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圧密度とは？1分でわかる意味、求め方、単位、圧密度90、100の意味、時間係数との関係は？
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圧密度とは、全圧密量に対する任意の時間tにおける圧密量との比率です。圧力により土が圧縮されるとき土の間隙の体積が減少します。よって、初期状態の間隙比から圧密終了時点の間隙比、あるいは、任意の時間tにおける間隙比の差をとることで圧密量が算定できます。今回は圧密度の意味、求め方、単位、圧密度90、100の意味、時間係数との関係について説明します。間隙比、過剰間隙水圧の詳細は下記が参考になります。
過剰間隙水圧とは？1分でわかる意味、求め方、読み方、間隙水圧との違いは？
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圧密度とは？求め方は？
圧密度とは、全圧密量に対する任意の時間tにおける圧密量との比率です。圧力により土は圧縮され、同時に土に含まれる間隙（水、空気）が排出されます。このとき土の間隙の体積は減少します。つまり圧密量は
・初期状態の間隙比－圧密中のある時点における間隙比
から算定できます。また全圧密量は「初期状態の間隙比から圧密完了時の間隙比の差分」を求めれば良いので、圧密度Ｕの求め方は
・Ｕ＝(e0－e)/(e0－emin)
です。e0は初期状態の間隙比、eminは圧密完了後の間隙比、eは任意の時点における間隙比です。また、上記の値を100倍して％で表すこともあります。圧密度を％の値で示す求め方は
・Ｕ＝(e0－e)/(e0－emin)×100
です。
また、土の圧密の進行具合を過剰間隙水圧と結びつけて圧密量、圧密度を算定することも可能です。土が圧密される初期状態では過剰間隙水圧Δuが最大で、圧密が進行に従いΔuは減少し、圧密完了後にはΔu＝0となります。よって、圧密度は
・Ｕ＝(u0－u)/u0またはＵ＝(u0－u)/u0×100
です。u0は初期状態の過剰間隙水圧、uは任意の時点における過剰間隙水圧です。
過剰間隙水圧とは？1分でわかる意味、求め方、読み方、間隙水圧との違いは？
あるいは、圧密沈下量をもとに圧密度を算定してもよいでしょう。圧密完了時の圧密沈下量に対して、任意の時点における圧密沈下量の比率が圧密度なので
・Ｕ＝S/SmaxまたはＵ＝S/Smax×100
です。間隙比、圧密度の求め方の詳細は下記が参考になります。
圧密度の求め方は？1分でわかる意味、単位、圧密度90％、100％の意味は？
圧密度の単位は？
圧密度は無次元数のため単位は無しです。ただし％を用いることもあります。前述したように、圧密度は間隙比の差分の比率、あるいは、過剰間隙水圧の差分の比率で算定します。算定した比率を100倍すれば％の値に変換できます。
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圧密度90％、100％の意味は？
圧密度90％、100％の意味を下記に示します。
・圧密度90％ ⇒ 全圧密量に対して任意の時間tにおける圧密量が90%進行した状態
・圧密度100％ ⇒ 全圧密量に対して任意の時間tにおける圧密量が100%進行した状態（圧密完了）
圧密度と時間係数との関係は？
圧密度と時間係数の関係を下記に示します。なお下表に示す圧密度と時間係数の関係は、過剰間隙水圧が全圧密層にわたり一定である場合の値です。
【圧密度と時間係数の関係】
| U | Tv |
| 0.1 | 0.008 |
| 0.2 | 0.031 |
| 0.3 | 0.071 |
| 0.4 | 0.126 |
| 0.5 | 0.197 |
| 0.6 | 0.287 |
| 0.7 | 0.403 |
| 0.8 | 0.567 |
| 0.9 | 0.848 |
一次元圧密の基礎方程式より境界条件に応じて圧密度の結果も異なる点に注意しましょう。時間係数の詳細は下記をご覧ください。
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まとめ
今回は圧密度について説明しました。圧密度とは、圧密完了時における圧密量に対する、任意の時点における圧密量との比率、または比率を百分率で表した値です。圧密量は間隙比、過剰間隙水圧、圧密沈下量を用いる方法などがあります。間隙比、過剰間隙水圧、時間係数の詳細など下記も勉強しましょう。
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- 略歴▼
- 名前 ハナダユキヒロ/MITUME lab主宰.（筆者のコラムはこちら）
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
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