土中水按存在方式不同,可以分别为哪几种形式存在

土中水分为结合水和自由水。

1、结合水又可分为：强结合水和弱结合水。

1）、强结合水存在于最靠近土颗粒表面处，水分子和水化离子排列非常紧密，以致于密度大于1，并有过冷现象（即温度降到0度以下也不发生冻结现象）。

2）、弱结合水距土粒表面较远地方的结合水，因为引力降低，弱结合水的水分子的排列不如强结合水紧密，可能从较厚水膜或浓度较低处缓慢地迁移到较薄的水膜或浓度较高处，亦可从土粒周围迁移到另一个土粒的周围，这种运动与重力无关，这层不能传递静水压力的水定义为弱结合水。结合水因离颗粒表面远近不同，受电场作用力的大小也不同，所以分为强结合水和弱结合水。

2、自由水分为重力水和毛细水

1）重力水是受重力作用，在土的孔隙中流动的水。重力水常处于地下水位以下。与一般水一样，重力水可以传递静水压力和动水压力。具有溶解能力，可溶解土中的水溶盐，使土的强度降低，压缩性增大；可以对土颗粒产生浮托力，使土的重度减小；还可以在水头差的作用下形成渗透水流，并对土粒产生渗透力，使土体发生渗透变形。

2）毛细水：毛细水是由于水分子与土粒表面之间的附着力和水表面张力的作用，地下水将沿着土中的细小通道逐渐上升，形成一定高度的毛细水水带。在工程实践中应注意：毛细水的上升可能使地基浸湿，使地下室受潮或使地基、路基产生冻胀，造成土地盐渍化等问题。

毛细水从地下水面上上升的最大高度叫毛细水从地表水中上升到地下水中的高度。根据查询相关公开信息，毛细水从地下水面上上升的最大高度是毛细水从地表水中上升到地下水中的过程。毛细水指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上升的水分。毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。

图4－15 半圆球凹形弯液面产生负的附加表面压强

从物理学中得知，将细小的玻璃管插入水中，水便会在管中上升，达到一定高度后停止，这便是毛细管现象 ( 图 4 －15) 。

为了讨论毛细管中水的运动，需要借用物理学中有关毛细管现象的几点结论。

1 有关毛细管现象的几点结论

1) 由于表面张力的作用，弯曲的液面将产生一个指向液面凹侧的附加表面压力，附加表面压力与表面张力系数成正比，与表面的曲率半径成反比，其数学表达式为

普通水文地质学

式中:pa为附加表面压力;α为表面张力系数;R1，R2为液体表面的两个主要曲率半径。

当R1=R2=r时，

普通水文地质学

式中:r为毛细管半径。

为了应用方便，将附加表面压力换算为以米为单位的水柱高度，以p0表示，称为毛细力，则有

普通水文地质学

式中:D为毛细管直径;α为表面张力系数，取74×10－3N/m。

2)最大毛细上升高度(h0)等于毛细力(p0)，即

普通水文地质学

根据式(4－12)可知，毛细管的直径愈小，毛细力便愈大，最大毛细上升高度也愈大。

图4－16 包气带中毛细现象( 据张忠胤，1980)

3)当毛细管内的弯液面凸起时，毛细力为正;弯液面凹进时，毛细力为负。

2包气带中毛细水的运动

在松散岩石或裂隙基岩的包气带中，皆可以产生毛细现象。如图4－16所示，将一砂柱放在水面上，孔隙中出现弯液面，产生毛细上升。由水面A点升到B点，其渗透长度为L。如以水面为基准，则A点(在砂柱外侧)水头等于0，B点水头为－p0+L，则AB间水力坡度为

普通水文地质学

则渗透速度为

普通水文地质学

当上升高度很小时，I很大，故毛细上升速度很快，即初始时毛细上升速度快，随着上升高度(L)加大，水力坡度(I)逐渐变小，毛细上升速度减缓。当上升到C点，达到最大毛细上升高度(h0)时，因h0=p0，故I=0，即v=0，毛细上升停止。

天然条件下，地下水面较浅时，毛细水带(支持毛细水)上缘的弯液面常常达不到最大毛细上升高度，这是因为土面蒸发消耗水分使弯液面下降，形成一定水力坡度，保持相应的渗透水流，此渗透水流的流量与土面蒸发量保持平衡，持续不断地将水分输送到毛细水带上部，最终导致土壤积盐。

