三軸圧縮試験を徹底解説｜Uu・Cu・Cdの違いとプロが押さえる強度定数の求め方

三軸圧縮試験を徹底解説｜Uu・Cu・Cdの違いとプロが押さえる強度定数の求め方の基本情報から最新動向までをわかりやすく整理しました。

三軸圧縮試験で得られた複数の応力データは、モール・クーロンの破壊基準に基づいて整理され、設計に直結する強度定数である粘着力 $c$ と内部摩擦角 $\phi$ へと変換されます。実務におけるグラフ作成とパラメータ導出は以下の手順で厳密に行われます。

まず、横軸に垂直応力 $\sigma$、縦軸にせん断応力 $\tau$ を取る座標平面を用意します。側圧 $\sigma_3$ を一定に保ったまま軸差応力を加え、供試体が破壊に至った瞬間の最大主応力を $\sigma_1$、最小主応力（側圧）を $\sigma_3$ とします。この $\sigma_3$ と $\sigma_1$ を直径の両端とする円を描いたものがモール円です。

異なる側圧（例：100 kPa、200 kPa、300 kPa）で試験を実施すると、応力レベルに応じた3つのモール円が横に並んで描かれます。これらの円群に対して、外側から接するように引いた共通の接線が破壊包絡線（せん断破壊線）です。この直線は以下のクーロンの法則で表されます。

$$\tau_f = c + \sigma \tan \phi$$

破壊包絡線の縦軸切片が粘着力 $c$ を示し、直線の傾斜角が内部摩擦角 $\phi$ を表します。CŪ試験で間隙水圧 $u$ を測定している場合は、全応力から間隙水圧を差し引いた有効応力（$\sigma'_3 = \sigma_3 - u$、$\sigma'_1 = \sigma_1 - u$）を用いて有効応力モール円を描くことで、有効粘着力 $c'$ および有効内部摩擦角 $\phi'$ を極めて高精度に導き出せます。