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文档之家› 第二章 地下流体及其基本特征(1)
第二章 地下流体及其基本特征(1)
张性断裂带内带:
储水能力取决于脉岩或外来物质充填程度及脉张裂程度较 大,富水性较强,可以成为地下水储存的良好场所。
张性断裂内带被外来物质或脉岩所充填时其富水 性与充填物及脉岩的性质有关。当充填完好、胶结 紧密或脉岩及充填物为非可溶性物质时,可起到隔 水作用。
火成岩
(1)孔隙水
孔隙水:赋存于松散沉积物中的地下水。
按含水层埋藏条件,孔隙水可分为孔隙潜水和孔隙承压水
特点:
1.层状分布,空间上均匀连续 2.含水层内部水力联系较好 3.垂向渗透性差,顺层渗透性好 4 、由于沉积物的类型、地质结构、地貌形态以及所处的地形 部位不同,孔隙水的分布、补给、径流、排泄都有一定的差 异性。
B、承 压 水
承压水:充满在两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。
基本要素与特征: 4.5.2 基本要素
① 承压含水层;② 隔水顶板;③ 隔水底板; ④ 承压含水层厚度(M);⑤ 埋深(D) ⑥ 测压水位:井孔中静止水位的高程 ⑦ 测压水位线(面):测压水位的连线 (面)——虚拟线(面) ⑧ 承压(测压)高度(H):作用于含水层的 附加压强。 ⑨ 补给区;承压区;排泄区 ⑩ 自溢区—测压水位线与地形等高线的交点连 接区
基本要素
潜水面(water table)
潜水位(water level )
潜水含水层
含水层厚度
潜水埋深
潜水的特点:
潜水之上不存在稳定的隔水层,直接和大气相通; 可通过包气带接受大气降水、地表水等补给; 水位、水量、水质受气象、水文、等因素的控制; 丰水期水位抬升,枯水期水位下降; 潜水水位与地形的起伏相一致; 水的矿化度与地形、水的交替有关,地形切害强烈 的地区,矿化度低,水交替强烈的地区矿化度低; 潜水不适合做为地下水动态观测水点。
在可溶岩与下伏隔水层的接触面上易发育成层的溶洞。
(2)贮存运移于基岩裂隙中的水 ——裂隙水
裂隙
定义:固结的坚硬岩石中存在的各种应力作用下产生的裂缝。 裂隙类型(按裂隙成因):
成岩裂隙是指岩石在成岩过程中由于冷凝收缩(岩浆岩)或固结干缩( 沉积岩)而产生的裂隙。 构造裂隙是指岩石在构造变动中受力而产生的裂隙。具有方向性,大小 悬殊,分布不均匀。 风化裂隙是指岩石在风化营力作用下发生破坏而产生的裂隙。主要分布 于地表附近。 卸荷裂隙是指具有临空面的岩体,因天然地质作用或人为工程活动减载 卸荷形成。
拉张力作用下,母岩破坏范围不大,张性断
裂沿走向和倾向延伸不远。虽有一定的储水能 力,但富水性取决于汇水条件和地下水补给来 源。
B、压性断裂储水构造
压性断层性质 断层面波状起伏 断层带破碎物质出现片理 化、拉长或透镜体 断层带宽度大 断层一侧岩层常直立或倒 转,出现牵引褶皱
逆断层多属此类
压性断裂带内带:
越流含水层:岩层 能起隔水作用,但 岩层中仍含有一定 的水量,甚至可以 透水,但透水能力
粘土层 砂层
砂层 粘土层
极其微弱的岩土层。
粘土层
储存地下水的条件
构成含水层的 条件: 1.有储存地下水 的空间;
2.有储存地下水 的地质条件; 3.有一定的水量.
1.3 储 水 构 造
1、褶曲型储水构造
第二章
地下流体(水)及其基 本特征
1 地下水的赋存条件
1.1 地下水的储水空间
地壳介质(松散沉积物、
坚硬的基岩)具有大小不同、
多少不等和形状不一的空隙, 不含空的岩石很少。空隙是 地下水的储存场所和运动通 道。 岩石中的各种空隙: 孔隙、裂隙和溶隙(穴)
1、孔隙
孔隙:松散沉积物及某些胶结较差的岩石,在固体 颗粒或颗粒集合之间的空隙。 孔隙度:孔隙总体积与岩土总体积的比值。 n=Vn / V*100%
张性断裂带中带:
储水能力和富水性较强。 张性断裂中带多为角砾岩,砾石常被后期物质胶 结,结构一般疏松,裂面常为锯齿状,粗糙不平, 有利于地下水的活动。当有较充足的地下水补给时, 可成为富水带。 当断裂中带的角砾岩胶结较好,且SiO2含量较高 或有其他脉岩充填时,则储水能力差,富水性弱。
张性断裂带外带:
几种岩石的近似孔隙度值
岩石名称
孔隙度n (%)
砾石
27
粗 砂
40
细 砂 砂质粘土 粘 土
42 47 50
泥炭土
80
2、裂隙
裂隙按成因可分为?
