水在岩土体中的存在形式及其在工程中的应用

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：因此，在潜水面以上常形成毛细水带。图1-3各种形态的水在岩层中的分布气态水、结合水、毛细水和重力水在地壳最表层岩土中的分布有一定的规律性。当在松散岩土中开始挖井时，岩土是干燥的，但是实际上存在着气态水和结合水；继续向下挖，发现岩土潮湿，说明岩土中有毛细水存在；再向下掘进，便开始有水渗入井中，并逐渐形成地下水面，这就是重力水。

岩土介质中存在各种形态的水，按其物理化学性质可分为气态水、结合水、毛细水、重力水、固态水（冰）和化学结合水等。

1.气态水

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图1-1　结合水与重力水

气态水即水汽存在于未饱水的岩土空隙中。它可以自大气进入岩土空隙中，也可以由液态水的蒸发而形成。气态水可以随空气流动而流动，也可由绝对湿度大的地方向湿度小的地方运移，对岩土中水分的分布具有一定的作用。

2.结合水

松散岩土颗粒表面带负电荷，它具有静电吸附能，颗粒越微细，静电吸附能越大。水分子是带正负电荷的偶极体，一端带正电，另一端带负电，在岩土颗粒的静电吸附能的作用下，能牢固地吸附在颗粒表面，形成水分子薄膜。这层水膜就是结合水（图1-1）。

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图1-2　弱结合水的薄膜运动

结合水根据其受岩土颗粒表面静电吸附能的强弱，又可以分为强结合水与弱结合水。强结合水也称吸着水，被约一万个大气压的强大吸引力直接吸附在岩土颗粒表面。就其性质而言近似固体，密度很大，平均为2g／cm3，具有极强的黏滞性和弹性。强结合水在重力作用下不产生运动，不传递静水压力，只有当温度高于105℃时，才能转化为气态水向他处运动。弱结合水也称薄膜水，位于强结合水的外层。它离岩土颗粒表面较远，受静电引力较小，其密度和普通水一样，但黏滞性较大。弱结合水同样在重力作用下不产生运动，不传递静水压力，但能以水膜形式极缓慢地由水膜厚的地方向水膜薄的地方运动（图1-2）。

在强大的压力作用下，弱结合水也能脱离岩土颗粒表面，析出成重力水。因此，在抽取松散沉积物中的承压含水层时，含水层内的黏性土夹层或限制层中的弱结合水可能转化为重力水，对承压水的水质和水量都会产生影响。

3.毛细水(https://www.chuimin.cn)

赋存在地下水面以上毛细空隙中的水，称毛细水。在表面张力和重力作用下水自液面上升到一定高度停止下来，此高度称毛细上升高度。因此，在潜水面以上常形成毛细水带。

这部分毛细水由地下水面支持，所以称支持毛细水。在潜水面以上的包气带中，还有被毛细力滞留在毛细空隙中的悬挂毛细水和滞留在颗粒角间的角毛细水。毛细水可以传递静水压力，能被植物根系吸收。

4.重力水

当岩土的空隙全部被水所饱和时，其中在重力作用下能自由运动的水便是重力水。从泉眼中流出的水和从井孔中抽出的水都是重力水。重力水能传递静水压力。

5.固态水（冰）

当岩土的温度低于水的冰点时，储存于岩土空隙中的水便冻结成冰而形成固态水。固态水主要分布于雪线以上的高山和寒冷地带的某些地区，在那里，浅层地下水终年以固态冰形式存在。

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图1-3　各种形态的水在岩层中的分布

气态水、结合水、毛细水和重力水在地壳最表层岩土中的分布有一定的规律性。当在松散岩土中开始挖井时，岩土是干燥的，但是实际上存在着气态水和结合水；继续向下挖，发现岩土潮湿，说明岩土中有毛细水存在；再向下掘进，便开始有水渗入井中，并逐渐形成地下水面，这就是重力水。

稳定的地下水面以上至地表称包气带，它的上部主要有气态水和结合水，还存在少量重力水和悬挂毛细水；而其下部接近地下水面部分则存在毛细水，称毛细水带。稳定地下水面以下称饱水带，主要含重力水（图1-3）。

水在岩土体中的存在形式及其在工程中的应用

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