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粘着力と一軸圧縮強度の関係｜C=qu/2の推定式とN値からの換算方法を解説

この記事の要点

地盤調査でN値しか得られていないとき、「粘着力C（内部摩擦角φ=0と仮定）」を推定してすぐに支持力計算に入る手順がある。N値→qu→Cという変換ルートを把握しておくと、概略検討が素早くできる。

この記事では粘着力と一軸圧縮強度の関係式C=qu/2・N値からの推定方法・内部摩擦角との関係を解説する。

qu＝12.5N（N値から推定）。

粘性土は側圧なしでも自立できる粘着力を持ち、一軸圧縮試験でその強度を測定できる。

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粘着力は粘性土の持つ外力に抵抗する強さです。工作で用いる粘土（※厳密には粘性土と粘土は違う物です）をイメージしてください。


粘土を曲げたり、押すとき「それなりに力が必要」で、形をつくると自立する（支えられなくとも立つ）ことが可能です。


このとき、粘性土の持つ粘着力が、曲げたり、押す力に「抵抗」しているのです。


さて、土の強さ（強度）を表す値に「一軸圧縮強度」があります。


一軸圧縮強度とは、側圧が無い状態で圧縮荷重（鉛直方向の荷重）を作用させたときの、供試体の最大強度です。


供試体とは？1分でわかる意味、寸法、コンクリートの養生、モールド


下図をみてください。この供試体に、鉛直方向の圧縮力を作用させます。


圧縮力を少しずつ増分すると、供試体の強度も増えます。ある時、供試体の圧縮強度が最大になり、強度が低下します。


この最大の強度が「圧縮強度」です。

一軸圧縮強度

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ところで、地盤は地中にありますので地盤に作用する力は一軸だけではなく鉛直方向（垂直圧）と水平方向（側圧）の三軸方向から生じます。


よって、地盤の強さを測定する場合、三軸圧縮試験の値が真に近い値といえるでしょう。

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）


ただし、自立する粘土について一軸圧縮試験を行うことは、UU条件（非排水非圧密条件）で試験を行っていることと同義になるため、


「条件が合えばより簡便な一軸圧縮試験を行う」のです。


ちなみに筆者は一軸圧縮試験も三軸圧縮試験も両方とも経験ありますが、試験準備、側圧の管理が求められる三軸圧縮試験が圧倒的に面倒です。

UU試験とは？CD・CU試験との違いと目的の使い分け


さて、繰り返しますが、粘性土の強さの源は「粘着力」です。つまり、一軸圧縮試験で得られた強度（一軸圧縮強度）は当然「粘着力と相関」します。


粘着力をC、一軸圧縮強度をquとするとき、両者の関係は

C=qu/2

です。上記より、一軸圧縮強度quを1/2で割り算すれば粘着力Cが算定できます。さらに、地盤のN値と一軸圧縮強度quは下記の関係式があります。

以上より、N値だけ分かれば粘着力Cが推定可能で、たとえば、N＝5のとき粘着力Cは

になります。

混同しやすい用語

一軸圧縮強度（qu）：側圧なし・鉛直圧縮のみで測定した最大強度。

粘着力（C）：粘性土が持つせん断抵抗力。C＝qu/2で求まる。

N値：標準貫入試験から得られる打撃回数。qu＝12.5Nで粘着力と関連付けられる。

試験での問われ方｜管理人の一言

「粘着力CとquはC＝qu/2の関係」は頻出です。式を丸暗記するより、モールの応力円でC＝qu/2が導かれることを理解すると応用できます。（一級建築士 頻出：c=qu/2（粘着力は一軸圧縮強度の1/2）が基礎構造分野で繰り返し出題）

粘着力と一軸圧縮強度の関係を整理した表を示します。

項目記号関係式
一軸圧縮強度ququ＝12.5N（kN/m2）
粘着力CC＝qu/2
N値との関係NC＝12.5N/2

まとめ

今回は粘着力Cと一軸圧縮強度quの関係について説明しました。粘着力をC、一軸圧縮強度をquとするとき、両者の関係は

C=qu/2

です。上記より、一軸圧縮強度quを1/2で割り算すれば粘着力Cが算定できます。粘着力、一軸圧縮強度の詳細は下記が参考になります。

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？

一軸圧縮強度（qu）とは？N値との換算・粘着力との関係・単位

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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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