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？

この記事の要点

一軸圧縮試験は自立する粘性土に限定した簡易な試験（粘着力cを算定）、三軸圧縮試験はあらゆる土質で実際の地盤状態を再現できる試験（強度定数c・φを算定）という違いがある。

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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？方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

三軸圧縮試験とは？意味・供試体の試験法とuu・cu・cd試験の違い（地盤調査）

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？方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

三軸圧縮試験とは？意味・供試体の試験法とuu・cu・cd試験の違い（地盤調査）

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？内部摩擦角φと粘着力cの意味と試験での求め方

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？CD・CU試験との違いと目的の使い分け

cu試験とは？cuバー試験との違いとuu試験・cd試験の使い分け（三軸圧縮試験）

CD試験とは？UU試験・CU試験との違いと三軸圧縮試験の種類を解説

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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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。

混同しやすい用語

UU試験・CU試験・CD試験

三軸圧縮試験にはUU（非圧密非排水）・CU（圧密非排水）・CD（圧密排水）の3種類があります。

一軸圧縮試験はUU試験に相当しますが、これら3種類の試験は圧密と排水の条件が異なり、得られる強度定数も変わります。

粘着力（c）と内部摩擦角（φ）

一軸圧縮試験で得られるのは粘着力cのみ（φ＝0）ですが、三軸圧縮試験では粘着力cと内部摩擦角φの両方が求まります。

一軸試験の結果だけではφは算定できない点に注意してください。

項目	一軸圧縮試験	三軸圧縮試験
適用土質	自立する粘性土（粘土）のみ	あらゆる土質
拘束圧	なし（σ3 = 0）	あり（σ3 ＞ 0）
求められる値	粘着力c（φ = 0と仮定）	粘着力c + 内部摩擦角φ
試験タイプ	?	UU・CU・CDの3方式