工程地质分析原理 第三章 岩体的变形与破坏

,工程地质分析原理,第三章岩体的变形与破坏,3.1基本概念及研究意义变形：岩体承受应力，就会在体积、形状或宏观连续性上发生某种变化（解释）。宏观连续性无明显变化者称为变形（deformation)。破坏：如果宏观连续性发生了显著变化的称为破坏（failure)。岩体变形破坏的方式与过程既取决于岩体的岩性、结构，也与所承受的应力状态及其变化有关。,为什么要研究这两个问题，因为岩体在变形发展与破坏过程中，除岩体内部结构与外型不断发生变化外，岩体的应力状态也随之调整，并引起弹性变形和释放等效应。区域稳定和岩体稳定工程分析中的一个核心问题就是要对上述变化和效应作出预测和评价，并论证它们对人类工程活动的影响。本章首先讨论不同荷载条件下岩体变形破坏机制和过程；在此基础上讨论变形破坏过程中的时间效应及岩体中空隙水压力对岩体变形破坏的影响。,3.1.1岩体变形破坏的基本过程与阶段划分根据裂隙岩石的三轴压缩实验过程曲线，可大致将块状岩体受力变形破坏过程划分为五个阶段：见图,图3-1三轴压应力作用下岩石的变形破坏过程,3.超过弹性极限（屈服点），岩体进入塑性变形阶段，体内开始出现微破裂，且随应力差的增大而发展，当应力保持不变时，破裂也停止发展。由于微破裂的出现，岩体体积压缩速率减缓，而轴向应变速率和侧向应变速率均有所增高,1.原有张性结构面逐渐闭合，充填物被压密，压缩变形具非线性特征，应力应变曲线呈缓坡下凹型,4.微破裂的发展出现了质的变化：即使工作应力保持不变，由于应力的集中效应，破裂仍会不断的累进性发展。首先从薄弱环节开始，然后应力在另一个薄弱环节集中，依次下去，直至整体破坏。体积应变转为膨胀，轴应变速率和侧向应变速率加速增大,2.经压密后，岩体从不连续介质转化为似连续介质，进入弹性变形阶段。该过程的长短视岩石坚硬程度而定,5.强度丧失和完全破坏阶段：岩体内部的微破裂面发展为贯通性破裂面，岩体强度迅速减弱，变形继续发展，直至岩体被分成相互脱离的块体而完全破坏,屈服强度,上述各阶段不同的岩体会存在一些差异，但所有岩体都具有如下一些共性：（1）岩体的最终破坏是以形成贯通性破坏面，并分裂成相互脱离的块体为其标志。（2）变形过程中所具有的阶段性特征是判断岩体或地质体演变阶段、预测其发展趋势的重要依据。（3）变形过程中还包含恒定应力的长期作用下的蠕变（或流变）。即变形到破坏有时经历一个相当长的时期，过程中蠕变效应意义重大。岩体的不稳定发展阶段相当于加速蠕变阶段，进入此阶段的岩体达到最终破坏已势在必然，仅仅是个时间的问题。判断进入加速蠕变阶段的变形标志和临界应力状态是一个重要的课题。,3.1.2岩体破坏的基本形式根据岩体破坏机制可将岩体破坏划分为剪性破坏和张性破坏两类。,岩体破坏,（a)拉断破坏；(b)剪断破坏；(c)塑性破坏,破坏方式影响因素：荷载条件、岩性、结构及所处的环境特征及配合情况3.1.2.1岩体变形破坏形式与受力状态的关系岩石的三轴实验表明，岩石破坏形式与围压的大小有明显的关系。（1）当在负围压及低围压条件下岩石表现为拉破坏；（2）随着围压增高将转化为剪破坏；（3）当围压升高到一定值以后，表现为塑性破坏。,破坏机制转化的界限称为破坏机制转化围压（如表3-1）。从表中可以看出，由拉破坏转化为简断破坏的转化围压为1/51/4（岩石单轴抗拉强度），由剪切转化为塑性破坏的转化围压为1/32/3。,在三向应力状态，中间主应力（2）与最大主应力、最小主应力之间的比值关系上决定岩石破坏性质的一个重要因素。