1 土の性質圧密、土圧基礎/問題3 専門科目 建設部門/技術士第一次試験


土の基本的な性質/問題3 専門科目 建設部門/これだけ項目集 1

1技術士 3専門 建設  H30-01-1  H30-01-5  H28-01  H26-01-1   H24-01-1   H24-02
間隙比と間隙率 。

・土の全体積に対する間隙の体積の比を、間隙率と呼ぶ。
・間隙比eと間隙率nの関係は、n=e/(1+e) ×100 (%) である。
・間隙比eは、土粒子密度ρs と乾燥密度ρd を用いて、e=ρs/ρd -1 と求める。

1技術士 3専門 建設  H28-02-4  H25-01-3
最大間隙比 。

・最大間隙比とは、砂の最も緩い状態における間隙比のことであり、砂の相対密度を求めるために必要な間隙比の1つである。

1技術士 3専門 建設  H29-02-3
粗粒土の間隙比 。

・粗粒土の構造(単粒構造)において、間隙比が低い(小さい)構造を密な状態、間隙比が高い(大きい)構造を緩い状態と表現する。

1技術士 3専門 建設  H30-02-4  H24-05-4
間隙水 。

・空気を含む土の間隙内では間隙水の表面張力によって水圧が空気圧よりも低下し、その分だけ地下水面から水が吸い上げられてくる。水圧と空気圧の差をサクションという。間隙のサイズが小さいほどサクションは大きくなる。
・間隙水圧は、土中の間隙水が有する圧力をいう。飽和土中の水が静止している場合には、間隙水圧は静水圧に等しい。

1技術士 3専門 建設  H30-01-2  H29-02-1  H26-01-2
飽和度 。

・飽和度とは、土の間隙の堆積に対する間隙中の水の体積の割合をいう。
・飽和度Sr は、含水比w、土粒子密度ρs、水の密度ρw、間隙比eを用いて、
 Sr = wρw/eρs × 100 (%) と求める。

1技術士 3専門 建設  H28-02-2  H25-01-5
飽和と不飽和 。

・飽和とは、土中の間隙が水で完全には満たされている状態をいう。
・不飽和とは、土中の間隙中に土壌水と土壌空気が共存している状態をいう。

1技術士 3専門 建設  H30-01-3  H29-02-1  H24-01-2
含水比 。

・土粒子の質量に対する間隙水の質量の比を、含水比と呼ぶ。
・含水比とは、土粒子の質量に対する間隙に含まれる水の質量の割合を百分率で表したものをいう。
・粗粒土では、その粒度分布が透水性や力学的性質に影響するが、細粒土の力学的性質は、含水比wの多少によって大きく変化する。

1技術士 3専門 建設  H28-02-5  H26-01-5  H25-01-1
液性限界と液性指数 。

・液性限界とは、細粒土のコンシステンシー限界の1つで、土を練り返したときの液性状態と塑性状態の境界の含水比をいう。
・液性指数が大きいほど、土の鋭敏比が増大する。

1技術士 3専門 建設  H30-01-4  H29-02-2  H28-02-1  H26-01-3
  H25-01-2
土の乾燥密度と湿潤密度 。

・土の単位体積当たりの質量を土の密度という。
・土粒子の密度ρs は、土粒子の構成物の単位体積当たりの平均質量である。
・土の単位体積重量とは、土の単位体積当たりの重量をいう。
・単位体積の土に含まれる土粒子の重量を、乾燥単位体積重量(乾燥密度)という。
・単位体積の土に含まれる土粒子と水の和の重量を、湿潤単位体積重量(湿潤密度)という。

・締固め方法や締固めエネルギーが異なれば、最適含水比やそれに対応する最大乾燥密度は変化する値である。
・最大乾燥密度は、乾燥密度と含水比の関係を描いた締固め曲線の頂点の密度である。

1技術士 3専門 建設  H29-02-5  H28-02-3  H25-01-4
粒度 。

・粒度(粒径分布もしくは粒度分布ともいう。)とは、土を構成する土粒子を粒径によって区分けしたときの分布状態のことで、粒径加積曲線図によってこれを知ることができる。
・粒度分析結果は、粒径を横軸に対数目盛で、通過百分率(質量)を縦軸に普通目盛で取ったグラフに描いた曲線の粒径加積曲線によって表される。
・さまざまな粒径の土粒子が適度に混じり合った土は締固めやすい特色を持ち、粒度配合の良い土と呼ばれる。このような土の粒径加積曲線は、水平に幅広く描かれる。

