nf Vf V 100%
裂隙主要是地壳运动对岩石造成破坏而形成的，岩石成岩时及在地表 遭受风化也会形成裂隙。 岩石的裂隙率一般比松散泥积物的孔隙率小得多。裂隙率常小于3%
溶隙：溶隙是可溶岩（如石灰岩）在地下水流长期溶蚀下形
成的空隙
溶隙率
Vk nk 100% V
5.1.1 地下水及含水层
①岩浆岩中成岩裂隙水发育 ②多为层状裂隙水，在一定范围内互相连通； ③多属潜水，也可是承压水；
构造裂隙水 特征：
①构造应力分布均匀，形成层 状构造裂隙水；构造应力分布 不均匀，形成脉状构造裂隙水 ②可以是潜水，也可是承压水 ③渗透性各向异性；
脉状裂 隙水 层状裂 隙水
岩溶水
赋存和运移于可溶岩（如石灰岩、白云岩、大理岩、石 膏、岩盐等）的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地 下水，又称喀斯特水。
主要胶体成分
a.以碳、氢、氧为主的有机质通常以胶体方式存在于地下水中； b.很难以离子状态溶于水的化合物也以胶体形式存在于地下水中， 主要有Fe(OH)2、Al(OH)3、SiO2
岩石中的裂隙具有一定的方向性，因而裂隙岩石的导水性具有 明显的各向异性
按成因分为： 风化裂隙水、成岩裂隙水、构造裂隙水 风化裂隙水 特征：
①多为层状裂隙水； ②水平方向透水性均匀，垂直 方向随深度减弱； ③多属潜水，也有上层滞水； ④大气降水补给；明显季节性 循环交替；以泉的形式排泄
成岩裂隙水
特征：
正地形
负地形
5.2.4 孔隙水、裂隙水及岩溶水
孔隙水
—广泛分布于第四纪松散沉积物中的地下水
潜水深埋带 溢出带 下沉带
洪积物中地下水
冲积物中地下水
上游：厚度不大，由河水补给，水量丰富水质好 中游：上层构成隔水层，下层为承压水 下游：上部通常为埋藏很浅的潜水，下部为多层承压水
裂隙水
—埋藏在基岩裂隙中的地下水
结合水（Absorbed Water ）
土粒
强结合水 弱结合水
自由水
5.1.2 岩土的水理性质
1.岩土的含水性
①容水性—岩土能容纳一定水量的性能。衡量指标：容水度。 ②持水性—岩土在重力作用下仍能保持一定水量的性能。衡量 指标：持水度，表明的是岩土中结合水的含量。
2.岩土的给水性
岩土在重力作用下向外释放水量的性质和能力，给水度。
潜水面形态的变化规律
受地形和 河流位置 的影响
受底板隔水 层高度变化 的影响
受含水介质 渗透性变化 的影响
潜水面的表示方法
1.水文地质剖面图法
2.等水位线图法
水文地质剖面图法
等水位线图法
根据等水位线图法可 以解决下列实际问题
①确定潜水流向 ②计算潜水的水力坡度I ③确定潜水与地表水之间的关系 ④确定潜水的埋藏深度
5.2.5 泉
地下水天然露头，是地下水或含水层通道露出地表形成的，是 地下的主要排泄方式之一
泉的类型按补给源分为 包气带泉 —上层滞水补给，水量小，季节变化大，动态不稳定
下降泉 (潜水泉) —潜水补给，动态稳定，有季节性变化规律 上升泉 (自流水泉) —承压水补给，动态稳定，年变化不大
侵蚀下降泉 侵蚀上升泉 接触下降泉
承压水蓄水构造
1.向斜构造盆地(自流盆地) 2.单斜构造(自流斜地)
自流盆地
自流斜地
承压水面的表示方法
1.水文地质剖面图法 2.等水压线图法
水文地质剖面图法
等水压线图法
根据等水压线图法可 以解决下列实际问题
①承压水位距地表的深度 ②承压水头大小 ③承压水的流向
承压水的补给和排泄
①补给：补给区直接裸露于地表，接受降水的补给；当含有几个 承压水层时，根据正地形或负地形提供的条件形成补给关系 ②排泄：排泄区直接裸露于地表，以泉的形式排泄；承压水位高 于潜水位时，向潜水排泄；正地形或负地形条件下，形成向上或 向下的排泄。
孔隙率
Vv nv 100 % V
岩土孔隙率的大小，主要与颗粒的形状、排列情况及颗粒的分选性和 压密、胶结情况有关。松散沉积物的孔隙率一般很大，可达20%-60%
沉积物的孔隙率范围
沉积物 分选好的砂或砾 砂砾混合物 孔隙率(％) 25-50 20-35
粉砂
粘土
35-50
35-60
裂隙：存在于坚硬岩石中的裂缝状空隙称裂隙 裂隙率
NaCl
KCl MgCl2 CaCl2
350
290 558.1 731.9
NaSO4
MgSO4 CaSO4
50
270 1.9
Na2CO3
MgCO3 CaCO3
193.9
0.1 0.18
1. Na+、K+ 来源于含钠盐、钾盐的沉积岩的溶解；岩浆岩和变质岩 中含钠、钾矿物的风化溶解
2. Ca2+来源于含钙碳酸盐类沉积物和石膏沉积物的溶解；岩浆岩和 变质岩中含钙矿物的风化溶解
水在岩土中的渗透速度与 试样的水力梯度成正比
达西定律
v=KI
水力梯度，即沿渗流方向 单位距离的水头损失
