静水压力对岩土类材料的破坏机制

在静水压力为 0 时，黏土、混凝土、岩石等存在抗剪强度，即材料的黏聚强度。黏聚强度取决于材料的性质：黏土的黏聚强度主要是由土颗粒之间的胶结作用及其分子之间的作用力承担。岩石的黏聚强度主要是由构成岩石的矿物和颗粒之间的联接力承担等。

1.低静水压力下材料的破坏

静水压力较低时，静水压力不足以使大部分材料颗粒破碎，材料的破坏是由于颗粒之间的相对运动引起的。颗粒相对运动要克服颗粒间的黏聚力和摩擦力，其中，摩擦力与剪切滑动面上的正应力相关，正应力越大，颗粒相对运动要克服的摩擦力也大，这种阻碍颗粒之间相对运动的摩擦力的大小与滑动面上的正应力之间为线性关系，线性函数的斜率 k 与低静水压力时三轴压缩条件下的内摩擦角c 相关，表现为剪应力比破坏。

低静水压力下，密实砂土、混凝土、岩石等材料存在峰值强度和残余强度，其成因不尽相同。密实砂土在剪切作用力下颗粒间发生相对运动时，一部分颗粒会翻过另一部分颗粒，密实砂土发生剪胀；由于颗粒翻转不仅需要克服摩擦力，还需要克服重力等阻碍颗粒翻转的竖向阻力，因此，砂土剪胀时的抗剪强度较大，剪胀程度最大时对应材料的峰值强度；当颗粒翻过另一部分颗粒后，砂土的抗剪强度仅为颗粒间的摩擦强度，因此，其抗剪强度减小为残余强度。而混凝土和岩石等在低静水压力时的抗剪强度，由黏聚强度和摩擦强度两部分承担，此时其抗剪强度较大，为峰值强度；一旦材料解体，其颗粒间的黏聚力逐渐减小，直至材料发生破坏，此时材料的抗剪强度较小， 为残余强度。

2.高静水压力下材料的破坏

材料破坏时的静水压力水平越高，剪切滑动面上的正应力越大，颗粒之间的咬合越紧密、越不容易发生相对运动，此时，材料颗粒将会破碎。当静水压力增加到一定程度时，土颗粒间的相对运动量非常小，这时

土颗粒将破碎成更小的土颗粒。颗粒破碎不仅增大了材料的抗剪强度，而且改变了颗粒间摩擦特性，材料内摩擦角c 减小，抗剪强度随静水压力增大的幅值减小。

静水压力更大时，破碎后的土颗粒也不易发生相对运动，颗粒继续发生破碎，材料的内摩擦角c 也继续减小，此时，材料的抗剪强度主要由黏聚强度承担，土的强度特性逐渐向金属材料强度特性过渡——材料的抗剪强度与静水压力间的关系减弱，呈现出剪应力破坏的形式，剪应力的大小与材料性质相关。