1. 土の構成
土は、固体（土粒子）、液体（水）、気体（空気）の三相から構成されます。土の工学的性質はこの三相の割合によって大きく左右されます。
2. 土の物理特性値
含水比: w = (Ww / Ws) × 100%
湿潤密度: ρ = W / V | 乾燥密度: ρd = Ws / V
湿潤密度: ρ = W / V | 乾燥密度: ρd = Ws / V
| 特性値 | 定義 | Typical範囲 |
|---|---|---|
| 含水比 | 水の重量/乾燥土の重量 | 10〜60% |
| 間隙比e | 間隙体積/固体体積 | 0.3〜2.0 |
| 間隙率n | 間隙体積/全体積 | 30〜70% |
| 飽和度Sr | 水量/間隙水量 | 0〜100% |
3. 土の分類
日本の土質分類では、粒度試験と液性限界・塑性限界試験結果に基づいて分類します。
- 礫 (G): 粒径 75mm > 2mm
- 砂 (S): 粒径 2mm > 0.075mm
- シルト (M): 粒径 0.075mm > 粘土
- 粘土 (C): 粒径 < 0.005mm
4. 圧密理論
粘土層が載荷されたとき、過剰間隙水圧が消散伴随して沈下が生じます。圧密による時間沈下식은次式で表されます。
Sc = (Cv・t / H²) の関数として計算
Cv: 圧密係数 | t: 時間 | H: 圧密層厚
Cv: 圧密係数 | t: 時間 | H: 圧密層厚
圧密沈下量の算定:
Sc = Δp・H / (1+e0) ・ mv
Δp: 載荷応力度 | mv: 体積圧密係数
Sc = Δp・H / (1+e0) ・ mv
Δp: 載荷応力度 | mv: 体積圧密係数
5. 支持力算定
地盤の支持力は、クーロンの支持力公式により算定します。
qa = (1/3)・c・Nc・sc・dc・ic + q・Nq・sq・dq・iq + (1/2)γ・B・Nγ・sγ・dγ・iγ
| 係数 | φ=0° | φ=20° | φ=30° | φ=35° |
|---|---|---|---|---|
| Nc | 5.3 | 17.7 | 30.1 | 46.1 |
| Nq | 1.0 | 7.4 | 18.4 | 33.3 |
| Nγ | 0 | 5.0 | 17.7 | 35.1 |
6. まとめ
土質力学は、土の物理特性と力学的特性を理解し、基础設計や地盤改良に適用する学问です。压密沈下，支持力、側方土圧などの計算が土木構造物の設計において不可欠な要素となっています。