空隙中水的存在形式2.3與水的儲(chǔ)容運(yùn)移有關(guān)的巖石水理性質(zhì)第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三2.1巖石中的空隙Intersticesinrocks巖石—包括堅(jiān)硬巖石及松散土?？障丁獛r、土中各種類型空洞的總稱。空隙是地下水的賦存場(chǎng)所和運(yùn)移通道。

孔隙（pore）:松散巖石顆粒間的空隙空隙分為裂隙（fissure）:堅(jiān)硬巖石破裂產(chǎn)生的空隙

溶穴（cave）:可溶性巖石被溶蝕后產(chǎn)生的空隙3第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三巖石中的空隙分選好，排列疏松的砂分選好，排列緊密的砂分選不好，含泥砂的礫石部分膠結(jié)的砂巖4第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三巖石中的空隙有結(jié)構(gòu)空隙的粘土經(jīng)過壓縮的粘土裂隙發(fā)育的巖石有溶隙和溶穴的可溶巖5第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三2.1巖石中的空隙

一、孔隙（pore）松散巖石是由大小不等的顆粒組成的。顆?；蝾w粒集合體之間的空隙，稱為孔隙。土體孔隙的描述內(nèi)容包括：孔隙的大小、多少、形狀、連通程度與分布規(guī)律松散土體宏觀上可以分為2大類：砂性土與粘性土6第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三1、孔隙大小及其影響因素(1)

孔隙大小與顆粒大小的關(guān)系：巖石顆粒愈粗，孔隙愈大；顆粒愈細(xì)，孔隙愈小!思考：孔隙大小與哪些因素有關(guān)？分選、膠結(jié)填充、排列、顆粒大小7第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三1、孔隙大小及其影響因素分選愈差，細(xì)粒占的比例愈大，孔隙愈??！膠結(jié)程度越好，充填物越多，孔隙愈??！a試樣的孔隙為細(xì)顆粒形成的小孔隙。？問：下列2種試樣哪種孔隙大？a—砂礫混合樣(2)孔隙大小與巖石顆粒的分選程度的關(guān)系：b—礫石8第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三（3)顆粒排列方式對(duì)孔隙大小的影響孔隙大小特征的描述：孔喉(d)與孔腹(d’)孔喉對(duì)水流影響更大，孔隙大小可用孔喉直徑進(jìn)行比較。立方體（最松散）排列：d=0.414D四面體（最緊密）排列：d=0.155D顆粒排列愈緊密，孔隙越??！ABCOABCDO9第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三立方體排列與四面體排列10第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三1、影響孔隙大小的因素主要有：

顆粒大?。活w粒排列；分選及膠結(jié)充填程度顆粒愈粗，分選愈好，排列愈疏松，膠結(jié)充填程度愈差，孔隙愈大；反之愈小2、天然松散巖石的孔隙特征：大小不同、形狀各亦，彎曲程度不同，沿程變化的通道構(gòu)成的復(fù)雜的空隙網(wǎng)絡(luò)。宏觀上——均質(zhì)各向同性的連續(xù)的空隙網(wǎng)絡(luò)；微觀上——非均質(zhì)各向異性的連續(xù)的空隙網(wǎng)絡(luò)。小結(jié)：11第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三2、孔隙度(porosity)及其影響因素

孔隙度是描述松散巖石中孔隙多少的指標(biāo)。孔隙度的大小與哪些因素有關(guān)？孔隙大孔隙度也大嗎？概念：某一體積巖石（包括顆粒骨架與空隙在內(nèi)）中孔隙體積所占的比例。通常用

n表示12第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三？下面試樣哪個(gè)孔隙度大？哪個(gè)??？試樣：a—礫石，b—砂石，c—砂礫混合樣2、孔隙度(porosity)及其影響因素

