⼟層強度検査棒を⽤いた
調査・評価の⼿引き（案）【 共 通 編 】

令和５年１⽉

⼟層強度検査棒研究会

⼟層強度検査棒研究会（平成 29 年設⽴）ホームページ http://dokenbo.org/
⼟層強度検査棒の精度向上・技術開発・普及活動を⽬的として、
国⽴研究開発法⼈⼟⽊研究所が主体となり⺠間会社と個⼈・団体からなる 15 会員で設⽴

~~~~~~~~~~~~~~~~

⼟層強度検査棒研究会＜

構成~~~~~~~~~~~~~~~~＞

国⽴研究開発法⼈ ⼟⽊研究所
応⽤地質株式会社
有限会社 太⽥ジオリサーチ
川崎地質株式会社
株式会社 環境地質株式会社 環境地質サービス
基礎地盤コンサルタンツ株式会社
株式会社 興和
国際航業株式会社
株式会社 ソイル・ブレーン株式会社 ダイヤコンサルタント関東⽀社
株式会社 地圏総合コンサルタント
株式会社 ドーコン
⽇本⼯営株式会社
北海道⼟質試験協同組合＜ホームページ＞
http://www.dokenbo.org/＜研究会事務局＞〒305-8516

茨城県つくば市南原 1-6

国⽴研究開発法⼈ ⼟⽊研究所 地質チーム
TEL 029-879-6769

FAX 029-879-6734

E-mail geology@pwri.go.jp
https://www.pwri.go.jp/team/tishitsu/index.htm~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

はじめに
本⼿引きは、⼟層強度検査棒研究会（国⽴研究開発法⼈⼟⽊研究所および⺠間会社、個⼈により設⽴）が、⼟層強度検査棒（特許第 3613591 号 ⼟のせん断強度測定⽅法及び装置）の“⼊⾨書”として整理したもので、以下の３分冊で構成されている。基本的な使⽤⽅法、開発の経緯、使⽤上のノウハウや留意すべき点等を記載するとともに、地質技術者や事業者が活⽤しやすいよう、活⽤事例や標準歩掛りも含めた構成となっている。
【共通編】⼟層強度検査棒を⽤いた基本的な試験⽅法の紹介と解説【事例編】⼟層強度検査棒を⽤いた調査・解析⼿法の事例集【参考資料】⼟層強度検査棒を⽤いた基本的な調査・試験の標準歩掛（案）を提⽰
⼟層強度検査棒は、⼟⽊研究所において平成 12 年〜13 年にかけて開発された、測定深度5m 程度の静的貫⼊試験器であり、N 値 10 程度までの地盤（砂質⼟、粘性⼟ともに使⽤可）を対象として、❶円錐状先端コーン付きの細いロッドを⼈⼒で押し込むことで⼟層深や⼟層強度（貫⼊抵抗値）を測定する試験（限界貫⼊深度試験、貫⼊強度試験）と、❷ベーンコーン（⽻根付きコーン）を⽤い、ロッドの押し込み⼒と、⼟層のせん断に必要な回転トルク
を複数の荷重条件で測定することで、原位置の内部摩擦⾓と粘着⼒を測定する試験（ベーンコーンせん断試験）を実施することができる。

限界貫⼊深度試験

貫⼊強度試験

ベーンコーンせん断試験

⼟層強度検査棒による各種試験
⼟層強度検査棒試験は⼈⼒による貫⼊試験であるため、礫混じり⼟や根茎の発達した⼟層などでは試験が困難な場合があるものの、深度 5m 分の試験器セットで 5kg 程度（簡易動的コーン貫⼊試験器の 1/4 程度）と軽量で、試験法も簡便であるため、迅速に多数の⼟層深や強度を計測することが可能である。このような利便性から、近年では⾃然斜⾯以外のフィールド（切⼟のり⾯や道路盛⼟、河川堤防や河川堆積物が広がる低地部など）にも活⽤の場を拡げてきている。しかしながら、⼟層強度検査棒を⽤いた調査事例は未だ限られており、本⼿引きが⽰す試験法や活⽤事例が適⽤できるか、不明な現場もあると推測される。
そのような場合は、⼟層強度検査棒研究会に相談いただければ幸いである。

【 共 通 編 】＜ ⽬ 次 ＞

⼟層の不均⼀性とその影響（⼟層強度検査棒の開発経緯） ・・・・・・・・・・・・・ 1
１．⼟層強度検査棒でできること ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6
２．⼟層強度検査棒による試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
2.1 適⽤範囲 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
2.2 ⼟層強度検査棒の構成 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
2.3 基本的な使⽤⽅法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18
2.3.1 限界貫⼊深度試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18
2.3.2 貫⼊強度試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 19
2.3.3 ベーンコーンせん断試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20
2.4【解説】試験にあたっての留意点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 21
2.4.1 試験器に関する留意点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 21
2.4.2 限界貫⼊深度試験に関する留意点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 22
2.4.3 貫⼊強度試験に関する留意点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 24
2.4.4 ベーンコーンせん断試験に関する留意点 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 25
3. 試験結果の整理・活⽤⽅法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31
3.1 試験結果の整理⽅法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31
3.1.1 限界貫⼊深度試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31
3.1.2 貫⼊強度試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 32
3.1.3 ベーンコーンせん断試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 33
3.2【解説】試験結果の整理・活⽤⽅法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 35
3.2.1 他試験との⽐較 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 35
3.2.2 試験結果整理にあたっての留意点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 40

⼟層の不均⼀性とその影響（⼟層強度検査棒の開発経緯）
⽇本で発⽣する斜⾯災害の半数以上は “表層崩壊” に起因している。近年では、平成 29
年の九州北部豪⾬災害や平成 30 年の⻄⽇本豪⾬災害、平成 30 年北海道胆振東部地⽅の地
震災害など、表層崩壊が多く発⽣している。

平成 29 年 九州北部豪⾬により発⽣した表層崩壊（⼤分県⽇⽥市）

平成 30 年 北海道胆振東部地震により発⽣した複数の表層崩壊（北海道安平町）

写真１

表層崩壊の発⽣事例 ※1

1

表層崩壊の危険度は、斜⾯勾配などの微地形とともに⼟層分布（⼟層深、⼟層強度など）の影響を強く受ける。しかし、斜⾯上の⼟層分布は複雑（不均⼀）な場合が多く、図 1 のよ
うに数 cm の⼟層深しかない箇所のすぐ脇で数 m の⼟層深となることもあり、⼟層深分布は数 m〜数 10m オーダーのパッチワーク状に不均⼀に分布することが知られている。このため、ピンポイントの危険性を把握することは困難とされてきた。
そこで、斜⾯の安定性調査の⾼度化を⽬的に開発されたのが“⼟層強度検査棒”である。地質技術者がハンマーを持ち歩くように、⼟層強度検査棒を持ち歩き、簡易かつ迅速に（多点的に）⼟層深や⼟層強度を計測することで、斜⾯上の⼟層分布の不均⼀性を⾯的に把握することを企図したものである。

図 1 トラバース法による⼟層深測定結果と地形判読結果の重ね合わせ例 ※２
⼀⽅、簡便かつ容易に結果が得られる試験法のため、得られた結果が何を⽰唆しているか、
試験結果を解釈する上では総合的な応⽤地質学的判断が必須である。ハンマーはごく簡単な道具だが、ハンマーをどこで使⽤して、どのように岩⽯を観察するか、地質技術者（専⾨技術者）の判断が介在することと同じである。

2

＜⼟層の不均⼀性と地形地質場を認識することの重要性＞