纳达（1970）提出2偏向最大主应力或最小主应力的“应力状态类型参数”来划分应力状态类型：=（22-1-3）/（1-3）;当=1时，即2=1，为拉伸应力状态；当=-1时，即2=3，为压缩应力状态。,3.1.2.2岩体破坏形式与岩体结构特征关系在低围压条件下岩石的三轴试验表明：（1）在相同的应力状态下完整块体状坚硬岩石表现为张性破坏，通常释放出高的弹性应变能；（2）含有软弱结构面的块状岩体，当结构面与最大主应力之间角度合适时，则表现为沿结构面剪切滑动破坏；（3）碎裂状岩体的破坏方式介于二者之间；（4）碎块状或散体状岩体，表现为塑性破坏。,3.1.3岩体的强度特征岩体的强度不能简单地用岩石的强度来表示。它不仅与岩体的岩性、结构、岩体的受力状态有关，而且还决定于岩体的可能破坏方式。设结构面与最大主应力夹角。模拟实验表明：（1）08或421，此时产生的反射波为拉伸波，则将在界面处产生拉应力，并且两介质的E值相差愈大，拉应力值愈高。显然，这种情况对岩体的稳定性是很不利的。科茨曾指出，爆炸在靠近自由面的岩石内发生时，在自由面附近出现的逐层剥落现象，即是发射波应力的后果。应该指出，裂隙面、尤其是有一定张开度的或被充填的裂隙，其本身就是介质特性突变部位，也将产生反射波应力，促进其被拉裂。(2)应力波穿过软弱夹层或断层破碎带时，由于应力波的反射机制和低强度岩石吸收了大量的能量，所以这些软弱带成为一个阻挡动应力的屏障，它使传入其后的动应力显著削弱(图338)。,3.4.3动荷载作用下岩体变形破坏特征动荷载作用下岩体处于反复的瞬时加荷和卸荷状态，变形破坏表现为两种状态的综合结果。,3.4.3.1变形破坏的分布规律在爆破动应力作用下，爆破中心附近岩石的变形表现出一定的分布规律。以点源爆破为例，其周围岩石变形破坏规律如图339所示。爆心一带岩石承受巨大的径向压力，并出现巨大压缩使之形成切向压力，岩石遭受挤压剪断破坏，破碎成碎许或岩粉（图3-39a区）。外围区径向压力衰减，径向压缩变小，切向压力也降低或消失，可产生径向压致拉裂裂隙（图339b、c区）并由于压力波的反射机制，可造成环绕爆破中心的环向张裂隙(图339b区)，但分布范围较径向裂隙小。,3.4.3.2动应力效应岩体稳定性评价中更为关注的是动应力的参与对岩体(稳定性的影响，应注意以下两方面效应。,1.触发效应触发效应可表现为两方面：(1)如前所述，应力场可在裂隙或软弱夹层中产生反射应力波，造成瞬时拉应力。因而当岩体中某些软弱结构面本身巳具有或储有足够的剪切应变能时，应力波(如地震或爆破引起的震动)的介入则有可能促进这些结构面发生破裂，如岩体稳定性已接近临界状态，或某一控制画已近于贯通，由于震动可使岩体突然受荷而丧失稳定，导致破坏突然发生，这种现象在斜坡岩体的变形破坏中尤为突出(参见图9一15)。(2)某些对震动特别敏感的岩体或土体，如饱水的碎裂岩体、松散岩体，饱水的疏松砂土、敏感粘土等，在动应力作用下可因骨架的迅速变形造成空隙水压力的突然变化，从而导致岩体失稳，崩溃或土体液化(见第七章)等。,2.累积效应岩体若在地震力的某一作用方向出现剪切失稳，由于作用时间短暂，它可能造成一次跃变剪切位移而并不破坏，但多次位移的累积，如果使剪切面中某些锁固段被突破，或越过某些凸起体，造成抗剪强度显著削弱，则有可能导致最终破坏。因此，必须具体确定动应力作用下的上述累积效应，才能正确判定岩体变形破坏的可能性(见第九章),3.5岩体变形破坏过程中的时间效应岩体变形破坏过程中的时间效应表现为两方面：其一，在应力恒定的情况下岩石变形随时间而发展，称为蠕变(creep)；其二，庄变形恒定的情况下岩石内应力随时间而降低，称为松弛(relaxation)。