论主动土压力与被动土压力

论主动土压力与被动土压力

主动土压力与被动土压力是支挡结构后土的两种极限平衡状态，说到土压力就不能不提朗肯与库伦及其土压力理论。在土力学中有一个悖论，那就是精确的、严密的理论解往往都脱离实际；而另一些虽然理论上不严密，作了一些假设，半经验的理论公式则较为实用。朗肯土压力理论在理论上是无需假设的精确解，只要符合它所规定的边界条件，库伦理论、索科洛夫理论都可退化为朗肯土压力公式。

朗肯土压力理论最常见的边界条件是：墙背竖直光滑，填土表面水平，同时也要求地基与填土间不存在摩擦，亦即也是光滑的。这显然是脱离实际的，因为墙背与地基的摩擦力是有利于挡土墙稳定的。如为了符合朗肯理论而费工费料将它们抹平、润滑，那个工程师肯定是有病。与此相似的还有普朗特地基承载力理论、单向压缩固结理论等。前者要求基底光滑与无重介质，后者要求无限大荷载与瞬时加载。由于这些理论上精确的解答，在边界条件上脱离实际，所以常常用经验系数加以修正，或者根据实际条件加作些假设。

库伦公式就是假设土体中的滑动面为平面（直线），这在理论上是近似的。但可以考虑墙背倾斜、墙背与填土的摩擦、填土表面不规则等一系列工程中的实际情况，因而具有更好的实用性。

在讲到库仑土压力理论时，有人问：墙后的主动土压力是墙体可能承受的最小的土压力，为什么在所有假定滑动面对应的土压力中，他又是最大的？被动土压力是可能承受的最大土压力，为什么它又是所有假定滑动面所对应的土压力中最小的？

其实这里的问题在于前一种是现实的，后一种是虚拟的。

图1 土压力的库伦理论

在图1中，墙体不动时，对应的是静止土压力E0，当挡土墙离开土体位移时，墙上的土压力不断减少，直到出现滑动面1，这时对应的土压力为E1。如果我们把这个滑动面灌浆粘接起来，而把墙体再离土移动，土压力继续减少，就会陆续出现滑动面2,3.....,对应的土压力为E1,E1… 。无疑，第一次出现的滑动面所对应的土压力最大，即E1=Ea。

如果从静止状态墙体推向土体，则其上的土压力不断增加，出现第一个滑动面1'时,对应的土压力为E'1。如果把这个滑动面粘接起来，继续努力推墙，将陆续出现滑动面2'，3'……，对应的土压力为E'2， E'3… 。那么第一个滑动面对应的土压力最小，亦即E'1=Ep。

土力学是一门很实际的学科，与现实生活联系紧密。对于一些概念和原理，我们要善于联想与比拟，这样你就会得到很深刻的理解与感悟。

有时在餐桌上吃着吃着就饱了，并且是超饱，腰带紧束，就感悟到了被动土压力的滋味，暗地松开两个扣眼，体会到主动土压力的幸福。想到一些市井之徒，如水浒中的没毛大虫牛二之流，夏天里常把腰带系在胯上脐下，让锅底般的肚皮露在上面。另一些上层人物，如我们的高级领导。则把腰带提到乳上腋下，成为“齐胸裤”。或者干脆用吊带把裤子吊起来，估计都是为被动土压力所逼的。

如果把自己当成一粒土，那么在人流和人群中，你常常会体会土力学的概念和原理。比如在大礼堂散场或散会的人流中，如果你想停一下，立刻就会感到渗透力的威力：你会在人们的正面挤压与碰撞、侧面的摩擦作用下身不由己，最后只好变成为“流土”了。