こんにちは大野です。
今日は山留を計画するときの構造計算に用いる土質定数についてのお話です。
仮設構造物の設計においては、土質定数の設定が、作用土圧や抵抗土圧、あるいは掘削底面の影響に大きく影響します。
必要な土質定数は以下のものがあります。
①N値
②土の単位体積重量
③せん断抵抗角（内部摩擦角）
④粘着力
⑤水平地盤反力係数
N値
N値は、標準貫入試験法により求める値です。
柱状図にN値の表示があります。
↓柱状図の例
青枠の数値がN値になります。
土の単位体積重量
土の単位体積重量は、土質試験から得られた実重量を用いることを原則しています。
しかし、標準貫入試験を行うときに、単位体積重量を試験しない場合があります。
その時は下の表を参考にして、設定してください。
※単位：ｋN／m3
上表は湿潤状態（地下水位以深）の単位体積重量で地下水位より上部の乾燥単位体積重量は土木基準の設計では9.0ｋN／ｍ３・建築基準での設計では10.0kN／ｍ３を差し引いた値を設定します。
せん断抵抗角（内部摩擦角）φ（°）
砂質土のせん断抵抗角（内部摩擦角）が試験結果から得られない場合は、N値から換算式を用いて求めます。
ただし、単位体積重量と同じで、土木基準と建築基準では換算式では違います。
土木：φ＝√(１５N)+15
建築：φ＝√(20N)+15
N：N値
粘着力 C（ｋN／ｍ２）
粘着力は、土質試験結果から求めることが望ましいが、試験をしない場合は下の表を参考にして決定する。
単位：ｋN／ｍ２
この表のほかに
テルツァギー・パックの式
C=N／０．１６（ｋN／ｍ２）
から求める方法もあります。
上の表の範囲と同様の値になります。
水平地盤反力係数ｋｈ（ｋN／ｍ３）
水平地盤反力は土留壁の水平変位等に用いられる係数となる。
地盤が山留壁を押さえる強度を表す係数です。
この値も土木基準と建築基準で違ってきます。
建築基準（建築学会）
砂質地盤
Kｈ＝α×１０００×N
α：下限値＝０．５ 上限値＝２．０ N：N値
粘性土
ｋｈ＝α×１００×C
α：下限値＝０．５ 上限値＝２．０ C：粘着力（ｋN／ｍ３）
土木基準（道路土工）
ｋｈ＝η×ｋH0×（BH／0.3）－３／４
ここに、η：壁体形式に関わる係数
連続した壁体の場合 η＝１
親杭横矢板の場合 η＝Bo／Bf、ただし η≦４
Bo:親杭中心間隔（ｍ） Bf:親杭フランジ幅（ｍ）
BH：換算載荷幅（ｍ）親杭横矢板壁、連続壁ともにBH＝10.0m
ｋH０：直径３０ｃｍの剛体円板により平板載荷試験の値に相当する水平方向地盤反力係数（ｋN/ｍ３） kH0=1/0.3×α×E0
E0：地盤の変形係数（kN／ｍ２）
α：地盤反力係数の推定に用いる係数
Eoとαの関係
①Eo:ボーリング孔内で測定した変形係数→ α＝４
②Eo:供試体の一軸または三軸圧縮試験から求めた変形係数→ α＝４
③標準貫入試験のN値よりEo=2800×Nで求めた変形係数→ α＝１
今日は山留計画に使用する土質定数の話でした。
土質定数はN値さえわかれば、換算式がありますので、計画はできることになります。
軟弱地盤や大規模掘削では土質試験をしたほうがいいですが、その他は現場の状況を考慮してN値のみで計画をすることは可能です。
それではまた ！！