⼟層（地表に分布する⼟壌や未固結の崖錐堆積物、基盤岩の⾵化物等の地層）は、固結度や厚さ（⼟層深）、含⽔率、スレーキング特性など、斜⾯安定に影響するさまざまな要素を含んでいる。それらの要素は、構成物や形成過程、その後の⾃然要因等で変化するため不均⼀ (複雑)である。
例えば、⾃然斜⾯で⽣じる表層崩壊は、地形地質場が中⻑期的に変化する過程＊が⽰す、現象の⼀つである。場所による⼟層の不均⼀性は、こういった形成過程の違いにより発⽣している。したがって、⼟層の性状や安定性を評価するためには、地形地質場を認識し、調査
位置の有する不均⼀性や変状発⽣機構を推定することが重要である（図２）。

図 2 表層崩壊の発⽣の場と作⽤ ※３＊中⻑期的に変化する過程：以下を指している。
①

斜⾯上部からの⼟砂クリープや堆積ならびに⾵化の進⾏等により、崩壊予備物質が次第に蓄積されること（相対的に厚い表⼟の形成）② 蓄積された崩壊予備物質を不安定化させる要素として、下位や周辺での崩壊・浸⾷の発⽣による地形変化や、場合によってはパイピングや樹⽊伐採による根系の緊縛⼒の低下などの変化が⽣じること3

また、⼟層の固結度の違い、⼟層深やその安定性は、地形地質場により異なる。図 3 の例
は、地形地質場による不均⼀性を⽰しており、滑落崖付近は現地性のマサが被覆し、斜⾯末端部は 2 次堆積したマサ⼟が崩壊している。同じ斜⾯の⼟層であっても、2 次堆積したマサ
⼟は、固結度が低いため安定性が低く、他に⽐べ不安定な場合が多い。

図 3 地形地質場と⼟層性状の違い※3

特に堆積物の集積場は、⼟層構成や固結度の不均⼀性が⾼いため、その特徴を掴むためには多点の調査が必要になる。このように地形地質場や形成過程を検討し、⼟層の不均⼀性（複雑さ）を考慮した調査⽴案が重要である。

＜⼟層の不均⼀性（複雑さ）を把握するために＞⼟層の不均⼀性（複雑さ）は、堆積物の固結度の違いや安定性に影響する（図 4）。したがって、⼟層強度検査棒を⽤いた試験や、試験結果を⽤いた解析等を⽴案するにあたっては、
⾃然斜⾯だけでなく、切⼟のり⾯や盛⼟においても、構成材料やもとの地形の成り⽴ち（集⽔性など）を事前に調査しておくことが望ましい。

4

① 地形判読図のイメージ

図 4 地形判読図と地形地質場の分類図の例 ※３② 地形地質場区分のイメージ

⼟層強度検査棒を⽤いた各種試験は、地質・地盤の不均⼀性（局所的な礫や転⽯の存在等）の影響を強く受ける試験⽅法である。繰り返しになるが、試験結果の解釈には調査箇所の“地形地質場”を踏まえた検証が必要である点に留意すべきである。
⼟層強度検査棒を⽤いた斜⾯調査については、⼟⽊研究所資料２）としてマニュアル（案）が整理されており、本⼿引きの作成にあたって多くの知⾒やデータ等を引⽤している。同マ
ニュアル（案）では、斜⾯調査に適切かつ効果的に⼟層強度検査棒を⽤いた試験法が活⽤されるよう、試験時の測線・測点の配置⽅法や試験結果の解釈も含めて整理されている。
調査・試験の確実性の向上に資する上で、本⼿引きに加え、同マニュアル（案）も参照す
ることを強くお勧めしたい。
※１ ⽮島良紀（2020）：表層崩壊の危険箇所を絞り込む・⼟層分布を把握する調査機器−⼟層強度検査棒（どけん棒）−，令和 2 年 9 ⽉ 30 ⽇ ⼟研新技術ショーケース in 東京 技術紹介資料※２ 佐々⽊靖⼈（2010）：⼟層強度検査棒による斜⾯の⼟層調査マニュアル（案）（平成 22 年 7 ⽉），
⼟⽊研究所資料 第 4176 号※３ 佐々⽊靖⼈（2012）：⼟層調査による表層崩壊の体系的な調査⼿順の提案，⽇本地すべり学会関⻄⽀部シンポジウム「表層崩壊予測の可能性」pp1-205１．⼟層強度検査棒でできること

⼟層強度検査棒は、表層崩壊の危険度が⾼い斜⾯の抽出を⽬的に開発された試験器であるが、その利便性から、現在では斜⾯調査のほか、切⼟のり⾯や河川堤防の基礎地盤調査、
路⾯下の空洞調査等にも活⽤の場を拡げてきている。
ここでは、以下の活⽤技術を取り上げ、次⾴以降にその概要を付した。
A) 斜⾯における⼟層深の空間的分布の把握と不安定斜⾯の抽出
B) 地盤の空洞やゆるみ領域の位置・規模を推定するための補完調査
C) 河川堤防基礎地盤の被覆⼟層（⼟質・層厚）を確認する調査
D) 崩壊履歴から対象斜⾯のすべり⾯強度を推定し安定性を評価
E) 転⽯の安定性評価への活⽤
F) 強⾵化岩盤で構成される切⼟法⾯の安定度評価⼿法
別冊の【事例編】では、上記の事例も含めた活⽤事例を複数取り上げ、各技術の適⽤条件
や留意事項、作業⼿順等を可能な限り詳述し、実務に資する内容としてとりまとめている。
基本的な試験⽅法等をとりまとめた【共通編】と併せて、⼟層強度検査棒を⽤いた調査等に活⽤いただければ幸いである。

6A）斜⾯における⼟層深の空間的分布の把握と不安定斜⾯の抽出
技術の概要
・⾃然斜⾯において⼟層強度検査棒による貫⼊限界深度試験を⾏い、対象斜⾯における表層の緩んだ⼟層深分布の不均質性を評価するとともに、斜⾯勾配や地形判読結果、現地踏査
結果をふまえ、表層崩壊の危険箇所を抽出する。

技術の⼿順
1. 測線および測点配置
調査⽬的に応じて、限界貫⼊深度試験の測線ないしは測点を配置する。
配置⽅法としては以下のようなものが挙げられる。
① ラインまたはグリッドによる測線および測点の配置例
・直線状または格⼦状の測線を設定し、等間隔の点またはグリッドの交点を測点とする。
② 等⾼線⽅向の測線および測点の配置例
・等⾼線⽅向（⽔平⽅向）に移動しながら⽅位を測定し、⼀定間隔または任意の間隔で測点を設定する。
③ 斜⾯最⼤傾斜⽅向の測線および測点の配置例
・斜⾯の最⼤傾斜⽅向に⼀定間隔または任意の間隔で測定を⾏う。
・②と組み合わせることで、三次元的な⼟層分布を評価することもできる（④）。

①グリッド測線③最⼤傾斜⽅向の測線②等⾼線⽅向の測線④等⾼線⽅向・傾斜⽅向の組合せ測線

7

2. ⼟層強度検査棒調査（限界貫⼊深度試験）・配置した測点において限界貫⼊深度試験を実施。
・礫や⽊根による影響を除外するため、基本的に１測点あたり複数の貫⼊試験を⾏う。
・必要に応じて、⼟層と基盤の境界の状況や、貫⼊時の⾳・⼿応えなどから判定した⼟質の区分などを特記事項として記載する。

3. 結果の整理・考察
・⼟層深の空間的分布は過去の崩壊などの影響により不均⼀で、試験結果は局所的な転⽯等の影響を受けていることもあるため、周辺の微地形等の調査結果を重ねて表⽰する。
・⼀つの斜⾯においても⼟層深の分布は⼀様ではなく、表⼟の厚いエリアや薄いエリアがパッチワーク状に分布している。⼀般的に勾配が緩く表⼟の薄い箇所は⽐較的安定したエリアであり、急勾配でかつ表⼟が厚い範囲は不安定なエリアとなることが多いため、⼟層深と微地形等の分布の重ねあわせにより、表層崩壊の懸念されるエリア（不安定な斜⾯）を絞り込むことが可能となる。

10mグリッドによる⼟層深の測定結果の表⽰例

トラバース法による⼟層深測定結果と地形判読結果の重ね合わせ例

8B）地盤の空洞やゆるみ領域の位置・規模を推定するための補完調査
技術の概要
・地中レーダー探査は、電磁波の反射・屈折、透過現象を利⽤して地中の構造を把握する⼿法
だが、埋設管や空洞の明確な形状までの把握は困難なことが多い。そのため異常反射が得られた地点でサウンディングや簡易ボーリング等を⾏うことで探査の精度が格段に向上する。
・⼟層強度検査棒の「貫⼊強度試験」により、貫⼊時の押し込み⼒を深度⽅向に連続的に測定することで、地盤表層の締まり具合・ゆるみの変化を連続的に把握できる。
・地中レーダー探査の補完調査として実施することで、地盤のゆるみ領域をより詳細に把握することができる。

技術の⼿順
1. 現地踏査

3. 貫⼊強度試験

・ひび割れ・陥没等の地表変状を記録。

・空洞やゆるみが⼤きい範囲を選点。

・踏査結果をもとに探査測線を設定。

・調査地点において貫⼊強度試験を実施
して貫⼊強度−深度図を作成。

地表変状の現地記録状況

貫⼊強度試験のイメージ

2. 地中レーダー探査4. 結果の整理・考察

・地中レーダー探査の結果、空洞または・地中レーダー探査および貫⼊強度試験

ゆるみの可能性がある区間を抽出。

結果を総合して、地盤の空洞やゆるみ領域の位置・規模を推定。

地中レーダー探査概念図

探査結果と貫⼊強度試験から推定した緩み範囲断⾯図

9C）河川堤防基礎地盤の被覆⼟層（⼟質・層厚）を確認する調査
技術の概要
・⼟層強度検査棒（限界貫⼊深度試験）を活⽤することで、簡易的かつ迅速に河川堤防基礎
地盤の被覆⼟層の⼟質および層厚を⾯的に把握することができる。

技術の⼿順
・被覆⼟層の分布を⾯的に把握できる測定や測線の配置を計画する。
・計画した測点で限界貫⼊深度試験を実施し、限界貫⼊深度や貫⼊時の⾳・⼿応え等で判定した⼟質区分などを記録する。
・限界貫⼊深度や⼟質区分、近傍のボーリング調査結果等を総合的に判断して各地点の被覆⼟層の下端深度を推定し、三次元地盤モデル作成や浸透流解析等に活⽤する。

限界貫⼊深度試験結果から作成した⾼⽔敷の被覆⼟層厚コンター図作成例（出典；国⼟交通省 国⼟技術政策総合研究所 河川研究室 研究成果より引⽤）

稠密な限界貫⼊深度試験と貫⼊時の⼿応え等から判定した⼟質区分結果の整理例

