第十一章裂隙水.ppt

第十一章裂隙水
裂隙水的类型
不同成因裂隙中的地下水
成岩裂隙水
风化裂隙水
构造裂隙水
（一） 成岩裂隙水
成岩裂隙的概念：
岩石在成岩过程中受内部应力作用而产生的原生裂隙。
沉积物成分及颗粒的粒度有一定的关系：
钙质胶结显示脆性岩石特性；
泥质及硅质胶结的与塑性岩石相近。
粗颗粒的砂砾岩裂隙张开性优于细粒的粉砂岩。
云南永仁三叠纪煤系地层：
自南向北岩性——由砾岩、粗砂岩渐变为细砂岩；
裂隙率、裂隙宽度及钻孔涌水量由大变小。
构造裂隙的特点：
具有明显而又比较稳定的方向性，这种方向性主要由构造应力场控制，不同岩层在同一构造应力场下形成的裂隙通常具有相同或相近的方向。
一般在一个地区岩层中主要裂隙可划分为3-5组。
层面裂隙的特征：
层面裂隙比较密集的岩层中的应力分布比较均匀，当层面裂隙较稀疏时，岩层中应力往往集中释放。
层面裂隙的多少取决于岩层的单层厚度，单层越薄，层面裂隙越密集。
薄层沉积岩中的裂隙往往密集而均匀，而巨厚或块状岩层中的裂隙一般稀疏而不均匀（图）。
构造裂隙的发育和分布主要受岩性和构造的控制：
从岩性上分析：
塑性岩石，常形成闭合细微裂隙构成隔水层；
脆性岩石，形成的裂隙张开性好，延伸远，导水性好，常形成含水层；
粗粒碎屑岩，其含水性要看其粒度及胶结物。
从岩石所受的应力来看：
张性裂隙——张开性好，为导水裂隙；
剪性裂隙——平整闭合，一般不导水；
压性裂隙——挤压强烈，一般为隔水裂隙。
裂隙介质及其渗流
（一） 裂隙及裂隙网络
一个独立的裂隙可以看作两壁之间的一个窄缝（图a），在自身所在平面的两个方向上延伸较长，而在第三个方向上延伸很短。
单个裂隙
只有不同方向的裂隙相互交切构成一个导水网络时，才能在一定范围内具有传输地下水的功能。
裂隙网络
（二 ） 裂隙水流的基本特征
裂隙含水系统：具有树状或脉状结构，一些大的导水通道作用突出，使裂隙水表现出明显的不均匀性，有时表现出突变性。
裂隙水流只发生在组成导水网络的各裂隙通道内，通常以外没有水流，裂隙水的流场实际上是不连续的，渗流场的势除了裂隙中的若干点外都是虚拟的；
裂隙水运动平面图
裂隙水运动剖面图
水流被限制在曲折的网络中运动，其局部流向与整体流向往往不一致，甚至与整体流向正好相反。
孔隙水运动平面图
孔隙水运动剖面图
裂隙介质的研究方法
裂隙介质渗流研究方法的分类：
等效多孔介质方法
双重介质方法
非连续介质方法
（一） 等效多孔介质方法
等效多孔介质方法
——用连续的多孔介质的理论来研究非连续裂隙介质中的问题。
非连续的裂隙含水系统：
裂隙水流运移于曲折的裂隙网络中，研究困难很大。
虚拟一个等效的多孔介质场来近似代替复杂的裂隙介质场。
真实的裂隙介质场与虚拟的孔隙介质场所控制下的两个地下水流场在整体上明显不同，如水头、流向、流速、孔隙水压力等均存在明显的差别。
但仍可用虚拟的介质来近似代替真实的裂隙介质，不要求两个水动力场完全相似，只要求某些方面相近。
例如，可通过调整多孔介质的渗透系数K，使两个系统的泉流量相等。这时称这个孔隙介质为裂隙介质的等效多孔介质。
等效多孔介质方法具有比较严格的应用条件。等效时含水系统的补、径、排条件不能改变，如这些条件变化，等效便不再成立；
等效是两种介质在特定功能上的等效，像上面要求泉流量相等，实际上是要求介质系统总体导水能力等效，其它方面未必等效。
（二） 双重介质法
有些介质（如未充分胶结的中粗粒砂岩、经过溶蚀的灰岩、白云岩等），存在两种导水能力相差悬殊的空隙空间。其中的大空隙（如裂隙、溶蚀裂隙、溶蚀孔隙等）导水能力较强；小空隙（如原生孔隙、微小裂隙、溶蚀小孔等）导水能力很低，但为数众多，贮存能力不可忽略。
为了比较准确地刻画这一类介质，可以分别用两种等效的多孔介质近似代替大小两种空隙，这种方法称为双重介质方法。
在双重介质法中，两种空隙空间是分别刻画的，各有自己独立的参数(如渗透系数K、孔隙度n、给水度等)，但两种空隙存在水力联系，可以进行水量交换（如抽水引起地下水位下降，大空隙导水能力强而优先释水，在大空隙中形成低水头，小空隙中的水流向大空隙）。
双重介质法仍属于连续介质方法的范畴，它的基本原理是等效多孔介质法，区别仅