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砂の安息角と内部摩擦

安息角(angle of repose)とは、地盤工学会発行の土質工学用語集には、“自然にとりうる土の最大傾斜角で、乾燥した粗粒土の場合は高さに関係しないが、粘性土の場合は高さに影響されるので、安息角は一定の値にならない”と説明されている。

この粗粒土(砂)の性質を利用して、砂山の安息角を測定することにより、内部摩擦角を推定することができる。

応力の状態の解説図
図-1 応力の状態

図-1に示した応力状態の時、斜面が安定するには、すべり力Tと抵抗力Sの間に、T≦Sの条件が成り立つ必要がある。これを展開すると、以下のようになる。

  • W・SINβ≦W・COSβ・TANφ
  • TANβ≦TANφ
  • φ≧β

すなわち、内部摩擦角φは斜面勾配β以上の値であり、安全率1.0の極限状態では内部摩擦角φは斜面勾配βと等しくなる。

砂の安息角(安定勾配)の測定例

乾燥した砂を自然落下させる。
砂の安息角(安定勾配)の測定例。乾燥した砂を自然落下させる。

砂山の勾配βを測定する。
砂の安息角(安定勾配)の測定例。砂山の勾配βを測定する。

「サンイン技術コンサルタント(株) 谷口 洋二」

参考文献
土質工学会編:技術手帳1,P142.

 

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