在图4－16中，如将砂柱换成黏性土柱，则由于黏性土中含有结合水，存在起始水力坡度的影响，故其中水的运动不能用达西定律表达，只服从于下式:

普通水文地质学

当L较小时，I远大于I0，毛细上升快。随着L增大，I变小，愈接近I0，则毛细上升变慢。毛细上升达到一定高度时，I=I0，即

普通水文地质学

毛细上升停止。此时，L=h0，将h0代入上式得

普通水文地质学

或

普通水文地质学

据式(4－18)可知，在黏性土中，最大毛细上升高度(h0)与以水柱高度表示的毛细力(p0)在数值上不等，h0＜p0。颗粒愈粗，I0愈小，h0愈接近p0。若I0=0，则式(4－18)变为h0=p0，即与砂性土相同。需要说明，由于结合水不受重力影响，此处的h0并不代表与毛细力(p0)保持平衡的重力水柱高度，而是代表水柱高度中结合水的总抗剪强度。

3毛细水运动的水文地质意义

地下水面之上的支持毛细水的垂向运动，影响着地下水面接受入渗补给抬升和受蒸发排泄降低的作用过程，对地下水面形状及地下水流方向和速度也有较大影响。研究表明:支持毛细水不仅在垂向上传递静水压力，而且在横向上也传递静水压力并发生渗流运移。支持毛细水含水量的大小控制着渗流通量的大小及渗流速度的大小;在两河渠间无入渗补给的潜水稳定运动条件下，支持毛细水通过饱水带得到补给并与排水河渠发生水力联系，进行横向运移。在土坝渗流和农田灌溉中，土的颗粒很细，毛细饱水带厚度很大，其中的横向渗流水不可忽视。

在地下水位埋藏很浅处，地下水对降水的反应较为迅速，主要是因为支持毛细水发挥了重要作用。图4－17a表示了一个横切河流的假设剖面，具有均匀倾斜的地下水面，而且毛细带在河流左岸一定距离处与地面相交。特别是在泛滥平原的雨季，这种条件是很常见的。图4－17b表示了地下水对一定降水的假设反应。流网示意图表明在溪流水位面以上和支持毛细水上限与地表面相交处之间形成溢出面，导致地下水位比以前理论上的位置升高。由于地下水位上升的结果，进入河流的流线非常集中，这也表示地下水对降水的反应是明显和迅速的。

图4－17 毛细带对地下水向河流排泄的影响示意图(据埃弗雷特等，1986)

环境污染问题已引起人们广泛关注。在地下水浅埋地区的污染质运移过程中，毛细水也发挥了重要作用。图4－18表示了一个波状起伏地形区地下水浅埋的剖面。在初始条件下(图4－18a)，地下水面是水平的，毛细带与低洼地带底部相交，在毛细带与较高地带顶面之间有一个明显的非饱和带。图4－18b表示了对降水的预期反应。低洼部位因有毛细带作为降雨入渗通道，引起地下水面迅速上升;较高地带下面的水位上升则滞后很多，结果形成了图中复杂的渗流模式。这种条件下引起污染质运移不仅其方向与稳定流假定条件相反，也导致污染的扩展范围比预期的要大得多。

图4－18 在具有不规则地形的地区，毛细带对水位反应影响的示意图( 据埃弗雷特等，1986)

毛细现象（又称毛细管作用）是指液体在细管状物体内侧，由於内聚力与附着力的差异、克服地心引力而上升的现象。植物根部吸收的水分能够经由茎内维管束上升，即是毛细现象最常见的例子。当液体和固体(管壁)之间的附着力大於液体本身内聚力时，就会产生毛细现象。液体在垂直的细管中时液面呈凹或凸状、以及多孔材质物体能吸收液体皆为此现象所致。

水的毛细现象

毛细管常被用来作为说明毛细现象，当垂直的细玻璃管底部置於液体中(例如水)时，管壁对水的附着力便会使液面四周稍比中央高出一些；直到液体内聚力已经无法克服其重量时，才会停止继续上升。在毛细管中，液柱重量与管径的平方成正比，但是液体与管壁的接触面积只与管径成正比；这使得较窄的毛细管吸水会比较宽的毛细管来得高。例如，一根管径05毫米的玻璃细管，理论上能够将水抬升28厘米，但实际观察时其高度会略低些。