岩体的蠕变是一种十分普遍的现象，在天然斜坡、人工边坡、地下洞室围岩中可直接观测到。岩体因加荷速率、变形速率不同所表现的不同变形破裂性状，岩体的累进性破坏机制和剪切粘滑机制等，也都与时间效应有关。,研究证明，坚硬岩石即使在低应力的长期持续作用下，也会像流体那样具有粘滞流动的性质，因而提出了伯格斯模(Burgersmodel)。它由马克斯韦尔模型与凯尔文模型串联而成(图341(a)，属复合粘弹性模型，用来表示较坚硬岩石的流变特征其蠕变应变T表示为：（331）,式中：E1、E2和1、2分别代表被串联的马克斯韦尔和凯尔文两模型中的弹性模量和粘滞系数。蠕变参数根据试验求得。坚硬岩石的上述性能已为室内模拟试验和大量野外调查资料所证实(详见第九章)。伯格斯模型的应变是没有极限的，作为一种复合粘弹性模型，它的应变将无限制地作粘性流动，不反映何时屈服，因而不能全面地表示岩石介质的性能。实践证明岩石介质粘弹性流动到一定程度以后，或应力超过某一屈服值(y)，将进入塑性状态。宾汉姆(Bingham)模型考虑了这一情况，建立了由弹性、粘性和塑性三个元件组成的弹-粘塑性,模型。西原模型将宾汉姆模型与凯尔文模型串联起来，表示了岩石介质弹性、粘弹性和粘塑性三方面特征(图341(b)，蠕变应变表示为：y时（332）y时（333）更为完善的介质流变模型仍在探索中朗格(Langer)在第四届国际岩石力学大会的流变学综合报告中指出，经过修正的索弗尔德-斯科特-布内尔介质流变本构模型，是当前最具普遍性模型图341(c)。,由以上分析可见，当y时，岩石实际表现为塑性流动岩体中由于软岩的塑性流动而产生的现象是相当普遍的，即使表层岩体在重力场作用下，也会发生塑流。图342所示河谷谷底所见“鼓起”现象即是典型例证，它们都是由于河谷下切卸荷，两岸下伏的粘,图342下伏粘土或软岩塑流造成河床“鼓起”的实例（a）英格兰布桑溪河谷底里阿斯粘土的“鼓起”（据Hollingworth等，1944）粘土；砂岩；粘土；石灰岩；粘土；页岩；冰碛层（b）卢西兰河床中泥质页岩的挤出（据查鲁巴，1956）早白垩纪泥质页岩；方沸粗玄岩；板岩；河床中扰动的页岩,土或泥质页岩在上覆岩层重力压缩下，向河谷长期缓慢塑性流动所造成，软岩的塑流和“鼓起”使上覆岩体发生弯曲、下陷或断裂。3.5.2岩体的累进性破坏和加速蠕变前述分析已指出，岩体承受的应力一旦超过了它的长期强度，则将进入累进性破坏阶段，它相当子岩体的加速蠕变阶段。岩石的蠕变试验曲线(图343)表明，仅当荷载达到或超过某临界值(相当岩石的长期强度)的情况下，岩石的蠕变才有可能在经厉了前两阶段以后，继续进入加速蠕变阶段，并最终导致破坏。试验还证明，岩石的应变速率c随荷载增高而增大图343(b)，同时加速蠕变达到最终破坏所经历的时间也随之缩短。,图343砂岩梁弯曲蠕变试验关系曲线,在岩体稳定性分析中，对岩体变形破坏作时、空预测时，需要判定岩体进入累进性破坏的临界应力状态，也需要判定不同条件下累进性破坏发展为最终破坏所需要经历的时间，这是一项十分重要的工作，但迄今为止尚无成熟的经验和方法，有待于进一步研究。为确定岩体的长期强度，显然不仅要考虑岩体可能的破坏方式，并且也要考虑岩体结构特征对局部应力集中效应的有利程度。例如结构面的连续率愈高，其中局部的非连续部位的应力集中程度也将愈高。因而某些规范中经验规定当连续率大于5O时，结构面的抗剪强度则不宜再考虑其非连续部位岩石的内聚力。又如结构面上不同等级的起伏参见图315(b)也应分别对待。