《水文地质基础》第二章 岩石中的空隙与水分

第二章 岩石中的空隙与水分2．1 岩石中的空隙空隙：void ，interspace ，space地壳岩石中的空隙为地下水的赋存提供了必要的空间条件。

按维尔纳茨基的形象说法“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。

岩石空隙是地下水存储场所和运动通道，空隙的多少、大小、连通情况对地下水的分布和运动具有很重要的影响。

岩石空隙可分为三类：a. 松散岩石中的孔隙；b. 坚硬岩石中的裂隙；c. 可溶岩石中的溶穴（隙）。

1．孔隙（pore ）松散岩石是由大小不等的颗粒组成的，颗粒或颗粒集合体之间的空隙––––孔隙。

岩石中孔隙体积的多少是影响其储容地下水能力大小的重要因素。

孔隙体积的多少可用孔隙度表示：孔隙度（porosity ）（n ）––––指某一体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙体积所占的比例。

即：VV n n =式中：V n ––––岩石中孔隙的体积；V ––––包括孔隙在内的岩石体积； n ––––孔隙度，用小数或百分数表示。

另外一个概念：孔隙比（void ratio ）（ε）––––指某一体积岩石内孔隙的体积（V n ）与固体颗粒体积（V s ）之比。

即sn V V =ε因为V=V n +V s ，所以n 与ε关系为：nn -=1ε。

应用时：a. 涉及变形时（工程地质）→ε（采用孔隙比较方便）；b. 涉及水的储容与运动时（水文地质）→n （采用孔隙度方便）。

影响因素：a. 分选程度：分选程度好，n 大；分选程度差，n 小；b. 颗粒的排列情况：立方体排列时n =47.64%，四面体n =25.95% ；c. 颗粒的形状：形状愈不规则，棱角愈明显，n 愈大；d. 胶结充填情况：充填程度高，n 小。

孔隙度的测定方法：a. 饱和含水率：n =θs （θs 饱和含水率）；b. 抽水试验；c. 形态学方法：成象、扫描→借助与计算机处理（研究领域的前沿课题）。

粘土孔隙度较高的原因：a. 颗粒表面带有电荷，构成颗粒集合体，形成较大的结构孔隙；b. 粘性土中往往发育有虫孔、根孔、干裂缝等次生孔隙。

第二章岩石中的孔隙与水第一节岩石中的空隙地壳表层十余公里范围内，都或多或少存在着空隙，特别是深部1~2km以内，空隙分布较为普遍。

按维尔纳茨基的形象说法，“地壳表层就好象是饱含着水的海绵”。

岩石——在水文地质学中包括坚硬的岩石（基岩）及松散的土层。

空隙——是指岩石（岩土）中各种类型的空洞的总称。

研究空隙的意义：空隙是地下水的赋存场所（places）和运移通道（conduits）。

空隙依据成因分为三类，即：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙和可溶岩石中的溶穴。

学习了解空隙的多少、大小、形状、连通情况和分布规律，对地下水的分布和运动具有重要影响。

本节以孔隙为例，讨论描述空隙特征的有关概念、指标和分析方法。

图2—1 岩石中的各种空隙〔据迈因策尔修改补充〕1—分选良好，排序疏松的砂；2—分选良好，排列紧密的砂；3—分选不良的，含泥、砂的砾石；4—经过部分胶结的砂岩；5—具有结构性孔隙的粘土；6—经过压缩的粘土；7—具有裂隙的岩石；8—具有溶隙及溶穴的可溶岩第一节岩石中的空隙一、孔隙土体孔隙特征主要描述孔隙的大小、多少、形状、连通性与胶结等。

松散土体宏观上可以分为两大类：砂砾石土和粘性土。

（1）砂砾石孔隙大小及其影响因素首先，请大家比较以下三种砂砾石试样的孔隙大小试样为理想的圆球组成的a—砾石（模型）、b—砂样、c—砂砾混合样砾石（模型） b—砂样 c—砂砾混合样请回答：以上三种试样所构成的孔隙哪类大？哪类小？请总结影响砂砾石土孔隙大小的因素。

