Если упругий материал напряжен до состояния пластической деформации, то говорят, что его прочность превышена.
Прочность есть свойство материала сопротивляться разрушению. Когда тело деформировано за пределы прочности, оно теряет несущую способность и распадается на части.
При всестороннем сжатии, если не рассматривать возможность локальных или внутренних разрушений реальных пористых тел, проявляющихся в остаточной деформации уплотнения, прочность любого материала бесконечна. Иначе обстоит дело при растяжении. В этом случае прочность любого материала определяется его сцеплением. Сцепление само по себе является результатом межатомных сил притяжения и отталкивания. В недеформированном состоянии эти силы уравновешены, каждый атом находится на дне потенциальной ямы, где он колеблется, участвуя в тепловом движении. В этом состоянии материал не обладает какой-либо упругой потенциальной энергией. При малых расстояниях между атомами силы отталкивания практически не ограничены, при больших расстояниях возникают силы притяжения, которые ограничены. Следовательно, и упругая энергия, накапливающаяся при растяжении, также является ограниченной величиной. Эта величина (Ev) является мерой прочности оцепления.
Имеются три независимые меры:
- мера прочности на разрушение при всестороннем растяжении -предельная упругая потенциальная энергия Ем;
- мера сопротивления пластическому течению формоизменения - упругая потенциальная энергия Е(ф)пл;
- мера прочности на разрушение при деформации формоизменения -предельная упругая потенциальная энергия Е(ф)р.
Здесь Е означает «предельную упругую потенциальную энергию», а индексы указывают на «объем» (V), «формоизменение» (ф), «пластичность» (пл) и «разрушение» (р).
При растяжении материал сможет разрушиться двумя путями, в зависимости от того, будет ли превышено в этом частном случае Ev или Е(ф)р.
Изложенные выше основы теории передвижения почвенной влаги базируются на предположении о том, что, во-первых, вода является ньютоновской жидкостью, не обладающей сопротивлением сдвигу и характеризующейся постоянной при данной температуре вязкостью, и, во-вторых, что градиент потенциала влаги является в изотермических условиях силой, однозначно определяющей величину и направление потока влаги при заданных влажности, плотности и структурном состоянии почвы, по крайней мере, при одинаковом направлении изменения влажности во всем рассматриваемом слое.
Однако существуют экспериментальные данные, находящиеся в противоречии, реальном или кажущемся, с некоторыми из этих допущений. Так, при движении воды в ненасыщенных и даже в насыщенных почвах наблюдается пороговый градиент I0, необходимый для начала движения влаги. При дальнейшем возрастании I не всегда соблюдается линейная связь между q или V и I, требуемая законом Ньютона, а экстраполируемый в область малых значений из линейной области график q = f (I) не проходит через начало координат. Эти явления могут быть связаны с наличием в воде особой структуры, создающей надмолекулярные комплексы, взаимодействующие между собой и с поверхностью твердой фазы. Эта структура осуществляется с помощью водородных связей. Такой взгляд находит подтверждение в экспериментах по движению полярных и неполярных жидкостей в стеклянных и кварцевых капиллярах.
Не исключается влияние коллоидных частиц на реологические свойства почвенного раствора, которым является почвенная влага. Естественно, что по мере понижения влажности, когда концентрация почвенного раствора в общем случае возрастает, а влияние сил, исходящих от поверхности твердой фазы и воздействующих на свойства жидкости, усиливается, вероятность подобных аномалий в поведении потока влаги увеличивается. Их причинами могут быть: наличие коллоидальной субструктуры раствора, структуры самой воды, влияние поверхностных сил твердой фазы на структуру воды, возникновение потенциала протекания и связанного с ним электро-осмотического потока при напорном движении жидкой фазы.