第十一章 裂隙水优秀PPT.ppt
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1、第十一章第十一章 裂隙水裂隙水第一页,本课件共有35页第十一章 裂 隙 水11.1 概述裂隙水裂隙水裂隙水裂隙水:贮存并运移于基岩裂隙系统中的地下水。贮存并运移于基岩裂隙系统中的地下水。贮存并运移于基岩裂隙系统中的地下水。贮存并运移于基岩裂隙系统中的地下水。图图111裂隙含水系统裂隙含水系统1不含水张开裂隙;2含水张开裂隙;3包气带水流向;4饱水带流向;5地下水位;6水井;7自流井;8无水干井;9季节性泉;10常年性泉第二页,本课件共有35页一、裂隙含水系统的现象一、裂隙含水系统的现象 在基岩裂隙系统中,打井取水、开挖或观测地下水会有在基岩裂隙系统中,打井取水、开挖或观测地下水会有在基岩裂隙系
2、统中,打井取水、开挖或观测地下水会有在基岩裂隙系统中,打井取水、开挖或观测地下水会有许多与许多与许多与许多与孔隙水完全不同的现象孔隙水完全不同的现象孔隙水完全不同的现象孔隙水完全不同的现象:水量悬殊水量悬殊水量悬殊水量悬殊:某些情况下,打在同一岩层中相距很近的钻孔,:某些情况下,打在同一岩层中相距很近的钻孔,:某些情况下,打在同一岩层中相距很近的钻孔,:某些情况下,打在同一岩层中相距很近的钻孔,出水量差异大,甚至一孔有水而邻孔无水;出水量差异大,甚至一孔有水而邻孔无水;出水量差异大,甚至一孔有水而邻孔无水;出水量差异大,甚至一孔有水而邻孔无水;水位差异水位差异水位差异水位差异:在相距很近的井孔
3、测得的地下水位差别很大,:在相距很近的井孔测得的地下水位差别很大,:在相距很近的井孔测得的地下水位差别很大,:在相距很近的井孔测得的地下水位差别很大,包括水质与动态也有明显不同;包括水质与动态也有明显不同;包括水质与动态也有明显不同;包括水质与动态也有明显不同;局部出现涌水局部出现涌水局部出现涌水局部出现涌水:在裂隙岩层中开挖矿井,通常涌水量不大:在裂隙岩层中开挖矿井,通常涌水量不大:在裂隙岩层中开挖矿井,通常涌水量不大:在裂隙岩层中开挖矿井,通常涌水量不大的岩层中局部可能大量涌水;的岩层中局部可能大量涌水;的岩层中局部可能大量涌水;的岩层中局部可能大量涌水;第三页,本课件共有35页不同方向变
4、化差异不同方向变化差异不同方向变化差异不同方向变化差异:在裂隙岩层中抽取地下水,某一方:在裂隙岩层中抽取地下水,某一方:在裂隙岩层中抽取地下水,某一方:在裂隙岩层中抽取地下水,某一方向上离抽水井很远的观测孔水位已明显下降,而在另一向上离抽水井很远的观测孔水位已明显下降,而在另一向上离抽水井很远的观测孔水位已明显下降,而在另一向上离抽水井很远的观测孔水位已明显下降,而在另一方向上离抽水井很近的观测孔水位却无变化。方向上离抽水井很近的观测孔水位却无变化。方向上离抽水井很近的观测孔水位却无变化。方向上离抽水井很近的观测孔水位却无变化。上述现象说明,与孔隙水相比,裂隙水表现出更强烈上述现象说明,与孔隙
5、水相比,裂隙水表现出更强烈上述现象说明,与孔隙水相比,裂隙水表现出更强烈上述现象说明,与孔隙水相比,裂隙水表现出更强烈的不均匀性和各向异性。的不均匀性和各向异性。的不均匀性和各向异性。的不均匀性和各向异性。第四页,本课件共有35页裂隙水的特点(裂隙水的特点(裂隙水的特点(裂隙水的特点(与孔隙相比)与孔隙相比)、裂隙水空间分布不均匀:局部发育,呈脉状分布,导致、裂隙水空间分布不均匀:局部发育,呈脉状分布,导致、裂隙水空间分布不均匀:局部发育,呈脉状分布,导致、裂隙水空间分布不均匀:局部发育,呈脉状分布,导致同一岩层中相距很近的钻孔,水量悬殊同一岩层中相距很近的钻孔,水量悬殊同一岩层中相距很近的钻
