この記事の要点
土の粘着力cは粘性土の粒子間の結合力で外力に抵抗する強度であり、一軸圧縮強度quから「c=qu/2」で求められ、N値との関係式(c≒6.25N)で推定もできる。
この記事では、土の粘着力cとは何か、どう求めるのか、N値とどう関係するのかを整理します。
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土の粘着力cとは粘性土のもつ外力に抵抗する力です。
粘性土を構成する土粒子は粒径が細かくイオンを持ち、水と結合するため土粒子に水が吸着しています(これを吸着水という)。
この粘土粒子のもつイオンや吸着水の要因により、粘土は粒子間で結合力をもち、これが外力に抵抗する粘着力として発揮されます。
今回は土の粘着力cの意味、求め方、単位、n値との関係について説明します。
粘性土、粘着力cの求め方は下記も参考になります。
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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?
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土の粘着力cとは、粘性土のもつ外力に抵抗する力です。粘性土を構成する土粒子(粘土粒子)は粒径が細かくイオンを持ちます。このイオンが水と結合するため、粘土粒子には水が吸着しており、この水を吸着水といいます。
この粘土粒子のもつイオンや吸着水の要因により、粘土は粒子間で結合力を持ち、これが外力に対する抵抗する「粘着力」として発揮されます。粘性土の詳細は下記をご覧ください。
粘性土(ねんせいど)とは?特徴・液状化しにくい理由・内部摩擦角
粘着力cは一面せん断試験、一軸圧縮試験、三軸圧縮試験を行い、応力等を測定して、クーロンの破壊規準やモールの応力円を用いて算定します。土のせん断強さsは
で求められます。cは粘着力、σは垂直応力、φは内部摩擦角です。なお、cとφを土の強度定数といいます。
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
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上式をグラフで示すと(縦軸はせん断応力τ、横軸は垂直応力σとする座標平面)、下図のような直線が得られます。つまり、前述した試験を行いτとσの関係をグラフで示すことができれば、あとは直線の切片を読み取れば、その値が「土の粘着力c」です。
また、適用範囲は限られますが、自立する粘土について一軸圧縮試験するとき、一軸圧縮強度quと粘着力cには下式の関係があります。
上式で得られた粘着力を「非排水せん断強さ」ともいいます。また、クーロンの破壊規準、モールの応力円を理解すれば、なぜ上式で粘着力cが算定できるか理解できます。
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?
モールの応力円とは?1分でわかる意味、導出、主応力の求め方は?
粘着力cの単位はkN/㎡などを用います。つまり、強度の単位と同じです。
粘着力cとn値の関係式を下記に示します。
上式より、たとえばN=10のとき粘着力c=6.25×10=62.5と算定できます。上式は、一軸圧縮強度quとn値、粘着力cの関係より導けます。前述したように「c=qu/2」で、qu=12.5Nです。よって
になります。n値の詳細は下記をご覧ください。
N値とは?目安・求め方とN値40・50の地耐力・杭の支持力計算
混同しやすい用語
内部摩擦角φ
内部摩擦角φは砂質土が持つ粒子間の摩擦に由来するせん断抵抗成分。
粘着力cが粘性土の粒子間結合力(イオン・吸着水由来)であるのに対して、内部摩擦角φは砂質土の粒子間摩擦に依存し、粘着力を持たない点が異なる。
土の粘着力cを整理した表を示します。
| 項目 | 内容 | 備考 |
|---|---|---|
| 定義 | 粘性土が持つ粒子間結合力(外力への抵抗力) | 砂質土ではc≒0 |
| 求め方 | c=qu/2(一軸圧縮強度の1/2) | N値からc≒6.25N(kN/m2) |
| 単位 | kN/m2(kPa) | 土の強度定数の一つ |
今回は土の粘着力cについて説明しました。
土の粘着力とは、粘性土のもつ外力に抵抗する力です。
粘性土は粒子が細かく、イオンや吸着水などの要因から粒子間で結合力をもちます。
この結合力が外力に抵抗する粘着力として発揮されます。
また、土の粘着力は、土のせん断強さに大きく影響し、粘着力cと内部摩擦角φをあわせて「土の強度定数」といいます。
粘性土、土の強度定数の詳細など下記も参考になります。
粘性土(ねんせいど)とは?特徴・液状化しにくい理由・内部摩擦角
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
土のせん断強さとは?τ=c+σtanφの求め方と砂質土・粘性土の違い
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土の粘着力cとは?
粘性土がもつ、外力に抵抗する力です。粒子間の結合力によるものです。
粘着力cの求め方は?
一軸圧縮強度quから c=qu/2 で求められ、N値との関係式 c≒6.25N で推定もできます。

試験での問われ方|管理人の一言
「c=qu/2」と「c≒6.25N」の二つの関係式が頻出。(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cと内部摩擦角φの組み合わせが「土の強度定数」である点も押さえよう。