透水性取决于空隙度、空隙大小、空隙连通性。空隙较大， 且相互连通的岩石，地下水可以在岩石中流动。有些岩石虽 有很高空隙度，但空隙不连通的岩石和空 隙过小，且连通性 不好的粘土和泥岩，地下水也很难在其中流动
主要气体成分
O2、N2、CO2及H2S
①以入渗补给为主，与大气圈关系密切的地下水含O2、N2较多 ②地下水处在与大气隔绝的环境中，当有机质存在时，SO4－ 还原生成H2S ，如封闭地质构造的油田水中 ③浅部地下水：植物根系的呼吸作用及有机质残骸的发酵作用， 会在包气带水中形成CO2 ， 深部地下水：含碳酸盐类的岩石，在深部高温影响下，会分解 生成CO2 ， 近代工业的发展，人为产生的有CO2显著增加
砾石及砂性土的给水度
名称
砾石
给水度
0.30-0.35
名称
细砂
给水度
0.15-0.20
粗砂
中砂
0.25-0.30
0.20-0.25
粉细砂
0.10-0.15
3.岩土的透水性
岩土允许重力水渗透的能力称为透水性，常用渗透系数表示
达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
渗透试验 结论：
埋 藏 水 地史时期 沉积物空 隙中被封 闭保存下 来的水， 又称古水
原 生 水
大气降水 冰雪溶水地 表水渗入地 下聚集的水
岩浆中析 出的结晶 水和水汽 又称岩浆水
按赋存状态分类
吸着水
薄膜水
毛细水
重力水
靠静电和分 子引力吸附 于岩土颗粒 表面，不受 重力影响
吸着水表面 厚度超过几 百个水分子 直径的薄层 状水
岩土体透水性类型
1.含水层——饱含重力水而又能给出水(透水)的岩层
2.透水层——可以透水，渗透系数较大的地层。但(目前)不一定 含水
3.隔水层——相对不透水的岩层。它可以是饱水的粘土层，也 可以是致密完整的基岩
§5.2 地下水类型及其主要特征
5.2.1 地下水类型
地下水起源分类
渗 入 水
凝 结 水 水蒸气凝结 后渗入地下 的水
气态水 结合水 重力水 毛细水
包气带
特征：
分布区与补给区一致；受气 候控制，季节性明显，变化 大，雨季雨量多，旱季雨量 少，对农业影响很大，对工 程影响不大
饱水带
重力水 地表以下第一层较稳定隔水层以上具有自由水面的重 力水。此水层的自由水面称为潜水面。潜水面上任一点的标 高称为潜水位。潜水面与地表面的形态具有相似性。
受表面张力 作用保存于 毛细管中的 水，易被植 物吸收
受重力影响 可自由流动。 是地下水的 主要赋存状 态和水源
地下水埋藏条件分类
包 气 带 水
潜 水
承 压 水
根据含水层空隙性质不同分类
孔 隙 水
裂 隙 水
岩溶水 (喀斯特水)
5.2.1 包气带水
贴近地表的气态水、土壤颗粒水吸附毛细水分子。这些水虽可连结 起来成为液体，但因是充填在细微的孔隙中而不能自由运动 土壤水 土壤中未饱和的水； 上层滞水 存在于包气带中， 局部隔水层之上的重力水
岩土的空隙：通常将岩土空隙的大小、多少、形状、连通程
度以及分布状况等性质统称为岩土的空隙性。 岩土的空隙是地下水存在的空间。
空隙率
VT n 100 % V
1松散沉积物中的孔隙 2坚硬岩石中的裂隙 3可溶性岩石中的溶隙、溶洞
空隙类型
孔隙：松散沉积物是由大小不等的颗粒组成的，颗粒间普
遍存在着孔隙
潜水的补给和排泄
补给源主要有：大气降水、地表水、深层地下水及凝结水
排泄方式：垂直排泄(水分消耗，含盐量增加，矿化度增高，甚至 改变水的化学类型)、水平排泄
5.2.3 承压水(层间水)
①埋藏在两个稳定隔水层之间的重力水。 ②它的运动受到上下隔水层的约束和水压的作用 。打井穿过上面的隔 水层时，承压水就可向上涌出来，稳定水位高于初见水位。 ③分布区与补给区不一致，水质、水量、水温受气候影响小，随季节 变化不明显，不易受污染
3. Mg2+来源于含镁碳酸盐类沉积物岩；岩浆岩和变质岩中含镁矿物 的风化溶解
4. Cl－ 来源于沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解；岩浆岩中含 氯矿物的风化溶解；海水；火山喷发物的溶滤；工业、生活污水 及粪便中大量氯
5. SO42-来源于含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；硫和硫化物 的氧化 6. HCO3-来源于含碳酸盐类沉积物岩的溶解；岩浆岩和变质岩中含 铝硅酸盐矿物的风化溶解
工程地质学
§5.1地下水概述 §5.2地下水类型及其主要特征 §5.3地下水的性质
第五章 地 下 水
§5.4地下水对建筑工程的影响
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