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一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の違いは?3分でわかる意味、目的、求められる値と結果の利用方法は?

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一軸圧縮試験は「鉛直方向から試験体を押して壊すだけの試験」、


三軸圧縮試験は「鉛直(z)、水平(x,y)方向の三軸から試験体を圧縮し、かつ、実際の地盤の状況を再現して行える試験」です。


当然、三軸圧縮試験の方が適用範囲は広く、あらゆる土質について試験可能です。


今回は一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の違いと意味、目的、求められる値と結果の利用方法について説明します。


一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の詳細は下記が参考になります。

一軸圧縮試験とは?1分でわかる意味、供試体の寸法、粘着力、一軸圧縮強度

三軸圧縮試験とは?1分でわかる意味、供試体、試験法、uuとcdの違い

一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の違いは?目的は?

一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の違いを下記に示します。


・一軸圧縮試験 ⇒ 鉛直方向(一軸方向)にのみ圧縮荷重を作用させて最大圧縮強度を測定する試験。本試験は「自立する粘性土にのみ」適用できる。操作が簡単。


三軸圧縮試験 ⇒ 鉛直方向に圧縮荷重、水平方向は水による液圧(側圧)を作用させることで「x,y(水平),z(鉛直)の三軸方向」から試験体を圧縮する試験。一軸圧縮試験と比べて実際の地盤に近い状態をつくることができ、あらゆる土質について試験可能。操作が難しい。※詳細は下記もご覧ください。

一軸圧縮試験とは?1分でわかる意味、供試体の寸法、粘着力、一軸圧縮強度

三軸圧縮試験とは?1分でわかる意味、供試体、試験法、uuとcdの違い


また、一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の目的を下記に示します。


・一軸圧縮試験の目的 ⇒ 最大圧縮強度を測定して非排水せん断強さ(粘着力)cを算定すること

・三軸圧縮試験の目的 ⇒ 主応力(σ1、σ3)等を測定して、「土の強度定数c、φ」を算定すること

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?

土の強度定数とは?1分でわかる意味、強度定数の求め方と試験方法、土のせん断強さの求め方は?


土は地中にあるため、鉛直方向だけでなく側方から土圧や水圧を受けており、さらに圧密や圧密に伴う間隙水の排出の有無など、様々な要因が土の強さに影響します。


これら多くの要因を取り入れた試験が「三軸圧縮試験」であり、実際の地盤に近い状態をつくりだすことが可能です。


つまり、三軸圧縮試験には適用範囲の制限がほぼ無く、あらゆる土質や実際の地盤の状態を再現した試験が可能です。


三軸圧縮試験について、圧密、排水の条件を組合せて下記の試験が行われます。


・非圧密非排水試験(UU試験)

・圧密非排水試験(CU試験)

・圧密排水試験(CD試験)


詳細は下記が参考になります。

uu試験とは?1分でわかる意味、目的、cd試験、cu試験との違いは?

cu試験とは?1分でわかる意味、cuバー試験との違い、uu試験、cd試験との違いは?

cd試験とは?1分でわかる意味、目的、uu試験、cu試験との違いは?


一方、一軸圧縮試験は要するに「試験体を押して壊すだけの試験」であり、実際の地盤の状況とはかけ離れています。


よって、一軸圧縮試験は適用範囲が狭く「自立する粘土にのみ」試験が適用できます(※側圧が無いので試験体が自立しなければ、そもそも試験ができない)。

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ/建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書:「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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一軸圧縮試験と三軸圧縮試験で求められる値と結果の利用方法は?

一軸圧縮試験と三軸圧縮試験で求められる値(測定する値、算定する値)を下記に示します。


・一軸圧縮試験 ⇒ 最大圧縮強度quを測定、非排水せん断強さ(粘着力)cを算定

・三軸圧縮試験 ⇒ 主応力σ1、σ3を測定(または過剰間隙水圧Δuを測定)、土の強度定数(粘着力c、内部摩擦角φ)を算定


上記の結果を用いて、土のせん断強さや安定性、支持力の算定などに利用されます。

まとめ

今回は一軸圧縮試験と三軸圧縮試験の違いについて説明しました。


一軸圧縮試験は一方向から押して壊すだけの試験三軸圧縮試験は三方向から押して、かつ、実際の地盤の状態を再現できる試験と覚えると簡単です。


一軸圧縮試験、三軸圧縮試験の詳細など下記も参考になります。

一軸圧縮試験とは?1分でわかる意味、供試体の寸法、粘着力、一軸圧縮強度

三軸圧縮試験とは?1分でわかる意味、供試体、試験法、uuとcdの違い

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