1技術士 3専門 建設  H29-02-4  H24-01-5
粒径 。

・日本統一分類法では、粒径が0.075mm以下の土粒子を細粒分(細粒土)と呼び、特に粒径が0.005mm以下の土を粘土という。
・地盤材料の工学的分類方法に基づく地盤材料の粒径区分では、粒径が2mmから75mmの粒子を礫(れき)粒子と呼ぶ。

1技術士 3専門 建設  H26-01-4
コンシステンシー指数 。

・コンシステンシー指数Ic は、液性限界wL、含水比w、塑性指数IP を用いて、
 Ic=(wL-w)/IP と定義される。

1技術士 3専門 建設  H24-01-3  H24-01-4
塑性限界と塑性指数 。

・縦軸を塑性指数、横軸を液性限界とした細粒土の工学的分類に用いる図を、塑性図と呼ぶ。
・液性限界と塑性限界との差を塑性指数と呼ぶ。

1技術士 3専門 建設  H30-02-5  H26-02-1  H26-02-4  H26-02-5
透水係数 。

・土の透水性を定量的に表す透水係数は、土の種類、密度や飽和度などによって大きく異なる。
・締固めた供試体を用いた室内透水試験の結果は、アースダムや堤防、道路、埋立地といった人工造成地盤の透水性、浸透水量を推定することに利用されることが多い。
・透水係数が10^(-9)m/s未満の土は、実質上不透水であると考えてもよい。
・透水の流速や方向が位置によって異なる2次元透水現象は非一様問題である。これを解く方法の1つとして、等ポテンシャル線と流線による図形的解法(正方形流線網)がある。

1技術士 3専門 建設  H30-02-3  H26-02-3  H24-05-3
透水試験 。

・土の透水係数を求める方法には室内透水試験と現場透水試験がある。
・土の室内透水試験には、定水位透水試験と変水位透水試験がある。
・定水位透水試験は、透水係数が10^(-2)~10^(-3)m/s程度の透水性の大きい砂質土に適用される。
・変水位透水試験は、透水係数が10^(-3)~10^(-6)m/s程度の透水性の比較的小さい細砂やシルト質土に適用される。
・1本のボーリング孔や井戸を利用して地盤の透水係数を求めることを目的とした原位置透水試験を、単孔式透水試験という。

1技術士 3専門 建設  H26-02-2  H24-05-1
ダルシーの法則 。

・動水勾配と土中を流れる流速との間に、水の流れが層流である限り比例関係が成り立つ。この関係をダルシーの法則という。
・飽和した多孔質媒体中の地下水の流量、速度は、ダルシーの法則に従う。

1技術士 3専門 建設  H29-03  H25-03
定水位透水試験の模式図

 下図は、定水位透水試験の模式図である。容器Ⅰの中に長さL、断面積Aの円筒形の砂供試体を作製し、容器Ⅰ上部の水面を一定位置に保ちながら給水を行う。砂供試体を通過した水を、パイプを通して容器Ⅱに導き、容器Ⅱの水位を一定に保ちながら、あふれる水の量を測定する(このとき、水頭差hは一定に保たれる)。ある程度水を流して定常状態になったときを見計らって、あふれる水の量を測定すると、単位時間当たりの流量がQであった。
 ダルシーの法則が成り立つとき、この砂供試体の透水係数kとQ、h、L、Aの関係を表している式を求める。

cc18cb7444b34786b14dff4d98e6adc1 - 1 土の性質圧密、土圧基礎/問題3 専門科目 建設部門/技術士第一次試験

 ダルシーの法則が成り立つことから、土中の水の流速Vは、動水勾配iに比例する。
 土中の水の流速 V = 透水係数×動水勾配 = k×i
 土中の動水勾配 i = h/L
 単位時間当たり水の流量 Q = 土中の水の流速×断面積
              = V×A = k×i×A = k×h/L×A
 したがって、関係式は Q/A = k×h/L となる。

