土圧

土圧について

土圧（earth pressure）とは、地盤内部に存在する土による圧力のことを指します。この圧力は、さまざまな状態に応じて変動し、特に擁壁に対する土圧の影響は重要です。擁壁の設計において、土圧を正確に計算することが不可欠です。

土圧と水圧の違い

土圧と水圧は、発生するメカニズムに異なる特徴があります。水圧は静止状態の水によって生じ、特定の点において均等に作用します。これは水の単位体積重量に、その上にある水の高さを乗じることで算出されます。

一方、土圧は鉛直方向については、土の単位体積重量に深さをかけた値が用いられますが、水平方向については、土の単位体積重量に深さを乗じた値の0.4～0.7倍が適用されます。さらに、土の状態により、水平土圧は時間や条件によって異なり、主働土圧、受働土圧、静止土圧といった異なる種類に分類されます。

土圧の種類

土圧は主に以下の三種に分類されます。

1. 主働土圧：鉛直応力が支配する状態で、土が破壊状態にあるときの水平土圧。
2. 受働土圧：水平応力が支配し、土が崩壊状態に至るときの水平土圧。
3. 静止土圧：地盤内で静止している際の土圧。

これらの種類は、土の性質や周囲の条件によって異なります。

土圧の計算方法

一般的な土圧の計算方法には、ランキン土圧とクーロン土圧の二つがあります。

ランキン土圧

ランキン土圧は、以下の仮定のもとで計算されます。

• - 擁壁の影響を無視する。
• - プラスチック平衡状態を想定する。
• - 傾斜角は考慮しない。

この方法では、最大主応力と最小主応力を用いて平衡方程式を解き、主働土圧係数を用いて土圧を求めます。

クーロン土圧

クーロン土圧は、より複雑な条件を考慮に入れることができ、特に壁体との摩擦や傾斜を考慮します。この理論では、土が滑り面に沿って移動することを前提に、土くさびの形状を用いて土の質量を計算します。

主働土圧と受働土圧をそれぞれ計算する必要があり、地盤の状態に応じたバリエーションがあります。

ランキン土圧とクーロン土圧の相違

両者は異なる前提のもとに成り立っていますが、どちらも土圧の推定に有用です。適用するシーンに応じて使い分けることが求められます。ランキン土圧が適用される場合は、非せん断の土壌の場合が多く、クーロン土圧はより現実的な条件下で用いられます。

参考文献

• - 石原研而『土質力学』。
• - 地盤工学会『地盤工学用語辞典』。

土圧の正確な理解は、土木工事や建設設計において必須であり、擁壁の設計や施工において重要な役割を果たします。

もう一度検索