(57)【要約】      （修正有）【課題】電気式静的コーン貫入試験(CPT)の測定結果から対象地盤の液状化の判定の必要性を判定する地盤の液状化判定方法を提供する。【解決手段】対象地盤に対して電気式静的コーン貫入試験(CPT)を実施して地盤の先端抵抗(qt)、スリーブ摩擦(fs)及び間隙水圧(u2)を土層毎に連続して測定する。次に当該地盤の先端抵抗(qt)と間隙水圧(u2)をもとに基準化先端抵抗(Qt)と基準化間隙水圧比(Bq)を特定の式からそれぞれ各土層毎に求める。これよりQt≧7およびBq≦0.1の範囲に分布する土層を液状化の判定の必要がある土層と判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象地盤に対して電気式静的コーン貫入試験（CPT）を実施して地盤の先端抵抗（qt）、スリーブ摩擦（fs）および間隙水圧（u2）を土層ごとに連続して測定し、当該先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）から式（1）、式（2）によって基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）をそれぞれ各土層ごとに求め、これにより基準化先端抵抗（Qt）≧7及び基準化間隙水圧比（Bq）≦0.1の範囲に分布する土層を液状化の判定が必要な土層と判定することを特徴とする地盤の液状化の判定方法。
Qt＝(qt - σvo) /σ’vo      ・・・・・・式（1）
Qt：基準化先端抵抗
qt ：補正先端抵抗
σvo ：総土被り圧（MPa）
σ’vo ：有効土被り圧（MPa）
Bq＝(u2 - u0) / (qt - σvo)       ・・・式（2）
Bq：基準化間隙水圧比
u2：間隙水圧（MPa）
u0：静水圧（MPa）
qt ：補正先端抵抗
σvo ：総土被り圧（MPa）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式静的コーン貫入試験（CPT）を用いた地盤の液状化判定方法に関し、電気式静的コーン貫入試験（CPT）の測定結果のみから液状化の判定を必要とされる地盤、すなわち、FC（細粒分含有率）≦35％およびFC＞35％かつ塑性指数（Ip）≦15 の範囲に属する土層を同時に判別することにより、地盤の液状化判定の必要性を容易に判定できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
土地を宅地などに利用する際に実施される地盤調査においては、構造物を安全に支持できるかどうか等の地盤の性質を確認すると共に、地盤の液状化の有無についても判定する必要がある。
【０００３】
液状化の判定を必要とする地盤は、地下水位の高い砂質土の場合で、一般に地表から20m程度以浅の飽和土層で、考慮すべき土の種類は細粒分含有率（FC）が35％以下（FC≦35％）の土とされ、また、細粒分含有率（FC）が35％を超える（FC＞35％）場合でも、塑性指数（Ip）が15以下（Ip≦15 ）の場合には液状化の判定を行うことが必要とされている（道路橋示方書・同解説）。
【０００４】
細粒分とは粘土とシルトのことであり、細粒分含有率（FC）は、細粒分含有率試験（室内試験）によって求めることができ、細粒分（粘土・シルト）の少ない地盤ほど液状化を起しやすく、液状化の判定が必要とされている。
【０００５】
塑性指数（Ip）とは、液性限界と塑性限界の差のことであり、塑性指数（Ip）の値の小さい地盤ほど液状化を起しやすく、砂地盤の塑性指数（Ip）はゼロである。
【０００６】
液性限界とは、土が塑性状態から液状に移る時の含水比であり、液性限界試験によって求めることができる。また、塑性限界は土が塑性状態から半固体状態に移るときの含水比であり、塑性限界試験によって求められる。
【０００７】
ところで従来、土地を宅地などに利用する際に実施される地盤の液状化判定は、ボーリング調査により1m間隔毎に標準貫入試験（SPT）を実施してN値を求め、液状化の発生が予想される土層では、その際に得られた土質資料をもとに、粒度試験、細粒分含有率試験、液性・塑性限界試験等の土質試験を1m間隔程度で行う必要がある。
【０００８】
そこから細粒分含有率（FC）を求め、FC≦35％の土に対してはN値に基づく液状化の判定を行っている。また、細粒分含有率（FC）＞35％であっても塑性指数（Ip）が15以下（Ip≦15 ）の場合にもN値に基づく液状化の判定を行っている。
【０００９】
