岩土中的空隙和水讲义及思考题

岩土中的空隙和水3．1 岩土中的空隙空隙：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空间和传输通道，空隙的特征(多少、大小、形状、方向性、连通程度及其空间变化等)决定着岩土储容、滞留、释出以及传输水的性能。

岩石空隙可分为三类：a. 未固结的松散岩石中的孔隙；b. 固结的坚硬岩石中的裂隙；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，颗粒及颗粒集合体之间的空隙––––孔隙。

孔隙的多少，决定岩土储容水的能力，在一定条件下，还控制岩土滞留、释出和传输水的能力。

孔隙体积的多少可用孔隙度表示：孔隙度（porosity ）（n ）––––指某一体积岩土（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）––––指某一体积岩土内孔隙的体积（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）。

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V n所占的比例。

n＝V n／V n＝V n／V·１００％空隙比（L）—岩石中孔隙的体积V n与固体颗粒体积V s的比值。

即：ξ=V n/V s 或ξ=V n/V s·１００％∵V= V n+V s ∴V s =V—V n∵n＝V n／V∴V n＝n·V∵ξ＝V n/V s＝( n·V) / (V—V n) ＝nV／V—V n＝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）；N d1 = 40% 混N d2 = 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。

⼯程勘察思考题-第⼆章,第三章第⼆章岩⼟⼯程中的地下⽔1.根据岩⼟空隙的成因不同，可把地下⽔分为哪三类？根据岩⼟空隙的成因不同，可把空隙分为孔隙、裂隙和溶隙三⼤类。

①孔隙：松散岩⼟由⼤⼩不等的颗粒组成，颗粒或颗粒集合体之间的空隙称为孔隙。

岩⼟中孔隙的发育程度常⽤孔隙度来表⽰，指⼀定体积的岩⼟其孔隙体积所占总体积的⽐例。

②裂隙：坚硬岩⽯（沉积岩、岩浆岩和变质岩）颗粒之间基本上不存在孔隙，仅存在岩⽯破裂变形产⽣的空隙，称之为裂隙（分为成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙）。

岩⽯的裂隙⼀般呈裂缝状，其长度、宽度、数量、分布及连通性等空间上差异很⼤，与孔隙相⽐，裂隙具有明显的不均匀性。

③溶隙：可溶的沉积岩（盐岩、硬⽯膏、⽯膏、⽯灰岩、⽩云岩等）在地下⽔流长期溶蚀作⽤下⽽形成的空隙，这种地质现象称岩溶（喀斯特）。

2.根据⽔在空隙中的物理状态，⽔与岩⼟颗粒的相互作⽤特征，地下⽔有哪⼏种存在形式？哪些形式的地下⽔对地基的⼯程特性影响较⼤？根据⽔在空隙中的物理状态，⽔与岩⽯颗粒的相互作⽤等特征，可将地下⽔存在的形式分为五种①⽓态⽔②结合⽔③重⼒⽔④⽑细⽔⑤固态⽔⽑细⽔和重⼒⽔对地基的⼯程特性影响最⼤3.粘⼟、粉质粘⼟、粉⼟的渗透系数范围值分别是多少（单位为：m/年）？粘⼟：粉质粘⼟：粉⼟：4.含⽔层和隔⽔层的概念？根据岩⽯赋留地下⽔的相对状况分出含⽔层和隔⽔层。

含⽔层：在重⼒作⽤下能够给出并且通过相当数量⽔的饱⽔岩层或⼟层称含⽔层。

含⽔层必须有良好的透⽔性能，同时⼜必须有⼀定的地质构造条件和地形条件，使地下⽔聚集和储存起来，此外，含⽔层必须有⼀定的补给⽔量。

隔⽔层：在常压条件下，由于重⼒作⽤不能给出并通过相当数量⽔的岩层或⼟层。

通常由黏⼟、粉质黏⼟和页岩、泥灰岩等透⽔性能差的岩⽯组成的岩层构成隔⽔层。

隔⽔层对地下⽔的运动起着阻碍作⽤。

5.上层滞⽔、潜⽔、承压⽔的概念？上层滞⽔：地⾯以下通常分布有多层含⽔层，当包⽓带中局部分布有隔⽔层或弱透⽔层时，隔⽔层上会积聚具有⾃由⽔⾯的重⼒⽔，称为上层滞⽔。

岩⼟中的空隙和⽔讲义及思考题岩⼟中的空隙和⽔3．1 岩⼟中的空隙空隙：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空间和传输通道，空隙的特征(多少、⼤⼩、形状、⽅向性、连通程度及其空间变化等)决定着岩⼟储容、滞留、释出以及传输⽔的性能。

