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李廣信
清華大學 巖土工程研究所
主動土壓力與被動土壓力是支擋結構后土的兩種極限平衡狀態下的土壓力，說到土壓力就不能不提朗肯與庫倫及其土壓力理論。在土力學中有一個悖論，那就是精確的、嚴密的理論解往往都脫離實際；而另一些雖然理論上不嚴密，作了一些假設，半經驗的理論公式則較為實用。朗肯土壓力理論在理論上是無需假設的精確解，只要符合它所規定的邊界條件，庫倫理論、索科洛夫理論等都可退化為朗肯土壓力公式。
朗肯土壓力理論最常見的適用邊界條件是：墻背豎直光滑，填土表面水平，同時也要求地基與填土間不存在摩擦，亦即也是光滑的（否則土壓力就不是線性分布）。這顯然是脫離實際的，因為墻背與地基的摩擦力是客觀存在的，是有利于擋土墻穩定的。如為了符合朗肯理論而費工費料將它們抹平、潤滑，那個工程師肯定是有病。與此相似的還有普朗特地基承載力理論、單向壓縮固結理論等。前者要求基底光滑與無重介質，后者要求無限大荷載與瞬時加載。由于這些理論上精確的解答，在邊界條件上脫離實際，所以常常用經驗系數加以修正，或者根據實際條件加作些假設。
庫倫公式就是假設土體中的滑動面為平面（直線），這在理論上是近似的。但可以適用于墻背傾斜、墻背與填土的摩擦、填土表面不規則等一系列工程中的實際情況，因而具有更好的實用性。
在講到庫侖土壓力理論時，有人問：墻后的主動土壓力是墻體實際上可能承受的最小的土壓力，為什么在所有假定滑動面對應的土壓力中，他又是最大的？被動土壓力是實際上可能承受的最大土壓力，為什么它又是所有假定滑動面所對應的土壓力中最小的？
其實這里的問題在于前一種是現實的，后一種是虛擬的。
圖1 土壓力的庫倫理論
在圖1中，墻體不動時，對應的是靜止土壓力E0，當擋土墻離開土體位移時（左移），墻上的土壓力不斷減少，直到出現滑動面1，這時對應的土壓力為E1。如果我們把這個滑動面灌漿粘接起來，而把墻體再離土而移動，土壓力繼續減少，就會陸續出現滑動面2,3.....,對應的土壓力為E1,E1… 。無疑，第一次出現的滑動面所對應的土壓力最大，即E1=Ea。
如果從靜止狀態墻體推向土體（右移），則其上的土壓力不斷增加，出現第一個滑動面1?時,對應的土壓力為E?1。如果把這個滑動面粘接起來，繼續努力推墻，將陸續出現滑動面2?，3?……，對應的土壓力為E?2， E?3… 。那么第一個滑動面對應的土壓力最小，亦即E?1=Ep。正如如果根據你的身體實際情況，你應當是60歲死于腦溢血，70歲死于心肌梗死，80歲死于肺炎，90歲死于癌癥，你的實際壽命當然是60歲了。
土力學是一門很實際的，很感性的學科，與現實生活聯系緊密。對于一些概念和原理，我們要善于聯想與比擬，這樣你就會得到很深刻的理解與感悟。
有時在美餐佳肴前吃著吃著就飽了，并且是超飽，腰帶緊束，就感悟到了被動土壓力的滋味，暗地松開褲帶的兩個扣眼，體會了到主動土壓力的幸福。看到一些市井之徒，如水滸中的沒毛大蟲牛二之流，夏天里常把腰帶系在胯上臍下，讓鍋底般的肚皮露在上面。另一些上層人物，如我們的某些高級領導，則把腰帶提到乳上腋下，成為“齊胸褲”。如果把腰給“吃”沒了，那么人身體上最細的部位就是脖子，但據說大腦缺氧4分鐘就會死亡，還沒見有人把腰帶系的脖子上，一是可能沒人敢試，二是試過的人都沒命了。一些聰明人干脆用吊帶把褲子吊起來，估計這都是為被動土壓力所逼的。
如果把自己當成一粒土，那么在人流和人群中，你常常會體會到很多土力學的概念和原理。比如在大禮堂散場或散會的人流中，如果你想停一下，立刻就會感到滲透力的威力：你會在人們的正面擠壓與碰撞、側面的摩擦作用下身不由己，最后就只好隨大流而變成為“流土”了。
