《水文地质学基础教学课件》第二章岩石中的空隙与水

'主讲教师：张卫民FundamentalsofHydrogeoloy水文地质学基础第二章岩石中的空隙与水（下）TheIntersticesandWaterinRocks 本章内容2.1岩石中的空隙2.2岩石空隙中的水2.3岩石的水理性质www.themegallery.comCompanyLogo 2.2岩石空隙中的水存在形式：设想实验：材料（小石子、细管）+水（水杯）（1）在小石子之上滴上几滴水，小石子上就会有残留水？（2）在饱水试样中，小石子上和小石子孔隙间的水？（3）将玻璃细管插入水中，取出，管中残留水？通过上述3例及图示→空隙中水的存在形式：结合水——（absorbedwater,boundwater）重力水——（gravitationalwater;bulkwater）毛细水——（capillarywater）www.themegallery.comCompanyLogo 2.2.1结合水结合水（absorbedwater,boundwater）（1）定义附着于固体表面，在自身重力下不能运动的水（2）类型强结合水：离固相颗粒表面非常近的水；弱结合水：离固相颗粒表面较远的水。（3）性质结合水具有固态和液态水的双重性质，即在自身重力作用下不能运动，在外力作用下能够移动（运动）及变形，也可以说其具有一定的抗剪强度。？抗剪强度的产生与大小与什么有关？表面引力（固相表面与水分子间静电引力）—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱结合水与重力水www.themegallery.comCompanyLogo 结合水与重力水www.themegallery.comCompanyLogo 表面引力—服从库仑定律，随固体表面的距离加大而减弱结合水与重力水结合水水分子极性与土粒带电荷www.themegallery.comCompanyLogo 重力水（gravitationalwater;bulkwater）远离固相表面，水分子受固相表面吸引力的影响极其微弱，主要受自身重力影响。在自身重力影响下可以自由运动的水叫重力水地层内岩石空隙中如果存在一定的重力水，就可以通过泉，或井流出（抽出）重力水是水文地质学研究的主要对象，也是勘察的主要对象2.2.2重力水结合水与重力水www.themegallery.comCompanyLogo 毛细水（capillarywater）1、基本概念毛细现象：①细小管插入水中，水上升至一定高度停下来②在土层中挖个洞，在洞内放个接渗皿，能否接到水?—北方地窖，陕北的窑洞毛细力：毛细水：受到表面吸引力与重力作用，还有另一种力作用—称毛细力的作用，产生毛细现象我们可以把毛细力归纳为3点：2.2.3毛细水毛细水空隙中的水毛细水www.themegallery.comCompanyLogo 毛细水，孔角毛细水www.themegallery.comCompanyLogo 思考：1.上细下粗土层，滴水，水停留在何处？2.黄土层中挖平洞，下大雨后，洞内能否接到水？毛细水滴水下雨砂土黄土器皿砾石www.themegallery.comCompanyLogo 毛细力：毛细力的产生：是在三相（固、液、气）界面上内弯液面引起——液面弯曲产生的。毛细力的方向：作用方向始终指向弯曲液面的凹侧毛细力的大小：毛细力大小与弯液面的曲率成正比（曲率大,毛细力大;曲率小，毛细力小）一根毛细管子，管径越小，毛细力越大；毛细力大，毛细上升高度也越大2.2.3毛细水www.themegallery.comCompanyLogo 2、毛细水的存在形式（statesforms）在岩石空隙中，毛细水的存在形式可分为三种：a)支持毛细水（supportingcapillarywater）在地下水面支持下存在的（附着水面上的），随地下水升降而升降。上升高度与水面上部的岩石孔隙性质有关b)悬挂毛细水（suspensioncapillarywater）脱离水面，岩石细小孔隙中保留的水分，称为悬挂毛细水上细下粗土层与砂砾试样的例子？悬挂毛细水的高度c)孔角毛细水（触点毛细水）（cornerwater,contiguitywater?）孔角毛细水与悬挂毛细水是不同——？悬挂毛细水似串珠状且连续分布的，孔角毛细水是孤立的2.2.3毛细水支持与悬挂毛细水小结www.themegallery.comCompanyLogo 支持毛细水与悬挂毛细水地下水位下降www.themegallery.comCompanyLogo 2.2岩石空隙中的水——小结小结岩石空隙中的水——有三种存在形式三种形式的水有差异——与受力状态有关自己总结、比较——加深理解____有比较就会有记忆第二节岩石空隙中的水结束www.themegallery.comCompanyLogo 2.3岩石的水理性质一、定义指岩石与水接触过程中表现出来的控制水分活动的各种性质。就水文地质学来说，主要涉及是与水分储容、释出与运移有关的性质，包括：容水度、含水量、持水度、给水度二、水理性质1、容水度和孔隙度（porosity）-nr岩石完全饱水时，所能容纳的最大水体积与岩石总体积之比（反映岩石最大含水能力）孔隙度——n;容水度——nr？两者有何关系www.themegallery.comCompanyLogo 2.3岩石的水理性质二、水理性质1、容水度和孔隙度（porosity）-nr孔隙度——n;容水度——nr？两者有何关系一般情况下，容水度在数值上与孔隙度（裂隙率、岩溶率）相等，但在如下情况下，二者不相等：对于吸水后体积发生收缩或膨胀的土粒：吸水后膨胀时，nr>n吸水后收缩时，nr