10D）崩壊履歴から対象斜⾯のすべり⾯強度を推定し安定性を評価
技術の概要
・斜⾯は急勾配で移動層の層厚が⼤きいほど不安定であり、またすべり強度が⼩さい斜⾯ほど不安定である。
・崩壊の可能性のある⼟層厚を限界貫⼊深度試験から類推し、崩壊跡の斜⾯勾配・すべり層厚と評価対象斜⾯のそれらの値を⽐較し、両者の相対的な対⽐から危険性を評価する。

技術の⼿順
1. 現地調査および限界貫⼊試験の流れ■⼿順１：対象箇所周辺の地表踏査・地形判読
・⼟層の形質，多い崩壊機構，集⽔地形等の地形的特徴■⼿順２：対象箇所周辺の崩壊箇所のデータ収集と評価図作成
・崩壊深の測定および斜⾯勾配測定・崩壊危険性評価図の作成■⼿順３：評価対象斜⾯の計測
・限界貫⼊試験による⼟層深の測定，斜⾯勾配の測定■⼿順４：評価
・⼿順２のグラフに評価対象斜⾯のデータをプロット➡

不安定領域に位置するものを抽出する
既知の崩壊跡評価する対象斜⾯

＜⼿順2＞

＜⼿順3＞

＜⼿順4＞
未崩壊箇所
崩壊箇所
対象斜⾯のデータ

未崩壊箇所
崩壊箇所

統計的⼿法による斜⾯の安定性評価の⼿順

11

2. 結果の整理・考察
・下図の曲線の設定は、評価対象斜⾯周辺（地形地質の場が同⼀箇所）で発⽣した崩壊跡
で崩壊深さと斜⾯勾配を取得し、それらを崩壊危険性評価図にプロットすることで、プロットの分布から周辺斜⾯の平均的なc・φを想定することで設定する。
・具体的には、図中の“×”は、崩壊地で取得した実際の崩壊深度と斜⾯勾配からプロットしたものである。“○”は、変状のない箇所の⼟層深と斜⾯勾配をプロットしたものである。また、Dul，Dim境界線は、“×・○”の境界線に位置するよう、無限⻑斜⾯の安定計算からすべり⾯強度（c、φ）を設定する。
・斜⾯評価は、設定された曲線（Dul，Dim境界線）の記⼊された崩壊危険性評価図に、
対象斜⾯の斜⾯勾配と限界貫⼊深度試験で取得した⼟層深をプロット（“△”）し、それらのプロット領域から相対的な安定度（安全率が1.0を上回るか）を判断する。
・対策⼯検討のために地下⽔位の把握が必要となる場合は、⼟層強度検査棒の限界貫⼊試験時に先端に付着した⼟層の湿気等を確認し、地下⽔位の有無も推定しておく。

斜⾯の2層モデル／
無限⻑斜⾯安定解析による崩壊危険性評価図による危険度判定

12E）転⽯の安定性評価への活⽤技術の概要
・厚い表⼟に埋没した斜⾯中の転⽯では、根⼊れ深さや形状（⼤きさ・姿勢）がわからず、
その安定性を⼗分に評価できない場合がある。
・転⽯の周縁に沿って限界貫⼊深度試験を実施し、転⽯の根⼊れ深さや形状等を類推して安定性を評価する。

技術の⼿順
・あらかじめ現地踏査（浮⽯・転⽯調査）を実施し、表⼟に埋没した転⽯の所在を把握する。また、分布する表⼟（転⽯を取り巻く⼟層）が、⼟層強度検査棒を⽤いた限界
貫⼊試験に適した構成物かどうか確認する。
・表⼟等に埋没した転⽯の周縁に沿って、限界貫⼊深度試験を実施する。
・複数点で限界貫⼊深度を計測することで、軟質な表⼟（N値10程度以下の⼟層）下に埋没した、転⽯の根⼊れ深さや形状（⼤きさ・姿勢）を類推する。

⼟層強度検査棒による転⽯の根⼊れ⻑さ結果の事例

13F）強⾵化岩盤で構成される切⼟法⾯の安定度評価⼿法
技術の概要
・未固結層〜強⾵化岩盤部における法⾯安定勾配を評価する技術である。
・せん断強度は、換算N値から推定するNEXCOの⽅法があるが、推定値の幅が⼤きく、そのままでは評価に使えない。また、⼆次⾵化（劣化）の評価にも対応できない。
・そこで、⼟層強度検査棒を⽤いた「ベーンコーンせん断試験」等で得られた「実測値」
を間に⼊れることにより、地盤強度を適切に設定し、安定計算により、安定度を定量的に評価する⼿法である。

技術の⼿順
1. 法⾯勾配決定の資料収集

3. ⼆次⾵化（劣化）の評価

・調査・設計成果やボーリング柱状図

・⼀次元表⾯波探査により得られた法⾯（N値・地下⽔位等）を収集し、法⾯

地盤のS波速度をN値に換算する。
・ボーリング調査で得られた動的N値と、勾配の決定根拠を確認する。

表⾯波探査で得られた静的N値を⽐較し、（例えば標準切⼟勾配など）

静的N値が⼗分⼤きければ「強⾵化していても岩盤の性質を残存」と評価し、「換算N値から推定される⼟質強度」を⽤いることができると判断する。

NEXCO設計要領 第⼀集 ⼟⼯ 建設編（2020）, p.2-4

2. 換算N値から地盤強度推定
・NEXCO設計要領第⼆集に記載される⼀次元表⾯波探査イメージ図｢岩盤の設計⽤地盤定数｣推定法を⽤い換算N値から強⾵化岩盤の地盤強度

4. ベーンコーンせん断試験（内部摩擦⾓φ，粘着⼒ｃ）を推定。

・切⼟⼩段は通常コンクリートで被覆され・換算式によりボーリング調査によるているため、法⾯で試験を実施する。

動的強度（N値）を静的強度に置き換える上記の⽅法は⾮常に有⽤だが、値は（平均値+σ）と（平均値-σ）の間が⾮常に⼤きいため、そのまま安定計算に⽤いることには無理がある。
・そのため、３.以降の検証作業を⾏う。
ベーンコーンせん断試験実施例

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5. ⼟質定数の平均値からの離れを設定
・ベーンコーンせん断試験で得られた⼟質強度と、下図に⽰す換算N値から推定される
⼟質強度を⽐較し、適切な平均値からの離れ量を計算する。
・表層崩壊が予想される箇所に複数の地層区分がある場合には、この離れ量を⽤いて換算N値から推定される⼟質強度値を調整する。

岩盤の換算N値から推定できる⼟質定数「NEXCO設計要領 第⼆集 橋梁建設編（2016）、p.4--11」に実測値（⾚丸）を加筆

6. 安定計算・設定した⼟質強度を⽤いて、安定計算
を⾏い、所定の安全性を満たしているかどうかについて評価する（右図）。
その際の基準値は、その切⼟法⾯に期待される必要安全率Fspである。
・同じ⼟層に対して3回以上の計測がなされ、⼟質定数のばらつきが得られている場合、⼟質定数が標準正規分布の確率で散らばると仮定して、崩壊確率

切⼟法⾯の安定度評価例

PFを算出する⽅法で評価することもできる。
その際の基準値は、安定・不安定の閾値となるFs=1.00である。
Fs=1.00の閾値は全ての場⾯で共通である（下図）。

安定計算の確率評価（崩壊確率算出）事例
1000回の計算のうちFs<1.00となる頻度を崩壊確率としている

15

２．⼟層強度検査棒による試験
2.1 適⽤範囲
本⼿引き（案）は、⼟層強度検査棒を⽤いて、原位置における地盤表層の脆弱な範囲や、貫⼊強度の測定、粘着⼒や内部摩擦⾓の推定をおこなうための試験⽅法を規定するものである。
またこの試験は、地盤表層部を対象としており、試験対象深度は 5m 以内を標準とする。
対象地盤は N 値 10〜15 程度までの沖積層、崖錐堆積物などの⼟質地盤を適⽤範囲とする
が、場合によっては岩盤強⾵化部のような極めて軟質な岩盤や、⼈⼯の盛⼟等も適⽤範囲となりえる。

2.2 ⼟層強度検査棒の構成
⼟層強度検査棒は以下の部品により構成されている。この試験器では、これら部品の組み合わせにより 3 種類の試験（限界貫⼊深度試験、貫⼊強度試験、ベーンコーンせん断試験）が実施できる。
⼟層強度検査棒の構成を図 2-1 および写真 2-1〜写真 2-2 に⽰す。
①

円錐状先端コーン・ 鋼製②

先端⾓ 60°最⼤径 15 ㎜ ⻑さ 50 ㎜

ベーンコーン・ 円錐状先端コーンに⽻根幅 6.0mm〜6.1 ㎜の⽻根を 4 枚付加したもの③

ロッド
・ 直径 10 ㎜、⻑さ 500 ㎜の鋼製ロッド④

荷重計
・ バネばかり

容量 300N〜500N 精度 2％程度のもの

・ デジタル荷重計（デジタルフォースゲージ）容量 500N⑤

精度：容量の±0.3%

継⼿・ ロッドと荷重計を繋ぐ部材（ジョイント）・ ベーンコーンせん断試験時のトルクを計測する際、過度な摩擦が⽣じない
よう加⼯されているもの⑥

トルクレンチ・ 測定最⼩⽬盛 0.1N・m 以下⑦

最⼤測定トルク 5N・m 以上のもの

ハンドル・ 25〜30 ㎜

⻑さ 100 ㎜程度の鋼製のもの

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ロッドに取り付け使⽤

限界貫⼊深度試験

ベーンコーンせん断試験

貫⼊強度試験

荷重計（バネばかり）
ハンドル
継⼿

継⼿（ジョイント）（ジョイント）トルクレンチ

ロッド

ロッド

ロッド

円錐状

円錐状

ベーン

先端コーン

先端コーン

コーン

図 2-1
試験の概要および試験器の構成

https://www.oyo.co.jp/oyocms_hq/wp-content/uploads/2014/11/C171121_soil_layer_intensity.pdf

上：ベーンコーン（せん断強度試験用）
下：円錐状先端コーン（限界貫入試験・貫入強度試験用）
トルクレンチベーンコーン
ハンドル

荷重計（バネばかり）
円錐状先端コーン継⼿（ジョイント）ロッド

写真 2-1 ⼟層強度検査棒の構成

http://www.kankyo-cs.co.jp/

写真 2-2 デジタル式荷重計（FGJN-50）の使⽤例