現在從清華到幾個火車站都要乘地鐵4號線。盡管我早已年過古稀了，但鮮有享受讓座之幸。于是就有了復習與理解土壓力的機會：在圓明園上車一路尚寬松，漸近于西單，壓力增大，最后達到了被動土壓力的痛苦狀態；一到西單，人們一涌而下，頓感主動土壓力的愉悅、寬松、舒展與自由。想到自己工作幾十年，無需坐班，到教室講課，騎車不超過10分鐘，從未經歷上下班擠車之苦，真是身在福中不知福。而推己及人，我夫人當年是要天天擠公交車的，有一年冬天，她不穿條絨皮大衣了，換了一件尼龍綢的羽絨服，說這樣擠車容易。我就對她講解說，這是由于減小了摩擦角，被動土壓力就小多了。可惜她是農學院畢業，學畜牧的，在市奶牛處工作，所以估計我這么淵博的土力學知識都對牛彈琴了。
現在看小外孫女，每天起早上學，下午回來做作業，晚上和周末上英語班、舞蹈班、鋼琴班、繪畫班，看她那瘦瘦的樣子，很像是為被動土壓力擠壓的。回想自己的童年，經常吃不飽是現在的孩子們所不理解的，但那時的寬松卻是很值得懷念的。當時我們的小學在哈爾濱的松花江邊，我是經常逃學的：到市場聽說書，租看一分錢兩本的小人書，折個柳條江邊釣魚。這當然會受到家長與老師的制裁，結果是常常被趕到教室門外聽課。前幾年校慶時，一個大學同學見到我，說當年總看你在看小說。這也是事實，60年代清華圖書館的小說和雜書我幾乎全都借閱過。可見那時也并不緊張，處于主動土壓力狀態。結果是將近畢業時，人家都超齡退團了，我才在逐漸逼近25周歲的臨界狀態光榮地加入了中國共產主義青年團，結果現在成了“雜家”。
在歐美國家，社會與家庭都很自由寬松。孩子們以玩為主；商店周末休息，員工可能去旅游了。有一次我在美國去一個超市，幾個員工先是客氣的對我抱歉，然后樂呵呵地發給我一張傳單，原來是工會組織罷工了，也并沒有劍拔弩張的氣氛。而我國廉價的“中國制造”背后則折射出農民工處于被動土壓力的辛酸。
京劇“失街亭”中，諸葛亮頭一句唱詞是“我本是臥龍崗散淡之人”；胡志明有兩句詩是“自甘清淡精神爽，從容處事日月長。”這都是道家的一種“道法自然”的主動土壓力心態。本來諸葛亮盡可以“散淡”下去，在臥龍崗上“采菊東籬下，悠然見南山”的。可他偏偏去投奔了劉備，結果是東征西戰，事無巨細，日理萬機，鞠躬盡瘁，最后只能是“死而后已”了。周恩來又何嘗不是如此，把自己弄進被動土壓力狀態，精疲力竭，過勞而死。
現在有些教授，在作學問之外用的功夫似乎太多：跑項目，奔獎勵；大學市場化，教授官僚化。無窮的溝通、交往、喝酒、包裝與忽悠；不斷地追求杰青、長江、百人、千人，最后是院士。而某些院士則是無事不攬，無所不通，無職不兼，無會不到，真替他們勞累。很懷念我的導師黃文熙以及陳仲頤、周鏡。汪聞韶等老一輩學者們的儒雅與從容。近年來知識分子似乎也在從主動土壓力向被動土壓力轉化。振興中華，也不要人人玩命嗎。
在體育運動中，太極與瑜伽都是從容而綿長的，而一些競賽與對抗的項目則是短促而劇烈。所以深山方丈與世外道長均長壽，而拳擊和足球運動員則常猝死。這主要是由于心態的不同吧。
回顧歷史，土壓力理論對于治國也是很重要的。秦代是我國一個偉大的時代，“秦王掃六合，虎視何雄哉，揮劍決浮云，諸侯盡西來”。但秦幾代都奉行法家，商鞅、李斯都實行“先軍政治”，窮兵黷武，不斷征戰。動輒興兵百萬，戰線越拉越長。以一兵十夫計，民眾的負擔情何以堪？對內又實行嚴刑峻法，輕罪重罰，實行連坐，結果是“赭衣塞路，囹圄成市”，全國的多數人成了犯人。統一六國后，北拒匈奴，屯兵幾十萬；建阿房宮、筑長城、修驪山墓。僅驪山大墓最多時用民夫80萬。現在看秦始皇的兵馬俑殉葬坑確是壯觀，被譽為世界第八大奇跡。但想象一下，2000多年前，僅一處殉葬坑就如此規模，整個陵園會有多大？這需何等的勞力、何等財力、何等的暴政？所以法家歷來實行的是被動土壓力政策：緊縮、擠壓、暴政，最后只能是崩潰，結果是陳勝吳廣揭竿而起，短命的秦朝應聲而亡，法家人物也多不得好死。
