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。

工程地质承压水的成因及剖面结构

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。

说明
和埋藏条件一致,透水性强弱岩石组合形成封闭空间储水

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

说明
注意下图中的不透水地层与含水层组合关系

工程地质承压水的成因及剖面结构

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

工程地质承压水的成因及剖面结构

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

工程地质承压水的成因及剖面结构

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)。