岩⽯空隙可分为三类：a. 未固结的松散岩⽯中的孔隙；b. 固结的坚硬岩⽯中的裂隙；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，颗粒及颗粒集合体之间的空隙––––孔隙。

孔隙的多少，决定岩⼟储容⽔的能⼒，在⼀定条件下，还控制岩⼟滞留、释出和传输⽔的能⼒。

孔隙体积的多少可⽤孔隙度表⽰：孔隙度（porosity ）（n ）––––指某⼀体积岩⼟（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）––––指某⼀体积岩⼟内孔隙的体积（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）。

第⼆章岩⽯中的孔隙与⽔分第⼆章岩⽯中的空隙与⽔分⼀、名词解释1．岩⽯的透⽔性：岩⽯允许⽔透过的能⼒。

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．给⽔度：地下⽔位下降⼀个单位深度，从地下⽔位延伸到地表⾯的单位⽔平⾯积岩⽯柱体，在重⼒作⽤下释出的⽔的体积。

9．重⼒⽔：重⼒对它的影响⼤于固体表⾯对它的吸引⼒，因⽽能在⾃⾝重⼒作影响下运动的那部分⽔。

10．⽑细⽔：受⽑细⼒作⽤保持在岩⽯空隙中的⽔。

11．⽀持⽑细⽔：由于⽑细⼒的作⽤，⽔从地下⽔⾯沿孔隙上升形成⼀个⽑细⽔带，此带中的⽑细⽔下部有地下⽔⾯⽀持。

12．悬挂⽑细⽔：由于上下弯液⾯⽑细⼒的作⽤，在细⼟层会保留与地下⽔⾯不相联接的⽑细⽔。

13．容⽔度：岩⽯完全饱⽔时所能容纳的最⼤的⽔体积与岩⽯总体积的⽐值。

14．孔⾓⽑细⽔：在包⽓带中颗粒接点上由⽑细⼒作⽤⽽保持的⽔。

15．持⽔度：地下⽔位下降⼀个单位深度，单位⽔平⾯积岩⽯柱体中反抗重⼒⽽保持于岩⽯空隙中的⽔量。

⼆、填空1．岩⽯空隙是地下⽔储存场所和运动通道。

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

2．岩⽯空隙可分为松散岩⽯中的孔隙、坚硬岩⽯中的裂隙、和可溶岩⽯中的溶⽳。

3．孔隙度的⼤⼩主要取决于分选程度及颗粒排列情况，另外颗粒形状及胶结充填情况也影响孔隙度。

4．松散岩层中，决定透⽔性好坏的主要因素是孔隙⼤⼩；只有在孔隙⼤⼩达到⼀定程度，孔隙度才对岩⽯的透⽔性起作⽤。

5．地下⽔按岩层的空隙类型可分为：孔隙⽔、裂隙⽔、和岩溶⽔。

6．岩性对给⽔度的影响主要表现为空隙的⼤⼩与多少。

7．通常以容⽔度、含⽔量、给⽔度、持⽔度和透⽔性来表征与⽔分的储容和运移有关的岩⽯性质。

工程岩土学思考题1.土体与岩体的主要区别。

土的力学性质与岩体力学性质的主要差别。

2.、影响岩石力学性质的主要因素，影响无粘性土力学性质的主要因素，影响粘性土力学性质的主要因素。

3.、土的基本物理性质及其指标。

4.、土的物质组成特点，粒度成分，矿物成分，土中水的分类及其工程性质。

5.、粒度成分的表示方法，研究意义和用途。

粒度与矿物成分的关系，粒度对土的结构力学性质的影响。

与粒度成分有关的指标及应用。

6.、土的水理性质（广义物理性质）的基本内容，涵义，指标及其使用。

在应用中指标的划分，用途，本质。

7.、土的力学性质及其基本涵义。

各力学性质的基本规律，实验条件和方法，成果曲线特征，数学规律，指标的规律及其应用。

指标间的关系及影响因素。

8.、土结构的基本概念，微结构要素，土的结构的类型，土的结构对各力学性质的影响，结构研究的意义。

9.、岩体和土体勘察和工程性质分析的基本步骤和思路（内容）。

10.、岩石和土的工程地质分类，分类方法及要点，原理，及大的分类。

11.、特殊土的涵义和主要标志，主要特殊性质和主要工程地质特征。

12.、了解成因对特殊土成分结构和工程性质的影响。

13.、了解土中三相的相互作用及其对土结构连接的影响。

14.、熟悉土的力学性质指标的定义，涵义，本质，影响因素，数学表达式及影响因素。

15、了解实验条件对获取指标的影响。

16、掌握不同类型土类的基本物理力学特征17、关于土的各章节的基本概念18、了解土中水对其结构连接力的影响19、了解粒组的性质20、掌握粒组与土类的关系及其概念上的区别。