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最終圧密沈下量の計算方法|e-logp法・mv法・cc法の手順と使い分け

この記事の要点

最終圧密沈下量とは、経過時間tが∞になるときの沈下量です(圧密はゆっくり進み、やがて落ち着きます)。

求め方にはe-logp法・mv法・cc法の3つがあり、それぞれ使う試験データが異なります。

本記事ではe-logp法と間隙比の関係・3つの計算法の使い分けを解説します。

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地盤の圧密試験のデータを初めて処理したとき、e-logp曲線の読み取りが難しかった記憶がある。

圧密係数から最終沈下量を求めるまでの手順が教科書に散在していて、どの式をどの順序で使えばいいか迷った。

三つの計算法(e-logp法・mv法・cc法)はそれぞれ使う試験データが異なる。本記事で三者の使い分けを整理する。


圧密は時間の経過と共にゆっくり沈下し、やがて沈下は落ち着きます。


よって、最終圧密沈下量は経過時間tが∞になるときの沈下量ともいえます。


今回は最終圧密沈下量の求め方、意味、e-logp法と間隙比の関係、単位、mv法、cc法の計算方法について説明します。


圧密沈下、一次元圧密の詳細など下記も参考になります。

圧密沈下とは?原因、即時沈下との違い、粘性土での発生メカニズム

一次元圧密とは?1分でわかる意味、テルツァーギの圧密方程式とは?

最終圧密沈下量の求め方は?e-logp法と間隙比の関係は?

最終圧密沈下量の求め方としてはe-logp法が一般的に用いられます。


e-logp法は間隙比の変化と沈下量の対応から算定します。


Hは粘土層の層厚、Δeは間隙比の変化量、eは初期状態の土の間隙比、e1は増加有効応力Δp'による変化後の間隙比です。


最終圧密沈下量のe-logp法


下図をみてください。初期状態および増加荷重作用時における土の構成図を示しました。


下図より、増加荷重による間隙比の変化量はΔe、初期状態の間隙比eと増加荷重作用後の間隙比e1との関係は「Δe=e-e1」だとわかります。


最終圧密沈下量の求め方と間隙比の関係


間隙比e=Vv/Vsであり、すなわち、間隙比とは土粒子の体積を1と考えた時の、間隙の体積を「比率」により表しているだけです。


土の圧密による沈下は、間隙に含まれる水や空気の排出により生じます。


つまり、間隙比の減少は「間隙の体積の減少」であり、沈下量と対応することがわかります(※一次元圧密、テルツァーギの圧密理論等も参考)。

一次元圧密とは?1分でわかる意味、テルツァーギの圧密方程式とは?

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よって、最終沈下量Scと層厚Hの比率「Sc/H」、間隙比の変化量Δeと土の体積を間隙比で表したもの1+eの比率「Δe/(1+e)」は等しくなるので


最終圧密沈下量の求め方


が得られます。上記をScについて解けば、前述に示した最終沈下量の式が得られます


なお、後述するように最終圧密沈下量の求め方には、mv法、cc法があります。圧密沈下、間隙比の詳細は下記が参考になります。

圧密沈下とは?原因、即時沈下との違い、粘性土での発生メカニズム

間隙比と間隙率の違いとは?サルでもわかる計算方法

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最終圧密沈下量の単位は?

最終圧密沈下量の単位はcm、m、mmのような長さの単位です。その都度、値がわかりやすくなる単位を用いればよいですが「cm」を使うことが一般的です。

最終圧密沈下量のmv法、cc法の計算方法は?

最終圧密沈下量Scのmv法、cc法の計算方法を下記に示します。


mvは体積圧縮係数、Hは粘土層の層厚、Δp'は増加した有効応力、e0は初期状態の間隙比、p'0は初期状態の有効応力、p'1は圧密進行時のある時点での有効応力です。


最終圧密沈下量のmv法

最終圧密沈下量のcc法1


mv法、cc法の詳細は下記が参考になります。

最終圧密沈下量のmv法とは?1分でわかる求め方と公式、意味、cc法の公式は?

最終圧密沈下量のCc法とは?計算式と手順・mv法との使い分け

最終圧密沈下量の求め方を整理した表を示します。

項目計算方法特徴
cc法圧縮指数Ccを使用e-log p曲線から
mv法体積圧縮係数mvを使用荷重増分に比例
最終圧密沈下量荷重による最終的沈下量時間をかけて収束

まとめ

今回は、最終圧密沈下量の求め方について説明しました。最終圧密沈下量の求め方は一般に「Sc=HΔe/(1+e)」などを用います。


Δeは間隙比の変化量、eは初期状態の間隙比、Hは粘土層の層厚です。圧密沈下、mv法、cc法の詳細は下記が参考になります。

圧密沈下とは?原因、即時沈下との違い、粘性土での発生メカニズム

最終圧密沈下量のmv法とは?1分でわかる求め方と公式、意味、cc法の公式は?

最終圧密沈下量のCc法とは?計算式と手順・mv法との使い分け

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理解度チェック

Q.

最終圧密沈下量とは?

経過時間tが∞になるときの沈下量です(圧密はゆっくり進み、やがて落ち着きます)。

Q.

最終圧密沈下量の求め方は?

e-logp法・mv法・cc法の3つがあり、それぞれ使う試験データが異なります。

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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