172.3 基本的な使⽤⽅法
⼟層強度検査棒試験では調査⽬的に応じて以下の 3 種類の試験⽅法が⽰されている。
１）限界貫⼊深度試験
円錐状先端コーンを取り付けたロッドを⼈⼒で静的に押し込み、貫⼊不能となる深度を求める試験。地盤表層の⼟層（脆弱な範囲）の分布を把握することができる。
２）貫⼊強度試験
円錐状先端コーンを取り付けたロッドを荷重計を使⽤して⼈⼒で静的に押し込み、貫⼊時の押し込み⼒を計測する試験。任意の貫⼊深度での貫⼊強度を求めることができる。
貫⼊⽅法により「定位置貫⼊法」と「コーンペネトロメータ式貫⼊法」がある。
３）ベーンコーンせん断試験
ベーンコーンを取り付けたロッドを任意の深度に設置し、ロッドの押し込み⼒とベーンコーンが⼟をせん断するのに必要な回転トルクを測定する。測定は複数の荷重（押し込み⼒）条件で実施し、任意の深さでの原位置の粘着⼒と内部摩擦⾓を推定することができる。

2.3.1 限界貫⼊深度試験
限界貫⼊深度試験の試験⽅法を以下に⽰す。
１）試験準備
試験実施前に、試験装置に不具合がないことを確認する。
円錐状先端コーンをロッドに取り付け、ロッド上部にハンドルを取り付ける。
２）貫⼊と測定①

ロッドを鉛直に⽴て、ハンドルを⼈⼒で押し込み、適宜、ロッドを継ぎ⾜しながら、連続的に貫⼊する。
⼈⼒での貫⼊できる限界深度に達した時、その深度を記録する。
人力で 押し 込む（ 静的貫入）ハンドル

円錐状先端コーン

限界貫入
深度

＝

②

土層深
（ 厚さ ）
N値
Ｎ
値
10～15
10
~ 15

図 2-2
限界貫⼊深度試験概念図
および試験器構成例

以下
以
下

18

2.3.2 貫⼊強度試験
貫⼊強度試験の貫⼊⽅法のうち、「定位置貫⼊法」は所定の深度の正確な貫⼊強度を測定するのに適している。また、「コーンペネトロメータ式貫⼊法」は、ポータブルコーンペネ
トロメーターと同様、貫⼊量 10cm 毎の貫⼊強度を測定する。
１）試験準備
試験実施前に、試験装置に不具合がないことを確認する。
円錐状先端コーンをロッドに取り付け、荷重計を⽤いる際は継⼿（ジョイント）を⽤いてロッド上部にセットする。
２）貫⼊と測定・ 定位置貫⼊法①

ロッドを鉛直に⽴て、ハンドルを使って押し込み、貫⼊強度を知りたい任意の深度に円錐状先端コーンを設置する。

②

ロッドを地盤に挿⼊したままハンドルを外し、継⼿（ジョイント）を⽤いて荷重計をセットする。

③

100N/sec 程度以下の荷重増加速度で荷重を増加させていき、コーンが沈下（貫⼊）し始めたときの荷重を記録する。

・ コーンペネトロメータ式貫⼊法①

ロッドを鉛直に⽴て、継⼿を⽤いて荷重計をセットした上で、1 ㎝/sec 程度の貫⼊速度で連続的に貫⼊し、貫⼊量 10cm 毎に荷重計の読み値を記録する。

②

⽬的深度に達した場合、または貫⼊不能となった場合に試験を終了する。

→

人力で押し 込む
（ バネ秤を 使用）

荷重計（バネばかり）

10cm 貫入毎の押し 込み力を 計測
円錐状先端コーン

0

継⼿

10cm

深度 (m )

1

2
0

100 200 300

押し 込み力（ N）

図 2-3 貫⼊強度試験概念図（コーンペネトロメータ式貫⼊法）および試験器構成例

19

2.3.3 ベーンコーンせん断試験
ベーンコーンせん断試験の試験⽅法を以下に⽰す。
1）試験準備
試験実施前に、試験装置に不具合がないことを確認する。
円錐状先端コーンをロッドに取り付け、ロッド上部にハンドルを取り付ける。別途、荷重計、継⼿、ベーンコーン、トルクレンチを⽤意する。
2）貫⼊と測定①

ハンドルを⽤いて、円錐状先端コーンを測定深度まで貫⼊する。

②

ロッドを地盤に挿⼊したままハンドルを外し、継⼿を⽤いて荷重計をセットする。

③

円錐状先端コーンの回転時の周⾯摩擦（回転トルク）を、トルクレンチを⽤いて測定する。トルクレンチはほぼ⼀定の速度（1°/sec 程度）でゆっくりと回転させる。

④

ロッドを⼀度引き抜いて、円錐状先端コーンをベーンコーンに交換する。

⑤

ハンドルを⽤いて、ベーンコーンを再度測定深度まで貫⼊する。ロッドが回転しな
いよう慎重にハンドルを外し、継⼿を⽤いて荷重計をセットする。

⑥

ロッドに所定の荷重をかけながら、ベーンコーンを回転させて、回転トルクを測定する。③と同様、トルクレンチはほぼ⼀定の速度でゆっくりと回転させる。

⑦

⼀度、せん断された場所は試験に不適となるため、ベーンコーンを 2〜3 ㎝押し込
むことで、試験位置を再設定する。

⑧

段階的にコーンにかける荷重を変化させながら、⑥〜⑦を複数回繰り返し、荷重と回転トルクを記録する。

→

段階的に押し 込み力を 変化さ せる（ 図 10 の事例は 0 N ～ 200N ま での 5 段階）
荷重計（バネばかり）

回転時のト ルク を 計測
W VC (N) ( 押し 込み力 )先端のベーン コ ーン が回転時に土層を せん断

回転さ せる

トルクレンチT VC (N･m ) ( 回転ト ルク )継⼿

6

Tvc (N･m )

A

B

土層Ｂ

初期ト ルク
（ 粘着力 c に比例）

4近似式の傾き( 内部摩擦角φに比例）
2

土層Ａ
0
0

100

W vc (N)300200

図 2-4 ベーンコーンせん断試験概念図および機器構成例

20

ベーンコーン

2.4 【解説】試験にあたっての留意点
本項では⼟層強度検査棒の試験器および各種試験を実施するにあたっての留意点について解説を⾏う。
本試験器は、⾃然斜⾯の表層崩壊を調査することを⽬的として開発され、その後、河川堤防調査等に適⽤の場を広げ現在に⾄っている。試験器の特徴としては軽量、コンパクトで携
帯性にすぐれ、⼭間斜⾯や機材運搬が必要な場所でも⼿軽に試験を実施できる。試験⽅法も⽐較的簡単なため、携帯性に優れることと相まって短時間でより多くの地点での試験が実施できることが特徴といえる。
また、軽量、コンパクトな機材のため、コーンが⼩さく、ロッドも細く、貫⼊も⼈⼒によって実施することを考えると、状況に応じては⼗分な試験精度が得られない可能性があることも考慮して、試験を実施することも必要となる。

2.4.1 試験器に関する留意点
１）試験器材の摩耗や変形について
本試験器におけるコーンは、他の試験（ポータブルコーン貫⼊試験、簡易動的コーン貫⼊試験など）と⽐較して断⾯積が⼩さいため、少しの摩耗でも試験値への影響を受けやすい。
そのためコーンの摩耗については⼗分注意しなければならない。
また、ロッドについても他の試験と⽐較すると細く取り扱いによっては変形する可能性もある。ロッドが変形すると先端に荷重が正確に伝わらなくなったり、ロッドの周⾯摩擦が増⼤したりする可能性があるため注意しなくてはならない。
摩耗や変形による試験精度の低下を防ぐためには試験前の点検が重要になる。
２）試験器材の運搬について
本試験器は、ロッド、荷重計、トルクレンチなど、幾つかの部品により構成されている。
これら部品をできるだけコンパクトかつ⼿軽に運搬できる⽅法を以下に紹介する。
① 運搬事例１
ロッドは図⾯筒を利⽤し、トルクレンチなどの⼩物は腰からぶら下げられる袋を利⽤

写真 2-3
図⾯筒や⼩袋を活⽤した運搬⽅法例
http://blog.livedoor.jp/ohta_geo/archives/51718721.html

21

② 運搬事例２
全ての部品を⼀つの専⽤ケース（運搬袋）に収納している事例

写真 2-4 専⽤ケース（運搬袋）に収納した事例

2.4.2 限界貫⼊深度試験に関する留意点
１）適切な限界貫⼊深度を得るための留意点
限界貫⼊深度を求めるにあたり、⼟質の不均⼀性、礫当たり、周辺⽀障物による貫⼊不能などの試験誤差を防ぐため、以下のような⽅法で試験を実施することが効果的である。
① 鉛直に貫⼊するできるだけ鉛直に貫⼊し、ロッドの変形による抵抗が⽣じないようにする。ロッドの変形による抵抗を防ぐだけでなく、誤って斜め⽅向に貫⼊した際の、⼟層深の誤認を防ぐ効果もある。特に斜⾯での実施の際、周辺の視覚的影響や荷重のかける⽅向により鉛直⽅向に貫⼊せず、やや⼭側に貫⼊することがあるため、注意する必要がある。
斜⾯の未固結層の分布は斜⾯に沿った分布となることが多く、貫⼊⾓度の誤差がそのまま⼟層深の誤差となるため、“鉛直⽅向の貫⼊”が重要である。鉛直に貫⼊するための⽅法として、ロッド上部のハンドル部分に下げ振り（錘をつけた⽷）を設置し、鉛直⽅向を確認しながら貫⼊する⽅法がある（写真 2-5）。下げ振りは脱着を簡便にできるようにハンドル部にフック等で設置することで、ロッドの継ぎ⾜し時には容易に外すことができる（最初の貫⼊時、ロッド 1〜2 本分で使⽤）。

22

写真 2-5 下げ振り（錘をつけた⽷）を⽤いた鉛直⽅向の貫⼊の確保の例② 礫の混⼊や根茎等の⽀障物への配慮
限界貫⼊深度試験は、⼟砂内に礫や⽊の根等があると、得られる試験値にばらつきが⽣じ、正確な⼟層深を計測できない場合がある。地表で確認できる樹⽊周辺や転⽯・露岩周辺を避けて試験を⾏うことで、樹⽊の根茎や岩塊の影響で⼟層を浅く⾒積もる可能性を排除することができる。また、試験⽬的や⼟層の性状（礫の含有の程度）等を踏まえ、必要に応じて試験回数や採⽤値の求め⽅を⼯夫する（例えば、複数回試験を実施して最深の試験値を採⽤する／平均値を採⽤する、礫が⾮常に多い⼟層では適⽤を控える等）といった配慮が求められる。
