技術士一次 力学ノート

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平成27年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-1 を解説、非排水せん断強さは一軸圧縮強さの半分

平成27年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-1は、飽和粘土の一軸圧縮試験からせん断抵抗角と非排水せん断強さを求める問題です。5つの組合せのうち正しいものを選びます。

この問題のポイント

この問題は、飽和粘土を非排水でせん断したときの破壊包絡線の形を分かっているかを問うものです。引っかけの核心はφuがゼロになる点で、45度と書いた形が3つ混ぜてあります。

非排水せん断強さはモールの円の半径です。一軸圧縮強さが直径なので、その半分になります。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答:選択肢4(最も適切なもの)

> この論点をやさしく解説:斜面の安全率|すべり面に沿って抵抗と滑動を比べる

各選択肢の正誤

φuとcuの2つを別々に決めれば組合せが1つに絞れます。まずφuから決めます。

選択肢正誤解説
1 φu=45°/cu=qu×(誤り)φuもcuも違う
2 φu=0°/cu=qu×(誤り)φuは正しいがcuが2倍
3 φu=45°/cu=0.5qu×(誤り)cuは正しいがφuが違う
4 φu=0°/cu=0.5qu○(正しい)破壊包絡線が水平で、円の半径が非排水せん断強さ
5 φu=45°/cu=2qu×(誤り)どちらも違う

選択肢2と3はどちらか一方だけが正しい形です。片方で満足すると外します。

選択肢4のポイント(ここが誤り)

飽和粘土を非排水でせん断すると、拘束圧を上げてもその分が間隙水圧に回ります。有効応力が変わらないのでモールの円の大きさが拘束圧によらず一定になり、破壊包絡線が水平になります。

一軸圧縮試験は側圧をかけない試験なので、モールの円は原点から一軸圧縮強さquまでの範囲に描かれます。円の直径がquなので半径は0.5quです。

平成30年度Ⅲ-3も同じ関係を問うています。cu=qu÷2という形で覚えておけば両方に効きます。

覚え方

  • 飽和粘土の非排水はφu=0で包絡線が水平
  • cuはモールの円の半径
  • cu=qu÷2

理解度チェック

Q.

飽和粘土の非排水せん断でφuがゼロになる理由は何か。

拘束圧を上げた分が間隙水圧に回り、有効応力が変わらないためです。

Q.

非排水せん断強さと一軸圧縮強さの関係は何か。

cu=qu÷2です。一軸圧縮強さがモールの円の直径にあたります。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成27年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」1ページ Ⅲ-1
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成27年度 技術士第一次試験 試験問題の正答」

※ 問題文と選択肢は掲載していません。上の表は各選択肢で問われている論点で、実際の設問は公式PDFで確認できます。

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構造設計の実務を続けながら、試験に出る力学の解き方を書き残しています。

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