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1、1,水文地质学基础,General Hydrogeology,-主讲：李明辉,第十一章 裂隙水 fracture water,11.1 裂隙水的特点11.2 裂隙水成因类型11.4 断层带的水文地质意义11.3 裂隙介质的研究方法,2,3,概念 储存于非可溶性基岩裂隙介质中的地下水。成岩过程中形成成岩裂隙；经历构造变动产生构造裂隙；风化作用可形成风化裂隙。,11.1 裂隙水的特点,4,裂隙介质的特点 裂隙发育的不均匀性和方向性，使裂隙介质具有明显的不均匀性和各向异性；裂隙一般随深度的增加，岩石塑性的加强，数量减少，张开程度减弱，使裂隙介质的渗透性随深度增加而减弱。,11.1 裂隙水的特点,5,
2、裂隙水的一般特点 埋藏分布不均匀 渗透性具有不均匀性和各向异性 形态多种多样：层状、带状、脉状 运动性质十分复杂,11.1 裂隙水的特点,6,11.1 裂隙水的特点,7,11.1 裂隙水的特点,8,成岩裂隙水 成岩裂隙岩石在形成过程中由于冷凝、压实脱水等原因引起岩石体积的收缩而产生的裂隙叫成岩裂隙。沉积岩中的脱水收缩裂隙 岩浆岩中的冷凝收缩裂隙 侵入岩体边缘发育有横裂隙（与流线垂直）纵裂隙（与流线平行）、层裂隙（与流面平行）；陆地喷发的玄武岩浆冷凝收缩形成六角形直立网格状裂隙；熔岩流冷凝时，产生孔道和孔洞,11.2 裂隙水成因类型,9,侵入岩体裂隙发育示意图,11.2 裂隙水成因类型,10,成
3、岩裂隙的特点 不随深度增加而数量减少或消失 一般为张性裂隙 裂隙的连通性好，尤其是柱状节理发育的玄武岩成岩裂隙水特点 层状、脉状和带状 潜水，上覆有粘性土覆盖时可成为承压水 陆地喷发的玄武岩和熔岩流裂隙发育地带，水的连通性好，水量丰富，常形成强大的潜水流，径流较强，水质好，HCO3型水 侵入岩体边缘的裂隙，多为闭合裂隙，一般不含水或微含水,11.2 裂隙水成因类型,11,如图示：为内蒙某地第三纪玄武岩，柱状节理发育，含有丰富的裂隙水（单泉流量0.5-6、7L/S）水质为重碳酸钙镁型水。,11.2 裂隙水成因类型,12,11.2 裂隙水成因类型,13,风化裂隙水 风化裂隙 暴露于地表的岩石，在温
4、度、水、空气和生物等作用下产生的裂隙叫风化裂隙。风化裂隙特点 分布于基岩表层，随深度增加数量减少或消失 发育程度受岩性、气候、地形控制密度大 一般为张性裂隙，特别是卸荷减压裂隙地带 无明显的方向性，为连通性好的网格状。,11.2 裂隙水成因类型,14,风化裂隙水特点 埋藏浅，分布广 分布较均匀且无方向性，具有统一的地下水位，层状裂隙水 多为裂隙潜水 水质较好，为低矿化HCO3型淡水 水量小，补给源为大气降水，就地补给就地排泄，水动态季节变化明显。,11.2 裂隙水成因类型,15,11.2 裂隙水成因类型,16,构造裂隙水 构造裂隙岩石在构造应力作用下破裂错位而产生的劈理、裂隙和断层叫构造裂隙。
5、构造裂隙特点 裂隙的方向、宽度、密度、延伸方向均受应力、岩层性质控制。应力包括大小、方向、性质 岩层性质包括岩性、单层厚度、相邻岩层的 构造裂隙的空间分布具有不均匀性和明显的方向性。,11.2 裂隙水成因类型,17,纵裂隙,走向与层面一致，褶皱核部张开度大延伸远。褶皱翼部为压剪性,裂隙,斜裂隙,横裂隙,层面裂隙,一组发育（裂面粗糙），一组不发育（裂面平直），张开度小,两端尖灭透镜状，延伸不远张开度大，裂面粗糙,薄层沉积岩，裂隙密集均匀。厚层或块状岩层，裂隙稀疏不均匀,11.2 裂隙水成因类型,18,11.2 裂隙水成因类型,19,断层带有糜棱岩、构造角砾岩,张性断层,发育于脆性岩层,发育于塑性
6、岩层,断裂带有疏松多孔的构造角砾岩,两侧增强带裂隙发育，张开度大,断裂带的构造角砾岩含有大量泥质,两侧增强带裂隙不发育，张开度小,压性断层,发育于脆性岩层,发育于塑性岩层,断裂带有细碎紧密的构造岩,两侧发育张开性较好的扭张裂隙,断裂带为糜棱岩、断层泥,两侧增强带有张开性差的扭节理,断层,扭性断层,两侧羽毛状裂隙密集或低序次断裂,11.2 裂隙水成因类型,20,11.2 裂隙水成因类型,21,构造裂隙水特点 具有裂隙水的一般特点 可形成层状、带状、脉状构造裂隙水 可形成潜水或承压 水 运动特征：局部流向往往与整体流向不一致，甚至相反。平面上，局部流向多不垂直于等水位（压）线，剖面上，裂隙水水位以
