工程地质承压水的成因及剖面结构
承压水,充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于顶部有隔水层,它的补给区小于分布区,动态变化不大,不容易受污染。它承受静水压力。在适宜的地形条件下,当钻孔打到含水层时,水便喷出地表,形成自喷水流,故又称自流水。本文老白博客简要谈谈工程地质中承压水的成因及剖面结构,和一些相关的名词定义。
1.承压水形成原因
1.1 埋藏条件
上下均有隔水层,中间是透水层,其次是水必须充满整个透水层。
1.2 地层岩性
构成承压水层的岩性一般为孔隙、裂隙发育的地层,如砂土/砂岩、砾石层、粉砂层、溶蚀碳酸盐岩、多孔状熔岩、裂隙岩体等。构成隔水层的岩石均为透水性差的岩体,如黏土层,黏土岩、页岩、泥质板岩、致密熔岩、完整花岗岩/碳酸盐岩体等。
以下几种岩层组合都可形成承压水:粘土覆盖在砂岩层上、页岩覆盖在砂岩层上;页岩覆盖在溶蚀灰岩上;致密不纯的灰岩覆盖在裂隙、溶隙发育的灰岩上;致密溶岩覆盖在多孔溶岩上。
1.3 地质构造
基岩地区承压水的埋藏类型主要决定于地质构造,即在适宜的地质构造条件下,孔隙水、裂隙水和岩溶水均可形成承压水。
最适宜于形成承压水的地质构造有向斜构造和单斜构造两类。
承压盆地/自流盆地
向斜储水构造又称为承压盆地/自流盆地,它由明显的补给区、承压区和排泄区组成。
澳大利亚大自流盆地示意图
承压斜地/自流斜地
单斜储水构造又称为承压斜地,它的形成可能是含水层岩性发生相变或尖灭,也可能是含水层被断层错断
岩性变化形成的承压斜地
1—隔水层;2—含水层;3—地下水流向;4—泉
2. 承压水剖面结构参数
承压水分为补给区、承压区和排泄区三部分。补给区大多是含水层出露地表的部分,比承压区和排泄区的位置高;承压区是隔水顶板以下,被水充满的含水层部分;排泄区是承压水流出地表或流向潜水的地段
承压水剖面示意图
a—补给区;b—承压区;c—排泄区;H1—正水头;
H2—负水头;M—承压含水层厚度;1—含水层;
2—隔水层;3—承压水位线;4—流向
2.1 相关名词定义
初见水位:承压区中地下水承受静水压力,当钻孔打穿隔水顶板时所见的水位,称为初见水位。
承压水位:随后,地下水上升到含水层顶板之上某一高度稳定不变,这时的水位(即稳定水面的标高)叫做承压水位。承压水位如高出地面,则地下水可能溢出或喷出地表,如图 中 H1的位置。所以,通常又称承压水为自流水。
水头:承压水位与隔水层顶板的距离称为水头,水头高出地面者称为正水头(H1),低于地面者称为负水头(H2)。