また、例えば特許文献1には、新しい定義による相対密度を用いた細粒なシルトを含む若齢地盤の液状化抵抗に関する一連の実験結果に基づいて、対象地盤の含水比から液状化抵抗を推定できる液状化抵抗推定方法の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2007-239275号公報
【特許文献２】特開2006-241919号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記標準貫入試験（SPT）においては、試験孔の掘進のためにボーリングマシン及びボーリングポンプなどが必要になり、コストがかかるという問題があった。また、掘進に伴う孔壁の安定のために泥水（建設汚泥）の使用を余儀なくされ、さらに試験に際しては、孔壁のスライムの除去作業や15cmの予備打ち作業など、調査作業が煩雑であるとともに豊富な経験を必要とし、しかも調査に時間がかかるといった問題があった。
【００１２】
また、細粒分含有率（FC）＞35％の場合では、塑性指数（Ip）のしきい値、Ip＝15 を求めるための液性限界試験および塑性限界試験は非常に煩雑で繊細な試験であり、試料の完全性や試験技量の完璧性の程度によって得られる値がばらつくことは関係者の周知の事実である。さらに低塑性土においては、塑性指数（Ip）を室内試験から求めることができないこともあるため、液状化判定に支障を来すことが多かった。
【００１３】
また、引用文献１に開示された液状化抵抗推定方法の発明は、調査対象の資料土を採取する工程や採取した試料土をもとに間隙比を求める工程等、判定結果を得るまでの作業工程が多く、作業が極めて煩雑で面倒である。
【００１４】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、土地を宅地などとして利用する際に実施される地盤の液状化判定の必要性の判定を、室内土質試験を実施しないで静的コーン貫入試験（CPT）のみから容易に実施できるようにした地盤の液状化判定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、電気式静的コーン貫入試験（CPT）の測定結果から液状化を起すとされる対象地盤のFC（細粒分含有率）≦35％及び、FC＞35％かつ塑性指数（Ip）≦15 の範囲を同時に判別して、地盤の液状化の有無を容易に判定できるようにした地盤の液状化判定方法の発明であり、対象地盤に対して電気式静的コーン貫入試験（CPT）を実施して地盤の先端抵抗（qt）、スリーブ摩擦（fs）および間隙水圧（u2）を土層ごとに測定し、当該地盤の先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）をもとに、基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）を下記の式（1）、式（2）からそれぞれ土層ごとに求め、これよりQt≧7及びBq≦0.1の範囲に分布する土層を液状化判定の必要がある土層と判定することを特徴とするものである。
【００１６】
電気式静的コーン貫入試験（CPT）は、ロッドの先端にコーンを取付け、油圧式貫入装置を用いて地盤に対して静的に2.0cm/secで貫入することにより、地盤の先端抵抗（qt）、スリーブ摩擦（fs）及び間隙水圧（u2）の3成分データを計測し、そのデータをもとに土質、換算N値、地下水位、細粒分含有率（FC）等を推定することにより、盛土基礎の設計や液状化の判定などに必要なデータを数cm間隔で連続的に求めることのできる地盤調査方法である。
【００１７】
本発明では、液状化判定の必要性の判定手段としてQtを縦軸に、Bqを横軸にとった土質性状分類チャート；（Qt−Bq）チャートを用いるので以下に概説する。
【００１８】
基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）は、地盤の先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）をもとに、それぞれ下記の式（1）、式（2）から求めることができる。
【００１９】
基準化先端抵抗は、Qt＝(qt - σvo) /σ’vo      ・・・・・・式（1）
ここで、Qtは基準化先端抵抗、qt は補正先端抵抗、σvo は総土被り圧（MPa）、そして、σ’vo は有効土被り圧（MPa）である。
【００２０】
また、基準化間隙水圧比は、Bq＝(u2 - u0) / (qt - σvo)   ・・・式（2）
ここで、Bqは基準化間隙水圧比、u2は間隙水圧（MPa）、u0は静水圧（MPa）、qt は補正先端抵抗、そして、σvo は総土被り圧（MPa）である。