③ ⼿応えも重要な判断基準
ある程度の経験が必要となるが、礫あたり（固い岩⽚に接触、コツンと当たる）と、⾵化部（やや軟質だが抵抗があり貫⼊できない、ググっと抵抗があり⽌まる）では、貫⼊時の⼿応え（感触）が異なる。試験の⽬的や現地の地形地質場を考慮する必要があるが、⼿応え（感触）を判断基準として、礫あたりを特異値として排除することも可能である。
また、貫⼊過程の感触を記録として残しておくといった⽅法も有効である。
２）限界貫⼊深度試験で崩壊深度を類推する際の留意点
限界貫⼊深度試験を多点的に実施することで⼟層深を⾯的に把握すること出来るが、現場条件によって適⽤が難しい場合がある。⾦井ほか（2016）※４は、崩壊が懸念される 130地点の斜⾯を対象とした限界貫⼊深度試験の結果を踏まえ、図 2-5 に⽰すような⼟層構造や崩壊機構を呈する箇所では、限界貫⼊深度と崩壊深度の差異が⼤きいことを提起した。
※４

⾦井哲男・浅井健⼀・佐々⽊靖⼈・法⽔哲（2016）：⼟層強度検査棒を⽤いた危険斜⾯抽出⽅法，
平成 28 年度⽇本応⽤地質学会研究発表会講演論⽂集，p13，pp169-170

23

図 2-5

⼟層強度検査棒を崩壊懸念斜⾯で⽤いる際に⼯夫が必要な条件※４

限界貫⼊深度試験により崩壊深度（崩壊⾯）を推定する場合、地表踏査・空中写真判読結果や、松澤ほか（2015）※５に⽰される斜⾯区分-⼟層構成の関係（遷急線による斜⾯区分と崩壊形態の関係）等を参考にして、事前に試験の適⽤性を検証する必要がある。

2.4.3 貫⼊強度試験に関する留意点
貫⼊強度試験の貫⼊強度から求める⼟層深には以下のものがある※2。
①「貫⼊強度」q dk で求めた⼟層深 Ddk②「⾒かけ貫⼊強度」qdk ʻで求めた⼟層深 Ddkʼ
上記において、⼟層と基盤の境界値を表現する場合は以下のように表記する。
（例） Ddk(1000)：⼟層と基盤の境界値が「貫⼊強度」1000kN/m2 の場合（例） Ddkʼ(2000)：⼟層と基盤の境界値が「⾒かけ貫⼊強度」2000kN/m2 の場合貫⼊強度を⼟層深の指標とする場合には、どの程度の強度を⼟層と基盤の臨界値にするかが重要であり、現場によって適切な境界値を設定する必要がある。本試験器による⼈⼒で貫⼊可能な最⼤荷重は 500N 程度であるが、過去の経験や本試験と動的コーン貫⼊試験（Nd値）との関係を考慮すると、⼟層と基盤の境界値はおおよそ 2000kN/m2 程度（荷重計の値でおおよそ 350N 程度）と考えられる。これは⼀般的な試験者が貫⼊できる最⼤荷重の 2/3程度の値であり、試験者の貫⼊限界を⼟層と基盤の臨界値に設定した場合、⼟層深はやや深め（安全側）の設定となる。
※2 佐々⽊靖⼈（2010）：⼟層強度検査棒による斜⾯の⼟層調査マニュアル（案）（平成 22 年 7 ⽉），
⼟⽊研究所資料 第 4176 号※5 松澤 真・⽊下篤彦・⾼原晃宙・⽯塚忠範（2015）：花崗岩地域における⼟層構造と表層崩壊形状に与える⼭地の開析程度の影響，地形，第 36 巻，第 1 号，pp.23-48

24

2.4.4 ベーンコーンせん断試験に関する留意点
１）摩擦による影響を⼩さくする⽅法① ベーン（⽻根）の付着物の除去
ベーンコーンを⽤いてせん断試験を実施すると、⼟層より引き剥がされた⼟・泥が 4 枚の⽻根の間隙に付着した状態になるが、そのまま試験を実施すると、回転時に⼟層をせん
断することができない（写真 2-6）。また、粘性を増した⼟・泥の影響で過度な摩擦が⽣じ、過⼤なトルクが計測される可能性がある。
付着した⼟・泥を常に除去した状態でせん断試験を実施する必要がある。

写真 2-6
⼟が固着したままのベーンコーン② 孔壁とロッドの摩擦影響の排除
ロッドを介してベーンコーンを回転させた際のトルクを計測する試験であるため、できるだけ孔壁とロッドの摩擦を排除することが望ましい。孔壁とロッドの摩擦を排除する⽅法として、スクリューウエイト貫⼊試験（スウェーデン式サウンディング試験）や、
簡易動的コーン貫⼊により“下⽳”を開ける⽅法がある。ただし、簡易動的コーン貫⼊試験は、孔の径が⼩さくベーンコーンが⼊りづらいので、あまり適していない。
スクリューウエイト貫⼊試験（スウェーデン式サウンディング試験）を⽤いる場合は、⼀度、最深部までサウンディング試験を⾏い、ベーンコーンせん断試験の実施深度を決定する。次に別孔で再度、試験実施深度までサウンディング試験を⾏い、その深度でベーン
コーンせん断試験を実施する。この⽅法を⽤いれば、サウンディング試験結果より計画された複数深度で、ベーンコーンせん断試験を実施することができる。
また、地表⾯以下 50cm 程度であれば、園芸⽤アースドリル（写真 2-7）や、園芸⽀柱
⽳あけ器なども利⽤できる。ただし、園芸⽤ドリル等は、締まった地盤には利⽤できないので留意する必要がある。

写真 2-7 園芸⽤アースドリルを⽤いた
ベーンコーンせん断試験の例

25

③ 継⼿との接触部における摩擦抵抗
荷重をかけた状態でトルクを計測する
際、ロッドと荷重計は継⼿（ジョイント）を介して接した状態になる。市販されている試験器は、⼀⽅が“ネジ固定”、もう⼀⽅が“ボールジョイント”となっている継⼿が⼀般的であり、ロッド（ないしは荷重計）と継⼿の間で過度な摩擦抵抗が起きないよう⼯夫が施されている（図 2-6）。

図 2-6 市販されている継⼿（ジョイント）の例

なお、試験を実施する際は、泥汚れやほこり等が付着していないか（ボールが固着していないか）、注意を払う必要がある。
２）初期トルクの精密計測
ベーンコーンせん断試験では、ロッドと孔壁の摩擦 T0 を補正する必要がある。しかし、
T0 は微⼩量であり、標準のトルクレンチ（CDB7N4X8D-S：0.7〜7 N･m）では⽬盛のないところを読み取る必要が⽣じる。また、載荷荷重ゼロ時のトルク値（初期トルク）は、粘着⼒ｃの値に⼤きな影響を与えるため、より精度の⾼い上
載荷重ゼロのトルクを計測することが望ましい。
微⼩なトルクを精度よく計測する⽅法として、軟弱地盤⽤のハンドベーン試験で使⽤されているドライバ型ト
ルク計を⽤いることで、ロッドと孔壁の摩擦 T0 や、初期
トルクを正確に計測することができる。ただし、正確な上載荷重をかけることが困難なので、上載荷重ゼロの計測に⽤いることしかできない。なお、ドライバ型トルク計と取付⾼ナットの接合には、ドライバソケットを⽤いる。

写真 2-8 ドライバ型トルク計

３）適切な試験回数
崖錐堆積物などの不均⼀な地盤などでは、⼟質の不均⼀性や礫あたり等により、1 回のベーンコーンせん断試験では信頼性の⾼い c・φ を得ることが困難な場合がある。
法⽔ほか（2017）※６は、締め固めたベントナイトでベーンコーンせん断試験を複数回（1〜5 回）実施した平均値について、図 2-7 のように荷重と回転トルク値のグラフを作成し、回帰式の決定係数 R2 を求めた。結果、試験回数 3 回までの平均値では決定係数 R2 は 0.7 以
下と低いが、試験回数 5 回の平均値では決定係数 R2 は 0.97 と⾼い値を⽰した。精度の⾼い試験を実施するには、4 回以上実施して平均することが望ましいと指摘している。
※６ 法⽔ 哲ほか（2017）：⼟層強度検査棒の適応性について，平成 29 年度⽇本応⽤地質学会研究発表会
講演論⽂集，pp291-292

26試験１回⽬

試験２回⽬

試験３回⽬

試験４回⽬

試験５回⽬

図 2-7
ベントナイトを⽤いた室内試験
状況および試験回数ごとの垂直荷重とトルクの相関係数※６

図 2-8 は、礫混じり⼟砂を対象に実施したベーンコーンせん断試験の結果を整理したものである（未公表データによる）。１〜２回の試験では、その値が特異値かどうか判断することができないが、３回以上の試験により特異値を判別することができることを⽰唆している。ただし、層厚が薄い層においては、複数の地点で試験を実施しなければいけないことに留意が必要である。
4540

特異値として整理から除外

内部摩擦⾓ φ(°)

35
30
25
20

3 回以上の試験値を平均することで地盤の不均質を反映した強度を設定することができる

15
10
5
0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

粘着⼒ C(kN/m2)

図 2-8 礫混じり⼟砂を対象に実施したベーンコーンせん断試験結果の整理例
また、同⼀⼟層で複数のベーンコーンせん断試験結果を実施した場合、横軸を荷重、縦軸をトルクにしたグラフにプロットし、プロット結果を直線近似して、切⽚と傾きからｃ・φを求めることもできる（図 2-9）。

27図 2-9 直線近似による c・φの推定事例

４）ベーンコーンせん断試験結果の活⽤例① 表層崩壊における誘因の検証
表層崩壊が発⽣したかどうかを検証する際、必ず崩壊の素因と誘因を調査する必要がある。崩壊の素因は、地表踏査、ボーリング調査で詳しく調査することができるが、誘因