1技術士 3専門 建設  H25-02
土粒子、水、空気の三相模式図

 下図は、土粒子、水、空気の三相から成る土の構成を各層に分離して模式的に描いた図である。図中の記号を用いて土の状態量を表した次の式は、次の通りである。
 ただし、長さの単位をcm、質量の単位をg とする。

7d604da2a44eba2aa3d14cc0ab8710a1 - 1 土の性質圧密、土圧基礎/問題3 専門科目 建設部門/技術士第一次試験

・土粒子の密度 ρs = ms/Vs [g/cm3]
・間隙比 e = Vv/Vs
・間隙率 n = Vv/V ×100 = (V-Vs)/V ×100 [%]
・含水比 w = mw/ms ×100 [%]
・飽和度 Sr = Vw/Vv ×100 [%]

1技術士 3専門 建設  H30-02-1
地下水 。

・不透水層に囲まれた場所の地下水は高い圧力を受けていることが多く、ここに井戸を掘ると水位が上がって水が噴き出す自噴井となる。このような地下水を被圧地下水という。

1技術士 3専門 建設  H30-02-2  H24-05-5
土中の水頭 。

・土中の流れに対しては、速度水頭は無視することができ、全水頭は、圧力水頭と位置水頭の和で定義している。

1技術士 3専門 建設  H24-05-2
動水勾配 。

・限界動水勾配とは、上向きの浸透力によって土中の有効応力が次第に減少してゼロになるような動水勾配をいう。

土の圧密とせん断/問題3 専門科目 建設部門/これだけ項目集 2

1技術士 3専門 建設  H29-01  H27-03
土の圧密1

・土の圧密は、土粒子及び間隙水は事実上圧縮しないものと考えてよい。
・土の圧密による体積減少は土の間隙の減少によるものであり、飽和土の場合、体積減少に等しい分だけの間隙水が排出される。
・粗い砂や礫のように透水性の高い土の場合、圧密は短時間で終了する。
・粘土のような透水性の低い土では、間隙水の排出に長時間を要する。
・締固めた土は一般的に、乾燥密度が高いほど強度が大きく、圧縮性が低く、透水係数が小さい。
・このような土の圧密現象を扱う場合、圧密荷重と圧密量の関係に加えて、圧密の時間的推移が問題となる。

1技術士 3専門 建設  H26-04  H25-04  H24-06
土の圧密2

・圧縮曲線とは、圧密試験で得られた圧密圧力と間隙比又は体積比の関係を、圧密圧力を対数目盛りにとって描いた曲線である。

・正規圧密とは、土が現在受けている有効土被り圧が先行圧密圧力より大きくなっている状態をいう。
・過圧密とは、土が現在受けている有効土被り圧が先行圧密圧力より小さくなっている状態をいう。
・過圧密比とは、地盤内で現在受けている有効土被り圧に対する圧密降伏応力の比である。

・圧密係数は、粘土の圧密速度を支配する土質定数をいい、体積圧縮係数と透水係数により定義される。
・圧密とは、土が内部間隙水の排出を伴いながら徐々に圧縮していく現象をいう。

・圧密降伏応力とは、粘土が弾性的(可逆的)な挙動を示す過圧密の範囲から塑性的(非可逆的)な挙動を示す正規圧密の範囲に移行する境界の応力をいう。

・一次圧密は、過剰間隙水圧が消散する過程を表し、二次圧密は、一次圧密終了後の粘土骨格の粘性圧縮に起因して生じる。
・一次圧密は、圧密曲線の圧密量のうち、熱伝導型圧密方程式の解に従う圧密度100%までに対応する部分をいう。

