圧密沈下とは？原因、即時沈下との違い、粘性土での発生メカニズム

この記事の要点

圧密沈下とは、粘性土地盤が荷重を受けて土中の水分（間隙水）が徐々に排水されることで、時間をかけて沈下する現象だ。砂地盤の即時沈下（荷重直後）と異なり、粘性土では沈下が数年〜数十年にわたって続く。軟弱地盤上の建物で問題になる沈下の主な原因だ。

圧密の進行速度は透水係数が大きいほど速く、粘土層が薄いほど早く終わる。最終沈下量は間隙比の変化から圧密沈下量を計算する。不等沈下（場所によって沈下量が違う）になると建物が傾いたり、ドアが開かなくなったりする。

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圧密沈下とは、圧密現象による沈下です。圧密沈下では、時間の経過と共に土中の水分が抜け、沈下が起きます。

粘性土で起きやすい沈下です。今回は、圧密沈下の意味、原因、即時沈下との違い、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」のメカニズムを理解すると、スムーズに読めます。圧密のメカニズムは、下記が参考になります。

圧密とは｜時間をかけた地盤圧縮・圧密沈下・有効応力との関係

圧密降伏応力の基礎知識と、土の変形について

圧密沈下とは？

圧密沈下とは、時間の経過とともに土中の水分が抜け、沈下が起きる現象です。

土は、土粒子、水、空気の３つで構成されます。土粒子同士のすき間は、水や空気が入っています。

この空気や水が、力によって押し出され、抜けるのです。特徴として、圧密沈下は、時間をかけてゆっくりと生じます。

圧密沈下は、不同沈下の原因にもなります。※不同沈下の意味は、下記も参考になります。

不同沈下とは？1分でわかる意味、原因、読み方、ひび割れの関係

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圧密沈下の原因とメカニズム

圧密沈下の原因は、粘性土特有の「圧密」という現象です。※圧密の意味は、下記が参考になります。

圧密とは｜時間をかけた地盤圧縮・圧密沈下・有効応力との関係

粘性土は、土粒子のすき間に空気と水が入っています。時間が経過すると、この水と空気が押し出されます。

空気と水が抜けると、その分の体積が減少するので、沈下が起きます。

圧密沈下と即時沈下の違い

圧密沈下と即時沈下の違いを下記に整理しました。

圧密沈下　⇒　長時間かけて土中の水分が抜け、土の体積が減少して起きる沈下。粘性土で起きやすい。
即時沈下　⇒　即時的に進行する沈下。砂や礫の排水が起きることなどで生じる。砂質土で起きやすい。

圧密沈下は、時間をかけてゆっくり進行する分、建物が建設された後に発覚する場合もあります。

※即時沈下の詳細は、下記も参考になります。

即時沈下とは？1分でわかる意味、計算、圧密沈下との違い

圧密沈下と粘性土、砂質土の関係

圧密沈下は、粘性土で起きやすいです。砂質土では起きません。ただ、全ての粘性土で圧密沈下が起きるとはいえません。

過圧密状態では、それ以上、圧密が進行しないと考えられます。過圧密状態については、下記が参考になります。

土の過圧密状態とは？土の力学試験結果を知る10つのTIPs

圧密降伏応力の基礎知識と、土の変形について

圧密沈下量の計算

圧密沈下量の計算の考え方は難しくないです。圧密は、土中の水分と空気量が抜けて起きます。

よって、土層の体積ひずみ（体積変形）を計算し、圧密層の厚さ分を合計すればよいです。

上記の考え方に基づき、建築学会の基礎構造設計指針では下式が提案されています。

ε＝(e1－e2)／(1+e1)
Ｓ＝Σ(e1i－e2i)／(1+e1i)×ΔHi

εは体積ひずみ、e1は圧密前の間隙比、e2は圧密後の間隙比です。Ｓは圧密沈下量、e1iはi層の間隙比、e2iはi層の、圧密後の間隙比、ΔＨiは分割した地層i層の層厚です。

詳細は、下記リンク、または建築学会の基礎構造設計指針をご確認ください。

圧密沈下量の計算方法｜S=Sc×U・最終圧密沈下量と圧密度の求め方

体積ひずみとは？意味・求め方の式（εv=ΔV/V）と土の圧縮性・沈下への関係

建築基礎構造設計指針

圧密沈下と圧密時間の関係

圧密沈下は時間とともに増大します。

基礎構造設計指針によれば、経過時間が1年で沈下ひずみが8％以上、そこから10年～100年まで時間の経過と共に沈下が進みます（1年以降は、沈下速度は緩やかです）。

混同しやすい用語

試験での問われ方｜管理人の一言

圧密沈下を整理した表を示します。

項目	圧密沈下	即時沈下
発生する土	粘性土（起きやすい）	砂質土（起きやすい）
進行速度	長時間かけてゆっくり進行	即時的に進行
原因	土中の水分・空気が抜け体積減少	砂・礫の排水による変形