漢統一了中國，戰亂過后，民生凋敝。漢初的文帝、景帝與竇太后信奉道家的“道法自然”，“無為而治”，一改秦代的剛硬性政策，順應自然，休養生息，輕徭薄賦，恢復經濟，不過多地干擾民眾，農民種什么也不干預，也不去割“資本主義尾巴”，也不去抓“瞞產私分”。形成了所謂的“文景之治”的盛世，也為后來的漢武帝的開疆拓土打下了經濟基礎。道德經里有一句“治大國如烹小鮮”，就是說治理大國不能急燥，不宜亂來，更不能瞎折騰。
漢武帝也是一代天驕，征討匈奴，開疆拓土。但征伐太過。在其后期的《輪臺罪己詔》中對于窮兵黷武，勞民傷財表示了悔意。但似乎尚不能說武帝實行的是法家政策的被動土壓力，其實他是“罷黜百家，獨尊儒家”的。
儒家與道家、法家是有區別的。據說有一次孔子去拜訪老子，請教修身治國平天下之道。當時老子已經很“老”了，他聽明來意后沒有說話，張開嘴讓孔子看，問：牙還有嗎？子曰：鮮亦；再問：舌頭還有嗎？答曰：尚健在。于是聰明的孔子道謝告辭。他明白了“兵強則滅，木強則折”，以柔克剛的道理，于是創立了儒家。儒者柔也，主張克己復禮，中庸之道，用現在時髦的話，就是要和諧。儒家不主張法家嚴刑峻法的剛硬性政策，但也不是完全“道法自然”“無為而治”，而是加上了君臣父子，仁義禮智信一系列約束條件，幾千年來為統治者所喜愛。所以它似乎提倡土力學中的靜止土壓力狀態：中庸之道，己所不欲，勿施于人。所以在歷史上凡是要造反，要革命，要改變現狀的，都要打倒孔老二。五四運動如此，文化大革命也如此。但正如魯迅所說：專制的統治就像一把破椅子，沒坐上時，要推翻它，一旦自己坐上了，感到很舒服，就要鞏固它了。在“文革”后期，四人幫大搞評法批儒，法家紅了半邊天。可是把孔老二批臭了，又沒有什么來替代傳統道德，社會沒了信仰，沒了規范，“禮崩樂壞”。于是現在就又普建孔子學院，大搞國學。在“社會主義核心價值觀”中，也包含了“和諧、誠信、友善”這樣的儒家思想。可見儒家是“維穩”的需要。
中國王朝的更替，短命者不足百年，長壽的也就300?400年，距離“萬歲”還差的很遠；離“萬萬歲”還差得很遠很遠。所以黃炎培提出了“其興也勃焉，其亡也忽焉”的周期律問題，看來毛澤東也遠未能解決。但這其實這是一個土力學的問題。
在王朝建立之前，通常有幾十年到幾百年的戰亂，結果是一個王朝被推翻，接著一個個亂世英雄走馬燈似的更替，社會財產再分配，權利與財富重新洗牌：“昔日王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”。田地荒蕪，人口銳減，經濟崩潰。所以說“興，百姓苦；亡，百姓苦”。當一個新的王朝建立之初，大片無主的土地荒廢，人煙稀少，矛盾緩解，社會處于主動土壓力狀態，以中國人的刻苦與勤奮，經濟快速恢復發展，農民生產積極性很高。很快出現了天下大治：政局穩定，經濟繁榮，文化昌盛，人口劇增，國力富強。但幾乎與此同時，皇族、功臣、權貴也開始聚斂財富。如果當權者眼光遠一些，會加以抑制，如康熙就下詔停止跑馬圈地，使清朝延續了近300年；而元朝的統治者就目光短淺，使民族矛盾和階級矛盾迅速加劇，不足百年而亡。《孟子》中所說的“君子之澤，五世而斬”，五世大約是百年，也是這個意思吧。
作為統治者的皇族與權貴們的既得利益集團一方面兼并土地，攫取財富，一方面快速繁衍：娶十幾個老婆，生上百個子女，呈幾何級數增長。皇二代、官二代、富二代，三代… 迅速繁殖，在河北保定滿城的陵山上，有身穿金縷玉衣的漢中山靖王劉勝（景帝的親弟弟）及其18個兒子的墓葬（據說他總共有100多個兒子，三國的劉備就自稱為中山靖王之后。）。財富迅速集中，貧富差距加大，徭稅加重，基尼系數增大到民不聊生的地步，達到被動土壓力值，社會就崩潰了，又要重新洗牌了。“內庫燒為錦繡灰，天街踏盡公卿骨！”
這是一個專制的獨裁的社會鐵的規律，不是什么明君良相所能改變的。解決的方法似乎是從體制上來著手，那就是要有能夠緩解社會內應力，釋放過大土壓力的社會機制。而這又為獨裁專制所不容。
自然界的土千奇百怪，千姿百態，或平沙莽莽，或溝壑縱橫。盡其自然之美，何必人為約束施加什么土壓力？順其自然才是正道。
