在自然條件下，土中總是含有水分的。充填在土孔隙間的水對土體的工程性質影響較大， 尤其是水的數量和類型影響著土體的狀態和性質。土中水除了一部分以結晶形式存在於固體顆粒中外，其餘的可以分成結合水和自由水，結合水又分為強結合水和弱結合水，自由水又分為重力水和毛細水。

1、毛細管水現象

毛細現象（又稱毛細管作用）是指液體在細管狀物體或多孔物體內部，由“液體與物體間附著力”和“因液體分子間內聚力而產生的表麵張力”組合而成，令液體在不需施加外力的情況下，流向細管狀物體或細縫的現象，屬於一種液體界麵現象。這種神奇的現象使得液體克服地心引力而上升。

毛細水是由毛細力作用下，水從地下水麵沿著小孔隙上升到一定高度，形成毛細水帶。毛細水帶隨地下水麵變化和蒸發作用變化，但厚度基本不變。毛細水帶在垂直運動之外，由於其性質類似重力水，也會隨重力水向低處流動，隻是速度較慢。這種支持毛細水，因其下部有地下水麵支持而得名。毛細水實際上是由於水在毛細力作用下，保持在細小孔隙所構成的毛細管道中的水分。它同時受到了表麵張力和重力的作用，當兩力達到平衡時，水就會上升一定高度而停留在毛細管孔隙中，基本不受顆粒表麵靜電場引力影響。

毛細力是由水分子的自由液麵(表麵)產生的微小拉力造成的，這種拉力也稱為表麵張力，表麵張力隻存在液體表麵，是一種局部受力現象。一般存在於液體表麵兩種不相混合的液體交界處。毛細作用，是液體表麵對固體表麵的吸引力。毛細管插入浸潤液體中，管內液麵上升，高於管外液麵；毛細管插入不浸潤液體中，管內液體下降，低於管外液麵。

液體表麵類似張緊的橡皮膜，如果液麵是彎曲的，它就有變平的趨勢。因此凹液麵對下麵的液體施以拉力，凸液麵對下麵的液體施以壓力。浸潤液體在毛細管中的液麵是凹形的，它對下麵的液體施加拉力，使液體沿著管壁上升，當向上的拉力跟管內液柱所受的重力相等時，管內的液體停止上升，達到平衡。同樣的分析也可以解釋不浸潤液體在毛細管內下降的現象。毛細帶是指土壤表麵附近一個特定的區域，這裏由於地下水的作用形成了一個接近飽和的濕水層。這個濕水層的厚度通常取決於毛細上升的高度，即水通過細小孔隙上升的最大高度。毛細帶內的一個顯著特性是，在細小的孔隙或管道內，水有向下的趨勢，這種現象可以解釋為存在一種負壓，即毛細壓力。

毛細管水能傳遞靜水壓力，並能在毛細空隙中運動。毛細管水在砂土和粉土層中較多，孔隙大的砂礫層中較少。孔隙過小的粘土其孔隙多為結合水所占據,毛細管水也較少。毛細管水易被植物利用。地下水麵離地表較淺時，毛細管水有時會引起土壤沼澤化或鹽堿化，以及道路凍脹和翻漿等。毛細管水的研究在農業和工程建築方麵都有重要意義。

毛細管水也可以是指硬化水泥漿體毛細管中所含的可蒸發水。可用水泥漿體的可蒸發水總量與其凝膠水量之差計算其含水量。由於水灰比及養護時間等的不同，其含量不同。當水化開始時其量為原始水的用量，隨水化進程毛細管水逐漸減少，到達極限時所有毛細管均為固體的水化產物所填充則降為零。用標準的熱力學方法測定得毛細管水的比容是常數，在1.0左右。毛細管水的結合力較弱，脫水溫度也較低(一般在105℃下即易失去)。隨水化程度的增加，即隨水化物填充量增加，而逐漸減少，相應會提高漿體的強度和降低其滲透性。

2、表麵張力

水-氣分界麵，也稱為收縮膜或非飽和土中的第四相。表麵張力的產生是因為收縮膜內的水分子受力不平衡。水體內部的水分子承受各向同值的力的作用，而收縮膜內的水分子有一指向水體內部的不平衡力的作用。為保持平衡，收縮膜內必須產生張力。

收縮膜承受張力的特性，稱為表麵張力，符號為σ,表示收縮膜單位長度上的張力(N/m) 大小，其作用方向與收縮膜表麵相切，其大小隨溫度的增加而減小。表麵張力使 收縮膜具有彈性薄膜的性狀，這種性狀同充滿氣體的氣球的性狀相似，裏麵的壓力大於外麵的壓力。

在毛細管周壁，水膜與空氣的分界處存在著表麵張力σ,，水膜表麵張力σ,的作用方向與毛細管成夾角α，毛細管內的水被表麵張力提升到自由水麵以上hc處，毛細管內水麵處即為大氣壓，若以大氣壓力為基準，則該處壓力為0。

來自《土力學》式中，水膜張力T與溫度有關，單位：N/cm或KN/m；10°時，T=7.41×10-4N/cm=7.41×10-5KN/m；方向與毛細管成夾角α，該角度的大小與土顆粒礦物成分和水性質有關；

r為毛細管半徑；γw為水的重度。毛細水高hc與毛細管半徑r成反比。土顆粒的直徑愈小，孔隙直徑 (就是毛細管的直徑)愈細，則毛細水的高度愈大。

不同土類，土中毛細水高度也不同。若彎液麵處毛細水的壓力為uc，分析該處水膜的平衡條件，取鉛垂方向力的總和為零，則毛細水區域的孔隙水壓力uc的絕對值與水頭高度hc成正比，負號表示張力，負孔隙水壓力(或孔隙水拉力)。自由水位以下為壓力，自由水位以上、毛細水區域內為拉力。在自由水位以上，毛細區域內，土骨架受孔隙水的拉力作用，顆粒間受壓，這種孔隙水壓力稱為毛細水壓力，毛細水壓力呈倒三角形分布。彎液麵處最大，自由水位(麵)處為零。如果土骨架的孔隙內不完全充滿水，即孔隙中含有水和氣，這時水多集中於顆粒間的縫隙 處。在水和空氣的分界麵處，則存在表麵張力，形成圖中所示的彎液麵。這時，孔隙中的水稱為毛細角邊水。稍濕的砂土顆粒間也存在著某種粘結作用的原因，這種粘結作用並不像粘土一樣是因為粒間分子力引起的，而是由毛細水引起的，當土中的水增加，孔隙被水占滿，或者水分蒸發，變成幹土，毛細角邊水消失，顆粒間所引起的壓力也消失了，就變成完全的散粒體。