最新水文地质学基础第十一章PPT课件.ppt

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1、水文地质学基础第十一章第十一章裂隙水11.1概述11.2裂隙水的类型11.3裂隙介质及其渗流11.4裂隙介质的研究方法11.5断裂带的水文地质意义11.1概述坚硬基岩在应力作用下产生各种裂隙：成岩裂隙构造裂隙风化裂隙运动特征运动状况复杂，呈明显的各向异性；有局部承压现象；运动速度不大，多呈层流状态，在宽大的裂隙中也可呈紊流状态。11.2裂隙水的类型不同成因裂隙中的地下水成岩裂隙水风化裂隙水构造裂隙水（一）成岩裂隙水成岩裂隙的概念：岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。沉积岩固结脱水、岩浆岩冷凝收缩等均

2、可产生成岩裂隙。成岩裂隙水的水文地质意义：沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的，含水意义不大。喷出岩、侵入岩的成岩裂隙具有水文地质意义（二）风化裂隙水风化裂隙的概念：暴露于地表的岩石，在温度变化和水、空气、生物等风化营力作用下形成风化裂隙。风化裂隙的特征：常在成岩裂隙与构造裂隙的基础上进一步发育，形成密集均匀、无明显方向性、连通良好的裂隙网络。风化裂隙的控制因素：风化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。单一稳定的矿物组成的岩层（如石英岩）风化裂隙很难发育。泥质岩石虽易风化，但裂隙易被土状风化物充填而不导水

3、。粗粒结晶岩（花岗岩、片麻岩等），多种矿物组成，不同矿物热胀冷缩不一，风化裂隙发育，风化裂隙水主要发育于此类岩石中。风化营力决定着风化裂隙层呈壳状包裹于地面，一般厚度数米到数十米，未风化的母岩往往构成相对隔水底板，故风化裂隙水一般为潜水，被后期沉积物覆盖的古风化壳可赋存承压水。风化裂隙水的特征：a.多为潜水，埋藏浅，成层分布，水力联系较好，具有统一的地下水面；b.分布、动态受气候、岩性、地形等因素的影响；c.分布广泛，水质较好，易于开采，但一般水量不大。（三）构造裂隙水构造裂隙：在地壳运动过程中，岩石在构造应力

4、作用下产生的裂隙。最常见、分布范围最广、在一定条件下大量富集。构造裂隙水：具有强烈的非均匀性、各向异性、随机性等特点。构造裂隙的特征：张开宽度、延伸长度、密度以及导水性等在很大程度上受岩层性质（岩性、厚度、相邻岩层的组合等）的影响。塑性岩石中常形成闭合乃至隐蔽的裂隙。脆性岩石中构造裂隙一般比较稀疏，但张开性好、延伸远，具有较好的导水性。沉积岩的裂隙发育情况与胶结物成分及颗粒的粒度有一定的关系：钙质胶结显示脆性岩石特性；泥质及硅质胶结的与塑性岩石相近。粗颗粒的砂砾岩裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。云南永仁三叠纪煤系地

5、层：自南向北岩性——由砾岩、粗砂岩渐变为细砂岩；裂隙率、裂隙宽度及钻孔涌水量由大变小。构造裂隙的特点：具有明显而又比较稳定的方向性，这种方向性主要由构造应力场控制，不同岩层在同一构造应力场下形成的裂隙通常具有相同或相近的方向。一般在一个地区岩层中主要裂隙可划分为3-5组。层面裂隙的特征：层面裂隙比较密集的岩层中的应力分布比较均匀，当层面裂隙较稀疏时，岩层中应力往往集中释放。层面裂隙的多少取决于岩层的单层厚度，单层越薄，层面裂隙越密集。薄层沉积岩中的裂隙往往密集而均匀，而巨厚或块状岩层中的裂隙一般稀疏而不均匀（图

6、）。构造裂隙的发育和分布主要受岩性和构造的控制：从岩性上分析：塑性岩石，常形成闭合细微裂隙构成隔水层；脆性岩石，形成的裂隙张开性好，延伸远，导水性好，常形成含水层；粗粒碎屑岩，其含水性要看其粒度及胶结物。从岩石所受的应力来看：张性裂隙——张开性好，为导水裂隙；剪性裂隙——平整闭合，一般不导水；压性裂隙——挤压强烈，一般为隔水裂隙。11.3裂隙介质及其渗流（一）裂隙及裂隙网络一个独立的裂隙可以看作两壁之间的一个窄缝（图a），在自身所在平面的两个方向上延伸较长，而在第三个方向上延伸很短。单个裂隙只有不同方向的裂隙相

7、互交切构成一个导水网络时，才能在一定范围内具有传输地下水的功能。裂隙网络（二）裂隙水流的基本特征裂隙含水系统：具有树状或脉状结构，一些大的导水通道作用突出，使裂隙水表现出明显的不均匀性，有时表现出突变性。裂隙水流只发生在组成导水网络的各裂隙通道内，通常以外没有水流，裂隙水的流场实际上是不连续的，渗流场的势除了裂隙中的若干点外都是虚拟的；裂隙水运动平面图裂隙水运动剖面图水流被限制在曲折的网络中运动，其局部流向与整体流向往往不一致，甚至与整体流向正好相反。孔隙水运动平面图孔隙水运动剖面图11.4裂隙介质的研究方法裂

8、隙介质渗流研究方法的分类：等效多孔介质方法双重介质方法非连续介质方法（一）等效多孔介质方法等效多孔介质方法——用连续的多孔介质的理论来研究非连续裂隙介质中的问题。非连续的裂隙含水系统：裂隙水流运移于曲折的裂隙网络中，研究困难很大。虚拟一个等效的多孔介质场来近似代替复杂的裂隙介质场。真实的裂隙介质场与虚拟的孔隙介质场所控制下的两个地下水流场在整体上明显不同，如水头、流向、流速、孔隙水压力