6、孔,水量悬殊同一岩层中相距很近的钻孔,水量悬殊;(如图(如图(如图(如图11-111-1中自喷井,中自喷井,中自喷井,中自喷井,其两侧的井都是干井)其两侧的井都是干井)其两侧的井都是干井)其两侧的井都是干井)渗透的各向异性:一般第三方向不发育,空间展布具有方向性渗透的各向异性:一般第三方向不发育,空间展布具有方向性渗透的各向异性:一般第三方向不发育,空间展布具有方向性渗透的各向异性:一般第三方向不发育,空间展布具有方向性(不同方向发育差异(不同方向发育差异(不同方向发育差异(不同方向发育差异););););(图(图(图(图11-111-1中裂隙水沿中裂隙水沿中裂隙水沿中裂隙水沿2 2组方向分布
7、)组方向分布)组方向分布)组方向分布)、水力联系不统一:裂隙连通性较差,很难形成统一的含水、水力联系不统一:裂隙连通性较差,很难形成统一的含水、水力联系不统一:裂隙连通性较差,很难形成统一的含水、水力联系不统一:裂隙连通性较差,很难形成统一的含水层。当不同方向相连通时层。当不同方向相连通时层。当不同方向相连通时层。当不同方向相连通时裂隙网络裂隙网络裂隙网络裂隙网络。(如图(如图(如图(如图11-111-1中有四个中有四个中有四个中有四个独立的裂隙含水系统)独立的裂隙含水系统)独立的裂隙含水系统)独立的裂隙含水系统)、坚硬基岩的裂隙率,要比松散岩石的孔隙度小一到两个、坚硬基岩的裂隙率,要比松散岩
8、石的孔隙度小一到两个、坚硬基岩的裂隙率,要比松散岩石的孔隙度小一到两个、坚硬基岩的裂隙率,要比松散岩石的孔隙度小一到两个数量级。数量级。数量级。数量级。二、裂隙水的特征二、裂隙水的特征第五页,本课件共有35页裂隙含水系统的特点:裂隙含水系统的特点:裂隙含水系统的特点:裂隙含水系统的特点:裂隙岩层一般并不形成具有统一水力联系、水量分布均裂隙岩层一般并不形成具有统一水力联系、水量分布均裂隙岩层一般并不形成具有统一水力联系、水量分布均裂隙岩层一般并不形成具有统一水力联系、水量分布均匀的含水层,而通常由部分裂隙在岩层中某些局部范围内连匀的含水层,而通常由部分裂隙在岩层中某些局部范围内连匀的含水层,而通
9、常由部分裂隙在岩层中某些局部范围内连匀的含水层,而通常由部分裂隙在岩层中某些局部范围内连通构成若干通构成若干通构成若干通构成若干带状或脉状裂隙含水系统带状或脉状裂隙含水系统带状或脉状裂隙含水系统带状或脉状裂隙含水系统(图(图(图(图111111)。)。)。)。岩层中各裂隙含水系统内部具有统一的水力联系,岩层中各裂隙含水系统内部具有统一的水力联系,岩层中各裂隙含水系统内部具有统一的水力联系,岩层中各裂隙含水系统内部具有统一的水力联系,水位水位水位水位受该系统受该系统受该系统受该系统最低出露点控制最低出露点控制最低出露点控制最低出露点控制。各个系统与系统之间没有或仅有微弱的水力联系,各有各个系统与
10、系统之间没有或仅有微弱的水力联系,各有各个系统与系统之间没有或仅有微弱的水力联系,各有各个系统与系统之间没有或仅有微弱的水力联系,各有自己的补给范围、排泄点及动态特征,其自己的补给范围、排泄点及动态特征,其自己的补给范围、排泄点及动态特征,其自己的补给范围、排泄点及动态特征,其水量水量水量水量的大小取决于的大小取决于的大小取决于的大小取决于自身的规模自身的规模自身的规模自身的规模。规模大的系统贮容能力大,补给范围广,水量丰富,动态比规模大的系统贮容能力大,补给范围广,水量丰富,动态比规模大的系统贮容能力大,补给范围广,水量丰富,动态比规模大的系统贮容能力大,补给范围广,水量丰富,动态比较稳定。
