- 静止土圧ってどういう状態の土圧？
- どうやって計算するの？
- 土圧係数 K0 って何？
- 主働土圧・受働土圧とどう違うの？
- 地下擁壁や山留めで使うの？
- 数値感（kN/m² でだいたいどのくらい？）
上記の様な悩みを解決します。
静止土圧は、土留め壁・地下擁壁・地下階の側壁など、土に押されているけれど壁が動かない（変位していない）状態で発生する土圧です。主働・受働の中間にあたる代表値で、ここから側圧設計や根切り工事の山留めの考え方が広がっていきます。
なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。
それではいってみましょう！
静止土圧とは？
静止土圧とは、結論「壁（擁壁・地下壁・土留め壁など）が、まったく動かない状態のときに、背面の土から壁に作用する土圧」のことです。
英語では Earth Pressure at Rest と呼ばれます。
地表からの深さ z の位置における静止土圧 p₀ は、
p₀ = K₀ × γ × z
で表されます。ここで、
- K₀：静止土圧係数（無次元）
- γ：土の単位体積重量（kN/m³）
- z：地表面から考えている点までの深さ（m）
「壁が動かない」という条件が大事で、これがほんのわずかでも崩れて、壁が前に倒れる方向に動けば「主働土圧」、壁が背面の土を押し戻す方向に動けば「受働土圧」になります。3つは同じ「土圧」でも、壁の動き方によって全然違う値が現れます。
地下構造物の設計で、静止土圧は「壁の変位が想定できない安全側の前提」として広く使われます。
静止土圧の計算式と土圧係数 K0
土圧係数 K₀ は土の種類によって決まる値で、設計に直接使う重要な係数です。
ヤキー（Jaky）の経験式
正規圧密粘性土・砂質土でよく使われるのが、ヤキー（Jaky）が提案した式です。
K₀ = 1 − sin(φ)
ここで φ は内部摩擦角（°）。砂は φ ≒ 30〜40°、粘土は φ ≒ 0〜25° 程度なので、
| 土の種類 | φ の目安 | K₀ の目安 |
|---|---|---|
| 軟弱粘土 | 0〜10° | 0.83〜1.00 |
| 普通粘土 | 15〜25° | 0.58〜0.74 |
| 緩い砂 | 30° | 0.50 |
| 中密な砂 | 35° | 0.43 |
| 締まった砂 | 40° | 0.36 |
φ が大きい（強い土）ほど K₀ が小さくなる、というのが基本傾向です。
過圧密粘土の補正
過圧密粘土（OCRが1より大きい粘土）では、過圧密の影響で K₀ が大きく見積もられます。次の補正式が使われます。
K₀ = (1 − sin(φ)) × OCR^sin(φ)
OCRは過圧密比（=過去の最大有効上載圧 ÷ 現在の有効上載圧）。OCR=2 の粘土では、K₀ が1〜2割増しになるイメージです。
式の意味
「静止土圧係数 K₀ = 静止状態の水平有効応力 ÷ 鉛直有効応力」という関係に注目すると、K₀ は「水平方向と鉛直方向の応力の比」を示しています。
土の中で鉛直方向は γz で重さがかかり、その何割が横方向にも押し広がるか、というのが K₀ のイメージです。水だと圧力は等方的（K=1）に伝わるのに対して、土は摩擦のおかげで横方向の押し力が小さくなる、と捉えると感覚的に分かりやすいです。
主働土圧・受働土圧との違い
静止土圧の前後左右にあるのが、主働土圧と受働土圧です。
3つの土圧の関係
| 土圧 | 状態 | 係数 | 大きさ |
|---|---|---|---|
| 主働土圧 | 壁が前方（土と離れる方向）に動く | Kₐ | 最小 |
| 静止土圧 | 壁がまったく動かない | K₀ | 中間 |
| 受働土圧 | 壁が後方（土に押し込む方向）に動く | Kₚ | 最大 |
ランキンの式（水平地表面・鉛直壁・摩擦無視）
- 主働土圧係数 Kₐ = (1 − sin(φ)) / (1 + sin(φ)) = tan²(45° − φ/2)
- 受働土圧係数 Kₚ = (1 + sin(φ)) / (1 − sin(φ)) = tan²(45° + φ/2)
φ = 30° の砂で計算すると、
- Kₐ ≒ 0.33
- K₀ ≒ 0.50
- Kₚ ≒ 3.0
なんと Kₚ は Kₐ の約9倍です。同じ土でも、壁が動く方向で土圧が一桁違うのが土圧の世界の独特なところです。
設計での使い分け
- 擁壁の安定計算 → 主働土圧（壁が前方にわずかに動くから）
- 地下擁壁・建物の側壁 → 静止土圧（壁が剛で動かないから）
- 杭の前面抵抗・受け盤の検討 → 受働土圧（壁が土を押し込む側）
設計者は「この壁、動くか動かないか？」を判断し、それに応じて Kₐ、K₀、Kₚ を選びます。「動かない＝静止＝K₀」と覚えておくと混乱しません。
外力（荷重）の整理は別記事も合わせてどうぞ。