は、『降⽔で崩壊斜⾯の地下⽔位が上昇した』と抽象的な表現に留まることが多い。地下
⽔の上昇度を具体的に求めるためには、崩壊⾯付近の⼟塊の c・φ を現場で調査することにより解明できる。
表層崩壊した箇所の滑落崖および側崖で、まだ落ち切っていない⼟塊の c・φ をベーン
コーンせん断試験より求める。計測点は複数地点とし、基本的に平均値を採⽤する。落ち切っていない⼟塊の c・φ から、崩壊⾯の c・φ を求めることが可能となる。斜⾯の崩壊
が、安全率 Fs=1.00 を下回った時に発⽣したと仮定すると、安定計算式より、崩壊発⽣時の地下⽔位を想定することが可能となる。この際、崩壊する前の地形形状は既存の平⾯図から復元し、崩壊⾯の c・φ はベーンコーンせん断試験で求めた値を⽤いる。
また、想定した地下⽔位は、崩壊状況や湧⽔箇所からあらためて検証する。

図 2-10 表層崩壊におけるベーンコーンせん断試験の地点配置と試験状況の事例

28

② 崩壊深の推定⽅法
記録的豪⾬時に⼟中の過剰間隙⽔圧によって内部摩擦⾓起源の抵抗⼒が失われると仮定すると、無限⻑斜⾯の安定計算式から、崩壊深を推定することができる。すなわち、ベーンコーンせん断試験により粘着⼒を測定すれば、その斜⾯の崩壊深を簡易的に推定することができる。また、崩壊深よりも基盤地盤が浅い場合には、この仮定のもとでは崩壊可能性が⼩さいと評価することができる。
記録的豪⾬時に崩壊が起きる場合、安定計算式中の法線⼒由来の摩擦抵抗⼒が失われると仮定する※７。安全率 Fs=1.00 となる深度が崩壊深 Z(m)とすると、無限⻑斜⾯の式では、次式の関係が成り⽴つ。
1.00 ＝(（γZcosθ-Ust-Uex）tanφ+c/cosθ)/γZsinθ= (c/cosθ)/γZsinθ
崩壊深 Z =

ｃ/(γsinθ･cosθ) ＝2ｃ/(γ･sin2θ)

ここで、γ：表層⼟砂の単位体積重量、Z：崩壊深、Ust：静⽔圧、Uex：過剰間隙⽔圧、φ：表層⼟砂の内部摩擦⾓、ｃ：表層⼟砂の粘着⼒
すなわち、ベーンコーンせん断試験で表層⼟砂の粘着⼒ｃを計測し、限界貫⼊深度試験
で基盤地盤の深度 Zbase を計測すれば、斜⾯傾斜⾓ θ に応じて、以下のように崩壊可能性を簡易的に判定することができる。
Zbase

＜ Z

ならば崩壊可能性は低い

Zbase

≧ Z

ならば崩壊可能性がある

なお、この⼿法は、記録的豪⾬時には内部摩擦⾓起源の抵抗⼒が失われ崩壊が発⽣するという仮定に基づいており、それ以外の要因が存在する可能性もあるものの、斜⾯崩壊発⽣の可能性を検討する⼀つの判断材料として活⽤できるものと考える。
この⽅法を⽤いることで崖崩れ、崩壊の統計的な最頻崩壊深度が 0.5〜1.5ｍにある（図2-11：a）とされる理由を⼒学的観点から考察する⼀助になる。例えば、表層⼟砂層の粘着⼒をベーンコーンせん断試験で推定すると、粘着⼒が c=10kN/㎡前後になることが多いが、上記の計算式を⽤い、単位体積重量 γ=16kN/m3 として崩壊深 Z を試算すると、粘着⼒ c=10kN/㎡で、斜⾯傾斜⾓が 30 度の場合、崩壊深は Z≒1.5m となる（図 2-12）。
単なる偶然である可能性もあるが、統計的な崩壊深に最頻値が存在する理由を議論する
⼀つの資料として利⽤することができるものと考える。

※７ 太⽥英将・美⾺健⼆（2017）：ソイルパイプの過剰間隙⽔圧を考慮した安定計算法，第 56 回⽇本
地すべり学会研究発表講演集，pp109-110※８ ⼩⼭内信智・冨⽥陽⼦・秋⼭⼀弥・松下智祥（2009）：がけ崩れ災害の実態（平成 21 年 3 ⽉），
国⼟技術総合研究所資料 第 530 号

29

図 2-11 降⾬・融雪によるがけ崩れの頻度 (a)崩壊の深さ (b)斜⾯傾斜 (c)表⼟の厚さ※８

図 2-12 斜⾯傾斜⾓θ・粘着⼒ｃと崩壊深との関係図（単位体積重量γ=16kN/m3）
この関係を詳細に⾒ると、粘着⼒ｃが⼩さいほど崩壊深 Z は浅くなり、粘着⼒が⼤きいほど深くなる傾向が読み取れる。崩壊深の変化は緩傾斜地では⼤きいが、斜⾯傾斜⾓
30゜以上では⼤きな違いは無いことも読み取れる。表層⼟砂で求められることが多い
c=7.5〜12.5kN/㎡、θ≧30゜では、Z=1〜2ｍとなりがけ崩れ統計値と⽭盾しない。
また、このような検討により、がけ崩れ災害が斜⾯傾斜⾓ 30゜以上で多くなる（図 211：b）理由や、崩壊の厚さと表⼟の厚さの傾向がほとんど同じ(図 2-11：a･c)である理
由など、これまで“統計的”や“経験的”という理由で⽚づけていた問題に、論理的な理由を与えられる可能性も出てくる。

30

３．試験結果の整理・活⽤⽅法
3.1 試験結果の整理⽅法
試験結果の整理⽅法について以下に⽰す。

3.1.1 限界貫⼊深度試験①

⼈⼒での貫⼊できる限界深度に達した時の深度を記録する。

②

必要に応じて、⼤まかな⼟質、⼟層と基盤の境界付近の性状、⽔分量等を記録する。
表 3-1 限界貫⼊深度試験 データシートの例

31

3.1.2 貫⼊強度試験
１）定位置貫⼊法・コーンが沈下し始めたときの荷重を記録する。
２）コーンペネトロメータ式貫⼊法・10cm 貫⼊毎に荷重計の読みを記録する。
表 3-2 貫⼊強度試験（コーンペネトロメータ式貫⼊法）データシートの例
貫 入 強 度 試 験（コーンペネトロンメーター式貫入法）

32

3.1.3 ベーンコーンせん断試験
１）経験式法①

鉛直荷重を複数変えた場合の回転トルクを記録する。

②

経験式により鉛直応⼒とせん断応⼒を求め、グラフを作成して、粘着⼒と内部摩擦⾓を求める。
表 3-3 ベーンコーンせん断試験（経験式法）データシートの例

33２）相関式法①

鉛直荷重を複数変えた場合の回転トルクを記録する。

②

初期回転トルクと近似式の傾きから、粘着⼒と内部摩擦⾓を求める。
表 3-4 ベーンコーンせん断試験（相関式法）データシートの例

34

3.2 【解説】試験結果の整理・活⽤⽅法
3.2.1 他試験との⽐較
１）限界貫⼊深度試験と簡易動的コーン貫⼊試験との⽐較
崩壊にかかわる⼟層深の推定を⽬的に、集中豪⾬により崩壊が発⽣した花崗岩分布域（⼭⼝県・和歌⼭県）を対象に、限界貫⼊深度と同深度の簡易動的コーン貫⼊試験の Nc 値を対⽐した事例（⾮公表データによる）を図 3-1 に⽰す。

図 3-1 限界貫⼊深度における Nc 値の頻度分布
限界貫⼊深度における Nc 値は、Nc 値 5〜10 と 25 以上が⼤半を占めている。ただし、深度 1.2m 以深になると⼟層強度検査棒の貫⼊時のフリクション（地盤との摩擦）が増加し、実際よりも Nc 値が⼩さい値で貫⼊不能となっている事例が含まれている可能性がある。
そこで、Nc 値の変化点（≒崩壊の恐れのある⾵化残積⼟※９と⾵化岩の境界：図 3-2）と限界貫⼊深度とを対⽐した結果、両者には相関が⾒られ、その値差は 84％が 50cm 以下であり、51％が 30cm 以下であった（図 3-3）。斜⾯の不均⼀性を考慮すると、この事例における“⾵化残積⼟の推定”においては、限界貫⼊深度試験は、簡易動的コーン貫⼊試験と同程度の使⽤が可能であると判断する。
⼭本ほか（2019）※10 は、シルト質砂を主体とする河川氾濫堆積物が分布する平地部にて、限界貫⼊試験と簡易動的コーン貫⼊試験を実施（試験地点は 64 地点、
Nd 値データ数 n=1687）
して、限界貫⼊深度と Nd 値を対⽐するととともに、複数班で実施した貫⼊時の“硬い／柔らかい”の感覚（⼿応えによる硬軟の判定）と Nd 値の対⽐を試みている（図 3-4）。

※９ ⻄⽥⼀彦（1986）：⾵化残積⼟の構造と物性，⾵化残積⼟の⼯学的性質，⿅島出版会，p16-37※10 ⼭本定雄ほか（2019）：⼟層強度検査棒による地盤硬さ判定と簡易動的コーン貫⼊試験結果との⽐較，
第 54 回地盤⼯学研究発表会講演集，pp.125-126、2019

35

貫入可能

状況により
貫⼊可能
Nc 値の変化点

図 3-2 深成岩の代表的な⾵化層断⾯※９（中）、⼟検棒貫⼊可能性（左）および Nc 値の変化点の例（花崗岩マサ）（右）限界貫入深度と簡易貫入試験の Nc 値の変化点深度は最大0.8～1.0m 程度の乖離がある

乖離は 84%が 50cm 以下
51%が 30cm 以下

図 3-3 限界貫⼊深度と Nc 値の変化点深度の⽐較（左：N=81）および限界貫⼊深度と Nc 値の変化点深度のとの差分（右：N=77）5.0
⼟層強度検査棒：貫⼊限界深度（GL-m）

頻

度

400

4.0

試験者の感覚による硬軟判定

貫入限界が深い

柔らかい

硬い

300

3.0

200

2.0

貫入限界が浅いA班（23地点）
B班（19地点）
C班（9地点）D班（13地点）

1.0

0.0
0.0

1.0
2.0
3.0
4.0
簡易貫⼊試験：Nd値16以上確認上限深度（GL-m）

図 3-4

100
作業４班：全64地点
Nd値データ数 n=1687

0
1

5.0

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16

簡易動的コーン貫⼊試験で得られたNd値