11、较稳定。较稳定。较稳定。第六页,本课件共有35页 一、成岩裂隙水一、成岩裂隙水一、成岩裂隙水一、成岩裂隙水 岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。成岩裂隙的基本特征成岩裂隙的基本特征成岩裂隙的基本特征成岩裂隙的基本特征 1 1 1 1、陆地喷溢的玄武岩成岩裂隙最为发育。、陆地喷溢的玄武岩成岩裂隙最为发育。、陆地喷溢的玄武岩成岩裂隙最为发育。、陆地喷溢的玄武岩成岩裂隙最为发育。岩浆冷凝收缩时,由于内部张力作用产生垂直于冷凝面岩浆冷凝收缩时,由于
12、内部张力作用产生垂直于冷凝面岩浆冷凝收缩时,由于内部张力作用产生垂直于冷凝面岩浆冷凝收缩时,由于内部张力作用产生垂直于冷凝面的六方柱状节理及层面节理。裂隙张开且密集均匀,连通良的六方柱状节理及层面节理。裂隙张开且密集均匀,连通良的六方柱状节理及层面节理。裂隙张开且密集均匀,连通良的六方柱状节理及层面节理。裂隙张开且密集均匀,连通良好,构成好,构成好,构成好,构成储水丰富、导水通畅的层状裂隙含水层储水丰富、导水通畅的层状裂隙含水层储水丰富、导水通畅的层状裂隙含水层储水丰富、导水通畅的层状裂隙含水层。当玄武岩为致密块状时构成隔水层当玄武岩为致密块状时构成隔水层当玄武岩为致密块状时构成隔水层当玄武岩
13、为致密块状时构成隔水层。第十一章第十一章裂裂隙隙水水11.2裂隙水的类型裂隙水的类型第七页,本课件共有35页 2 2 2 2、侵入岩接触带等处形成裂隙含水层。、侵入岩接触带等处形成裂隙含水层。、侵入岩接触带等处形成裂隙含水层。、侵入岩接触带等处形成裂隙含水层。冷凝收缩,以及岩浆运动产生应力,常形成冷凝收缩,以及岩浆运动产生应力,常形成冷凝收缩,以及岩浆运动产生应力,常形成冷凝收缩,以及岩浆运动产生应力,常形成近乎垂直的带近乎垂直的带近乎垂直的带近乎垂直的带状裂隙含水层状裂隙含水层状裂隙含水层状裂隙含水层。熔岩冷凝时留下喷气孔道,或表层凝固下部熔岩流逝熔岩冷凝时留下喷气孔道,或表层凝固下部熔岩流
14、逝熔岩冷凝时留下喷气孔道,或表层凝固下部熔岩流逝熔岩冷凝时留下喷气孔道,或表层凝固下部熔岩流逝而形成熔岩孔洞或管道。孔道洞穴最大直径可达数米,会而形成熔岩孔洞或管道。孔道洞穴最大直径可达数米,会而形成熔岩孔洞或管道。孔道洞穴最大直径可达数米,会而形成熔岩孔洞或管道。孔道洞穴最大直径可达数米,会出现掉钻,可获可观水量。出现掉钻,可获可观水量。出现掉钻,可获可观水量。出现掉钻,可获可观水量。3 3 3 3、孤立的成岩气孔经过后期改造后可以成为统一的含水层。、孤立的成岩气孔经过后期改造后可以成为统一的含水层。、孤立的成岩气孔经过后期改造后可以成为统一的含水层。、孤立的成岩气孔经过后期改造后可以成为统
15、一的含水层。4 4 4 4、沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的,含水意义、沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的,含水意义、沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的,含水意义、沉积岩及深成岩浆岩的成岩裂隙通常多是闭合的,含水意义不大。不大。不大。不大。第十一章第十一章 裂裂 隙隙 水水11.2 裂隙水的类型裂隙水的类型第八页,本课件共有35页二二二二、风化裂隙水、风化裂隙水、风化裂隙水、风化裂隙水地表的岩石,温差和水、空气、生物等风化营力作用下,地表的岩石,温差和水、空气、生物等风化营力作用下,地表的岩石,温差和水、空气、生物等风化营力作用下,地表的岩石,温差和水、空气、生物等风