a—礫石(模型)b—砂土樣c—砂礫混合樣假設(shè)a與b為等粒的理想圓球體，經(jīng)計(jì)算：n砂=n礫說明：孔隙度與顆粒大小無關(guān)！13第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三砂樣與礫石樣混合時(shí)，礫石樣中孔隙體積變小，因此孔隙度變小。當(dāng)粗細(xì)顆粒完全混合時(shí)，混合樣的孔隙度：n混=n粗×n細(xì)因此影響孔隙度大小的主要因素是試樣的分選程度，分選愈差，孔隙度愈?。?、孔隙度(porosity)及其影響因素（1）分選程度與孔隙度的關(guān)系14第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三（2）顆粒排列方式對(duì)孔隙度的影響理想最疏松排列（立方體）：孔隙度為47.64%；理想最緊密排列（四面體）：孔隙度為25.95%。

排列愈緊密孔隙度愈小。2、孔隙度(porosity)及其影響因素15第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自然界中松散巖石的孔隙度（P17表2-1）。巖石名稱礫石砂粉砂 粘土空隙度(%)25—4025—5035—5040—70這里與粒徑的關(guān)系是：粒徑愈小，孔隙度愈大！與以上分析有矛盾！為什么？為何粘性土的孔隙度超過最疏松排列的47.64%可達(dá)70%？2、孔隙度(porosity)及其影響因素16第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三3、粘性土的孔隙與孔隙度粘土顆粒（指直徑<0.005mm的顆粒）；粘性土顆粒細(xì)小，比表面積大，連結(jié)力強(qiáng)；顆粒表面帶電，粘粒在懸浮、推移、互相接觸時(shí)，易連結(jié)起來形成粘粒團(tuán)，細(xì)小粘粒集合（團(tuán)）構(gòu)成顆粒集合體。顆粒集合體在重力作用下沉積下來，形成峰窩或絮狀結(jié)構(gòu)。粘土孔隙

結(jié)構(gòu)孔隙—集合體與集合體、粘粒與粘粒之間的空隙;如同海綿、峰窩，或呈絮狀結(jié)構(gòu)。

次生孔隙—蟲孔、根系孔、干裂縫等。17第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三影響孔隙度大小的因素主要有：顆粒排列分選膠結(jié)充填程度結(jié)構(gòu)及次生孔隙分選愈好，排列愈疏松，膠結(jié)充填程度愈差，孔隙度愈大；反之愈??；粘性土的孔隙度還取決于其結(jié)構(gòu)及次生孔隙。小結(jié)：18第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三2.1巖石中的空隙

二、裂隙(fissure，fracture)固結(jié)堅(jiān)硬巖石一般僅殘存很小部分的顆粒間的孔隙，主要發(fā)育因各種內(nèi)外力作用產(chǎn)生的裂隙。裂隙的空間形態(tài)：兩向延伸長(zhǎng)、橫向伸短的“餅狀”分為：風(fēng)化（卸荷）裂隙、成巖裂隙、構(gòu)造裂隙從水的賦存與運(yùn)移角度，裂隙描述內(nèi)容包括：1)連通性（裂隙的組數(shù)、產(chǎn)狀、長(zhǎng)度和密度）2)張開性（裂隙寬度）3)裂隙率等19第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三三、溶穴溶穴：可溶巖在地下水溶蝕作用下產(chǎn)生的空隙。溶孔、溶隙、溶穴、溶洞等對(duì)可溶巖要描述巖溶發(fā)育特征（裂隙+溶洞）1）巖溶發(fā)育方向2）巖溶率--表示巖溶發(fā)育程度3）溶洞（方向、規(guī)模等）2.1巖石中的空隙20第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三2.1巖石中的空隙

四、空隙特征的比較由空隙所構(gòu)成的巖石稱為含水介質(zhì)。含水介質(zhì)有三種：孔隙介質(zhì)、裂隙介質(zhì)、溶穴介質(zhì)。連通性—孔隙介質(zhì)最好，其它較差空間分布—孔隙介質(zhì)分布最均勻，裂隙不均勻，溶穴極不均勻；孔隙大小均勻，裂隙大小懸殊，溶穴極懸殊空隙率—孔隙介質(zhì)最大，裂隙最小滲透性—孔隙介