Nd 値 16 以上確認上限深度と貫⼊限界深度との関係（左）および感覚による定性的な地層の硬さ判定と Nd 値との関係（右）※1036

図 3-4 より、限界貫⼊深度と Nd 値 16 以上の上限深度を対⽐した結果、局所的に Nd 値
が⾼い部分が存在する場合に深度の乖離が⾒られたものの、試験地点の 78%が±10cm の範囲内にあり、概ね⼀致するとの結果が得られている。
また、貫⼊時の“硬い／軟らかい”の感覚（⼿応え）と Nd 値を対⽐・集計した結果、作業班（試験者）によらず、Nd 値 4 を境に硬軟の相違が認められた。“⼿応え”という定性的な評価ではあるが、ある程度は定量的な区分と対応していることが⽰唆される。
２）貫⼊強度試験と他のサウンディング試験との⽐較
⼟層強度検査棒を⽤いた斜⾯調査マニュアル（案）※２に記載された、貫⼊強度試験結果と他のサウンディング試験との⽐較結果について述べる。
① 換算 N 値（スクリューウエイト貫⼊試験結果）との⽐較
図 3-5 は、ロームやシラスの地域でのスクリューウエイト貫⼊試験（スウェーデン式サウンディング試験）による換算Ｎ値と貫⼊強度試験で求めた貫⼊抵抗値 Ndk 値（荷重計の読み
値Ｗ（Ｎ）に同じ）の関係である。
ばらつきはあるが､換算Ｎ値と荷重計の読み値Ｗには相関があることがわかる。両者の関係は（１）式で表される。


N=W/33.17

（１）

900
800

y = 33.17x

700

Ndk値

600
500
400
300
200
100
0
0

5

10

15
換算N値

20

25

30

図 3-5 スクリューウエイト貫⼊試験による換算 N 値と貫⼊抵抗値 Ndk 値の関係※２（１）式と、後述する（３）〜（５）式の⽐較によると、換算Ｎ値と Nc 値の関係は N=0.875〜1.613Nc 程度と推定される。しかし他のさまざまな研究で知られている関係では N=0.33〜1Nc 程度といわれているので（地盤⼯学会：地盤調査の⽅法と解説）、（１）式はおおむね２倍程度⾼めの係数となっている可能性がある。
※2 佐々⽊靖⼈（2010）：⼟層強度検査棒による斜⾯の⼟層調査マニュアル（案）（平成 22 年 7 ⽉），
⼟⽊研究所資料 第 4176 号

37したがって（１）式を⽤いてＮ値をそのまま予測すると危険側となる可能性があることや、データ数が乏しいことから、安全側としておおむね２倍程度の係数をかけた、以下の式を暫定的な予測式として⽰す。


Ｎ=Ｗ/60（２）（暫定予測式）② Nc 値（Nd 値）（簡易動的コーン貫⼊試験）との⽐較
図 3-6 は、図 3-5 と同じ地域での簡易動的コーン貫⼊試験による Nc 値（地盤⼯学会：簡易動的コーン貫⼊試験の Nd 値）と貫⼊強度試験 Ndk 値の関係である。この調査地は地下壕のある地域で地質構造が複雑な上に両試験の試験位置が数ｍ離れていたこともあり､⾮常にばらつきの⼤きいものとなっている。この結果による両者の関係は（３）式で表される。


Nc=Ｗ/29.021

（３）

700
600

y = 29.021x

500
Ndk値

400
300
200
100
0
0

5

10

15

20

25

Nc値

図 3-6 簡易動的コーン貫⼊試験（Nc 値）と貫⼊抵抗値 Ndk 値の関係※２
また、図 3-7 と図 3-8 は、花崗岩（マサ）からなる地質における Nc 値と Ndk 値の関係である。図 3-7 は全データを、図 3-8 は Nc 値 15 以下のデータのみ相関を求めており、両者の関係は、図 3-7 によると（４）式、図 3-8 によると（５）式の通りである。


Nc＝W/36.601（４）

Nc=W/53.519（５）以上のように、相関式の係数は地質やデータの取り⽅によって 29.021 から 53.519 まで
ばらつくが、図 3-7 が最もばらつきの少ないデータとなっている。また、相関式が⽐較的“安全側”の係数となっている（低い Nc 値となる）ことから、ここでは暫定予測式として、係数を丸めた（６）式を⽰す。

38

図 3-7 花崗岩地域における Nc 値と Ndk の関係（全データ）※２

図 3-8 花崗岩地域における Nc 値と Ndk の関係（Nc 値 15 以下）※２


Nc＝W/50（６）（暫定予測式）

なお、予測式の妥当性については、試験⽅法の妥当性や試験数の問題もあり､今後データの追加によって修正されるべきものである。ここで⽰した予測式はあくまで参考であり､貫⼊強度試験による強度から他の貫⼊試験による強度を推定したい場合は､その現場ごとにいくつか対⽐試験を⾏うことが望ましい。

39

3.2.2 試験結果整理にあたっての留意点
１）限界貫⼊深度試験による崩壊深度の推定
斜⾯の安定度（表層崩壊の危険性）を判断するためには、対象斜⾯で推定される崩壊深度（⼟層深）を把握することが重要であり、⾯的な⼟層分布を把握することが不可⽋である。
⼀⽅、限界貫⼊深度と崩壊深度（⼟層深）の間で、最⼤ 30〜60cm 程度の乖離を有する場
合がある。集中豪⾬で多数の崩壊が発⽣した花崗岩分布域（⼭⼝県・和歌⼭県）での限界貫⼊深度と崩壊深度を⽐較した事例（⾮公表データによる）を図 3-9 に⽰す。
限界貫⼊深度試験の位置

マサなど適した条件では、礫あたりや基盤の割れ目を計測した値を除くと30～60cm 程度の乖離がある

推定される崩壊深度

図 3-9 限界貫⼊深度と実際の崩壊深度の⽐較結果（N=41）と計測した崩壊斜⾯の例
崩壊深度と限界貫⼊深度には相関性がみられる。ただし、礫あたりによって崩壊深度より浅くなる場合や、⾵化岩の割れ⽬等により⼟層深よりも深くなる場合も含まれている。
貫⼊深度と崩壊深度の乖離は、30cm 未満が全体の 37％であり、56％が 50cm 以下である。ただし乖離が１ｍを超えるものも 10％含まれる（図 3-10：⾮公表データによる）。
最も多い乖離は 30cm 未満で全体の 37%
乖離の 56%は 50cm 以下である
ただし乖離が 1m を超えるものも 10%含まれる

図 3-10 限界貫⼊深度と実際の崩壊深度との差の分布（N=41）40

斜⾯の⼟層分布は不均⼀で、場所により⼟層深が変化することを考慮すると、斜⾯の⾯的な危険性を相対的に抽出する上では⼗分な精度と考える。ただし、計測される限界貫⼊深度にはばらつきがあることを考慮し、例えば斜⾯の危険性判断を⾏う場合は、計測された⼟層深の中で、明らかな異常値を除いた最も深い計測値を採⽤するといった総合的な判断が必要である。
２）ベーンコーンせん断試験によるせん断強度 c・φの推定① 相関式による推定
佐々⽊（2010）※２は、垂直荷重の異なる４点以上の測定点をもとに、横軸にベーンコーンにかかる垂直荷重（Wvc）、縦軸にベーンコーンにかかるトルク（Tvc）をとったグラフを作成し、その回帰式（近似式）から求められる Y 切⽚（初期回転トルク：粘着⼒ c に⽐例）と回帰式の傾き（内部摩擦⾓φに⽐例）を算出（図 2-14、図 3-15）し、室内試験（⼀⾯せん断試験、三軸圧縮試験等）から求めた c・φとの相関式を求めることで、粘着⼒ cdk と内部摩擦⾓φdk を推定する⽅法を⽰している。
Wvc：ベーンコーンにかかる垂直荷重（Wn +(m0 + nm1)・g）
Tvc：ベーンコーンにかかるトルク（Tn-T0）
ここに、
Wn：荷重計の読み値（N）
m0：円錐状先端コーンと最初のロッド(450mm のもの)の合計質量 (kg)n：全ロッド数から最初のロッド(450mm のもの)を差し引いた本数
m1：500mm のロッド１本の質量 (kg)g ：標準重⼒加速度 9.81 (m/s2)
T0：円錐状先端コーンで Wn=0(荷重なし)の場合の最⼤回転トルク (N・m)Tn ：ベーンコーンで Wn の荷重の場合の最⼤回転トルク (N・m)
図 3-11 と図 3-12 は、佐々⽊（2010）※２にて⽰された福島県いわき市の道路斜⾯での試験例で、斜⾯内のトレンチで確認した４種類の⼟層に対するベーンコーンせん断試験
ならびに室内試験（三軸圧縮試験（CU 法：飽和）および⼀⾯せん断(圧密定体積法：現位
置含⽔状態)）の結果を対⽐したものである。ベーンコーンせん断試験は現位置不飽和状
態に対し、室内三軸圧縮試験は飽和状態で⾏われており、試験条件は異なるが、三軸圧縮試験の結果は⽐較的良い相関を有している。

※2 佐々⽊靖⼈（2010）：⼟層強度検査棒による斜⾯の⼟層調査マニュアル（案）（平成 22 年 7 ⽉），
⼟⽊研究所資料 第 4176 号

41

図 3-11 ベーンコーンせん断試験における Wvc-Tvc 相関図※２

図 3-12 ベーンコーンせん断試験による近似式の初期回転トルク・傾き（図 3-11）と室内試験で得られた粘着⼒・内部摩擦⾓の相関※２
それに対し、室内⼀⾯せん断試験はばらつきがある結果となっている。試料の多くは礫まじりのマサで、せん断⾯の位置がほぼ固定される室内⼀⾯せん断試験の結果はかなりバラついており、結果的にベーンコーン試験との相関性は三軸圧縮試験の結果よりも低かったとされる。
三軸圧縮試験の結果は飽和状態であり、斜⾯の安全率の計算や設計などでは飽和時の強度が必要なことが多いことから、三軸圧縮試験の結果をもとに原点を通る近似直線が
