圧密試験とは？意味・方法と透水係数・粘性土の沈下計算への活用（地盤調査）

この記事の要点

粘土質の地盤に建物を建てると、長年かけてゆっくり沈下する（圧密沈下）。この沈下量と沈下速度を予測するために行うのが圧密試験だ。

試験の方法と、得られる透水係数・圧縮指数を設計にどう活かすかを整理する。

試験方法は「段階載荷による圧密試験」と「定ひずみ速度載荷による圧密試験」の2種類がある

圧密試験で求めた圧密係数Cvと体積圧縮係数mvから透水係数k＝Cv×mv×γwを算定できる

この記事では、圧密試験とは何か、圧密試験はどのような手順で行うのか、透水係数とは何か、粘性土とどう関係するのかを整理します。

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圧密試験は、粘性土の圧密による沈下量、沈下速度、透水性を調べる試験です。粘性土は時間とともに変形が増大します。

この現象を圧密といいます。今回は圧密試験の意味、方法、透水係数との関係、粘性土との関係について説明します。

なお、今回の記事は、圧密の勉強をするとスムーズに読めますよ。下記が参考になります。

圧密試験とは？

圧密試験とは、粘性土の圧密による沈下量、沈下速度、透水性などを調べる試験です。粘性土は圧密を起こします。

家を建てた10年後に沈下したら大変ですよね。また学校が沈下したら、怖くて校舎を使えません。

※粘性土、沈下の意味は下記が参考になります。

粘性土の圧密による性質（沈下量、沈下速度、透水性）を調べることは重要です。※圧密については下記が参考になります。

圧密試験は、下記の2種類あります。

・段階載荷による圧密試験

・定ひずみ速度載荷による圧密試験

今回は段階載荷による圧密試験について説明します。下記に試験の流れの概略を示しました。

・供試体を底板の上に置き、所定の器具（圧密リングなど）を取り付ける。

圧密容器を組み立てる（圧密容器とは、試験に必要な容器とお考えください）。

・圧密容器ごと、空の水浸容器に入れて、載荷装置および変位計をセットする（水浸容器とは、水を浸す容器）。

・荷重を所定の段階（8段階まである）ごとに載荷する。

載荷時間は、荷重の段階で変わる。

また、圧密降伏応力を超えた時点で、容器に水をみたす。

※圧密降伏応力の意味は、下記が参考になります。

荷重は、10、20、40・・・のように、10から2.0倍ずつ増やします。最大で1600ｋN／㎡程度まで。

荷重の段階に応じて、6秒、9秒のように、時間を増やし、圧密による沈下量を計測します。圧密試験の方法の詳細はJISが参考になります。

圧密試験は粘性土の「圧密」による特性を確認する試験です。圧密については下記が参考になります。

圧密沈下は、不同沈下の恐れがあります。また長期間経過してから沈下を起こすので、対策が講じにくいです。

※圧密沈下の詳細は下記が参考になります。

圧密試験の結果から透水係数が求められます。下式をみてください。

k＝Cv×mv×γw

ｋは透水係数、Cvは圧密係数、mvは圧縮係数、γｗは水の単位体積重量です。圧密試験で、圧密係数Cv、圧縮係数係数mvが求められます。

圧密試験を整理した表を示します。