凸起体愈窄小、起伏角愈大、分布愈不均匀，应力的局部集中程度也愈高因而在稳定性分析中只能考虑那些宽厚、平缓且分布又较均匀的起伏所能增高的那部分抗剪强度。同时，还必须考虑岩抗风化和抵抗地下水等外营力作用的能力，这些作用降低了岩体的强度，促进累进性破坏的发生和进展。,在实际工作中可以根据岩体动态长观资料来预测岩体的变形破坏，例如地下洞室围岩变性形长现资料、边破位移长观资料等。图344所示为某露天采矿边坡的位移时间曲线图，根据1969年1月13日以前所测得的资料，初步判定边坡岩体于10月底至11月初进入加速蠕变阶段，并且根据曲线A的延伸情况成功地预测到边坡于l969年2月18日发生破坏。,3.5.3岩体变形破坏与应变速率的关系根据岩石的流变模型可以进一步讨论岩体应变速率与其变形破坏的关系。为简便起见，以上述模型中含有底马克斯韦尔模型为例进行讨论其蠕变应变表达式为：（334）则应变速率C表示为：（335）由上式可见：当C时，0，亦即0，为常值，也就是说此时岩体内的应力保持不变；,当C/时，o，则岩体内的应力有随时间递增的趋势，直到达到的应力值与应变速率C相适应时为止。由上可见，岩体变形过程中存在着一个临界应变速率(C0，如花岗岩，根据伊藤等的试验，C0为(10-1410-13）/s），从这一概念出发，可得出以下两点重要认识：(1)当岩体的实际应变速率低于临界值C0时，岩体在受力的初随应变的增大发生应力积累。但当应力增大到定程度以后，应力也就不再升高，继之以随时间增长的流变，岩体不分进入加速蠕变阶段。相反，当C等干或大干C0时，岩体变形进展必将进入加速蠕变阶段，岩体内应力不断积累，则可能最终导致岩体破坏。,(2)当应变速率因某种原因转为递减趋势或降为零时，岩体内已积累的应力将随时间而松弛。例如当式35中C0时，则有或两侧积分得：式中：0为岩体内初始应力。积分后得：,也就式说，岩体中的应力降为初始应力的12.718所需的时t/E，该时间称之为松弛期(relaxationtime)，以T表示。以灰岩为例，设粘滞系数？泊，弹性模量E6.5109Ncm2，则松弛期T约等于3200年。所以，一些研究者认为地壳表层高地应力区通常总是和近期构造变动有关。在实际工作中，可以应用地貌第四纪分析或设立变形精测装置来估算或测定沿断裂面、滑移面的历史的或现时的应变速率，据此时岩体变形破坏进行预报。这种预报方法不需要了解变形随时间的变化趋势，因而它能更早地预见岩体变形破坏所处发展阶段和发展趋势。,故：（336）当t=/E时，则,(3-37)式中：为常数；P1为单位时间内测得的被嵌入物的抗嵌入强度。由于凸起体嵌入面积随时间而增大，所以，无论是剪断凸起体、还是在接触面中犁槽，结构面的抗剪阻力都有所增高，因而可以想象，结构面的静摩擦系数fs也将因嵌入蠕变的进展而有所增高，两者之间的关系可定量表示为：(3-38)式：fs为单位接触面时间的摩擦系数。,这就意味着嵌入蠕变时间增长，结构面静摩擦与动摩擦之间的差值增大，因而粘滑发生时能释放出更大的能量。由上还可推论，在滑动中凸起体嵌入的面积A以及与此相关的动摩擦系数fk与滑动的速度（V）有关，滑动速度愈快，接触嵌入的时间也愈短暂，所以A和fk两者均随速度的增大而降低，可以下列关系式表示：(3-39)(3-40)式中：为取决于常数和凸起体形状的常数;fk相当于S/P1(S为嵌入体抗剪强度）,由上述关系式可见，仅当滑动速度保持不变时，A和fk才为常值据以上试验和分析，可得出两点结论：(1)按运动特征，沿结构面的滑移有稳滑与粘滑两种基本类型，稳滑状态的产生条件不仅与结构面特怔有关(如结构面较为平坦或夹由足够厚的夹泥等)，并且还必须与不同断的匀速运动相累世界著名的美国圣安德烈斯大断层的某些段是自然界宏观稳滑断裂的极好实例。