1．平成 23 年度試験問題

1．平成 23 年度試験問題

1

解答解説

解答解説

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平成 23 年度試験問題
Ⅳ

解答解説

次の 35 問題のうち 25 問題を選択して解答せよ。（解答欄に 1 つだけマークすること。）

Ⅳ− 1

土中の浸透と地下水に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
①

土中の水の流れに対しては、速度水頭は非常に小さいので無視することができ、全水頭は、圧力水頭と位置水頭の和で表される。
②

飽和した多孔質媒体中の地下水の流量、速度は、ダルシーの法則に従う。

③

地下水によって飽和されている透水性の良好な地盤を、帯水層という。

④

土中の間隙において水が自由に上下に移動できる大気圧と等しい圧力を持つ地下水の表面を、地下水面という。

⑤

下向きの浸透力によって、土中の有効応力が次第に減少してゼロになるような動水勾配を、限界動水勾配という。

【解答】⑤【解説】地盤内のある深さにある土は、それより上にある土の自重によって、その土粒子骨組みに有効応力が作用している。その土が地下水位以下にあれば浮力の分だけ有効応力は小さくなる。地下水が上向きに流れている場合を考えると、土粒子骨組みはこの水の流れによって浸透水圧を受ける。
上向きの浸透水圧が下向きの有効応力と等しくなるか、それ以上になれば土粒子は水とともに浮かび上がり土の耐力が低下することになるが、これをクイックサンド現象と呼んでいる。
限界動水勾配は、一次元浸透条件で有効応力がゼロになるとき、すなわ
ちクイックサンド現象が発生するときの動水勾配のことをいう。
⑤の文は「下向きの浸透力によって、土中の有効応力が次第に減少してゼロになるような動水勾配」としているため誤りである。

2

1．平成 23 年度試験問題

解答解説

①

圧密とは、土が内部間隙水の排出を伴いながら徐々に圧縮していく現象をいう。

②

正規圧密とは、土が現在受けている有効土被り圧の大きさが、これまでの最大となったままでいる状態をいう。

③

圧密降伏応力は、粘土が塑性的（非可逆的）な挙動を示す過圧密の範囲から弾性的（可逆的）な挙動を示す正規圧密の範囲に移行する境界の応力をいう。

④

過圧密比とは、地盤内で現在受けている有効土被り圧に対する圧密降伏応力の比のことで、過圧密の度合いを定量的に表す指標である。

⑤

バーチカルドレーン工法は、軟弱地盤中に人工のバーチカルドレーンを多数設置して排水距離を水平方向に短縮し、載荷重などによって生じる地盤の圧密を促進する工法をいう。

【解答】③【解説】圧密降伏応力（先行圧密荷重ともいう）は、土の圧密試験における圧力と圧密量の関係が、圧力の増加によって弾性域（過圧密の範囲）から塑性域（正規圧密の範囲）に移るときの圧力をいう。
③の文は「塑性的（非可逆的） な挙動を示す過圧密の範囲から弾性的（可逆的）な挙動を示す正規圧密の範囲に移行する境界の応力」としており、圧密降伏応力の説明内容として「塑性的（非可逆的）な挙動を示す過圧密の範囲」と「弾性的（可逆的）な挙動を示す正規圧密の範囲」が、逆さまになっているため誤りである。

Ⅳ− 3土のせん断と安定計算に関する次の記述の、に入る語句として適切な組合せはどれか。
安定計算に用いる土のせん断強さを決定するには、地盤の破壊が生じるときのaaを的確に予測しなければならない。そのためのせん断試験のは、実際の条件に最も近く、かつ危険側でない条件としなければならない。

3123年度

飽和粘土の圧密に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

平成

Ⅳ− 2

﻿

例えば、正規圧密粘土地盤に盛土載荷を行う場合は、によって得られた

bb

せん断試験

せん断強さを用い、過圧密粘土地盤に切取り斜面を作るときは、長時間をかけて吸水膨張が発生し、せん断強さはその進行とc共に低下することから、せん断試験によって得られたc