【００２１】
なお、式中、総土被り圧（σvo）は、地盤中の所定の地点よりも上部の土の重量によって生じる全応力度・圧力をいい、有効土被り圧（σ’vo）は総土被り圧からその地点の間隙水圧を減じた全応力度・圧力をいう。
【００２２】
以下に（Qt−Bq）チャートの有効性について説明する。
図１は、土質性状分類チャート（Qt− Bq）に一斉試験のデータをIp＝15を境に区別してプロットした結果である。同図からIp≦15の粘性土は土質分類３（粘土）には分布せず、土質分類４~６（シルト質粘土~砂）に分布し、かつ、Qt≧7及びBq≦0.1の範囲に分布している。また、Qtに着目するとIp≦15の粘性土はQt≧7に分布している。
【００２３】
また、図２は、土質性状分類チャート（Qt−Bq）に一斉試験のデータをFC＝35％を境に区別してプロットした結果である。同図からFC≦35％の砂質土は、Ip≦15となる粘性土の判断基準としたQt≧7及びBq≦0.1と一致する。
【００２４】
このことから、FC（細粒分含有率）≦35％の条件とFC＞35％かつ塑性指数（Ip）≦15 の条件の両者を同時に与える土層は、土質柱状分類チャート（Qt−Bq）上のQt≧7及びBq≦0.1の範囲に分布する土層であると判断することができる。以上が、本発明が液状化の判定が必要な土層の判定手段として（Qt−Bq）チャートを用いる理由である。
【００２５】
次に、（Qt−Bq）チャートの液状化に関する工学的な意味を説明する。
地盤の液状化は、平常時に土粒子同士が接触していることで強さを保っていたものが、地震の揺れによって地盤全体が変形し、それにより土粒子間の水を押し出す力が働いて土粒子間の水圧（間隙水圧）が高くなり、結果として土粒子同士が接触していた力（粘り強さ）が弱まり、「泥水」のような状態になる現象と理解されている。このため、粒径が比較的大きく（細粒土でない）、粘り強さの小さい砂系の土で静水圧が高い（飽和度が高い）地盤ほど液状化の可能性が高いと判断されている。
【００２６】
従来技術に用いられている細粒分含有率は砂系であるかどうか（土質特性）を、また、塑性指数は細粒土の粘り強さの程度（強度）を区分するための判別方法であるが、土質特性と強度を同時に判別するものではない。同時に判別できないということは別々のサンプルを用いて試験することを意味する。また、飽和度の情報は全く含まれていない。
【００２７】
これに対して（Qt−Bq）チャートは、領域１〜７で分類される土質タイプと粒度特性（土質特性）、Qtで表される土粒子の強度特性及びBqで表される静水圧情報を全て含んでいる。具体的には、領域ナンバーが大きくなるほど砂系の土となり、Qtが大きくなるほど粘り強さの小さい粗粒土となり、Bqが小さくなるほど透水性の高い流動しやすい土となる。
【００２８】
以上のように（Qt−Bq）チャートは、液状化の判定に必要な粒度、強度、静水圧の全ての情報を同一地点で同時に求めることができる最適な液状化判定チャートであると言える。  
【００２９】
道路橋示方書・同解説では、液状化の判定を必要とする土の種類は、細粒分含有率（FC）が35％以下（FC≦35％）の土、および、細粒分含有率（FC）が35％を超える（FC＞35％）場合でも、塑性指数（Ip）が15以下（Ip≦15 ）の場合には液状化の判定を行う必要があると規定している。これに対して本発明は、電気式静的コーン貫入試験（CPT）から得られるデータから、縦軸に基準化先端抵抗（Qt）、横軸に基準化間隙水圧比（Bq）をとった（Qt−Bq）チャート上で、Qt≧7及びBq≦0.1の範囲に分布する土層を液状化の判定が必要な土層と判定する技術を提供するものである。
【００３０】
これは、ボーリングとCPTを併行して実施した一斉試験のデータのうち、室内土質試験から得られたFC≦35％およびFC＞35％かつIp≦15に分布する データは、（Qt−Bq）チャート上で、Qt≧7およびBq≦0.1の範囲に分布するという事実を発見したことによって可能になったものである。これにより細粒分含有率試験、液性限界試験・塑性限界試験という工期とコストのかかる試験を行わずにCPTのデータのみから液状化の判定を行う必要のある土層を判定できるようになった。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、静的コーン貫入試験（CPT）により層ごとに計測した地盤の先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）から基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）を求め、これらの値がQt≧7及びBq≦0.1の範囲に分布する土層を液状化の判定が必要な土層であると容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】土質性状分類チャート（Qt−Bq）に一斉試験のデータをIp＝15を境に分けてプロットした結果を示す図である。