据研究和观测，该断层中平直段，断层帖土充填物的分布可选12km深并且一直保持着平均约3cms左右的滑动速率可以想见，任伺处于稳滑状态的断裂面，都会因滑动速率的陡然增、减而引起粘滑或孕育着断的粘滑.,(2)粘滑时释放的能量的大小不但与不同的粘滑机制有关，对于某一特定的剪切滑移面而言，停止活动承受法向应力的时间愈长则粘滑时释放的舵量也就愈高以上两点对于分析地震的发震机制，以及阐明岩体失稳时滑动的动力特征，都具有十分重要的意义，3.6空隙水压力在岩体变形破坏中的作用地下水普遍赋存于岩体之中，它与岩体间的相互作用主要可归为两个方画：一是地下水与岩体间发生机械的、物理的或化学的相互作用使岩体和地下水的性质或状态发生不断的变化，二是地下水与岩体间发生的力学方面的相互作朋它不断地改变着作用双方的力学状态和特性,AB面上的应力可用图345（c）的莫尔圆表示。由该图可见，空隙水压力的作用使整个莫尔圆向左侧移动，AB面上有效正应力（s）降低，等于总正应力（）减去空隙水压力（pw），即：spw由于空隙水压力垂直作用于结构面，因此它对剪应力不发生影响，即：s,这样，干燥岩体AB平面上的抗剪强度：Stgc而含空隙水时，AB平面上的抗剪强度：S（pw)tg+c(3-41)上述关系表明，由于空隙水压力的作用，岩体强度降低了pwtg，结构面也将因此而张开，引起岩体变形。一旦因空隙水压力增大使结构面的抗剪强度降至与剪应力相等时（s=），则将引起岩石破坏。上述有效应力原理在应用于仅含有空隙的岩石材料时，由于空隙水压力仅存于其间的,孔隙之中，因此需要考虑孔隙水压力作用的有效面积系数，其物理意义如图346所示。因而岩石材料中的有效正应力和抗剪强度为：（342）（343）对于不同的岩石材料，由于孔隙度的不同，值可变化于01之间，可由试验测定，也可按吉尔茨马（Ceertsma）的关系式进行计算，即：,（344）式中：Bc为岩体的体积弹性模量，B为岩体的体积弹性模量，且（345）E和分别为岩体在无孔隙水压力作用时外力作用下的弹性模量和泊松比。按344式计算，混凝土的值大约为0.84，与试验结果相似。而用三轴试验法测得花岗岩的值为0.65,显然，有效面积的大小与岩石的空隙率有一定关系不过进一步的实险表明它还与岩石的某些性质有关某些柔性较高的岩石，如石灰岩、大理岩白云岩等，在低压力条件下，其值大于0.5，甚至接近于1，但在较高的应力条件下，它们的变形和强度几乎与孔隙水压力无关，值接近于零。这可能与岩石具柔性有关，在较高应力下矿物发生柔性适应，使岩石中的孔隙或微裂隙有关，因而水无法进入。应该指出，在变形试验中求得的值只表示有效面积的平均值，而不是在研究岩体的稳定性或破坏时所必须考虑的最坏情况下的最大值。因而在研究破坏问题时，即使是完整岩体，也必须选取。在研究大型建筑物的变形问题时，塞拉芬(serafim,1969),认为，对于裂隙岩体仍取1，而对于完整块体状岩体，可考虐采用较低的，其大小按试验确定3.6.2空隙水压力的变化对岩体变形破坏影响上进分析表明，无论是哪一种类型的岩体，有效应力原理是普遍适用的，岩体的变形破坏取决于有效应力，因而岩体内空隙水压力的变化必将对岩体的变形破坏产生影响引起岩体内空隙水压力变化的原因，可有以下几个方面,3.6.2.1地下水补给排泄条件的变化引起的岩体内空隙水压力的变化例如特大降雨、洪水、持续干旱、人工抽水、注水或水库蔷水等均能造成地下水位大幅度的变化，从而引起岩体内空隙水压力的增减。