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曲率係数とは?1分でわかる意味、求め方、単位、目安、均等係数ucの求め方と意味は?

この記事の要点

曲率係数Gc=D302÷(D10×D60)で計算する

砂質土で「良い粒度」の判定条件は、均等係数Uc≧6 かつ 曲率係数1≦Gc≦3。

曲率係数は粒径加積曲線の「曲がり具合」を表す指標。

この記事では、曲率係数とは何か、均等係数ucはどう求めるのか、曲率係数はどう求めるのか、曲率係数の目安はどれくらいかを整理します。

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曲率係数は土の粒度分布を判断する指標の1つです。曲率係数の求め方は「(D30)2÷(D60×D10)」です。


D60は通過質量百分率(以降、通過率)の粒径、D30は通過率30%の粒径、D10は通過率の粒径です。


D60、D30、D10は粒径加積曲線から算定できます。今回は、曲率係数の意味と求め方、単位、目安、均等係数ucの求め方と意味について説明します。


粒径加積曲線、質量通過百分率の詳細は下記が参考になります。

粒径加積曲線とは?1分でわかる意味、有効径、書き方、目盛りの読み方、均等係数の求め方は?

通過質量百分率とは?1分でわかる意味と計算、加積残留率との関係は?

曲率係数とは?意味、求め方は?

曲率係数とは、土の粒度分布を判断する指標の1つです。粒径加積曲線の「なだらかさ」を表すと言われます。


その他、粒度分布の良しあしを判断する指標に「均等係数」があります。曲率係数、均等係数の求め方を下記に示します。


・曲率係数 ⇒ (D30)2÷(D60×D10)

・均等係数 ⇒ D60/D10


D60は通過質量百分率(以降、通過率)の粒径、D30は通過率30%の粒径、D10は通過率の粒径です。


さて、粒度の良い土は「粒径加積曲線の傾きがなだらか、かつ、大小さまざまな粒径が含まれている」ことが特徴です。※粒径加積曲線の詳細は下記をご覧ください。

粒径加積曲線とは?1分でわかる意味、有効径、書き方、目盛りの読み方、均等係数の求め方は?


均等係数は粒径加積曲線におけるD60とD10の「2点」を用いて、曲線の傾きを判断しています。


一方で、曲線のなだらかさは、「曲線の、ある2点で判断するには不十分」で、曲線のある2点およびその中間点の計3点をみる必要があります。


下図をみてください。粒径加積曲線は途中で急こう配となり、明らかに「なだらかでは無い」ですが、


均等係数はD10とD60で判断する指標のため、D10~D60間の急こう配は考慮されません。


そこで、D10とD60の中間点であるD30を考慮した「曲率係数」の値が必要になるのです。


曲率係数


質量通過百分率の詳細は下記が参考になります。

通過質量百分率とは?1分でわかる意味と計算、加積残留率との関係は?

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曲率係数の単位は?

曲率係数は無次元数のため「単位は無し」です。無次元数の詳細は下記が参考になります。

無次元数とは?意味・単位・種類(レイノルズ数など)・無次元量との違いを解説

曲率係数の目安は?

曲率係数の目安として、曲率係数の値が1~3の範囲に納まれば粒度分布の良い土と判断されます。


また、粒度分布の良い土は「均等係数」と併せて判断します。粒度分布の良い土の目安を下記に示します。


下記から外れる土は粒度分布の悪い土と判断できます。


・曲率係数U'cの値 ⇒ 1~3の範囲

・均等係数Ucの値 ⇒ 10以上

均等係数ucの求め方と意味は?

均等係数ucの求め方を下記に示します。D60は質量通過百分率が60%の粒径、D10(有効径)は、通過率10%の粒径です。


・均等係数uc ⇒ D60/D10


均等係数を分かりやすく言うと「粒径加積曲線の勾配(あるいはD60とD10の水平距離)」です。均等係数ucの詳細は下記が参考になります。

均等係数とは?1分でわかる意味と計算、単位、大きい、小さいの考え方、曲率係数の求め方は?

混同しやすい用語

曲率係数Gc:D302/(D10×D60) で計算。粒径分布の形状(S字カーブの滑らかさ)を評価。

均等係数Uc:D60/D10 で計算。粒径の広がりを評価する指標。

良い粒度の条件:砂はUc≧6かつ1≦Gc≦3、礫はUc≧4かつ1≦Gc≦3が目安。

曲率係数を整理した表を示します。

項目計算式・目安備考
曲率係数Gc(D30)2÷(D60×D10)無次元数
均等係数UcD60÷D10無次元数
良い粒度の条件1≦Gc≦3、Uc≧10砂・礫で目安が異なる

まとめ

今回は、曲率係数について説明しました。曲率係数は土の粒度分布を判断する指標の1つです。


曲率係数のなだらかさを表します。また、曲率係数の求め方は「(D30)2÷(D60×D10)」です。


粒径加積曲線、質量通過百分率の詳細など下記も勉強しましょう。

粒径加積曲線とは?1分でわかる意味、有効径、書き方、目盛りの読み方、均等係数の求め方は?

通過質量百分率とは?1分でわかる意味と計算、加積残留率との関係は?

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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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