建築学生が学ぶ構造力学

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液性限界とは?意味・読み方と求め方・塑性限界との違い(土のコンシステンシー)

この記事の要点

粘土の含水比が増えていくと、ある点から土は流動する「液体」のようになる——この境界の含水比が液性限界だ。塑性限界と組み合わせて「塑性指数」が求まり、地盤の分類に使われる。

求め方と塑性限界との違いを整理する。

液性限界はカサグランデ式液性限界試験装置を用いて測定します。落下回数N=25回のときの含水比が液性限界です。

この記事では、液性限界とは何か、液性限界はどう求めるのか、液性限界はどう読むのか、塑性限界とどう違うのかを整理します。

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液性限界(えきせいげんかい)とは、塑性状態から液状態の境界における粘性土の含水比のことです。


塑性状態の粘性土が液性限界を超えると「液状」になります。粘性土は含まれる水の量(含水比)で固体~液体になる性質を持ちます。


これを土のコンシステンシーと言うのです。今回は液性限界の意味、特徴、求め方、読み方、塑性限界との違いについて説明します。


塑性限界、含水比の詳細は下記も参考になります。

塑性限界(そせいげんかい)とは?読み方・求め方・液性限界との違い

土の含水比とは?求め方・公式・含水率との違い

液性限界とは?特徴と求め方

液性限界(えきせいげんかい)とは、塑性状態から液状態の境界における「粘性土の含水比」のことです。


塑性状態では土は自由に形を変えます(形を作ることが可能)。液状の土は、水と同様に形をつくれません。


よって、塑性状態の土が液性限界を超えると「液状態(ドロドロした水)」になるのです。


土は含まれる水の量(含水比)によって固体~液体になる性質を持ちます。この性質を土のコンシステンシーといいます。


下図をみてください。縦軸が土の体積、横軸が土の含水比です。含水比の詳細は下記が参考になります。

土の含水比とは?求め方・公式・含水率との違い

液性限界と土の体積、含水比


土は含水比により「固体⇒半固体⇒塑性状態⇒液状」と性質を変えます。各状態に移り変わる時の含水比は、それぞれ下記の通りです。


・固体⇒半固体の境界における含水比 : 収縮限界

・半固体⇒塑性状態の境界における含水比 : 塑性限界

・塑性状態⇒液状の境界における含水比 : 液性限界


なお、液性限界の値は土の種類(粘土、シルト、ローム)によって変わります。


液性限界の求め方はJIS A 1205に規定されています。塑性限界、収縮限界の詳細は下記も参考になります。

塑性限界(そせいげんかい)とは?読み方・求め方・液性限界との違い

収縮限界とは?意味・求め方と塑性限界・液性限界の関係(土のコンシステンシー)

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液性限界の読み方

液性限界は「えきせいげんかい」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。


塑性限界 ⇒ そせいげんかい

収縮限界 ⇒ しゅうしゅくげんかい

塑性指数 ⇒ そせいしすう

コンシステンシー限界 ⇒ こんしすてんしーげんかい


塑性限界、コンシステンシー限界の詳細は下記が参考になります。

塑性限界(そせいげんかい)とは?読み方・求め方・液性限界との違い

コンシステンシー限界とは?含水比・液性限界・塑性限界・収縮限界の違い

液性限界と塑性限界との違い

液性限界と塑性限界の違いを下記に示します。


液性限界 ⇒ 土が塑性状態から液状態に変わる境界の含水比

塑性限界 ⇒ 土が半固体状から塑性状態に変わる境界の含水比


液性限界、塑性限界共に「粘性土の含水比」のことです。粘性土は含水比によって固体~液状と性質を変えます。


各状態に移り変わる境界の含水比を「○○限界」というのです。塑性限界の詳細は下記も参考になります。

塑性限界(そせいげんかい)とは?読み方・求め方・液性限界との違い

混同しやすい用語

液性限界と塑性限界は似た用語ですが異なります。液性限界は「塑性→液状」の境界、塑性限界は「半固体→塑性」の境界です。どちらも含水比で表します。

液性限界と液性指数は別物です。液性限界はある含水比の値、液性指数は自然含水比がどの位置にあるかを示す無次元数です。

試験での問われ方|管理人の一言

試験では「液性限界の定義」と「N=25回」という試験条件が問われます。カサグランデ装置を使う試験であることも覚えておきましょう。

液性限界が高いほど塑性域が広く、圧縮性が高い土(軟弱地盤)であることを示します。値の大小の意味も理解しましょう。

液性限界を整理した表を示します。

コンシステンシー限界境界の変化記号
収縮限界固体→半固体ws
塑性限界半固体→塑性状態wp
液性限界塑性状態→液状wL

まとめ

今回は液性限界について説明しました。液性限界とは、粘性土が塑性状態から液状に変化するときの境界の含水比です。


似た用語に塑性限界、収縮限界があります。また、これらをまとめてコンシステンシー限界ともいいます。

塑性限界(そせいげんかい)とは?読み方・求め方・液性限界との違い

収縮限界とは?意味・求め方と塑性限界・液性限界の関係(土のコンシステンシー)

コンシステンシー限界とは?含水比・液性限界・塑性限界・収縮限界の違い

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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