排水距離とは｜圧密時間係数Tvと圧密度Uの計算での使い方
この記事の要点
排水距離は、軟弱地盤の圧密計算において、土中の間隙水が最短で排出される方向の距離のことです。一面排水では地盤厚全体が排水距離になりますが、両面排水では地盤厚の半分が排水距離になります。
圧密時間係数Tv = Cv×t / H²（H：排水距離）の式でわかるように、排水距離が短いほど圧密の完了時間が短くなります。地盤改良工法の選定や沈下量の計算をするとき、この関係を理解しているかどうかで設計判断の速さが変わります。
両面排水の場合H'＝H/2、片面排水の場合H'＝H（Hは圧密層の長さ）
時間係数Tv＝cv×t/(H')2の式で、排水距離H'は圧密の進行速度に大きく影響する
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排水距離とは、圧密時に土中の水が排出される際の鉛直方向の長さ（距離）です。
排水距離は両面排水（圧密層の両面が透水層）、片面排水（圧密層の片面が透水層）の場合で、距離の考え方が違います。
今回は、排水距離の意味、圧密との関係、時間係数、圧密度の求め方について説明します。圧密の詳細は下記が参考になります。
排水距離とは？圧密との関係は？
排水距離とは、圧密時に土中の水が排出される際の鉛直方向の長さ（距離）です。下図に排水距離の例を示します。
排水距離は圧密層（粘土層）の上下面が透水層か不透水層になるかで距離の取り方が変わります。
たとえば、圧密層の両面が透水層であれば、圧密時に土中の水は両面から排出されます。
一方で、片面が不透水層であれば、水はもう一方の透水層からのみ排出されます。
圧密時に水が両面から排出される場合を「両面排水」、片面から排出される場合を「片面排水」といいます。
両面排水、片面排水の排水距離を下記に示します。H'は排水距離、Hは圧密層の長さです。
- ・両面排水における排水距離H' ⇒ H'＝H/2
- ・片面排水における排水距離H' ⇒ H'＝H
圧密の詳細は下記が参考になります。
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時間係数、圧密度の求め方は？
時間係数、圧密度の求め方を下記に示します。
・時間係数Tv＝cv×t/(H')^2
・圧密度Ｕ＝(e0－e)/(e0－emin)またはＵ＝(e0－e)/(e0－emin)×100
です。cvは圧密係数、tは圧密時間、H'は排水距離す。e0は初期状態の間隙比、eminは圧密完了後の間隙比、eは任意の時点における間隙比です。
時間係数、圧密度の詳細は下記が参考になります。
時間係数とは？意味・求め方の式（Tv=cvt/H²）と圧密度との関係（地盤沈下予測）
圧密度とは？求め方と意味・全圧密量との比率と粘性土の沈下速度への応用
混同しやすい用語
- 両面排水と片面排水：両面排水はH'＝H/2（層厚の半分）、片面排水はH'＝H（層厚の全体）。排水距離の違いが圧密時間に大きく影響する
- 排水距離H'と圧密層の厚さH：Hは圧密層全体の厚さ、H'は実際に水が排水される方向の最大距離（排水条件によって変わる）
排水距離を整理した表を示します。
| 排水条件 | 排水距離 H' | 圧密時間への影響 |
|---|---|---|
| 両面排水（上下が透水層） | H'＝H/2 | 短い（速く圧密完了） |
| 片面排水（片側が不透水層） | H'＝H | 長い（圧密に時間かかる） |
| 時間係数 Tv | Tv＝cv×t/(H')2 | H'の2乗に反比例 |
まとめ
今回は排水距離について説明しました。排水距離とは、圧密時に土中の水が排出される際の鉛直方向の距離です。
排水距離は、圧密層の両面が透水層または不透水層かで距離の取り方が変わります。
圧密、圧密度、時間係数など下記も勉強しましょう。
圧密度とは？求め方と意味・全圧密量との比率と粘性土の沈下速度への応用
時間係数とは？意味・求め方の式（Tv=cvt/H²）と圧密度との関係（地盤沈下予測）
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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。
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- 名前 ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
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