这类变化往往具有区域性恃怔，影响的范围和深度都可以较大，例如水库落水使地下水位拾升根据卡布里耳坝的观测资料证明，由于岩体中空隙水力增高出现山体高度增高，两侧谷壁相互靠近的现象。而大面积的长期抽取地下水引起的地下水位的降低，含造成大范围内的地面沉降(见第八章)一些巨型的崩滑体的发生，常常也与这类变化有关。水库蓄水和深井注水还可引起深部岩体破裂，造成水库地震(见第六章),一些研究表明，上述因素所造成的水位变动与岩体内空隙水压力变化之间总有一定的时差，且遁常空隙水压力的变化总是滞后于气象、水文条件的改变，图347所示为卡布里尔水库水位与坝基某点空隙水压随时间而变化的曲线它清楚表明，水库水位和该点空隙水压力之间有4天的时差。看来时差的大小与测点的位置和岩体的透水性密切相关，测点距补给源或排泄点位置愈远，透水性愈小，则时差愈大，了解这一点对于判明水库地震的诱发机制和预测崩滑体活动状况有重要意义,3.6.2.2岩体受荷状态的变化引起的岩体内空隙水压力的变化土力学中已指出，资加荷过程中，饱水的土体所承受的附加压力p时由水和颗粒骨架两相分别承担的。其中由水承受的压力称之为中性压力Pwe，由颗粒骨架承受的那部分压力,称之为有效压力Ps，这种由于附加压力引起的中性压力，它不同于由土体中静水压力造成的空隙水压力Pw0，称之为剩余空隙水压力或超空隙水压力（excessporepressure）表示为：p=Pwe+Ps或Pwe=pPs超空隙水压力的出现，显然使土体的抗剪强度降低：S=(S-Pwe)tg+c(3-46)当Pwe=Pw0时，抗剪强度几乎为零，砂土类土和饱和水敏感粘土可因此而发生变化（参见第七章）,固结的理论同样也适用于较软弱破碎的岩体。坚硬的裂隙岩体，由于透水性和排水条件均较土体为好，变形模量也远铰土体为高，因而缓慢的加荷过程很难在岩体内形成具有实际意义的超空隙水压力但是突发的规模较大约动荷载(如地震，人工爆破)，则可因裂隙中的水来不及消散而造成瞬时的较高的超空隙水压力（如图348(a)所示)因此，在分析地震或人工爆破对饱水岩体稳定性的影响，必须考虑这一因素，尤其当裂隙中充有粘土等降低裂隙透水性能的物质时，这种影响更为明显.,3.6.2.3岩体变形破裂引起的岩体内空隙水压力的变化岩体变形进入破裂阶段（尤其是进入不稳定破裂阶段）以后，破裂造成扩容现象可引起空隙水压力发生显著变化.岩体所处环境不同，可表现为不同的变化机制。,1.膨胀强化机制根据岩体三轴试验分析（参见图31），可有两种表现方式：（1）饱水封闭岩体在受力过程中，扩容部位造成真空，使空隙水压力迅速降低，甚至变为负（参见图31中空隙水压力曲线及图348（b），产生所谓岩体强度的“膨胀强化”现象。扩容停止以后，空隙水压力随着四周地下水的缓慢流入而部分回升;（2）非封闭的、水进出较为畅通的岩体，也可由于迅速加荷造成的破裂扩容迅速超过四周地下水流入扩容区的速度，而引起与前者相似的“膨胀强化”现象。不过区别在于一旦扩容速度减缓或停止，空隙水压力可迅速回升(参见图3l空隙水压力曲线)。,上述分析还表明，“膨胀强化”是种暂时性现象。随着四周地下水“缓慢”或“迅速”进入扩容体。负压现象亦即降低或消失，岩体将因丧失这种临时性的“强化”而导致最终破坏。因而由“膨胀强化”所引起的一些特征现象，如地下水位由急剧上升(表明岩体被强烈挤压)转为平静或下降（如1958年邢台地震发震前所见)，滑坡滑前所测的微震（表明岩体出现破裂)的突然消失(如1983年甘肃洒勒山滑坡滑前微震测试资料所示)以及滑移速度由加速突然制动等，都可能是岩体破坏的预兆在临震或临滑预报中具有重要意义。