一、土中的水

液相可分為礦物內(nèi)部結(jié)合水、結(jié)合水和自由水。

1、礦物內(nèi)部結(jié)合水：存在于晶體構(gòu)架內(nèi)部或參與礦物構(gòu)造的水；只有在比較高的溫度下才能化為氣態(tài)水，與土粒分離；一般將礦物內(nèi)部結(jié)合水作為礦物顆粒的一部分，不算到土的含水量中；

2、結(jié)合水（吸附水）：以液態(tài)形式存在土中。受電分子吸引力吸附于土粒表面的土中水；這種吸引力高達(dá)幾千-幾萬個(gè)大氣壓，使水分子和土粒表面牢固地粘結(jié)在一起。由于土粒表面一般帶有負(fù)電荷，因此在土粒周圍形成電場(chǎng)。土粒電場(chǎng)范圍內(nèi)的水分子，和水溶液中的陽離子，將會(huì)一起吸附在土粒表面。由于水分子是極性分子，其氫原子端顯正電荷，氧原子端顯負(fù)電荷，所以將被土粒表面電荷或水溶液中離子電荷的吸引而定向排列。

土粒周圍的陽離子，一方面受到土粒所形成電場(chǎng)的靜電引力作用，另一方面又受到布朗運(yùn)動(dòng)，即熱運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散力作用，在最靠近土粒表面處，靜電引力最強(qiáng)。將水化離子和極性水分子牢固地吸附在顆粒表面上形成固定層。在固定層外圍，靜電引力比較小，因此水化離子和極性水分子的活動(dòng)性比在固定層中大些，形成擴(kuò)散層。固定層和擴(kuò)散層中所含的陽離子，與土粒表面負(fù)電荷一起即構(gòu)成雙電層結(jié)構(gòu)。可利用這一性質(zhì)改善土質(zhì)，使擴(kuò)散層變薄，增加土的穩(wěn)定性、提高土的強(qiáng)度。如果使擴(kuò)散層變厚，則會(huì)大大降低土的透水性。

反離子層中的結(jié)合水分子和交換離子，越靠近土粒表面，則排列得越緊密和整齊，活動(dòng)性也越小。因而結(jié)合水又可以分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。強(qiáng)結(jié)合水相當(dāng)于反離子層的內(nèi)層，即固定層中的水，而弱結(jié)合水相當(dāng)于擴(kuò)散層中的水。

1）強(qiáng)結(jié)合水：緊靠土粒表面的水，即特征是沒有溶解鹽類的能力；不能傳遞靜水壓力，只有吸熱變成蒸汽后才能移動(dòng)；這種水極其牢固地附著在固體顆粒上，性質(zhì)接近于固體，具有極大的粘滯度（great viscosity)、彈性和抗剪強(qiáng)度。

最大吸著度：土顆粒越細(xì)，最大吸著度越大。砂土：1%，黏土：17%

黏土中含強(qiáng)結(jié)合水時(shí)呈固定狀態(tài)，磨碎后則呈粉末狀態(tài)。

2）弱結(jié)合水：緊靠于強(qiáng)結(jié)合水的外圍形成一層結(jié)合水膜。不能傳遞靜水壓力；水膜較厚的弱結(jié)合水能夠向臨近的薄水膜轉(zhuǎn)移；當(dāng)土中含較多弱結(jié)合水時(shí)，土具有可塑性。

砂土比表面積較小，幾乎不具可塑性。而黏性土的比表面較大，其可塑性范圍較大。逐漸過渡到自由水。弱結(jié)合水是黏性土在某一含水量范圍內(nèi)表現(xiàn)出可塑性的原因。

3、自由水：以液態(tài)形式存在土中。存在于土粒表面電場(chǎng)影響范圍以外的水，性質(zhì)與普通水一樣，能傳遞靜水壓力；冰點(diǎn)為0℃，有溶解能力。自由水按其移動(dòng)所受作用力的不同，分為重力水和毛細(xì)水。

1）重力水：存在于地下水位以下，透水土層中的地下水；是在重力或壓力差作用下的自由水。對(duì)土粒有浮力作用，可影響土的應(yīng)力狀態(tài)。

2）毛細(xì)水：存在于地下水位以上，透水土層中的地下水；分布在土粒間相互貫通的孔隙，可以看成是形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管。是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水，由于水分子與土粒分子之間的附著力，以及水氣界面上的表面張力，地下水將沿著這些孔道被吸引上來。在地下水位以上形成一定高度的毛細(xì)水帶，這一高度稱為毛細(xì)水上升高度。它與土中孔隙的大小形狀、土粒礦物組成以及水的性質(zhì)有關(guān)。

在毛細(xì)水帶內(nèi)，只有靠近地下水位的一部分土，才被認(rèn)為是飽和的，這一部分被稱為毛細(xì)水飽和帶。毛細(xì)水帶內(nèi)，由于水氣界面上彎液面和表面張力的存在，使水內(nèi)的壓力小于大氣壓力，即水壓力為負(fù)值，于是引起使相鄰?fù)令w粒擠緊的壓力，這個(gè)壓力稱為毛細(xì)壓力。毛細(xì)壓力增加了粒間錯(cuò)動(dòng)的摩擦阻力，猶如給予砂土以某些凝聚力，所以在潮濕的砂土中，能夠開挖一定高度直立坑壁。而在被水浸沒的砂土中，彎液面消失，毛細(xì)壓力變?yōu)?，凝聚力不再存在，因此也稱為假凝聚力（apparent cohesion)。

 二、土中的氣

1、存在于土孔隙中未被水占據(jù)的部位：對(duì)土的力學(xué)性質(zhì)影響不大；

2、大氣隔絕的封閉氣泡：土在外力作用下的彈性增加，透水性減小，如有機(jī)質(zhì)土。