土のせん断強さとは？1分でわかる意味、求め方、砂質土のせん断強さ、粘土の非圧密非排水せん断強さとは？

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）

土のせん断強さとは、土のもつ最大せん断強度です。土のせん断強さの単位はkN/㎡を用います。また、土のせん断強さsは「s＝c＋σtanφ」で求めます。cは粘着力、σは垂直応力、φは内部摩擦角です。ここで縦軸をせん断強さ、横軸を垂直応力σとすれば、前述に示すせん断強さの公式は直線で示すことが可能です。一見、簡単に地盤のせん断強さが算定できそうですが、c、φの定数は「圧密や排水の状況」等に応じて変わります。

今回は土のせん断強さの意味、求め方、粘土の非圧密非排水せん断強さについて説明します。地盤のすべり面、モールの応力円など下記も参考になります。

地盤のすべり面とは？1分でわかる意味、せん断抵抗とせん断強さの関係、せん断強さの求め方は？

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？

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

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」

LINEで質問したい方はこちら　⇒　【好評】管理人にLINEで質問してみよう

土のせん断強さとは？

土のせん断強さとは、土の最大せん断強度です。よって、土に生じるせん断応力τがせん断強さsを超えるとき、地盤にすべり面（破壊面）が生じます。また、土のせん断強さsの単位はkN/㎡を用います。

土のせん断強さと地盤のすべり面

地盤のすべり面の詳細は下記が参考になります。

地盤のすべり面とは？1分でわかる意味、せん断抵抗とせん断強さの関係、せん断強さの求め方は？

土のせん断強さの求め方は？

土のせん断強さsの求め方を下式に示します。cは粘着力、σは垂直応力、φは内部摩擦角です。

下図をみてください。縦軸にせん断応力、横軸に垂直応力をとるとき、上式は直線で表すことができます。cは一次関数でいう切片、φは傾きです。また、上式より、せん断強さは「垂直応力σと無関係の項（c）」と「垂直応力σに比例する項」があるとわかります。

土のせん断強さ

土のせん断強さについて有効応力表示した式を下記に示します。c'は有効応力表示した粘着力、σは全応力、uは間隙水圧です。

・s＝c'＋(σ－u)tanφ

前述の式だけみれば、地盤のせん断強さsは簡単に算定できそうですが、sの算定に必要な定数cおよびφは、土の「圧密、排水の状態、種類、その他、土の諸量（例えば間隙比など）」により影響を受けます。そのため、c、φの算定には室内試験、原位置試験が必要です。土の圧縮試験（三軸圧縮試験）について圧密、排水の条件を考慮した下記の試験があります。

・非圧密-非排水試験

・圧密-非排水試験

・圧密-排水試験

詳細は下記リンクによりますが、地盤の状況に応じて上記の試験を使い分けます。

uu試験とは？1分でわかる意味、目的、cd試験、cu試験との違いは？

cu試験とは？1分でわかる意味、cuバー試験との違い、uu試験、cd試験との違いは？

cd試験とは？1分でわかる意味、目的、uu試験、cu試験との違いは？

下図をみてください。土のせん断強さを表す直線、土に生じる応力をモールの応力円を図示しました。σ1は最大主応力（ここでは鉛直応力）、σ3は最小主応力（σ1に垂直な応力、すなわち側圧）です。モールの応力円と直線τ＝c＋tanφの交点Aでは、土に生じるせん断応力τとせん断強さsが一致しており、つまり、土のせん断破壊が引き起こされます。下図の関係をモールクーロンの破壊規準といいます。

モール・クーロンの破壊規準