一軸圧縮強度について
2021年07月31日 地質
一軸圧縮強度について説明します。一軸圧縮強度とは何か、一軸圧縮強度とn値・粘着力・地耐力との関係、一軸圧縮強度を測定する意義を順次解説していきます。これらの用語が地盤改良の品質管理において欠かせないことがおわかりいただけると思います。
一軸圧縮強度とは
一軸圧縮強度（一軸圧縮強さ）はquという記号で表します。側圧がない状態で圧縮荷重を行う際の試供体の最大強度を指します。試供体を鉛直方向に圧縮し、圧縮力を徐々に増します。これによって試供体の強度が増していきますが、ある時点で試供体の圧縮強度はピークを迎えます。その後、強度は低下していきます。ピーク時の強度が圧縮強度です。
尚、三軸圧縮試験は試供体を三方向から圧縮する試験です。一軸圧縮試験は三軸圧縮試験と比較して簡便に実施できる上に、地盤の力学性状を測る有効な方法です。地盤改良の現場で一軸圧縮試験が定着しているのはこのためです。
一軸圧縮強度とn値・粘着力・地耐力の関係
地盤の固さを示す値であるn値と一軸圧縮強度は関係があります。一軸圧縮強度とn値との関係はqu=12.5nで表せます。一軸圧縮試験を実施しなくてもn値がわかればquを推定することは可能なのです。n値が20の場合、qu=12.5×20=250です。
次に、一軸圧縮強度と粘着力の関係を説明します。粘着力とは、土のせん断強さ（τ＝c＋σtanΦ）のうち、鉛直方向に関係の無い成分定数cのことです。一軸圧縮強度と粘着力の関係はc=qu/2で表せます。n値から一軸圧縮強度を、さらに粘着力を推定できるということです。n値が20としたらc=12.5×20÷2=125です。
粘着力は地耐力とも深い関わりがあります。一軸圧縮強度quが大きくなると粘着力が強くなり、地耐力も強くなります。地耐力は地盤の耐力のことで、地耐力が大きいほど安定性のある地盤といえます。単位はkN/㎡です。地耐力もn値からおおよそ換算できます。地耐力（目安）＝n値×10（kN／㎡）です。先述のとおり一軸圧縮強度とn値の関係はqu=12.5nで表せるので、n値が10の場合のquはおよそ125・地耐力はおよそ100、n値が20の場合のquはおよそ250・地耐力はおよそ200です。
一軸圧縮強度を測る意義
株式会社セリタ建設では、品質管理として地盤改良後に改良土の一軸圧縮試験を行い確認しています。一軸圧縮強度はn値・粘着力・地耐力と深く関わる重要な指標です。工事がひととおり終わったら完了ではなく、一軸圧縮試験の結果、設計基準強度を超えた値が確認できたときに完了となります。一軸圧縮強度を測ることは地盤改良の成果を確認することなのです。
重要ポイントをQ&A形式で確認
Q1. 一軸圧縮強度とは何ですか？どのように測定されますか？
A1. 一軸圧縮強度（qu）とは、側圧がない状態で圧縮荷重を行う際の試供体の最大強度を指します。試供体を鉛直方向に圧縮し、圧縮力を徐々に増していきます。試供体の強度は増していきますが、ある時点でピークを迎えます。その後、強度は低下していく特徴があります。このピーク時の強度が一軸圧縮強度です。三軸圧縮試験と比較して簡便に実施できる利点があります。地盤の力学性状を測る有効な方法として広く活用されています。地盤改良の現場で一軸圧縮試験が定着しているのはこのためです。
Q2. 一軸圧縮強度とn値にはどのような関係がありますか？
A2. 地盤の固さを示すn値と一軸圧縮強度には明確な関係があります。一軸圧縮強度とn値の関係は「qu=12.5n」という式で表せます。一軸圧縮試験を実施しなくてもn値がわかればquを推定できます。例えばn値が20の場合、qu=12.5×20=250となります。この関係式により、現場で得られたn値から簡単に一軸圧縮強度を算出できます。地盤調査の効率化に役立つ重要な関係式です。実務では広く活用されている換算方法となっています。
Q3. 一軸圧縮強度と粘着力の関係を教えてください
A3. 一軸圧縮強度と粘着力には密接な関係があります。粘着力とは、土のせん断強さのうち鉛直方向に関係の無い成分定数cのことです。一軸圧縮強度と粘着力の関係は「c=qu/2」で表せます。n値から一軸圧縮強度を、さらに粘着力を推定できるということです。例えばn値が20の場合、c=12.5×20÷2=125となります。この換算により、複数の試験を行わなくても地盤の性質を把握できます。品質管理や設計において効率的な評価が可能になります。
Q4. 一軸圧縮強度と地耐力にはどのような関係がありますか？
A4. 一軸圧縮強度quが大きくなると粘着力が強くなり、地耐力も強くなる関係があります。地耐力は地盤の耐力のことで、地耐力が大きいほど安定性のある地盤といえます。単位はkN/㎡で表されます。地耐力もn値からおおよそ換算できる特徴があります。「地耐力（目安）＝n値×10（kN／㎡）」という式が用いられます。例えばn値が10の場合、quはおよそ125で地耐力はおよそ100です。n値が20の場合、quはおよそ250で地耐力はおよそ200となります。
Q5. 一軸圧縮強度を測定する意義は何ですか？
A5. 一軸圧縮強度を測ることは地盤改良の成果を確認することです。地盤改良工事では、品質管理として改良後に改良土の一軸圧縮試験を行います。一軸圧縮強度はn値・粘着力・地耐力と深く関わる重要な指標です。工事がひととおり終わったら完了ではありません。一軸圧縮試験の結果、設計基準強度を超えた値が確認できたときに完了となります。この試験により改良効果が数値で確認できます。安全で安定した地盤が構築されたことを客観的に証明できる重要な検査です。
Q6. 一軸圧縮試験が地盤改良現場で定着している理由は何ですか？
A6. 一軸圧縮試験が地盤改良現場で定着している理由は、簡便性と有効性の両立にあります。三軸圧縮試験と比較して簡便に実施できる利点があります。地盤の力学性状を測る有効な方法として信頼性が高いためです。現場での測定が容易であり、結果も迅速に得られます。コストや時間の面でも効率的な試験方法です。地盤改良の品質管理において欠かせない検査として広く採用されています。実務での使い勝手の良さが普及の大きな要因となっています。
Q7. n値から一軸圧縮強度や地耐力を推定する実務上のメリットは何ですか？
A7. n値から一軸圧縮強度や地耐力を推定できることは、実務上大きなメリットがあります。複数の試験を実施しなくても地盤の性質を総合的に把握できます。現場での調査や試験の手間とコストを削減できる利点があります。「qu=12.5n」や「地耐力＝n値×10」という換算式により迅速な評価が可能です。設計や施工計画の初期段階で地盤状態を推定できます。効率的な品質管理と工程管理に貢献しています。地盤改良工事の計画立案に役立つ実用的な方法です。
Q8. 一軸圧縮強度の測定が地盤改良の品質管理において重要な理由は何ですか？
A8. 一軸圧縮強度の測定は地盤改良の品質管理において不可欠です。改良土が設計基準強度を満たしているか数値で確認できるためです。改良効果を客観的に評価し、施工の適切性を証明できます。n値・粘着力・地耐力と深く関わる総合的な指標となっています。工事完了の判断基準として明確な根拠を提供します。安全で安定した地盤が構築されたことを保証する重要な検査です。発注者や関係者への説明責任を果たす上でも欠かせない試験となっています。
