地下水的存在形式

自然界岩土空隙中存在着各种形式的地下水，根据岩土中地下水的物理力学性质可将其分为：气态水、液态水、固态水以及结晶水，其中以液态水为主。

1.气态水

存在于未饱和岩土空隙中的水蒸气成为气态水。气态水可以随空气的流动而移动。它本身也可以由水汽压力大的地方向水汽压力小的地方迁移。当水汽增多达到饱和时，或当气温降低到露点时，气态水边凝结成液态水。

2.液态水

液态水包括结合水和自由水。

（1）结合水。

结合水是指由电分子引力吸附于土粒表面呈薄膜状的水。根据受电场作用力的大小及离颗粒表面远近，结合水又可以分成强结合水和弱结合水两类。

1）强结合水。强结合水指紧靠于颗粒表面的结合水。所受电场的作用力很大，几乎完全固定排列，丧失液体特性而接近于固体。强结合水的冰点远低于0℃，密度要比自由水的大，在温度105℃以上时才可以被蒸发。

2）弱结合水。弱结合水指强结合水以外、电场作用范围以内的水。弱结合水也受颗粒表面电荷所吸引成定向排列于颗粒四周，但电场作用力随着与颗粒距离增大而减弱，它是一种粘滞水膜，可以因电场引力从一个颗粒周围转移到另一个土粒的周围。即弱结合水膜能发生变形，但不因重力作用而流动。弱结合水的存在是粘性土表现出可塑性的根本原因。

（2） 自由水。

自由水是存在于土粒电场影响范围以外的地下水。它的性质和普通水无异，能传递静水压力，冰点为0℃，有溶解能力。 自由水又可分为重力水和毛细水两类。

1）重力水。重力水是指在重力作用下能在岩土体的空隙中自由流动的水。重力水能产生静水压力，对岩土颗粒和地下结构物的水下部分产生浮力作用；对岩土产生的化学潜蚀作用，能导致土的成分及结构发生破坏；流动的重力水在运动过程中能产生动水压力，对工程影响较大。重力水是本章研究的主要对象。

2）毛细水。毛细水指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。毛细水不仅受到重力作用而且还受到表面张力的支配。对于土体来说，毛细水上升的高度和速度取决于土的空隙大小和形状、颗粒尺寸和水的表面张力等。一般说来，粒径大于2mm的颗粒可不考虑毛细现象；极细小的空隙中，土粒周围有可能被结合水充满，亦无毛细现象。

在地下水位以上，由于毛细力的作用，一部分水沿细小空隙上升，能在地下水面以上形成毛细水带。毛细水能做垂直运动，可以传递静水压力，能被植物吸收。对于砂土特别是细砂、粉砂，由于毛细压力作用使砂土具有一定的粘聚力，这种由毛细管压力所造成的无粘性土粒间的联结力，称为假粘聚力（或毛细内聚力）。

另外，毛细水对土中气体的分布和流通有一定的影响，常常是产生封闭气体的主要原因。当地下水位埋藏较浅时，由于毛细水上升，可以助长地基土的冰冻现象，使地下室潮湿，危害房屋基础及公路路面，促使土的沼泽化、盐渍化等。

3.固态水

常压下，当岩土体温度低于0℃时，岩土空隙中液态水便凝结成冰，形成固态水。在我国东北、青藏高原等地区，就有部分地下水以固态形式存在于岩土空隙中，形成季节性冻土或多年冻土。

固态水在土中起到胶结作用，提高岩土体强度，但是岩土空隙中的液态水转变为固态水时，其体积膨胀，使土的空隙增大，因此解冻后土的结构变得疏松，土的压缩变形增大，强度往往低于冻结前的强度。