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一軸圧縮試験の目的は?1分でわかる意味、供試体の寸法、支持力との関係は?

この記事の要点

一軸圧縮試験の目的は飽和粘土の非圧密非排水条件におけるせん断強さ(粘着力c=qu/2)を求めることで、この値を地盤の支持力度算定(qa=qu/3など)に活用する

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一軸圧縮試験の目的は、主に非圧密非排水条件における飽和粘土のせん断強さ(粘着力c)を求めることです。


なお、一軸圧縮試験により得られた圧縮強度(一軸圧縮試験)quと粘着力cの関係は「c=qu/2」です。


粘着力cが分かれば、地盤の支持力度の算定など役立ちます。


今回は一軸圧縮試験の目的と意味、供試体の寸法、支持力との関係について説明します。


一軸圧縮試験、粘着力の詳細は下記が参考になります。

一軸圧縮試験とは?方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

土の粘着力cとは?1分でわかる意味、求め方、単位、n値との関係は?

一軸圧縮試験の目的は?

一軸圧縮試験の目的は、主に非圧密非排水条件における飽和粘土のせん断強さを得ることです。


一軸圧縮試験は一般に、自立する飽和粘土の試験にのみ用いられており、砂質土の試験には採用しません


一軸圧縮試験はせん断速度が速いため間隙水が排水できません。


これは非排水条件と同等であり、圧密過程を設けず載荷試験を行うため「非圧密非排水試験(UU試験)」に相当します。


このときφ=0であり、試験体のせん断強さsは「s=c+σtanφ ⇒ s=c」となります。

UU試験とは?CD・CU試験との違いと目的の使い分け


つまり、せん断強さsは粘着力cそのものです。


一軸圧縮試験では、鉛直方向に圧縮荷重のみ作用させるため、モールの応力円を描くとσ3=0、σ1=quとなります。


quは試験体に生じる最大の圧縮応力すなわち圧縮強度であり「一軸圧縮強度qu」といいます。


一軸圧縮試験の目的


上図より、応力円の半径がせん断強さ(粘着力)と一致するので、粘着力cは


C=qu/2


だとわかります。なお、一軸圧縮試験で得られるせん断強さ(粘着力)を非排水せん断強さともいいます。

非排水せん断強さの求め方は?1分でわかる意味、一軸圧縮強度、粘着力との関係は?

一軸圧縮試験とは?方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

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一軸圧縮試験の供試体の寸法は?

一軸圧縮試験の供試体の寸法を下図に示します。


供試体の寸法


上図のように、供試体の寸法は直径3.5cmまたは5.0cmを標準として、供試体の高さは直径の2~3倍程度とします。供試体の詳細は下記をご覧ください。

供試体とは?意味・試験体との違い・寸法・養生方法

一軸圧縮試験と支持力の関係は?

一軸圧縮試験により得られた粘着力c=qu/2は地盤の支持力度の算定などに役立ちます。


建築分野における地盤の許容応力度は、下記の告示式が示されています。qa が地盤の許容支持力度、quが地盤の極限支持力度です。


下記のqaは長期時の値ですが、2倍すると短期時の値になります。


・qa=qu/3

・qu=( ic×α×C×Nc)+ ( ir×β×γ1×B×Nr)+ ( iq×γ2×Df×Nq)


上式の1項目は粘着力に関する項であり、前述した粘着力Cを代入することで支持力度を得ます(※他の係数も代入が必要)。


極限支持力度、一軸圧縮強度の詳細は下記が参考になります。

極限支持力度とは?計算方法・N値との関係と許容支持力度との違い(地盤設計)

一軸圧縮強度(qu)とは?N値との換算・粘着力との関係・単位

混同しやすい用語

三軸圧縮試験(UU試験)

三軸圧縮試験のUU試験も非圧密非排水条件で行いますが、側圧σ3を与えて三方向から圧縮します。

一軸圧縮試験はσ3=0の簡易版で、自立する飽和粘土にのみ適用できる点が大きな違いです。

極限支持力度(qu)

極限支持力度のquと一軸圧縮強度のquは同じ記号を使うため混同しやすいです。

一軸圧縮試験のquは土の最大圧縮応力であり、極限支持力度は基礎の設計計算で用いる地盤の許容荷重です。

試験での問われ方|管理人の一言

一軸圧縮試験がUU試験(非圧密非排水)に相当し、飽和粘土のみに適用できる点と、c=qu/2の関係式が問われやすい。(一級建築士 頻出:一軸圧縮試験=UU試験・飽和粘土のみ適用・c=qu/2が繰り返し出題)

一軸圧縮試験の目的を整理した表を示します。

項目内容関係式・備考
試験の目的飽和粘土の非排水せん断強さを求めるUU試験(φ=0)に相当
得られる値一軸圧縮強度 quσ3=0、σ1=qu
粘着力c=qu/2モールの応力円の半径

まとめ

今回は一軸圧縮試験の目的について説明しました。一軸圧縮試験の目的は、飽和粘土の非圧密非排水条件におけるせん断強さ(粘着力)を求めることです。


一軸圧縮試験で得られる粘着力は「一軸圧縮強度qu÷2」により算定できます。


一軸圧縮試験、一軸圧縮強度の算定など下記も参考になります。

一軸圧縮試験とは?方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

一軸圧縮強度(qu)とは?N値との換算・粘着力との関係・単位

土の粘着力cとは?1分でわかる意味、求め方、単位、n値との関係は?

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理解度チェック

Q.

一軸圧縮試験の目的は?

飽和粘土の非圧密非排水条件におけるせん断強さ(粘着力c=qu/2)を求めることです。

Q.

一軸圧縮試験で得た粘着力は何に活用する?

地盤の支持力度の算定(qa=qu/3など)に活用します。

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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