水文地質學課件ppt版 12 裂隙水

第十二章裂隙水

fracturewater

FundamentalsofHydrogeoloy

水文地質學基礎本章內容12.1概述12.2裂隙的成因類型及其中的地下水12.3裂隙介質及其滲流

12.4裂隙及裂隙水的研究方法

12.5斷層的水文地質意義

12.1概述基巖在應力作用下產生各種裂隙：成巖過程中形成成巖裂隙；經歷構造變動產生構造裂隙；風化作用產生風化裂隙；具有臨空面的巖體，因天然地質作用或人為工程活動減載卸荷，可形成卸荷裂隙裂隙水(fracturewater)——賦存于基巖裂隙中的地下水裂隙水表現(xiàn)出更為強烈的不均勻性和各向異性。分布不均勻——有的地方打井有水，有的地方無水

水力聯(lián)系不統(tǒng)一性——裂水含水系統(tǒng)的迭置與獨立

滲透的各向異性——KX≠KY裂隙水的特點、裂隙水含水系統(tǒng)12.2裂隙的成因類型及其中的地下水堅硬基巖受各種應力作用，產生不同類型的裂隙成巖裂隙（originalfracture如玄武巖的柱狀節(jié)理）風化裂隙（weatheringfracture）構造裂隙（tectonicfracture斷層裂帶）裂隙水的分類脈狀裂隙水（veinywater）層狀裂隙水（stratiformwater）

12.2.1成巖裂隙水成巖裂隙——巖石在成巖過程中受內部應力而產生的原生裂隙。成巖裂隙的形成：沉積巖固結脫水、巖漿巖冷凝收縮。沉積巖及深成巖漿巖的成巖裂隙多是閉合的，儲水及導水意義不大。巖脈及侵入巖接觸帶，張開裂隙發(fā)育。風化裂隙深度有限局部形成層狀裂隙含水層動態(tài)變化大12.2.2風化裂隙水風化裂隙水示意圖——層狀裂隙水（局部性）12.2.3構造裂隙水構造裂隙——巖石在構造應力作用下形成，是最為常見、分布范圍最廣的裂隙。分布較廣的構造裂隙水的特點：分布不均勻——有的地方打井有水，有的地方無水水力聯(lián)系不統(tǒng)一性——裂隙水含水系統(tǒng)的迭置與獨立滲透的各向異性——KX≠KY裂隙發(fā)育規(guī)律的控制因素

巖石（層）力學性質受力后的破壞（脆，塑）結構（厚層，互層等）構造應力大小，應力頻率，性質（張，拉）

構造部位圖12.4層狀夾層脆性巖層裂隙發(fā)育特征1-橫裂隙;2-斜裂隙;3-縱裂隙;4-層面裂隙;5-順層裂隙圖12.3層狀巖層構造裂隙示意圖實例：

巖體裂隙發(fā)育以及滲透性

總體

隨深度衰減

12.3裂隙介質及其滲流12.3.1裂隙及裂隙網絡是指一定范圍內相互連通的不同級次的裂隙所構成的空隙網絡——裂隙網絡裂隙級次：微小裂隙（原生和次生的）幾十~十幾條/m隙寬小中裂隙（順層的）幾條/m隙寬達幾mm大裂隙（巨裂隙）空間一定延伸，寬度大，正斷層，1條/幾米

裂隙及裂隙網絡(a)單個裂隙(b)裂隙網絡不同級次裂隙的作用微裂隙→儲水，裂隙率較大中裂隙→連通作用，儲水導水作用大裂隙→傳輸?shù)叵滤衅鹂刂谱饔?/p>

應用：礦坑\基坑排水、洞室開挖\文物保護、供水

12.3.2裂隙水流的基本特征裂隙水流的基本特征：①裂隙含水系統(tǒng)通常具有樹狀或者脈狀結構。

②裂隙水的流場實際上是不連續(xù)的

③局部流向與整體流向往往不一致，有時甚至與整體流向正好相反12.4裂隙及裂隙水的研究方法野外調查內容：裂隙產狀統(tǒng)計及裂隙分組統(tǒng)計每組裂隙的線密度裂隙跡線長度統(tǒng)計裂隙寬度統(tǒng)計裂隙的導水能力12.4.1巖層裂隙野外調查統(tǒng)計

裂隙調查誤差裂隙長度是一個難以準確測量的參數(shù)，引起野外統(tǒng)計誤差的原因：在實際觀測時，短小的裂隙往往被忽略，使得統(tǒng)計得到的裂隙平均長度偏大，裂隙密度偏小大的裂隙在觀測線或觀測面上出現(xiàn)的概率大，使其統(tǒng)計值偏大野外或工程開挖面，往往難以滿足范圍足夠大而有適合于測量裂隙完整長度的空間12.4.2裂隙水的模型化方法裂隙介質滲流模型化分類:等效多孔介質方法——把裂隙介質近似概化成孔隙介質，采用多孔介質方法加以計算及模擬。雙重介質方法——有些巖層存在兩種尺度相差大的孔隙，分別用兩種不同的介質近似刻畫兩類大小不同的空隙。非連續(xù)介質方法——對裂隙網絡中每條具有實際導水意義的裂隙進行精確描述，然后采用裂隙網絡滲流模型通過數(shù)值方法求解滲流問題。裂隙滲流場等效多孔介質

(a)-(c)平面等效

(b)-(d)剖面等效12.4.3裂隙滲流場與孔隙滲流場的比較裂隙滲流場：——等效多孔介質裂隙水運動平面圖（（a）、（c））裂隙水運動剖面圖（（b）、（d））

裂隙水流系統(tǒng)與孔隙水流系統(tǒng)的比較裂隙水流系統(tǒng)

孔隙水流系統(tǒng)12.5斷層的水文地質意義斷裂帶的導水性——影響因素斷層兩盤巖性：脆/脆——導水；脆/塑——部分導水；塑/塑——不導水斷層的力學性質：張性斷裂帶導水；壓性斷