静止土圧の代表値と計算例
数値で感覚をつかんでおくと、設計図書や計算書を見たときに違和感に気づきやすくなります。
例1：砂質土（γ=18kN/m³、φ=30°）地下5mの静止土圧
- K₀ = 1 − sin(30°) = 1 − 0.5 = 0.5
- p₀ = 0.5 × 18 × 5 = 45 kN/m²
例2：粘性土（γ=17kN/m³、φ=20°）地下8mの静止土圧
- K₀ = 1 − sin(20°) ≒ 1 − 0.342 = 0.658
- p₀ = 0.658 × 17 × 8 ≒ 89 kN/m²
例3：地下水位を考慮
地下水位より下では、土の有効重量を「水中単位体積重量 γ’ = γ − γw」で扱い、別途水圧 γw × z を加算します（γw=10kN/m³ 程度）。
- 砂質土（γ=18、γ’=8、φ=30°）地下水位下6mの静止有効土圧 = 0.5 × 8 × 6 = 24 kN/m²
- 同位置の水圧 = 10 × 6 = 60 kN/m²
- 合計（壁に作用する総側圧）= 24 + 60 = 84 kN/m²
地下水位より下では、土圧より水圧のほうが大きくなることがしばしばあります。地下構造物の設計で水圧を見落とすと、致命的な側壁不足につながるので要注意です。
水平側圧分布のイメージ
静止土圧は深さ z に比例して直線的に増えていくので、壁高さを縦軸に取ると、地表で0、底盤で K₀γH の三角形分布になります。底盤近くで土圧が最大、というのが視覚的に押さえておきたいポイントです。
建築・現場での使い方
静止土圧の感覚は、地下を扱う工事ならどこでも顔を出します。
地下階・地下擁壁の側壁設計
建物の地下階の側壁は剛性が高く動きが小さいため、設計では静止土圧で側圧を考えるのが基本です。地下水位や上載荷重（建物自重）も含めた水土圧合計で側壁の配筋を決めます。基礎・地下階の工事の流れは別記事も参考になります。
山留め・土留め支保工
根切り工事の山留め壁では、ある程度の壁の変位が想定されるため、設計には主働土圧 Kₐ を使うのが基本です。ただし剛性の高い親杭横矢板やソイルセメント壁・連続地中壁では、初期段階で静止土圧の影響も大きく、安全側の評価で K₀ を使うこともあります。型枠支保工の考え方と並べて押さえると、仮設の側圧の感覚が整います。
杭の水平抵抗
杭基礎が水平力（地震や風）に耐えるとき、杭前面の地盤反力を「水平地盤反力係数」で評価します。受働土圧の領域に近い挙動ですが、変位が小さいうちは静止状態に近いものとして扱う設計法もあります。杭基礎全体の設計の流れは別記事にまとめてあります。
N値とのつながり
土の強度は標準貫入試験のN値を使って、内部摩擦角 φ と単位体積重量 γ を推定するのが現場の流れです。N値と φ の対応表は経験式でいくつかありますが、ざっくり「N=0〜5：軟らかい粘土、N=10〜30：中位の砂、N=30〜50：締まった砂、N>50：礫質」と覚えておくと、現場の地盤調査結果を見て「これくらいの K₀ かな」と直感が働くようになります。
僕の現場体験
電気施工管理時代に担当した工場の地下ピット工事で、ピットの側壁が「思ったよりたわみが大きい」と現場から相談を受けたことがありました。原因は、地下水位を考慮した水土圧の足し合わせが、当初想定の静止土圧だけよりも約1.5倍の側圧になっていたから。「静止土圧 + 水圧」の合計で側圧が決まる、という意識を持っていれば、現場での違和感に早く気づきやすくなります。
静止土圧に関する情報まとめ
- 静止土圧とは：壁が動かない（変位していない）状態のときに、背面の土から壁に作用する土圧
- 計算式：p₀ = K₀ × γ × z
- 土圧係数 K₀：ヤキーの式で K₀ = 1 − sin(φ)、過圧密粘土は補正あり
- 主働土圧との違い：壁が前方に動く → Kₐ（最小）
- 受働土圧との違い：壁が後方に動く → Kₚ（最大、Kₐ の約9倍）
- 大きさの目安：砂 φ=30° で K₀≒0.5、粘土 φ=20° で K₀≒0.66
- 地下水位の扱い：水位下では γ’ で土圧、別途水圧を加算
- 用途：地下擁壁・地下階側壁・剛性の高い土留め壁・杭の水平抵抗 など
以上が静止土圧に関する情報のまとめです。
「壁が動くか動かないか」で土圧の大きさは桁違いに変わります。地下を扱うときは、まず壁の挙動を見極め、その上で K₀・Kₐ・Kₚ のどれを使うかを判断する。この順番が身につくと、地下構造の設計図書がぐっと読みやすくなります。地下水位下の水圧との足し合わせは見落としがちなので、検算するときは必ずセットで意識したいところです。
合わせて、基礎工事・杭基礎・N値・標準貫入試験の記事も押さえておくと、地盤と構造の関係が体系的に整理できます。
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