図 3-12 に⽰されている。近似式は以下の通りである。

42

c = 10.16・Y0 （参考式）
tanφ = 12.04・X （参考式）
ここに、
c ：粘着⼒φ：内部摩擦⾓
Y0：近似式の Y 切⽚
X ：近似式の傾き
同式はあくまで試験を実施したテストフィールドの参考式である。特に三軸圧縮試験
による予測式と⼀⾯せん断試験による予測式が⼤きく異なり、内部摩擦⾓は三軸圧縮試
験によるとかなり低い値となってしまう。したがって、基本的には現場毎にこのような“相関式”を作成して活⽤することが望ましい。
② 理論式の⽐較
a）理論的な推定式によるもの
佐々⽊（2010）※２は、ベーンコーンせん断試験による理論的なせん断応⼒𝜏 と垂直応⼒𝜎 として、次式を⽰している。
𝜏3 𝑇

𝑇 ∙ cos 𝜃 /2𝜋𝐻 𝑠𝑖𝑛 𝜃

1

𝜎

𝑊

𝑚

2

𝑛𝑚

∙ 𝑔 ∙ 𝑐𝑜𝑠 𝜃/ 𝜋𝐻

ここに、
𝜏 ：測定時のせん断応⼒（N/m2）
T0：円錐状先端コーンで Wn=0(荷重なし)の場合の最⼤回転トルク (N・m)Tn ：ベーンコーンで Wn の荷重の場合の最⼤回転トルク (N・m)
H：ベーンコーンの先端から最⼤幅の部分までの⾼さ (m)θ：コーン先端⾓の 1/2
𝜎 ：測定時の垂直応⼒（N/m2）
Wn：荷重計の読み値（N）
m0：円錐状先端コーンと最初のロッド(450mm のもの)の合計質量 (kg)n：全ロッド数から最初のロッド(450mm のもの)を差し引いた本数
m1：500mm のロッド１本の質量 (kg)g ：標準重⼒加速度 9.81 (m/s2)※２ 佐々⽊靖⼈（2010）：⼟層強度検査棒による斜⾯の⼟層調査マニュアル（案）（平成 22 年 7 ⽉），
⼟⽊研究所資料 第 4176 号

43また、式 1 、 2 に⼀般的に使⽤されている⼟層強度検査棒の⼨法を代⼊すると、次式が得られる。
𝜎

3.6

10 𝑊

N⁄m

3

𝜏

7.2

10 𝑇

N⁄m

4

ここに、
Wvc：ベーンコーンにかかる垂直荷重（Wn +(m0 + nm1)・g）
Tvc：ベーンコーンにかかるトルク（Tn-T0）
ただし、佐々⽊（2010）※２も指摘するように、この理論式には次のような問題があり、
⾒かけ上、⼟のせん断強度を強く（危険側に）算定してしまう可能性があることから、理論式の値をそのまま⽤いることはできないとされている。
・ ベーンの下半部のみがせん断を⾏うと仮定しているが、実際にはベーンの上半部でもせん断が⾏われる。ベーン上半部のせん断には、押し込みによる垂直荷重はかからないが、⼟圧が存在するため⼀定の垂直応⼒は作⽤していること、上半部のせん断⾯は回転軸となるロッドからの距離が⻑いことから、その影響は無視できない。
・ ベーンの厚さに起因する側部と⼟との摩擦や、コーン先端⽅向のせん断成分も合成されてトルク値として記録されることから、ベーンコーン周辺には理論解によるせん断応⼒
よりも⼤きなせん断応⼒が発⽣している可能性がある。

b）経験的な推定式によるもの
ベーンコーンせん断試験によるせん断強度の推定に関し、理論式と室内強度試験値と⽐較・分析し、より実⽤的な推定式を作成する試みがなされている。
佐々⽊(2010)※２は、福島県いわき市の道路斜⾯に分布する 3 種類のマサ⼟を対象に、ベーンコーン試験の理論式より得られた理論強度値と、不撹乱試料の⼀⾯せん断試験結果を⽐較した結果から、室内試験による強度は理論値に対し、粘着⼒ c で約 2 割、内部摩擦⾓ tanφ で約 3 割に過ぎないと指摘し、以下の経験式を提案している。
𝜎

≒ 2.4

10 𝑊

N⁄m

5

𝜏

≒ 1.5

10 𝑇

N⁄m

6

式 5 、 6 は、ベーンコーンせん断試験からの換算式として広く利⽤されているが、同式は試験を実施した地区における“相関式”と同義であることに留意すべきである。

44

⽮島ほか（2019）※11 は、斜⾯や堤防等の 23 箇所において、ベーンコーンせん断試験と三軸圧縮試験 CU 結果を⽐較し、初期回転トルクと粘着⼒、回帰直線の傾きと内部摩擦⾓の関係について整理した（図 3-13）。

三軸圧縮試験による粘着力c（kN/m2)

80

(a)

CU試験（飽和度50%以上）

70

CU試験（飽和度50%未満）

18

UU試験

60

数字は各試料の自然状態における飽和度

50
40

𝑅

30

94

0.44

20

71
26

10

69

37

53
37

67 36

0
0.0

0.5

𝑅

1.0

0.80

経験式
𝑦 15.0𝑥

75
38

71

74
97 90

UU試験
𝑦 21.3𝑥

95

90

94
75

82

CU試験
𝑦 20.3𝑥

27

22

1.5

2.0

2.5

三軸圧縮試験による内部摩擦角（tanφ）

初期回転トルク（N・m）

1.4

(b)

CU試験（飽和度50%以上）

22

CU試験（飽和度50%未満）

1.2

UU試験

経験式
𝑦 62.5𝑥

1
0.8

18
2…

0.6

数字は各試料の自然状態における飽和度

36

27

94
95

0.4

𝑅

0.24
37

71

0.2

90
53
9094
3… 97

0

75
69
74

0

CU試験
𝑦 25.6𝑥

0.01

82

67

71

38

UU試験
𝑦 2.57𝑥
𝑅

0.15

75

0.02

0.03

0.04

回帰直線の傾き ∆T ⁄ ∆W

図 3-13 三軸圧縮試験とベーンコーン試験の⽐較※11（a：初期回転トルク-粘着⼒、b：回帰直線の傾き-内部摩擦⾓）
図 3-13 より、⾃然状態における飽和度が低く、飽和時（＝CU試験時）の性状と⼤きく異なる試料については、結果のばらつきが⼤きいものの、飽和度 50%以上の試料のみを対⽐すると、初期回転トルクと粘着⼒、回帰直線の傾きと内部摩擦⾓に良好な相関が⾒られたと報告し、次の回帰式を提案している。
※11 ⽮島良紀・⼭本定雄・⾦井哲男・法⽔哲・浅井健⼀（2019）：⼟層強度検査棒による地盤のせん断強度評価に関する考察，⽇本応⽤地質学会令和元年度研究発表会講演論⽂集，pp.239-240

45

c

20.3

tan 𝜙

𝑇

7
∆𝑇 ⁄∆𝑊

25.6

8

ここに、
c：粘着⼒（N/m2）
𝑇：初期回転トルク（N・ｍ）

tan 𝜙：内部摩擦⾓（tanφ）∆𝑇 ⁄∆𝑊 ：回帰直線の傾き
佐々⽊（2010）※２の経験式 5 ・ 6 と⽐較すると、粘着⼒ c の推定では上記に⽰す回帰式
が 3 割程度⼤きく、内部摩擦⾓ tanφの推定では経験式が 2 倍以上⼤きい。
複数の垂直応⼒（10、30、50、100 kN/m2）における三軸圧縮試験強度CUと、経験式ならびに回帰式で推定したせん断強度との⽐較結果を図 3-14 に⽰す。低い垂直応⼒下では⼤きな差異はないが、50kN/m2（3m 程度の⼟被り相当）を超えるような応⼒下では、経験式の⽅が相対的に⾼い強度を⽰す傾向がみられている。
60

σ=10kN/m2

三軸圧縮試験強度(kN/m2)

三軸圧縮試験強度(kN/m2)

50
40
30
20
10

経験式
回帰式

σ=30kN/m2

50
40
30
20
経験式

10

回帰式

0

0
0

10

20

30

40

0

50
160

σ=50kN/m2

80
60
40
20

経験式
回帰式

三軸圧縮試験強度(kN/m2)

三軸圧縮試験強度(kN/m2)

100

10

20

30

40

50

60

ベーンコーン試験強度(kN/m2)

ベーンコーン試験強度(kN/m2)

σ=100kN/m2

120
80

経験式
回帰式

40
0

0
0

20

40

60

80

0

100

40

80

120

ベーンコーン試験強度(kN/m2)

ベーンコーン試験強度(kN/m2)

図 3-14 垂直応⼒ごとの経験式と回帰式の⽐較

46

160

② 試験結果に関する留意点
⽮島ほか（2019）※11 は、飽和度以外にベーンコーンせん断試験結果と三軸圧縮試験結果の間に乖離が⽣じたり、試験結果がばらついたりする要因について、粒径、湿潤・乾燥
密度、間隙⽐についても分析したが、いずれも単変量としての関係性は低く、要因の特定には⾄らなかったと報告している。
⼀⽅で、地盤の不均⼀性は調査において避けられない課題である。三軸圧縮試験でも供試体間に強度のばらつきが⽣じることはよくあり、地盤調査による試験値は、そもそも幅をもった値として評価すべきである。もっとも、⼟層強度検査棒が地盤の不均⼀性を調査するために開発された試験器であることを考えれば、不均⼀さに起因するばらつきは、多点調査により補うべきである。
むしろ注意すべき要因として、ベーンコーン試験時の不適切な取り扱いによるものがある。垂直載荷時の傾きや、ロッドの曲がりや緩み、トルクレンチの過剰な回転速度等は回転トルクが過⼤な値を⽰し、危険側の評価となることがあるので、使⽤にあたっては慎重な取り扱いが必要である。

47