简单归纳，影响砂砾石土孔隙大小的主要因素有：①颗粒大小：与构成砂砾石土的颗粒粒径成正比（由上述插图2-1理解）②颗粒排列：立方体（疏松）、四面体（紧密）由图2-2可以总结出，颗粒呈立方体排列为最疏松的排列方式，颗粒呈四面体排列为最紧密的排列方式。

因此，颗粒排列的紧密程度，影响孔隙大小。

图2-2 颗粒的排列形式(参照格雷通)A—立方体排列（疏松）； B—四面体排列（紧密）③试样的分选：试样的分选是指样品的颗粒粒径的级配情况。

第二章岩石中的空隙与水分2.1 岩石中的空隙2.2 岩石中水的存在形式2.3 岩石的水理性质2.1 岩石中的空隙（The Interstices and water in Rocks）2.1.1 概念岩石——是天然产出的具有一定结构构造的矿物集合体，是地质作用的产物。

在水文地质学中，指自然界中各类岩土体，包括坚硬的岩石及松散的沉积物。

空隙——岩、土中各种类型的空洞的总称。

2.1.2 岩石空隙的普遍存在在地球表层，岩石均是多孔介质，在它们的固体骨架之间存在着形状不一、大小不等、千差万别的空隙（图1-20）。

图1北京西北郊的一个工程场地的地下1.5m处土样（素填土）的SEM图像图2 深圳市宝安新中心区西乡海滨地带淤泥软土的SEM图像图3 The Caves in Texas Parks图4 Pore structure of PUMICE in Osaka, JapanCrabtree Cave Devil's Hole CaveCave developed at joint intersection Keefer Road Cave图5 Caves in Maryland图6 Karst Caves in Minnesota图7 A fissure or rift, created by the separation of the earth caused by the tectonic plates lying under Iceland.Cave in Xiling Gorge Seven GateSwallow Cave Flying Clouds Cave图8 Grotesque Karst Formations in the Three Gorges图10 Example of calcium accumulation in soil around an old root channel图9 3-D tomographic images-slice views of a suite of Fontainebleau Sandstone图11花岗岩钻孔局部裂隙张开（左：展开图，右：柱状图）图12 四川宜宾中侏罗统沙溪庙组砂岩（扫描电镜下拍摄，放大90倍）中的孔隙图13 湖北十堰膨胀土裂隙发育情况图14 Cracks In The Ground图16 Fractured Rocks at Thingvellir, Iceland图15 Fractured rock图17 Fractured sandstone普遍存在的岩石空隙为地下水的赋存提供了必要的空间条件。

《水文地质学基础》试题库及参考答案?目录第一章地球上的水及其循环 (1)第二章岩石中的空隙与水分 (4)服第三章地下水的赋存 (9)暗室逢第四章地下水运动的基本规律 (15)收复失第五章毛细现象与包气带水的运动 (20)第六章地下水的化学成分及其形成作用 (22)第七章地下水的补给与排泄...........................................29QWDD 第八章地下水系统 (35)第九章地下水的动态与均衡 (37)第十章孔隙水 (40)是多少第十一章裂隙水 (42)三分法第十二章岩溶水·····················································45we 福娃第十三章地下水资源 (48)第十四章地下水与环境 (49)第二章岩石中的空隙与水分一、名词解释1．岩石空隙：地下岩土中的空间。

2．孔隙：松散岩石中，颗粒或颗粒集合体之间的空隙。

3．孔隙度：松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。

4．裂隙：各种应力作用下，岩石破裂变形产生的空隙。

5．裂隙率：裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。

6．岩溶率：溶穴的体积与包括溶穴在内的岩石体积的比值。

7．溶穴：可溶的沉积岩在地下水溶蚀下产生的空洞。

8．结合水：受固相表面的引力大于水分子自身重力的那部分水。