汞的毛细现象

在某些液体与固体的组合中，与毛细管吸水的状况略为不同，例如细玻璃管与水银(汞)，汞柱本身的原子内聚力大於汞柱与管壁之间的附着力，故汞柱液面中央会稍比四周凸起，这和毛细管吸水的状况恰为相反。

液态水：土中液态水指存在于土体孔隙中的水,可分为自由水

土中水的存在形式固态水：根据对土工程性质的影响,固态水可作为土矿物颗粒的一部分

气态水：气态水作为土中气体的一部分

（一）结合水

1 、定义：粘土颗粒表面通常带负电荷,在土粒电场范围内,极性分子的水和水溶液中的阳离子,在静电引力作用下,被牢牢吸附在土颗粒周围,形成一层不能自由移动的水膜,这种水称为结合水,如图1-4所示（见武工大编P9,图2-8）

2、分类

在土粒形成的电场范围内,随着距离土颗粒表面的远近不同,水分子和水化离子的活动状态及表现性质也不相同根据水分子受到静电引力作用的大小,结合水分为强结合水

定义：指紧靠粘土颗粒表面的水,颗粒表面的静电引力最强,把水化离子和极性水分子牢固地吸附在颗粒表面,形成固定层

性质：近于固体,不能传递静水压力,具有极大的粘滞性、弹性和抗剪强度,熔点：105℃左右时当粘土中只含强结合水时,粘土呈固体状态,磨碎后呈粉末状态

2）弱结合水

定义：弱结合水位于强结合水的外围,仍受到一定程度的静电引力作用,占有结合水膜的大部分

性质：呈粘滞体状态不能传递静水压力,但当相邻土颗粒水膜厚度不等时,水能从水膜较厚的颗粒移向水膜较薄的颗粒当土中含有较多的弱结合水时,即表现为高塑性、易膨胀收缩性、低强度和高压缩性

结合水在土中的含量主要取决于土的比表面的大小要理解水的相互作用关系,才能掌握土的工程性质例1：粘土矿物的颗粒细,比表面大,能大量吸附结合水结合水使粒间透水的孔隙大为缩小,甚至充满,导致粘性土透水性差另外,存在的结合水使颗粒互不接触,便具有滑移的可能；同时相邻土粒间的结合水因受颗粒引力的吸附,使粒间具有一定的联结强度,所以粘性土又具有粘性和可塑性

例2：砂粒、砾石等,颗粒粗,比表面小,孔隙大,孔隙水中结合水的数量可忽略不计故粗粒土的性质主要取决于土粒的形状、级配和排列方式（结构）

(二)自由水：

1．定义：指存在于土粒形成的电场范围以外能自由移动的水

2．性质：和普通水相同,有溶解能力,能传递静水压力

3．分类：按自由水移动时所受作用力的不同,自由水可分为

1）重力水

定义：指在重力或压力差作用下,能在土中自由流动

性质：一般指地下水位以下的透水土层中的地下水,它对土粒有浮力作用重力水直接影响土的应力状态,并应注意建筑物的防渗要求和基坑（槽）开挖时采取降（排）水措施

2毛细水

定义：指受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水

性质：存在于地下水位以上的透水层中,毛细水上升高度对建筑物底层的防潮有重要影响

当土孔隙中局部存在毛细水时,使土粒之间由于毛细压力互相靠近而压紧（图1-5）,土因此会表现出微弱的凝聚力,称为毛细凝聚力如这种凝聚力的存在,使潮湿砂土能开挖成一定的高度,但干燥以后,就会松散坍塌

孔角毛细水是由颗粒而保持的毛细水，悬挂毛细水在细土层会保留毛细水。

孔角毛细水是指在包气带中颗粒接点上由毛细力作用而保持的水。悬挂毛细水是指由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层会保留与地下水面不相联接的毛细水。

毛细水是存在于地下水位以上，受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升。

以上就是关于土中水按存在方式不同,可以分别为哪几种形式存在全部的内容，包括:土中水按存在方式不同,可以分别为哪几种形式存在、毛细水从地下水面上上升的最大高度叫、毛细水运动及其水文地质意义等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！