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时间:2018-12-27
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1、第二章岩石中的空隙和水分业已知道,自地表到下地幔带都有水分存在,然而与人类关系最为直接的乃是地球浅部的地下水。这些水赋存在于地壳表层十五公里左右范围的空隙之中。尤其是2公里以内,这种空隙发育比较普遍,所以有人形象的说:地壳表层犹如饱含水的海绵。一、岩石中的空隙——岩石中大小不等、形状不一的空间。岩石中的空隙是存在于岩石中那些大小不等,形状各异的空间,它们是地下水存储的场所和运动的通道。因此这些空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布情况。对地下水分布有着严格的控制作用。*岩石的空隙性——岩石空隙的形状、大小、多少、连通情况和分布特点。在水文地质学中岩石的空隙可分为三大类:①岩石的孔隙;②硬岩石的
2、裂隙;③可溶岩石中的溶穴。1、孔隙——松散岩石中颗粒或颗粒集合体之间的空隙。松散堆积物和某些胶结不好的基岩,系由大大小小的颗粒构成,颗粒之间的空隙相互连通且呈孔状,故称为孔隙。显然,岩石中空隙较多,储存地下水的能力越大。空隙体积的多少以空隙度(n)表示。空隙度(n)—包括孔隙在内的某一体积的岩石中,孔隙体积Vn所占的比例。16n =Vn/V n =Vn/V ·100% 空隙比(L)—岩石中孔隙的体积Vn与固体颗粒体积Vs的比值。即:ξ=Vn/Vs或ξ=Vn/Vs·100% ∵ V=Vn+Vs∴Vs=V—Vn∵n =Vn/V ∴Vn=n·V∵ξ=Vn/Vs=(n·V)/(V—Vn)=nV
3、/V—Vn=nV/V(1-n)=n/(n-1)即:ξ=n/(1—n)孔隙度大小是衡量岩石储容地下水能力大小的中要参数,二者为正比关系。*松散岩石孔隙度的大小主要取决于:①颗粒的分选程度(均匀程度);Nd1=40%混Nd2=50%则N(混)=40%×50%=20%②颗粒的排列方式;立方体排列疏松N可达47.64%;四面体排列较紧密,N=25.95;与粒径无关。③颗粒形状及胶结充填情况。若颗粒之间发生一定的胶结或充填,胶结物、充填物占去部分空间,当然n就降低了。自然界松散岩石颗粒分选程度和磨圆度既达不到等粒圆球程度,也达不到立方体和四方体的排列方式,而呈过渡状态。所以它的孔隙度介于中间状态。由表2
4、-1可见16,岩石颗粒越细,则其孔隙度越大,即孔隙度大小与颗粒直径成反比。所以黏土的孔隙度最大,并且往往比理论的最大孔隙度还要大,因为黏粒带电荷,沉积时互相聚合,构成颗粒集合体,并形成比黏粒直径还大的结构孔隙。加:松散岩石肉眼鉴定松散岩石分类(按颗粒直径d)漂砾、块石d>200mm大于罐头瓶卵石、碎石20~200玻璃球~罐头瓶砾石、石屑2~20大米~玻璃球(鹌鹑蛋)砂(粗、中、细)0.05~2大米~小米~粗玉米面粉砂(土)0.005~0.05细玉米面黏土<0.005特粉混合类:砂黏(砂质黏土)主要是黏土,但含少量砂。黏砂(黏质砂土)主要是砂,但含少量黏粒。孔隙大小对地下水的运动影响很大。一般情
5、况下,颗粒大,孔隙大,水运动畅通。但对水流运动影响更大的是孔喉——孔隙通道最细小的部分。不管孔隙直径多大,水流都要通过孔喉,所以孔喉的大小是影响水流运动的最主要因素。由于自然界松散岩石颗粒总达不到同大等圆的程度,大孔隙中总或多或少地被细小颗粒所充填,所以孔隙大小取决于实际组成孔隙的细小颗粒直径。排列方式也影响孔隙大小,立方体大,四方体小。孔隙度大小对地下水储容能力影响很大,一般n大,储水多。但16孔隙大小和孔隙度大小具有不同的意义,如黏土孔隙小,孔隙度大,储水较多而流不出,水运动难。2、裂隙—坚硬岩石中由破裂变形而产生的裂缝式空隙。裂隙是在各种地质应力作用下变形破裂而形成的,按裂隙成因分为:成
6、岩裂隙—岩石在成岩过程中产生的裂隙。构造裂隙—岩石在构造运动中受力破裂所产生的裂隙。风化裂隙—岩石在风化作用下破坏而产生的裂隙。裂隙的多少以裂隙率表征,以此数值反映岩石中裂隙的多少。*体积裂隙率—岩石中裂隙的体积与包括裂隙在内的岩石总体积之比。(小数或百分数)面积裂隙率—单位面积的岩石上,裂隙面积所占的比例。线裂隙率—在垂直于裂隙方向上单位长度内裂隙所占的比例。由于自然界岩石裂隙发育极不均匀,所以在实地测量岩石的裂隙率时要多测些点,以统计平均值给出,才具有代表性。研究裂隙,主要研究其发育方向、密度、延伸长度、充填情况等以及发育密度,发育程度等。3、溶穴—可溶岩石在地下水作用下产生的空洞。溶穴的
7、多少以岩溶率表征。*岩溶率—溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。16溶穴的大小相差悬殊,分布极不均匀。大者为溶洞,可达数十米上百米,长可延伸几十公里;小者为溶孔。岩溶发育带上,岩溶率可高达百分之几十,而此带以外的地段岩溶率可能为零。上述三种空隙的发育,在自然界的许多情况下是相互制约而共同伴生的。如坚硬的灰岩,可在构造力作用下产生构造裂隙,而后地下水又活动其间而发生溶蚀作用。将这些构造裂隙开拓
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