・K_O圧密は、三軸圧密試験において円柱供試体の外周面の側方向変位が生じない状態で行う圧密をいう。

・過剰間隙水圧は、圧密が終了したときの定常状態における間隙水圧を基準とし、それを上回る分の間隙水圧をいう。

1技術士 3専門 建設  H30-03-1  H26-05-3
鋭敏比と非排水せん断強度の比 。

・鋭敏比とは、粘性土の乱さない試料と、これを同じ含水比のまま十分に練り返した練返し試料のそれぞれの非排水せん断強度の比である。

1技術士 3専門 建設  H30-03-5  H26-05-1  H24-03-5
せん断過程における応力経路 。

・応力経路とは、主としてせん断過程における地盤材料の応力状態の変化を、2つの応力成分を両軸にとった応力平面上の点の軌跡として表したものである。

1技術士 3専門 建設  H25-05
非排水せん断強さ

・正規圧密粘土の非排水せん断強さは、圧密圧力の大きさに比例して変化する。
・過圧密粘土を非排水せん断すると、破壊時には負の間隙水圧が発生する。

1技術士 3専門 建設  H30-03-4  H27-01  H26-05-4  H24-03-2
非排水せん断強度と一軸圧縮強度 。

 飽和粘土の供試体を用いて一軸圧縮試験を行ったら、一軸圧縮強さがqu となった。この土のせん断抵抗角φu と非排水せん断強さcu の組合せは、次の通りである。
・土のせん断抵抗角 φu = 0゜
・非排水せん断強さ cu = 1/2・qu

・粘土の非排水せん断強度は、一軸圧縮強度の 1/2 倍程度になる。

1技術士 3専門 建設  H30-03  H26-05-2  H25-05-4  H24-03
圧密排水(CD)試験 。

・圧密非排水試験とは、供試体をある圧力で圧密したのち、供試体の排水あるいは吸水を許さずにせん断する試験である。
・圧密排水(CD)試験は、せん断前に十分圧密させ、さらにせん断中にも供試体中に、間隙水圧を生じさせないように排水をしながらせん断を行う試験である。
・非圧密非排水試験は、地盤内の応力変化する時間が、発生する間隙水圧の消散時間に比べて短い場合を想定した試験である。

・一軸圧縮試験は、セメンテーションあるいは見かけの粘着力を有し、透水性の低い地盤材料を対象とする簡単な非圧密非排水試験である。
・三軸圧縮試験は、主に破壊時の主応力状態を求めることによって土のせん断強度や強度定数を求める試験である。

1技術士 3専門 建設  H28-03  H26-05  H25-05-3  H24-03-1
土のダイレイタンシー

・土はせん断されると体積を変化させようとする性質を顕著に示す。
・この性質をダイレイタンシーといい、膨張しようとする場合を正のダイレイタンシー、収縮しようとする場合を負のダイレイタンシーと呼ぶ。
・ダイレイタンシーの正負やその現れ方は排水条件と土の密度によって異なる。
・ダイレタンシーが正になるのか負になるのかは、土の密度に依存しており、一般に正規圧密粘土はダイレタンシーが負になる。

土圧と基礎/問題3 専門科目 建設部門/これだけ項目集 3

1技術士 3専門 建設  H30-04  H27-02  H26-03-02  H25-06  H24-04
主働土圧・受動土圧・静止土圧

・主働土圧とは、土が水平方向に緩む方向で変形していくとき、水平土圧が次第に減少し、最終的に一定値に落ち着いた状態で発揮される土圧である。
・受働土圧とは、士を水平方向に圧縮していくとき、水平土圧が次第に増大し、最終的に一定値に落ち着いた状態で発揮される土圧である。
・静止土圧とは、地盤の水平変位が生じない状態における水平方向の土圧である。

・主働状態とは、擁壁などが前方に移動するときのように、土が水平方向に緩む方向で変形していくとき、水平土圧が次第に減少して最終的に一定値に落ち着いた状態をいう。
・受働状態とは、擁壁などを背面の上に向かって押し込む側に移動させると、土が水平方向に圧縮され水平土圧が増大し、押し上がった土が最大の土圧となる状態をいう。

・主働土圧:土が動いて壁を押す場合の土圧、
      上載圧が側圧より大きい場合の土のせん断すべり
・受働土圧:壁が動いて土を押す場合の土圧、
      側圧が上載圧より大きい場合の土のせん断すべり
・静止土圧:壁が動かない状態

・主働土圧 < 静止土圧 < 受動土圧

1技術士 3専門 建設  H30-04  H25-06
クーロンの土圧、ランキン土圧

・クーロンの土圧とは、土くさびに働く力の釣り合いから壁面に働く土圧の合力を求めるための理論をいう。
・ランキン土圧とは、擁壁の摩擦や形状は考えず、重力だけが作用する裏込め土の内部の応力の平衡状態から、土圧を求める方法をいう。

