土压力与下滑力的异同

近日多有朋友询问土压力与下滑力的之间有什么区别，在斜坡计算中是什么时候采用土压力？什么时候采用下滑力？在此，笔者对此进行一个简略的说明，供大家参考。

1、土压力与下滑力的定义

土压力：指土体作用于前部结构物的作用力，并随结构物的可能位移方向而分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。土压力的大小还与结构物的背坡、后部土体的性质等因素有关。

下滑力：指岩土体重力平行于坡体中的某一结构面的分力下，使坡体存在向下滑移或具有潜在滑移状态的作用力。下滑力的大小与滑体规模、依附的结构面形态等密切相关。

2、土压力与下滑力的相同点

1）从产生的机理来说，都是斜坡体处于一定的受剪或潜在受剪状态的作用力，与斜坡体的重力、岩土体性质等密切相关。

2）从产生的大小来说，都与所在斜坡体的规模、物理力学性质等密切相关。

3）从发展趋势来说，都与岩土体的时效性密切相关，都随着时空转换中岩土体特性的变化而不变发生变化，也就是说土压力与下滑力都是动态变化的，而非固定不变的。

4）从人类工程作用因素来说，都需采用一定的工程措施进行平衡，确保斜坡体的稳定。

3、土压力与下滑力的相异点

3.1、土压力

1）静止土压力：结构物刚度和稳定性足够而没有任何位移产生，其后部的土体处于弹性平衡的侧向应力状态，作用于结构物的作用力强度P_o=k_oγz。k_o为侧压力系数。

2）主动土压力：结构物产生远离所支挡土体的位移时，导致土体调动其抗剪强度平衡由于侧限放松时所产生的向下剪应力，结构物后部土体处于侧向受限放松时的主动极限应力状态，这时结构物所承受的土压力最小。

作用于结构物背部的主动压力强度P_a=k_aγz，k_a为主动土压力系数。主动土压力的产生所需要的土体位移量很小，只需要结构物的位移与高度之比约1~5‰就可以产生，因此主动土压力的产生是相对容易的。

3）被动土压力：结构物产生趋向所支挡土体的位移时，导致土体调动其抗剪强度平衡由于侧限受到挤压所产生的向上剪应力，结构物后部土体处于侧向受限挤压时的被动极限应力状态，这时结构物所承受的土压力最大。

作用于结构物背部的被动压力强度P_p=k_pγz，k_p为被动土压力系数。被动土压力的产生所需要的土体位移量较大，往往需要结构物的位移与高度之比约1~5%时方可产生，这要比主动土压力的产生高一级数量级，因此被动土压力的产生是相对困难的。

4）土压力的大小和方向与结构物的背坡密切有关。如仰斜式挡墙、俯斜式挡墙、衡重式挡墙等即使支挡后部高度、性质等完全一致的土体，也会在坡体中产生不同形态的破裂面、方向和大小不同的土压力。

5）土压力顾名思义就是土体产生的作用力，坡体中的结构面对土压力的大小、方向具有不同程度的影响。

6）土压力虽然假定在半无限体的斜坡中产生，否则土压力的大小应有不同程度的折减。但总的来说，产生土压力或土压力影响的范围相对来说较小的，即与斜坡临空面的高度比值相对来说较小。

7）从土压力的性质来说，主动土压力倾向临空面方向，是"土推物"的作用力；而被动土压力是“物推土”，与土体所受到外界力的方向向反。

3.2、下滑力

1）下滑力在均质土体主要是依据圆弧搜索法，依附坡体中的最大剪应力面形成的同生面形成的。在非均质土体或岩体中，主要是依据坡体中的不利结构面形成的。也就是说，下滑力往往需要依据一个“面”产生。

下滑力在任何岩土体中都可能产生，只要斜坡不满足工程安全系数的要求时，均不同程度的存在下滑力或潜在下滑力。

2）下滑力的大小与结构物没有关系，而只取决于后部斜坡的岩土体性质、坡体结构、坡形坡率、坡高等坡体自身性质。

3）下滑力的方向与依附的剪应力面平行，与结构物的背坡没有关系，但下滑力作用于结构的分力，即推力与结构物的背坡有着密切的关系。

4）下滑力的产生不一定要求在半无限体的斜坡中产生，可在依据斜坡的不同规模产生大小不同的下滑力。换句话说，下滑力的产生的范围可以很小，也可以很大。小的时候可在风化剥落物上产生轻柔的下滑力，大时可在巨型滑坡上产生难以阻挡的磅礴之力。也就是说，下滑力产生的范围与斜坡临空面的高度比值范围相对来说是不定的。

5）下滑力顾名思义其方向是倾向斜坡临空面的，这与土压力方向可能是倾向临空面，也可能是反向临空面是不一样的。

综上，一般情况下，在基坑这种对变形和坡体影响范围较小的土质斜坡中，多采用土压力模型进行计算，对于滑坡这种影响范围较大的岩土体斜坡中多采用下滑力模型进行计算。而对于变形和影响范围相对适中的斜坡计算中，可分别采用土压力或下滑力进行计算，并取两者之间的最大值作为工程支挡的控制性作用力。这也就是说，土压力与下滑力之间并没有明确的界限，而是在工程应用中存在一定的过渡或重叠段。