水文地质
第三章部分岩土中的孔隙与水分
空隙——岩、土中各种类型的空洞的总称。
岩石空隙的水文地质意义：是地下水的赋存场所和运移通道。 地下水按岩石空隙分类：孔隙水、裂隙水、溶穴水 孔隙
孔隙：存在于松散的或未完全胶结的岩石颗粒之间或颗粒集合体之间的空隙。
孔隙度：某一体积岩土（包括颗粒骨架与空隙在内）中孔隙体积所占的比例。松散岩土中孔
Ray
隙多少的描述指标。通常用n 表示:n?Vn?100%V
作用：影响岩土储容水的能力的大小
测定方法：砂、砾等松散岩石一般用注水方法，粘土遇水膨胀不能用此方法；
容重-比重法
按照松散岩土类型可以把松散岩土分为：砂性土和粘性土 砂砾石（粗粒土）孔隙度大小的影响因素：
1、岩土颗粒的分选程度（主要因素） 分选愈差，细粒占的比例愈大，孔隙愈小；胶结程度越好，充填物越多，孔隙愈小！
反之亦成立。
松散岩石中孔隙大小的描述指标—孔喉(d)与孔腹(D’) 。孔喉对水流影响更大，孔
隙大小可用孔喉直径进行比较。
2、岩土颗粒的排列方式：排列愈紧密孔隙度愈小
3、岩土颗粒的形状：形状越不规则，棱角越明显，排列越疏松,n越大。反之则越小. 4、岩土颗粒的胶结程度:胶结越好，孔隙被胶结充填，孔隙度n越小。
5、岩土颗粒的颗粒大小:理想情况下，孔隙度与颗粒大小无关；实际岩石颗粒愈粗，孔隙愈大；颗粒愈细，孔隙愈小。
粘性土孔隙度大小的影响因素：粘土颗粒、粘土孔隙 裂隙
概念：坚硬岩石形成以后，由于各种内外营力的作用，使岩石遭到破坏而形成的空隙。
表征裂隙发育多少的指标——裂隙率（Kr）
体积/面积/线裂隙率（Kr）:裂隙体积/面积/线与包括裂隙在内的岩石体积/面积/线的比值。
成因：岩石中的空隙主要由各种成因的裂隙——成岩裂隙、构造裂隙和风化裂隙所构成 裂隙岩石的空隙特征:主要表现为单个裂隙或裂隙组在发育方向与几何尺寸上的差异性、分布上的不均匀性、裂隙相互间的连通性、裂隙的充填情况以及裂隙面的粗糙程度等方面，这些都对地下水的分布与运动具有重要影响。 溶穴
概念：在裂隙基础，水流对可溶岩进一步作用的结果——是扩大了的裂隙 分布：可溶岩的沉积岩，如常见的灰岩，白云岩 种类：溶孔（压水试验，石灰岩的微空隙）、溶蚀裂隙、溶隙、溶洞、地下暗河等。 自然界岩石空隙的复杂性
粘性土层既有孔隙也有裂隙，按水井讲，粘土--隔水层，若粘土中有存在干缩裂隙可以为含水层，如河南驻马店粘土层，可以为含水层（取的是裂隙中的水）。 坚硬岩石：既有孔隙，又有裂隙，如甘肃白垩系岩石。
可溶岩里保留原来的裂隙，甚至有孔隙存在。
岩石中的空隙必须以一定方式连接起来构成空隙网络才能成为地下水有效的储容空间和运移通道。 岩土中的水
结合水
概念：受岩石颗粒表面吸引力大于自身重力的那部分水，称为结合水。 重力水（水文地质学研究的主要对象） 概念：岩石颗粒表面上的水分子增厚到一定程度，重力对它的影响超过颗粒表面对它的吸引力，受重力作用向下运动，形成重力水。
特点：存在于岩石较大的空隙中；具有液态水的一般特征；能传递静水压力；具有溶解岩石中可溶岩的能力 毛细水
概念：由于毛细管力作用而保存于包气帯内岩层空隙中的地下水。
在岩石空隙中，毛细水的存在形式可分为三种：支持毛细水（在地下水面支持下存在的（附着水面上的））、悬挂毛细水（脱离水面，岩石细小孔隙中保留的水分）、孔角毛细水 矿物结合水：结构水、结晶水、沸石水