【図２】土質性状分類チャート（Qt−Bq）に一斉試験のデータをFC＝35％を境に分けてプロットした結果を示す図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、電気式静的コーン貫入試験（CPT）により測定した先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）をもとに、式（1）と式（2）より求めた基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）を層ごとに示した図である。図３（ｃ）は標準貫入試験（SPT）を用いた液状化判定方法と電気式静的コーン貫入試験（CPT）を用いた液状化判定方法を同一対象地盤に対して実施した結果を比較して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の電気式静的コーン貫入試験（CPT）を用いた地盤の液状化判定方法について説明する。
【００３４】
最初に、対象地盤に対して電気式静的コーン貫入試験（CPT）を実施して地盤の先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）をそれぞれ各土層ごとに連続して計測する。
【００３５】
電気式静的コーン貫入試験（CPT）により、ロッドの先端に先端抵抗（qt）、スリーブ摩擦（fs）及び間隙水圧（u2）を測定できるコーンプローブを取り付け、油圧式貫入試験装置を用いて対象地盤に対して静的に2.0cm/secで貫入することで、対象地盤の先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）を層ごとに連続して測定する。
【００３６】
次に、測定した先端抵抗（qt）と間隙水圧（u2）から、下記の式（1）と式（2）を用いて基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）をそれぞれ各層ごとに求める。
【００３７】
基準化先端抵抗は、（Qt）＝(qt - σvo) /σ’vo    ・・・・・・式（1）
ここで、Qtは基準化先端抵抗、qt は補正先端抵抗、σvo は総土被り圧（MPa）、そして、σ’vo は有効土被り圧（MPa）である。
【００３８】
基準化間隙水圧比は、（Bq）＝(u2 - u0) / (qt - σvo)     ・・・式（2）
ここで、Bqは基準化間隙水圧比、u2は間隙水圧（MPa）、u0は静水圧（MPa）、qt は補正先端抵抗、そして、σvo は総土被り圧（MPa）である。
【００３９】
図３（ａ）、（ｂ）は、式（1）と式（2）によって求めた基準化先端抵抗（Qt）と基準化間隙水圧比（Bq）をそれぞれ各層ごとに連続して示したものである。同図からQt≧7及びBq≦0.1の範囲に分布する土層は、細粒分含有率（FC）≦35％またはFC＞35％かつ塑性指数（Ip）≦15 の範囲に属するものと推定し、液状化の判定が必要な土層であると判定することができる。
【００４０】
同じく図３（ｃ）は、標準貫入試験（SPT）からのN値と室内土質試験を用いた液状化判定方法と電気式静的コーン貫入試験（CPT）からのデータのみを用いた液状化判定方法を同一対象地盤に対して実施した判定結果を比較して示した図である。同図から両者の判定結果はほぼ一致している上に、後者（本発明）の判定方法は、前者の判定方法では判定不能な薄層・互層が断続する土層についても液状化の有無を判定できていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、電気式静的コーン貫入試験（CPT）の測定結果のみから液状化を起す可能性があるとされる地盤のFC（細粒分含有率））≦35％および、FC＞35％かつ塑性指数（Ip）≦15 の範囲に属する土層を同時に判別することにより地盤の液状化判定の必要性の有無を容易に判定することができる技術である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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