1技術士 3専門 建設  H30-04  H25-06
土被り圧

・土被り圧とは、地盤中のある点において、その上に存在する土や岩の自重によって生じる鉛直方向の有効応力である。

1技術士 3専門 建設  H29-04  H27-04
鉛直有効応力

 下図に示す均質な水平成層地盤の地表面から深さ5.0mの点Aにはたらく鉛直有効応力σ’vの値を求める。
 地表面から地下水面の深さ    zt  = 2.0m
 地下水面から点Aの深さ    zsat  = 3.0m
 地下水面以浅の湿潤単位体積重量 γt  = 18.0kN/m^3
 地下水面以深の飽和単位体積重量 γsat = 19.8kN/m^3
 水の単位体積重量        γw  = 9.8kN/m^3
 地下水面以深の地盤は完全に飽和しており、地盤内に浸透流はないものとする。

0af74490776c85eca0244760242d3823 - 1 土の性質圧密、土圧基礎/問題3 専門科目 建設部門/技術士第一次試験

 鉛直有効応力 σ’v = 土の単位体積重量×深さ = γ×z より
 地表面から深さ5.0mの点Aにはたらく鉛直有効応力σ’v は、
 鉛直有効応力 σ’v = γt×zt +(γsat-γw)×zsat
          = 18.0×2.0 +(19.8-9.8)×3.0
          = 66.0 kN/m^2

1技術士 3専門 建設  H28-04  H26-03-1
基礎工

・テルツァギーの支持力公式における支持力係数は、地盤のせん断抵抗角(土の内部摩擦角)のみにより求まる。
・構造物基礎地盤の圧密沈下とは、長期にわたって継続的に発生する沈下である。
・基礎の荷重と沈下の関係は非線形であるが、浅い基礎の即時沈下の概略値は地盤を弾性体とみなして計算することができる。
・杭基礎において、杭の支持力が主として先端支持力からなる場合を支持杭、主として周面摩擦力からなる場合を摩擦杭と呼ぶ。
・杭の鉛直支持力は、先端支持力と周面抵抗力からなる。

1技術士 3専門 建設  H27-02  H24-04
支持力と基礎

・直接基礎とは、上部構造からの荷重を基礎スラブの底面から地盤に直接伝える基礎のことである。
・地盤が構造物の荷重を支える能力を支持力という。
・杭の周面抵抗力とは、杭の周面を通して地盤から受ける杭軸方向の抵抗力のことである。
・極限支持力とは、地盤がせん断破壊を生じずに支え得る基礎の最大荷重あるいは荷重強度のことである。
・極限支持力を構造物の重要性や地盤条件に応じて選んだ安全率で割った値を許容支持力という。

1技術士 3専門 建設  H26-03
斜面安定

・斜面のすべりに対する安全率の値を具体的に求める方法には、すべり面の形状を円形と仮定する円弧すべり解析と、任意形状のすべり面を対象とした非円形すべり面解析がある。
・地すべり対策工は、地すべりの発生機構及び規模に応じて、抑制工と抑止工を適切に組み合わせて計画する。

土の性質圧密、土圧基礎/問題3 専門科目 建設部門/過去問からの出題傾向

技術士第一次試験/問題3 専門科目 建設部門

◎は、予想が的中したものです。

重点予想 H30 H29 H28 H27 H26 H25 H24
◇ 土の基本的な性質
 間隙比と間隙率 。
 最大間隙比 。
 粗粒土の間隙比 。
 間隙水 。
 飽和度 。
 飽和と不飽和 。
 含水比 。
 液性限界と液性指数 。
 土の乾燥密度と湿潤密度 。
 粒度 。
 粒径 。
 コンシステンシー指数 。
 塑性限界と塑性指数 。
 透水係数 。
 透水試験 。
 ダルシーの法則 。
 定水位透水試験の模式図
 土粒子、水、空気の三相模式図
 地下水 。
 土中の水頭 。
 動水勾配 。
◇ 土の圧密とせん断、土圧と基礎
 土の圧密1
 土の圧密2
 鋭敏比と非排水せん断強度の比 。
 せん断過程における応力経路 。
 非排水せん断強さ
 非排水せん断強度と一軸圧縮強度 。
 圧密排水(CD)試験 。
 土のダイレイタンシー
 主働土圧・受動土圧・静止土圧
 クーロンの土圧、ランキン土圧
 土被り圧
 鉛直有効応力
 基礎工
 支持力と基礎
 斜面安定
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