裂隙的特点:
裂隙分布不均匀; 构造裂隙沿构造带发育;
风化裂隙沿岩石的表面分布;
成岩裂隙均匀分布于整个岩层。
3、溶隙
溶隙:可溶性岩石中的各种裂隙,在地下水的长 期作用 下,经溶蚀而扩展,形成各种尺度、各种形态的溶隙,使 岩石的空隙性大大增强,扩大了岩石原有的不均匀性。 岩溶的形成: CaCO3+CO2 + H2O == Ca+2+2HCO3 —
构造裂隙水
一、构造裂隙的形成
(1)岩性:
塑性→塑性变形→闭合裂隙,细小,切穿性能差→导水差 脆性→脆性变形→裂隙张开切穿性能好→导水能力强
(2)与应力场有关:
应力集中,裂隙发育,岩层透水性:背斜轴部常较两翼富水。断层 带附近往往格外富水。 层状岩石裂隙的发育方向、张开度和密集程度,与构造部位密切相 关。
压性断裂带外带
地下水的主要活动场所,储水能力和富水能 力较强。岩石发育有裂隙、劈理,同时岩石遭 受一定的机械破坏而又极度少发生质的变化, 极少发生重结晶作用和化学胶结作用,尤其是 脆性岩石中的压性断裂,其断裂外带的裂隙更 为发育,有利于地下水的汇集。如灰岩地区的 暗河、岩溶洞穴、泉,多位于压性断裂外带。
岩溶 : 水对可溶岩石进行化学溶解,并伴随以冲蚀作用和重
力崩坍,在地下形成大小不等的空洞,在地表造成各种独特
的地貌现象以及特殊的水文现象,分为地表岩溶、地下岩溶。 岩溶水(喀斯特水):赋存并运移于岩溶化岩层中的水。
1、岩溶发育的基本条件
2、岩溶发育的影响因素
(1)可溶岩的成分与结构是控制岩溶发育的内因; (2)透水性:水流才能进入岩石进行溶蚀; (3)水的侵蚀能力:含有CO2或其它酸类,侵蚀能力才明 显增强;
坡度 粒径磨圆度 分选性 渗透性 地下水位
孔隙水中的冲洪积扇地下水 洪积扇中的地下水
总结
分析不同沉积物类型的地下水赋存、运动和水化学特征等 (简称水文地质条件),应从沉积物形成时的水动力场 到沉积物沉积规律,再到地下水的分带性特征来进行。
地表水动力 条件的分带
沉积作用 分带
地貌岩 性分带
地下水 分带
裂隙
玄武岩成岩裂隙
构造裂隙
卸荷裂隙
风化裂隙
裂隙分类(按规模)
微小裂隙:密集但延伸和张开性都很差→导水能力差,有 一定储水能力 中裂隙:一般 1-n 条 /m,延伸较远,张开性较好→贮水导 水能力相对较好 大裂隙(含断层):数量少,但张开宽度大,延伸远,规 模较大→导水、贮水能力较强
裂隙网络
不同规模、不同方向的裂隙通道相互连通构成导水裂隙网 络。风化、成岩、构造裂隙网络。
大的裂隙构成导水 通道,汇同周围较小
的裂隙,形成具有树
状结构(或脉状结构) 的网络。大裂隙起传
导地下水(导水)的
作用,小裂隙起贮存 地下水的作用,以及 时间上的调节作用。
裂隙水
定义:是指赋存并运移于坚硬基岩裂隙中的地下水。通常 可分为裂隙潜水和裂隙承压水(承压裂隙水)。
特点:不均匀性和各向异性。 基岩的裂隙率比较低,裂隙在岩层中所能占有的赋存空间很 有限;这一有限的空间在岩层中分布很不均匀; 裂隙通道在空间上的展布具有明显的方向性; 大的裂隙(或断裂带)中的地下水动态变化很稳定。
影响岩溶发育的因素:
气候、地形、水文、岩性、 构造等,往往是岩溶发育 过程中最活跃的因素。
可溶性岩石中的溶隙
1.2 含水层与隔水层
1、包气带和饱水带
饱水带:地下水位
出现在地表面以下一
定深度上.地下水位
以下的岩土层为饱水
带;
包气带:潜水位之上
的岩土层称为包气带。
2、含水层与隔水层
含水层:饱水带中, 能够给出并透过相当 数量水的岩层 隔水层:不能给出水 并透过水的岩土层; 含水带:构造裂隙 ( 断裂带 ) 中,通过条 带状的构造裂隙含(透) 水
( 4 )水的流动速度(交替速度):水的流动是保证岩溶
发育的充要条件,水不流动,终究会达到饱和而停止发展 ; (5)其它因素:气候、构造作用。
3、易发生岩溶的部位:
褶皱轴部尤其是向斜轴部,往往张开裂隙发育,又是地 下水汇集的部位,流线在此密集,地下河系发育。 断层带往往是岩溶集中发育处,因此处导水好,流线密 集。
2、断裂带储水构造
1 、断层两盘的岩性及断层力学性质,控制着断层的导水、 贮水特征。 (1)脆性岩石中的张性断裂,中央及两侧常具有良好的 导水能力; (2)泥质塑性岩层中的张性裂隙,往往导水不良或隔水 ; (3)塑性岩层中的压性断裂,扭节理,通常是隔水的; (4)脆性岩层中的压性断裂,中央透水性差,两侧具有 开张性良好的扭张裂隙,成为导水带; (5)扭性断裂的导水性介于张性,压性断裂之间; (6)断裂带的复合部位往往成为地下水的富集地带.
1.4 地下水的类型
1、按照地下水的埋藏条件可将地下水划分为: 上层滞水;潜水;承压水。
A、潜
水
定义:地表以下,第一个具有自由表 面的稳定含水层中的水。
自由表面—即设有隔水层限制,与大气直接
相通,除大气压强外不受其它力。
稳定—具有一定的空间连续性(范围)以示
区分上层滞水
潜水含水层—赋存潜水的岩层
储水性较差。 挤压力作用形成,内带应力集中,承受压 多为破裂结构或压碎状态的碎裂泥、压碎岩、 角砾岩或糜棱岩等。后期由于被不溶物和泥质 充填,储水能力差,富水性弱,一般起隔水作 用。