PPT《水文地质学》

横裂隙一般为张性,张开宽度大,但延伸不远;

斜裂隙一般为剪应力所致,张开度和延伸性都较差;

裂隙水的类型 层面裂隙一般构成沉积岩的主要裂隙组.层面裂隙的多少取决于岩层的单层厚度,越薄层面裂隙越密集均匀;

越厚则裂隙稀疏而不均匀. * * 裂隙及裂隙网络单个裂隙可以看作两壁之间的一个窄缝,一个独立的裂隙水流通道在三维空间上可被看作一个有限大小形状不规则的板状几何体.单个裂隙或同一方向上若干个裂隙并不能构成连通的导水空间,只有不同方向上的裂隙交织在一起构成一个导水网络,才能在一定范围内具有传输地下水的功能. 裂隙介质及其渗流 * * 裂隙及裂隙网络不同规模、不同方向的裂隙通过相互连通而成为导水裂隙网络,构成裂隙含水系统.由于受岩性与应力分布的控制,很难在整个岩层中形成分布均匀、相互连通的张开裂隙网络,因此多数情况下, 构造裂隙含水系统在空间上呈脉状展布,其赋存的裂隙网络是在岩层中的某些应力集中或岩性有利的部位,由大的导水通道汇同周围小的裂隙共同形成具有树状结构的网络.组成裂隙网络的裂隙按规模分为三类:1)微小裂隙,在岩层中非常密集,但张开性与延伸性都很差;

2)中裂隙,岩层中数米一条或一米数条,长度延伸几米至十几米;

3)大裂隙,包括断层,在岩层中数量很少,但张开度大,延伸远,在裂隙网络中主要起到 传输地下水的功能. 裂隙介质及其渗流 * * 裂隙水流的基本特征裂隙含水系统具有树状或脉状结构,一些大的裂隙通道作用突出,使裂隙水表现出明显的不均匀性,有时甚至是突变性.钻孔仅揭露次一级的裂隙,水量不大;

仅揭露微小裂隙基本无水;

只有揭露大裂隙导水通道,广大范围内裂隙网络中的水才能逐级汇集于主干通道,出现相当大的水量.在同一岩层打井或挖坑道时,水量会十分悬殊,就因为一个裂隙含水系统是不同级次的集合体,也可能因为同一岩层发育有不同的裂隙含水系统.坚硬岩体中,裂隙所占的空间的比例很低,只有千分之几~千分之十几,裂隙水只在导水网络中的裂隙空间内流动,与孔隙水有很大不同.具有以下两大特点: 裂隙介质及其渗流 * * 裂隙水流的基本特征 * * 裂隙水流的基本特征由于裂隙水只在裂隙通道内流动,裂隙通道外没有水,裂隙水的渗流场实际上不是连续的,渗流场内的势除了在裂隙中的若干点外都是虚拟的;

水流被限制在裂隙网络中运动,其局部水流域整体流向往往不一致,甚至正好相反.因此在裂隙岩层中打两个相距很远的钻孔,通过钻孔内的水位确定地下水的水力梯度、流向等是非常不可靠的. 裂隙介质及其渗流 * * 等效多孔介质法用连续的多孔介质理论来研究非连续的裂隙中的问题.由于二者存在明显的不同,因此不要求两个水动力场完全相似,而是在某些方面相似.如通过调整多孔介质的渗透系数,使二者的泉流量相等. 裂隙介质的研究方法 * * 等效多孔介质法该法的使用具有严格的应用条件.等效时的含水系统的补、径、排条件不能改变;

等效是两种介质在特定功能上的等效,如介质的总体导水能力等效,其他方面不一定.由于裂隙介质与多孔介质存在本质上的差别,一些与介质细节存在密切联系的地下水参数,如水头、孔压、流向、流速等难以等效.大范围内导水能力等效是该方法的最常用原则,求解大范围的水量问题也是等效多孔介质法的主要使用范围. 裂隙介质的研究方法 * * 双层介质法由于裂隙介质存在级次性,大裂隙导水能力强,小裂隙导水能力弱,但数量众多,储水能力不可忽略.分别用两种不同的等效多孔介质来描述这两类裂隙介质,故称为双重介质法.在双重介质法中,大小裂隙分别刻画,各自具有自己的独立的参数,但两种裂隙存在水力联系,可以进行水量交换.双重介质法仍属于连续介质的范畴,本质上是等效多孔介质法,其不同在于大小裂隙空间分别进行描述. 裂隙介质的研究方法 * * 非连续介质法这是一种真实刻画裂隙本身及裂隙网络结构的研究方法.非连续介质法对裂隙网络中每条具有实际导水意义的裂隙进行精确描述,包括张开程度、延伸长度、产状等,要求作出实测的裂隙网络图.该法可以准确计算裂隙网络内任一点的水头、渗透流速及流量等.是比较理想的研究方法.缺点:对实际资料要求高(亦即实际可行性不高).应用:研究区域比较小,工作程度比较高的水文地质与工程地质问题,如高边坡稳定性问题. 裂隙介质的研究方法 * * 断层带是应力集中释放造成的断裂,大的断层带宽达数百米,延伸数十至数百公里,切穿若干岩层,构成有特殊意义的水文地质体.断层的特性以及其导水、储水特征受断层两盘的岩性(脆性或塑性)和断层力学性质(张、压、扭性)的控制.导水断层带可以起到储水空间、集水廊道和导水通道的作用.特殊情况:当存在厚层隔水层且断层断距较大时,原来连通的含水层可被分隔成相对对立的块段. 断裂带的水文地质意义 * * 复习思考题 裂隙水与孔隙水相比,主要差别是什么?裂隙水的类型及各自特征裂隙特征和导水性与岩性的关系为什么 同一岩层中距离很近的钻孔,水量悬殊 ?为什么说 在裂隙岩层中打两个相距很远的钻孔,通过钻孔内的水位确定地下水的水力梯度、流向等是非常不可靠的 ?断层带的水文地质意义 断层两盘的岩性及断层力学性质,控制着断层的导水-储水特征 ,请说明. * * Any questions? 徐超[email protected]:8621-65987079 ........