地盤調査における三軸圧縮試験とは？
地盤には垂直方向と水平方向の両方から圧力が加わります。その圧力の加わり方を再現するのに適しているのが「三軸圧縮試験」です。ここでは、地盤調査における三軸圧縮試験の概要や方法を解説します。四国で地盤調査や地盤改良を検討している方は参考にしてください。
このページで分かること
- 三軸圧縮試験とはどのような地盤調査なのか
- 三軸圧縮試験で地盤の強度や安定性を確認できる理由
- UU試験・CU試験・CUb試験・CD試験の違い
- 三軸圧縮試験の具体的な実施方法と流れ
- 地中に近い状態を再現できる試験の特徴
- 基礎設計や地盤改良計画に三軸圧縮試験が役立つ理由
地盤調査における三軸圧縮試験の概要
地盤調査における三軸圧縮試験について
三軸圧縮試験は、土に人為的に圧力を加え、拘束した状態で力学特性を測定する試験です。土試料を圧縮する地盤調査方法はほかにもありますが、三軸圧縮試験の特徴は、上面・側面・下面の3方向から同じ力で圧力を加える点です。
目的
この試験では、地盤の支持力や安定性、杭周辺の摩擦についてのデータが得られます。そのため、試験の目的は地盤の強度や安定性を把握することにあります。三軸圧縮試験では、3方向から圧力を加えることで地中と似た状態を再現でき、実際の地盤の状態を調査する際に有用です。
種類
- UU試験：土のせん断前に圧密しない方法で、飽和粘性土の短期的な安定性を把握するのに適する
- CU試験：土試料を圧密させた状態でせん断する方法で、飽和粘性土の圧密後の安定性を把握するのに適する
- CUb試験：CU試験において土試料の有効応力を測る方法で、飽和粘性土のせん断特性を知るのに適する
- CD試験：土試料を圧密させて排水させる方法で、飽和した土や砂質土の長期的な安定性を把握するのに適する
三軸圧縮試験には、主に4種類の方法があります。せん断と圧密のタイミング、せん断中の排水の可否、間隙水圧を測定するかどうかによって分類されます。方法によって適用される土質や試験の目的が異なるため、地盤の状態に応じて詳細な試験方法が選定されます。
三軸圧縮試験の方法
1．試料を選んでトリマーに設置する
まず、土試料を選び、トリマーに設置する作業から始めます。設置した試料は、円柱型に成形されます。
2．密度を測定してセッティングする
電子天秤で試料の湿潤密度を測定した後、ろ紙、水、円柱型の供試体を設置します。さらに配管や供試体の周りの空気を炭酸ガスに置き換え、供試体内の炭酸ガスを脱気水に置き換えます。
3．脱気水の循環と加圧を行う
脱気水への置き換えが終わったら、供試体と管路に水を循環させるための作業を実施します。気泡を排出した後、二重負圧法で飽和状態を作り、背圧と足圧を加えます。
4．測定
圧力を加えた後、測定を開始します。圧密から試験終了まで、測定は自動的に制御されます。終了条件を満たすと圧密が終了します。
5．せん断
最後はせん断です。軸ひずみ15％に達するとせん断が終了します。最後に供試体の状態を撮影し、試験情報と計測データを整理して試験を終了します。
まとめ
地盤調査における三軸圧縮試験は、地中に近い状態で地盤の様子を観察できる試験方法です。地盤の強度や安定性を評価するために実施されます。
よくある質問（Q＆A）
- Q1. 三軸圧縮試験とはどのような試験ですか？
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A. 三軸圧縮試験とは、土試料に上面・側面・下面の3方向から圧力を加え、地盤の強度や変形特性を調べる試験です。地中に近い応力状態を再現できる点が特徴です。
- Q2. 三軸圧縮試験の目的は何ですか？
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A. 地盤の支持力や安定性、せん断強度、杭周辺の摩擦特性などを把握することが目的です。建物や構造物の基礎設計、地盤改良計画などに役立てられます。
- Q3. 三軸圧縮試験にはどのような種類がありますか？
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A. 主に「UU試験」「CU試験」「CUb試験」「CD試験」の4種類があります。圧密や排水条件、間隙水圧測定の有無によって分類され、地盤条件に応じて使い分けられます。
- Q4. UU試験とCD試験の違いは何ですか？
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A. UU試験は圧密を行わず短期的な安定性を確認する試験で、主に飽和粘性土に用いられます。一方、CD試験は排水しながら圧密を行い、長期的な安定性を確認する際に用いられます。
- Q5. 三軸圧縮試験はどのように実施されますか？
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A. 円柱状に成形した土試料を試験装置へ設置し、脱気水による飽和処理や加圧を行ったうえで測定を開始します。その後、せん断を加えながら変形や強度を測定します。
- Q6. 三軸圧縮試験ではどのような地盤に対応できますか？
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A. 粘性土や砂質土など幅広い土質に対応可能です。試験方法を変更することで、短期的な安定性から長期的な地盤挙動まで確認できます。
- Q7. 三軸圧縮試験の結果はどのように活用されますか？
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A. 建物や土木構造物の基礎設計、地盤改良工法の検討、斜面安定解析などに活用されます。地盤の強度や安定性を把握するための重要な試験データとなります。
四国の地盤調査会社
