三相モデル
三相モデルは、土を「土粒子・水・空気」の3つの相に分けて表した模式図です。それぞれの体積や質量の比から、含水比・間隙比・飽和度などの土の状態を表す値を求めるための、土質力学の基礎になります。
セクション別の図解
三相モデルから含水比や間隙比などを計算し、その土が締固めや地盤として適するかを判断する流れが示されています。
三相モデルは、土の状態を数値で表すために使われます。各成分の体積・質量から含水比・間隙比・飽和度などを計算すれば、その土がどれだけ水を含み、どれだけすき間が多いかがわかります。これらは、締固めのしやすさや地盤の安定、液状化の起こりやすさを判断する手がかりになります。計算では各記号(土粒子・水・空気の体積や質量)の意味を正しく押さえることが前提です。
三相モデルを中心に、含水比・間隙比・飽和度などの値が、それぞれどの成分の比から求まるかが結びつけて示されています。
土の状態を表す値は、どれも三相モデルの各成分の比として定義されます。含水比は水の質量を土粒子の質量で割った値、間隙比はすき間の体積を土粒子の体積で割った値、飽和度はすき間のうち水が占める割合です。何を分母・分子にするかがそれぞれちがいますが、すべて三相モデルの土粒子・水・空気の量から計算できます。
入り混じった土を、土粒子・水・空気の3層に積み上げて整理し、体積と質量を別々に扱える形にした様子が示されています。
三相モデルが役立つのは、複雑な土を3つの成分に単純化して、計算しやすくするからです。実際の土は粒子と水と空気が入り混じっていますが、これを土粒子・水・空気の3層に分けて整理すれば、体積と質量を成分ごとに別々に扱えます。あとは目的に応じて成分どうしの比をとるだけで、土の状態を表すいろいろな値が求められます。土質力学の計算の共通の土台です。
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