三者不同1 结合水的数量不同；2 结合水逸出程度不同：
固态水：指以固态形式存在于岩石空隙中的水（地下冰）。
我国北方冬季常形成冻土，称之为季节性冻土；东北及青藏高原有一部分地下水多
年保持固态为多年冻土。
气态水：储存并运动于未饱和岩石空隙中呈水汽状态的水。 水文地质学中水理性质是指与水分储存、释出与运移有关的性质。主要包括容水性、持水性、给水性、透水性、毛细性和弹性等。
容水性—岩石能容纳一定数量水的性质。用容水度表示。
容水度—Mc：单位体积饱水岩石中所能容纳的最大水的体积。Mc=(Vm/V)×100%
孔隙度n与容水度Mc关系：除膨胀性粘性土外，容水度与孔隙度（体积裂隙率、岩溶率）相当。
持水性—岩石在重力释水后能在空隙中保持一定数量水的性质。用持水度表示。
持水度Sr—地下水位下降一个单位深度，单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙中的水量，称作持水度Sr= ( Vs/v ) × 100%在数值上：n=μ + Sr
给水性—饱水岩石在重力作用下能自由排出一定数量水的性质。用给水度表示。 给水度μ—当地下水位下降一个单位时，在重力作用下单位水平面积岩土柱体中所能释放出的水体积。
影响μ值的因素：岩性（对μ值的影响主要表现在孔隙大小与多少。1空隙大的样品，给水度大，μ≈n；颗粒细小者，如粘土比表面积大，结合水与孔角毛细水残留多，给水度很小。）
地下水位初始埋深（H0）（当地下水位初始埋深大于支持毛细水带高度时（H0》hc），
可达最大μ值；H0《hc时，地下水位下降1个高度时，原重力水大多转化为支持毛细水，土层给水量大大降低，μ变小。）
地下水位下降速度（地下水位下降快慢会影响到μ的大小（下降快μ<μ理; 下降慢μ→μ理），这是因为释水滞后，而导致的释水减量。
Μ大小比较：砾>粗砂>细砂>砂砾混合样
当水位下降一个单位，在土层中会保留什么形式的水？结合水膜，孔角毛细水，有时有悬挂毛细水与支持毛细水。
透水性—岩石允许让水通过的性质。用渗透系数或单位吸水量表示。 岩石的渗透性：是指岩体传输水或其他流体（如油气）的性能。
岩土的透水性：岩土容许透过水的能力，表征岩石透水性的指标是渗透系数。 影响透水性的因素（分选性对其有重要影响） 1）对松散层:
颗粒大小、形状、分选程度、密实度、胶结情况、水质、水温、液体类型 2）对坚硬岩体
同松散层：颗粒大小、形状、分选程度、密实度、胶结情况、水质、水温、液体类型 更取决于裂隙的几何结构特征：延伸方向、宽度、密度、长度、连通性、充填物、裂隙面的粗糙程度等。
当孔隙直径大小相当时，只有孔隙直径达到一定程度，孔隙度才对岩石的透水性起作用，孔隙度愈大，透水性愈好。 第四部分地下水的赋存
在地表以下一定深度，岩石中的孔隙被重力水所充满，形成地下水面，称潜水面。潜水面以上称包气带，潜水面以下称饱水带。
包气带：地表以下，地下水面以上，未被水充满的岩土层 包气带的结构：土壤水带、中间过渡带、毛细水带
包气带中地下水的存在形式：气态水、结合水、毛细水和重力水等多种形式。
地下水概念
1.广义地下水：赋存于地面以下岩土空隙中的水，包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的液态水和气态水。
2.狭义地下水：赋存于饱水带岩土空隙中的液态水。
