地質調査技士 独学ノート

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三軸圧縮試験とは?UU・CU・CDの違いと使い分け(粘着力と内部摩擦角)

ちしつモグラ

ちしつモグラ

三軸圧縮試験のUU・CU・CDって何が違うの?圧密と排水のするしないで決まるの?

この記事の要点

  • 供試体に側圧をかけながら押しつぶし、土のせん断強さ(粘着力c・内部摩擦角φ)を求める室内試験。
  • 3種類=UU(非圧密非排水)・CU(圧密非排水)・CD(圧密排水)。圧密の有無と排水の有無で分かれる。
  • 引っかけの核心=UUは施工中の短期安定、CU・CDは圧密後の長期安定に使う

三軸圧縮試験とは、円柱形の供試体に周囲から側圧(拘束圧)をかけながら、上から軸方向に押しつぶして、土のせん断強さ(粘着力cと内部摩擦角φ)を求める室内試験です。

地中の応力の状態を再現できるのが特徴で、一軸圧縮試験より幅広い土に使えます。

圧密と排水をするかしないかで、UU・CU・CDの3種類があります。

装置の図解は1次資料を参照

三軸圧縮試験機(供試体・セル・側圧と軸圧のしくみ)の装置図は、地盤工学会基準 JGS 0521〜0524(土の三軸圧縮試験)に掲載されています。

正確な装置はそちら(本記事の出典欄に記載)でご確認ください。

試験は、円柱形の供試体に側圧σ3をかけながら、上から軸圧σ1で押しつぶし、圧密と排水の有無でUU・CU・CDに分かれます。

三軸圧縮試験のUU・CU・CDを、圧密の有無とせん断時の排水の有無で区分する図
三軸圧縮試験のUU・CU・CDは、せん断前に圧密するかと、せん断中に排水するかの組合せで分かれる。想定する場面(施工直後/圧密後/長期)に合わせて選ぶ。

UU・CU・CDの違いと使い分け

名前の頭文字が、圧密(Consolidated/Unconsolidated)と排水(Drained/Undrained)の有無を表します。

種類条件主な使いみち
UU(非圧密非排水)圧密せず、排水もしない施工中など、粘土地盤の短期の安定・支持力
CU(圧密非排水)圧密してから、排水せずにせん断圧密後に期待できる強さ、掘削や長期の安定
CD(圧密排水)圧密してから、排水しながらせん断砂質土地盤の安定、粘性土の長期の安定

砂や礫は透水性が高く水がすぐ抜けるので排水条件で、粘性土やシルトは透水性が低いので非排水条件で考えるのが基本です。

試験からは、せん断強さのほか粘着力c・内部摩擦角φ・変形係数が得られます。

岩石の三軸圧縮試験では、供試体は直径50〜100mm・高さは直径の2倍を標準とします。

間違えやすい:UU(短期) と CU・CD(長期)

UUは圧密せず排水もしないので、施工中などの短期の安定を見ます。

CU・CDは圧密してから行うので、圧密が進んだあとの長期の安定を見ます。

「UUで長期安定を見る」「CUは試験できない」とするのが定番の引っかけです(CUも変形係数も求められます)。

理解度チェック

問題:UU(非圧密非排水)試験は、施工中など粘土地盤の短期の安定や支持力の検討に用いる。

〇か×か。

答えを見る

答え:

UUは圧密せず排水もしないので、施工中などの短期の安定を見ます。圧密後の長期の安定はCU・CDで検討します。

問題:岩石の三軸圧縮試験で、圧密非排水(CU)の排水条件は原理的に試験が不可能である。

〇か×か。

答えを見る

答え:×

CUの条件でも試験は可能です。

三軸圧縮試験からは変形係数も求められます。

供試体は直径50〜100mm・高さは直径の2倍が標準です。

三軸圧縮試験はUU(短期)・CU・CD(長期)に分かれ、粘着力cと内部摩擦角φを求める。圧密と排水の有無で使い分ける

ここが出題の中心です。

出典・参考資料

  • 土の三軸圧縮試験(UU・CU・CUB・CD/地盤工学会基準 JGS 0520〜0524 ほか)/岩石の三軸圧縮試験
  • 一般社団法人 全国地質調査業協会連合会(全地連)地質調査技士検定試験(R05 現場技術・管理部門 No.57 ほか)。正答は全地連公開の正答番号で照合。

※ 用語の意味を自分の言葉で書いています。試験条件・数値は最新の基準で確認してください。

地質調査技士 独学ノート 編集部

この記事を書いた人

地質調査技士 独学ノート 編集部

地質調査技士検定で過去に問われた用語・数値・調査手順を、地盤工学会の基準やJIS・国土交通省・環境省などの一次資料と、全地連の公式過去問に照らして整理しています。

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