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圧密沈下とは？1分でわかる意味、原因、即時沈下の違い、粘性土との関係
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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。
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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
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。
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。
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。
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おきます。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。
体積ひずみとは？1分でわかる意味、求め方、単位、土の体積ひずみと圧縮性の関係は？
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）。
まとめ
今回は圧密沈下について説明しました。意味が理解頂けたと思います。圧密沈下は、時間と共にゆっくりと進行する沈下です。粘性土に起きやすい沈下だと覚えてくださいね。併せて、圧密降伏応力、過圧密、有効応力の意味は理解するといいですね。下記が参考になります。
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