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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。

圧密とは?土の圧縮性の基礎知識

圧密降伏応力の基礎知識と、土の変形について

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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。

圧密とは?土の圧縮性の基礎知識


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、建築学会の基礎構造設計指針をご確認ください。

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)。

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。

圧密降伏応力の基礎知識と、土の変形について

土の過圧密状態とは?土の力学試験結果を知る10つのTIPs

有効応力の基礎知識と、よくわかる全応力との違い

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