杂谈土压力

所谓土压力简单的说就是土体或其它形式荷载作用于支挡结构物背部的作用力。由于土是由固、液、气三相组成，因此土体的作用力包括常规的水压力或非常规的气压力。土压力的与土体的性质、结构物刚度和高度，以及结构物的位移大小和方向等密切相关。

土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力三种，其产生的主要原因是结构物位移的大小和方向。

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类似于土体自重应力状态，即作用于结构物背部的静止压力强度P_o=k_oγz。k_o为侧压力系数，即此处的静止土压力系数。

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。相当于一个人吃得过饱放松裤腰带后，顿时感觉侧向约束放松时产生的无比轻松，这时裤腰带所承受的肚皮给予的压力最小。

或许你会问为什么主动土压力是结构物受到的最小力，这是因为如果裤腰带已经放到马上脱离你腰部的极限了，即使想再松一些也体验任何更加轻松的感觉，反而可能会突破道德底线造成裤子掉到脚面上，而这是社会伦理所不容许的。换句话说，就是如果结构物再远离一点被保护的土体的话，就会突破土体的极限平衡状态而产生土体破坏，结构物也就失去了保护后部土体的意义，而这是工程中肯定不被允许的。

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，就如同任何事情只要积极进取就容易成功一样。

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。相当于一个人吃得过饱但仍在继续扎紧裤腰带后，顿时感觉侧向约束产生的束缚时无比痛苦，这时裤腰带所承受的肚皮给予的压力最大。

或许你会问为什么被动土压力是结构物受到的最大力，这是因为如果裤腰带已经勒紧到一个人所能承受的极限了，如果想再勒紧一点裤腰带的话，只会让这个人口吐污物自动减压，直至最后一命呜呼，而这是社会法理所不容许的。换句话说，就是如果结构物想再挤压一点被保护的土体的话，就会突破极限平衡状态而产生土体破坏，即使再挤压土体，其承受的最大应力也不会增加了，结构物也失去了保护后部土体的意义，而这是工程中肯定不被允许的。如同一个拱桥的拱脚挤压后部土体造成其位移过大，必然导致土体破坏，其后果是造成拱桥倒塌。

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，就如同任何事情只要是消极被动应对，要取得成功就会具有相当的难度一样。

对于支挡结构物由于自身结构要求，往往不允许产生如此大的位移来形成被动土压力，这时被动土压力的应用就需要进行适当折减。因此，工程中对于挡墙或抗滑桩前部的被动土压力抗力一般只能选用1/2~1/4，或直接选用静止土压力作为结构物前部的抗力。