土壌力学とは？

土壌力学とは、主に土木工学のサブセットを指し、建設材料または基礎として使用した場合の土壌の特性を研究します。 より広い意味では、風化による土壌形成と、風と水によるその輸送の研究も含まれます。 形成プロセスは、構造、組成、相対密度など、土壌の多くの物理的特性を決定します。 これらの特性が建設プロジェクトにどのように影響するかは、流体力学と材料力学を含む工学的方法論によって検証されます。 土壌力学で特に懸念されるのは、特定のサイトの土壌が、プロジェクトの要求によって加えられたストレスにどのように反応するかです。

エンジニアの観点から見ると、土壌は、岩石の崩壊によって生じる、地表上のゆるい層状化されていない物質の層です。 通常、ある程度の量の水を保持し、有機材料を含んでいて、下にある固体層の上にあります。 土壌力学は、エンジニアがプロジェクトの主要コンポーネントの材料特性をほとんど制御できないという点で独特です。 現場で見つかった土壌の特性に適応する必要があります。

これらの可変特性は、地質形成プロセスと地域の気候要因の産物です。 土壌プロファイルを構築するためのサンプリングにより、サイトの土壌力学を予測できます。 一般に、プロファイルは必要に応じてコンポーネントレイヤーに分割される3つのレイヤーを調べます

上層は一般に有機材料が豊富で、深さが15フィート（4.6 m）を超えることはめったにありません。 この下には、約2フィート（0.61 m）の深さで、上から堆積された、ゆるく、きめの細かい化学的に活性な材料の層があります。 最下層は、最初に堆積したときと本質的に同じ地質状態のままであり、100フィート（30.5 m）を超えて下に伸びることがあります。 住宅や商業用の軽い建物の道路建設と基礎は、通常、二次層の特性に依存します。 ダムや堤防などの大きな土の構造物は、通常、最下層から採取した材料で構成されています。

いくつかの一般的な土壌構造は、鉱物組成、化学的性質、粒子配列によって分類できます。 それぞれの動作は、圧縮、角応力、水流に応じて変化します。 土木工学では、流体力学や材料力学などの物理科学を適用して、特定のサイトの土壌力学を決定します。 この分析は、特定のプロジェクトのサイトを除外したり、続行するために必要な適応を示したりする場合があります。

土質工学の知識は、土木工学の多くの面で重要です。 すべての構造物は、土の特性を参照して構築された基礎の上にあります。 舗装の設計は、土の負荷応力と水の飽和または温度の変化による変化に対する基礎となる土壌の反応に依存します。 トンネルやパイプラインなどの地下建設は、土壌特性、建設方法、コンポーネント材料の動的な相互作用です。