7、及平面上裂隙水等水位线，除若干点外，其余都是虚拟的。构造裂隙水的主要特征是空间分布不均匀，具有明显的方向性，应力集中部位富水条件好，导水、透水能力随深度增加而减弱。,11.2 裂隙水成因类型,22,1、裂隙的富水特征：纵裂隙（尤其是褶皱的核部）富水性强，导水能力最大的方向是裂隙的延伸方向。横裂隙富水性强，延伸不远。在野外斜裂隙发育的一组富水性较好，不发育的一组几乎不含水。层面裂隙控制了其它裂隙的发育程度，在有层面裂隙存在时，增强了其富水程度。,11.2 裂隙水成因类型,23,2、断裂带的富水特征：,同一断层，由于两盘岩性和力学性质的变化，导水能力发生变化。例如：一条断层切穿脆、塑性岩层，导水能
8、力由大变小甚至隔水；原来导水的断层，后期因胶结作用降低导水能力，也可因后期溶滤作用增强导水性。,张性断裂,发育于脆性岩层,发育于塑性岩层,断裂带本身富水，导水能力强,断裂带两侧增强带富水，导水能力强,断裂带本身富水性变差,断裂带两侧增强带导水不良，富水性差,压性断裂,发育于脆性岩层,发育于塑性岩层,断裂带本身透水性差,断裂带两侧增强带导水、富水性较好,断裂带不透水,断裂带两侧增强带通常隔水,断裂带,扭性断裂,导水性介于张性断裂与压性断裂之间,11.2 裂隙水成因类型,24,11.2 裂隙水成因类型,25,11.2 裂隙水成因类型,26,裂隙及裂隙网络 不同规模、不同方向的裂隙通道相互连能为导水
9、裂隙网络形成裂隙含水系统。组成这一网络的裂隙按其规模可划分为三个级别：微小裂隙，这些裂隙导水能力很差，但由于数量众多，具有一定的贮水意义 中裂隙，是野外肉眼观察所能见到的最普遍的裂隙 大裂隙（包括断层，在岩层中数量很少，但张开宽度大，延伸远，在裂隙网络传输地下水的功能上起主要控制作用,11.3 裂隙介质的研究方法,27,11.3 裂隙介质的研究方法,28,裂隙水流的基本特征 裂隙含水系统通常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，通道以外没有水流，裂隙水的流场实际上是不连续的，渗流场的势除了裂隙中
10、的若干点外都是虚拟的 水流被限制在迂回曲折的网络中运动，其局部流向与整体流向往往不一致。有时甚至与整体流向正好相反。,11.3 裂隙介质的研究方法,29,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 可以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 有比较严格的应用条件 大范围内两种介质系统总体导水能力等效,11.3 裂隙介质的研究方法,30,11.3 裂隙介质的研究方法,31,双重介质方法 适用于两种导水能力相差悬殊的空隙空间 用两种等效的多孔介质去近似代替大小两种空隙，称为双重介质方法 两种空隙空间是分别刻画的，各有自己独立的参数，但两种空隙存在水力联系，可以
11、进行水量交换,11.3 裂隙介质的研究方法,32,非连续介质方法 是研究裂隙渗流的一种比较理想的方法。可以准确计算出裂隙网络内任意一点的水头、孔隙水压力、渗透速度、流量等。缺点是对实际资料的要求很高，计算复杂，要求用电络模拟或计算机模拟。,11.3 裂隙介质的研究方法,33,断层带宽达数百米，穿切若干岩层，构成具有特殊意义的水文地质体。作为储水空间、集水廊道、导水通道 作为储水空间 作为集水廊道 作为导水通道 作为隔水边界 断裂带的水文地质性能取决于断裂的力学性质、两侧围岩岩性及充填情况,11.4 断层带的水文地质意义,34,35,裂隙的发育与裂隙水,36,直线状线性构造卫星影像,37,38,直线状线性构造卫星影像,39,裂隙水的井位确定,
