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？

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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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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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土の粘着力cとは？

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。

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粘着力cの求め方は？

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。

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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。

粘着力cの求め方2

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。

C=qu/2

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。

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粘着力cの単位は？

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値との関係は？

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

粘着力cとn値の関係式2

になります。ｎ値の詳細は下記をご覧ください。

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まとめ

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。

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