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第二章 岩石中的空隙与水分 本章内容： 岩石中的空隙 岩石中水的存在形式 岩石的水理性质 第一节 岩石中的空隙 一 引言 1. 岩石空隙在地球上的分布：地壳表层十余公里，尤其近一、两公里以内。 2. 岩石空隙的水文地质意义：是地下水的赋存场所和运移通道。 3. 岩石空隙的描述：形状、大小、多少、分布规律和连通性。 4. 岩石空隙的水文地质分类：松散岩石中的孔隙、坚硬岩石中的裂隙、可溶岩石中的溶穴。 二、孔隙 1. 概念：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒之间或颗粒集合体之间的空隙。 2. 分布：必威体育精装版沉积、新生界、主要在第四系沉积层中的碎石土、砂土、粘土等，其次是胶结不完全的第三系或中生界部分地层。 3. 特征： 多少即度量指标：孔隙度（n） （1）概念：某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。 （2）研究意义（作用）：影响岩石储容地下水的能力的大小。 （3）测定方法： 砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀不能； 容重-比重法：细砂，先测岩石的容重r、比重 表2-1 松散岩石孔隙度参考数值（据弗里泽等，1987） 注：（１）与粒径的关系不是粒径愈大则孔隙度愈大 （２）孔隙度超过最疏松排列的47.64％，达到70％ 大小 （1）研究意义（作用）：影响地下水的运动。 （2）影响因素： 颗粒大小：尤其是颗粒的大小，颗粒越大形成的孔隙越大。 颗粒排列方式：如等粒圆球状颗粒，颗粒直径为D，孔喉直径为d， 作立方体排列时，d=0.414D；作四面体排列时，d=0.155D。 对于粘性土：还与结构孔隙、次生孔隙有关。 在岩浆岩的成岩裂隙中玄武岩（基性）柱状节理最有水文地质意义 表2-2 各种岩石裂隙率数值表（变化范围） 四、溶穴或岩溶 1. 概念：具有可溶岩石裂隙，在地下水流作用下形成。 2. 分布：可溶岩的沉积岩，如常见的灰岩，白云岩。 3. 种类：溶孔（石灰岩的微空隙）、溶蚀裂隙、溶洞、地下暗河等。 ４．特征： 形状：有方向性，主要在裂隙基础上进一步溶蚀而成，所以具有裂隙特征。 大小：尺寸极不均匀，暗河，主干溶蚀形成。 多少：岩溶率 分布：极不均匀（保留了原有裂隙特征） 连通性：总体上差，局部可以很好，形成溶穴含水系统。 五、自然界岩石空隙的复杂性 发育状况复杂： 粘性土层既有孔隙也有裂隙，按水井讲，粘土--隔水层，若粘土中有存在干缩裂隙可以为含水层，如河南驻马店粘土层，可以为含水层（取的是裂隙中的水）。 坚硬岩石：既有孔隙，又有裂隙，如甘肃白垩系岩石。 可溶岩里保留原来的裂隙，甚至有孔隙存在。 六、地下水分类 按含水介质（空隙特征）划分： 孔隙水、裂隙水、岩溶水 第二节 岩石中水的存在形式 一、水的存在形式及类型 毛细现象的实质是毛细张力的作用 形弯液面产生的附加压强Pc，个负压强，称毛细负压。实验室用张力计来测定。 在未饱和水的空隙中存在着气态水。气态水可以随空气或在水气压力差的作用下流动。 岩石的温度低于0℃时，液态水转为固态水。我国大部分地区有季节性冻土。东北及青藏高原，有多年冻土，对工程的破坏性比较强，融化时固态转为液态，体积发送变化。 矿物晶格内及矿物孔洞中的水，就是沸石水、结晶水及结构水。方沸石（Na2A12Si4O12·nH2O)中沸石水，在加热时可以从矿物中分离出去。 第3节 岩石的水理性质 一、 容水性 岩石能容纳一定数量水的性质。用容水度表示。 容水度（Mc） 单位体积饱水岩石中所能容纳的最大水的体积。若以重量计，则称容水量。 二、给水性 饱水岩石在重力作用下能自由排出一定数量水的性质，用给水度表示。 给水度（u） 单位体积的饱水岩石在重力作用下所能排出的最大水的体积。即当地下水位下降一个单位时，在重力作用下单位水平面积岩石柱体中所能释放出的水体积。 1.岩性影响，主要为： 组成岩石的矿物成分（决定空隙的大小、多少）； 颗粒大小、级配及分选程度； 空隙多少 ； 2. 初始地下水埋藏深度 3. 地下水位下降速率 表2-3 常见的松散岩石的平均给水度 表2-4 松散岩石持水度数值 三、持水性 岩石在重力释水后能在空隙中保持一定数量水的性质。用持水度表示。 持水度（Sr） 重力释水后单位体积岩石中所能保持的最大水体积（一般为最大簿膜水层厚度时的体积）。若以重量计，则称持水量。 若空隙中除持有最大簿膜水外，还保持有一定量的悬挂毛细水和孔角水