16、化营力作用下,形成的裂隙。形成的裂隙。形成的裂隙。形成的裂隙。风化裂隙带风化裂隙带风化裂隙带风化裂隙带:在水流切割或人工开挖的影响下,形成减压:在水流切割或人工开挖的影响下,形成减压:在水流切割或人工开挖的影响下,形成减压:在水流切割或人工开挖的影响下,形成减压(卸荷)裂隙,通常沟谷两侧常见到与边岸平行的减压裂隙;(卸荷)裂隙,通常沟谷两侧常见到与边岸平行的减压裂隙;(卸荷)裂隙,通常沟谷两侧常见到与边岸平行的减压裂隙;(卸荷)裂隙,通常沟谷两侧常见到与边岸平行的减压裂隙;在剥蚀作用下,浅部裂隙扩张,张开性及裂隙率随深度递减,在剥蚀作用下,浅部裂隙扩张,张开性及裂隙率随深度递减,在剥蚀作用下,
17、浅部裂隙扩张,张开性及裂隙率随深度递减,在剥蚀作用下,浅部裂隙扩张,张开性及裂隙率随深度递减,浅部透水性也比深部好的多。浅部透水性也比深部好的多。浅部透水性也比深部好的多。浅部透水性也比深部好的多。地壳表层在减压、剥蚀和风化作用地壳表层在减压、剥蚀和风化作用地壳表层在减压、剥蚀和风化作用地壳表层在减压、剥蚀和风化作用下形成裂隙密集、张开性好的透水带下形成裂隙密集、张开性好的透水带下形成裂隙密集、张开性好的透水带下形成裂隙密集、张开性好的透水带风化裂隙带风化裂隙带风化裂隙带风化裂隙带。风化裂隙。风化裂隙。风化裂隙。风化裂隙带呈壳状分布,一般厚数米到数十米。带呈壳状分布,一般厚数米到数十米。带呈壳
18、状分布,一般厚数米到数十米。带呈壳状分布,一般厚数米到数十米。第十一章第十一章 裂裂 隙隙 水水11.2 裂隙水的类型裂隙水的类型第九页,本课件共有35页 风化裂隙网络风化裂隙网络风化裂隙网络风化裂隙网络:是在成岩裂隙与构造裂隙的基础上发育的,:是在成岩裂隙与构造裂隙的基础上发育的,:是在成岩裂隙与构造裂隙的基础上发育的,:是在成岩裂隙与构造裂隙的基础上发育的,通常密集均匀、无明显方向性,是连通良好的裂隙网络。风通常密集均匀、无明显方向性,是连通良好的裂隙网络。风通常密集均匀、无明显方向性,是连通良好的裂隙网络。风通常密集均匀、无明显方向性,是连通良好的裂隙网络。风化裂隙的发育受岩性、气候及地
19、形的控制。化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。化裂隙的发育受岩性、气候及地形的控制。风化裂隙水风化裂隙水风化裂隙水风化裂隙水:暴露地表的风化壳(裂隙带)其母岩往往构成隔:暴露地表的风化壳(裂隙带)其母岩往往构成隔:暴露地表的风化壳(裂隙带)其母岩往往构成隔:暴露地表的风化壳(裂隙带)其母岩往往构成隔水底板,风化裂隙水为潜水,图水底板,风化裂隙水为潜水,图水底板,风化裂隙水为潜水,图水底板,风化裂隙水为潜水,图11-211-2中的泉;被后期沉积物履中的泉;被后期沉积物履中的泉;被后期沉积物履中的泉;被后期沉积物履盖的古风化壳,可以形成承压水,图盖的古风化壳
20、,可以形成承压水,图盖的古风化壳,可以形成承压水,图盖的古风化壳,可以形成承压水,图11-211-2中的井。中的井。中的井。中的井。第十页,本课件共有35页图图112风化裂隙水示意图风化裂隙水示意图1母岩;2风化带;3粘土;4季节性泉;5常年性泉;6井及地下水位第十一页,本课件共有35页 三、构造裂隙水三、构造裂隙水 1.1.构造裂隙构造裂隙 在地壳运动过程中岩石在构造应力作用下产生在地壳运动过程中岩石在构造应力作用下产生的。的。最常见、分布范围最广、与水文地质工程地最常见、分布范围最广、与水文地质工程地质关系最密切,是裂隙水主要研究对象。质关系最密切,是裂隙水主要研究对象。第十一章第十一章