せん断強さを用いる。
abc━━━━━━

①

排水条件

非排水

排水②排水条件

排水非排水③透水条件

非排水

排水④

透水条件

不透水

透水⑤透水条件

透水不透水【解答】①【解説】土のせん断強さをクーロンの式で表すとき、外部から加えられる圧力によって圧密をさせるかどうか、そしてせん断時に間隙水の出入りを許すかどうかによって、粘着力 c と内部摩擦角φ は一般に大きく変わってくる。
そこでせん断試験では、次のような 3 種類の標準的な排水条件を設定し、実際の現場の条件を考慮して、最も危険と考えられる条件によることを原則として試験を行っている。
1．非圧密非排水試験（UU 試験）：施工中の粘土地盤の安定や支持力を見積もるなどの短期的な設計値を求めるための試験
2．圧密非排水試験（CU 試験）：サンドドレーン工法などによって現在の地盤を圧密させたときに期待しうる地盤の強さを見積もるための試
験
3．圧密排水試験（CD 試験）：砂質土地盤の支持力や安定、または粘性土地盤の長期安定を調べるための試験
また、過圧密粘土は、過去において現在受けている以上の圧密圧力で圧密を受けたことのある状態の粘土のことをいい、正規圧密粘土は、対象とする地盤が地中で現在受けている有効上載圧力よりも大きな有効圧密荷重、すなわち応力履歴を過去に受けていない状態の粘土のことをいう。したがって、正規圧密粘土地盤に盛土載荷を行う場合には、非排水せん断試験によって得られた非排水せん断強さを用い、過圧密粘土地盤に切取り斜面
4

1．平成 23 年度試験問題

解答解説

を作るときには、排水せん断試験によって得られた排水せん断強さを用い以上のことから、適切な組合せは①になる。

23年度

Ⅳ− 4

土の湿潤単位体積重量を g t、含水比を w、土粒子の比重を GS、水の単位体積重量を g w とするとき、この土の間隙比 e を算出する式として正しいものはどれか。
GS γ wγt①w④

1  w  GS  w  1tGS  w
1t②w⑤

1  w  GS  w  1

1  w  GS  w③tt【解答】④【解説】間隙比は、水及び空気と水蒸気などの間隙の体積と土粒子の体積の比率をいう。
e=Vv
Vs（Vv：間隙の体積、Vs：土粒子の体積）

また土粒子の重量を Ws、土の全体積を V、土粒子の比重を GS、水の単位体積重量を g w とすると乾燥密度 g d と間隙比 e の間には、次のような関係がある。

d Ws  GS   w
V1e 

さらに、含水比を w とすると乾燥密度 g d と湿潤密度 g t の間には、次の関係がある。

t
1w
以上より間隙比 e の式は、次のように誘導することができる。
d GS GS   1   w
dt GS w  1  w 1teVv Vs w

したがって④が正しい。
51平成る。

1  w   1﻿Ⅳ− 5 下図に示す、均質な水平成層地盤の地表面から深さ 6.0 m の地点における水平土圧（水平方向の全応力）s h はいくらか。ただし、地下水位は地表面から 2.0 m の深さに位置し、それより浅い部分の湿潤単位体積重量 g t は 17kN /m3、地下水位以深の飽和単位体積重量 g sat は 20 kN / m3、水中単位体積重量 g ′は 10 kN/m3 とする。なお、静止土圧係数 K0 は 0.50 であり、地盤内に浸透流はないものとする。
①47 kN/m2②57 kN/m2④77 kN/m2⑤87 kN/m2③67 kN/ m2【解答】④【解説】土は、土粒子と間隙水と空気で構成されているが、これらの構成要素が土内部の各部位で発生する応力の総和を全応力という。また有効応力は、土が外力を受けたときに、土粒子骨格が受け持つ応力のことをいう。
土中において、ある水平面を考えたときに、その面はそれより上の土の自重によって応力を受けている。土の自重による鉛直方向の有効応力を、有効土被り圧または単に土被り圧といい、s z′で表す
2土被り圧を式で表すと、s z′＝g × z（kN / m ）となる。

（g ：土の単位体積重量（kN / m3）、z：深さ（m））

土の単位体積重量 g は、地下水面以上の土では湿潤単位体積重量 g t とし、地下水面以下の土では水中単位体積重量g ′とする。
また、地表面からある深さの点に、垂直応力 s v と水平応力 s h が働いているとき、この応力の比を土圧係数と呼んでいる。土圧係数 K ＝s h / s v6