,2超空隙水压力激发机制岩体剪切变形破坏过程的前述分析中已指出，某些剪切椿在演化进程中可出现扩容和压缩交替出现的现象以单剪切带的演化模式参见图312)为例：当剪切带中出现拉张裂隙，井被地下水充填饱和，如果进一步剪动造成塑性破坏使位张裂隙压密，这一过程十分迅速以至于空隙水被“封闭”在剪切带中不能及时排出，则有可能在剪切带中造成异常超空隙水压力，它甚至可使有效压应力降为零，成为导致岩体破坏的重要激发机制此外，某些外动力地质作用也可促成这种激发机制的形成例如在斜坡的潜在剪切带中如果正好是地下水渗透变形或溶蚀作用活跃带，造成岩(土)体结构“粗化”或空隙率增高，一且因剪动而引起结构破坏和突然压密，则可激发起很高的超空隙水压力，成为斜坡失稳和高速滑坡的重要形成机制之一(详见第九章)。,3.水击（锤）机制当破裂扩容区与具有高水头的地表水体（如水库、湖泊）直接连通，由于地表水迅速贯入，尔后又因出口排水不良而堵塞，此时可产生“水击”，在突然出现的破裂面中造成惊人的高水头超空水压力。图349表示了1932年西格陵兰所观察的冰裂缝中喷出的高达300m的喷泉这一奇观的形成机制。冰川从大陆向湖泊运动，其前缘承受湖水的浮力，致使冰川“折断”。湖水在高达700m的水头差迅速贯入裂缝，由于出口处裂缝狭窄，阻塞高速流动的水流，因而造成水击，形成喷泉。水击机制对于水下岩体的突发性崩坏具有很重要的意义。空隙水压的上述变化的某些定量评价，将在以后有关章节中结合具体问题再作详细讨论。,37岩体变形破坏的地质力学模式以上分析表明，岩体在不问应力状态下其最终破坏不外乎剪切破坏和拉断破坏这样两种主要方式但是，不同岩性和蛄构特征的岩体，在不同的应力状态下，其变形破坏过程则是多种多样的，并且过程中时间效应特征和空隙水历力所起的作用也各不相同。根据岩体变形破坏的模拟试验和理论研究，结合大量地质观察资料，可以从岩体变形破坏过程中划分出若干基本单元井用这些单元的特定组合表征岩体变形机制和演进特征建立岩体变形破坏的地质力学模式。基本的变形破裂单元可分为拉裂、蠕滑(滑移)弯曲和塑流四种,拉裂(fracturing)，为拉断破裂，包括以拉应力为主造成的拉裂（tensilecracking)和以压应力为主造成的压致拉裂(compressioncracking)共力学特征表现为弹性介质模型蠕滑(creepsliding)为剪切变形破坏，包括沿某潜在剪切面的剪切蠕变(creepshearing)、沿原有结构面的滑移(sliding)和介于两者之间的蠕变一滑移，即蠕滑(图350)。其流变特征一般属粘弹粘塑性介质模型.弯曲(bending)系指弯曲变形，按受力方式可分为横弯曲和纵弯曲，按支撑约束方式可分为简支梁、并伸梁和悬臂梁弯曲等。其流变特征一般属粘弹帖塑性介质模型.,塑流（plasticflowing)系指岩体中的软弱层(带)的压缩和向临空或减压方向的塑性流动包括岩体中原有软弱层的塑性流动，也包括岩体变形破坏发展中的压碎带或塑性破坏带的塑性流动其流变特征属粘弹塑性介质模型,以上四个变形破裂单元中，后三者具有明显的时间效应，它们决定了岩体变形破坏演化过程中的时间效应特征。拉裂的产生往往具有突发性，是岩体演变进程中可能引起空隙水压力跃变的重要因素.对不同荷载条件下岩体变形破坏过程所怍分析表明，各变形破裂单元井非单独产生，一种单元的出现总是伴有另外一些单元，并且往往是一对互为因果的单元对岩体变形破坏进程起主导作用