21、裂裂 隙隙 水水11.2 裂隙水的类型裂隙水的类型第十二页,本课件共有35页2.2.2.2.构造裂隙的分类构造裂隙的分类构造裂隙的分类构造裂隙的分类岩石受力后,表现出来的破坏特点分为脆性和塑性两种。岩石受力后,表现出来的破坏特点分为脆性和塑性两种。岩石受力后,表现出来的破坏特点分为脆性和塑性两种。岩石受力后,表现出来的破坏特点分为脆性和塑性两种。1 1 1 1、塑性岩石:以、塑性岩石:以、塑性岩石:以、塑性岩石:以页岩、泥岩、凝灰岩、千枚岩页岩、泥岩、凝灰岩、千枚岩页岩、泥岩、凝灰岩、千枚岩页岩、泥岩、凝灰岩、千枚岩等为代等为代等为代等为代表,受力后发生塑性形变,常形成闭合的乃至隐蔽的裂表,受
22、力后发生塑性形变,常形成闭合的乃至隐蔽的裂表,受力后发生塑性形变,常形成闭合的乃至隐蔽的裂表,受力后发生塑性形变,常形成闭合的乃至隐蔽的裂隙。这类岩石构成隙。这类岩石构成隙。这类岩石构成隙。这类岩石构成相对隔水层相对隔水层相对隔水层相对隔水层。2 2 2 2、脆性岩石:、脆性岩石:、脆性岩石:、脆性岩石:以以以以块状致密石灰岩、非泥质胶结的砂岩块状致密石灰岩、非泥质胶结的砂岩块状致密石灰岩、非泥质胶结的砂岩块状致密石灰岩、非泥质胶结的砂岩为脆性岩石的代表。为脆性岩石的代表。为脆性岩石的代表。为脆性岩石的代表。岩石主要呈现弹性形变,破坏时以拉断岩石主要呈现弹性形变,破坏时以拉断岩石主要呈现弹性形
23、变,破坏时以拉断岩石主要呈现弹性形变,破坏时以拉断为主;裂隙稀疏,但张开性好,延伸远,导水能力好。为主;裂隙稀疏,但张开性好,延伸远,导水能力好。为主;裂隙稀疏,但张开性好,延伸远,导水能力好。为主;裂隙稀疏,但张开性好,延伸远,导水能力好。这这这这类岩石多构成类岩石多构成类岩石多构成类岩石多构成含水(或透水)层含水(或透水)层含水(或透水)层含水(或透水)层。第十三页,本课件共有35页3.3.裂隙岩层的透水性裂隙岩层的透水性裂隙岩层的透水性裂隙岩层的透水性构造裂隙的渗透性与岩相和应力分布特征有关。构造裂隙的渗透性与岩相和应力分布特征有关。构造裂隙的渗透性与岩相和应力分布特征有关。构造裂隙的渗
24、透性与岩相和应力分布特征有关。与碎屑岩的岩相(粒度)和胶结物有关:与碎屑岩的岩相(粒度)和胶结物有关:与碎屑岩的岩相(粒度)和胶结物有关:与碎屑岩的岩相(粒度)和胶结物有关:岩石颗粒越粗,裂隙越容易发育,渗透性越大(如图岩石颗粒越粗,裂隙越容易发育,渗透性越大(如图岩石颗粒越粗,裂隙越容易发育,渗透性越大(如图岩石颗粒越粗,裂隙越容易发育,渗透性越大(如图11-311-3)。粗颗粒的砂砾岩,裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。)。粗颗粒的砂砾岩,裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。)。粗颗粒的砂砾岩,裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。)。粗颗粒的砂砾岩,裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。钙质胶结者显示脆性岩石特征。钙质胶
25、结者显示脆性岩石特征。钙质胶结者显示脆性岩石特征。钙质胶结者显示脆性岩石特征。泥质及硅质胶结的与塑性岩石相近。泥质及硅质胶结的与塑性岩石相近。泥质及硅质胶结的与塑性岩石相近。泥质及硅质胶结的与塑性岩石相近。第十四页,本课件共有35页图图11-3岩性变化与裂隙率及涌水量的关系岩性变化与裂隙率及涌水量的关系第十五页,本课件共有35页 与应力分布的关系:应力集中,裂隙发育,岩层透水性好与应力分布的关系:应力集中,裂隙发育,岩层透水性好与应力分布的关系:应力集中,裂隙发育,岩层透水性好与应力分布的关系:应力集中,裂隙发育,岩层透水性好的部位的部位的部位的部位 层状岩石裂隙的发育方向、张开度和密集程度,
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