1．平成 22 年度試験問題

1．平成 22 年度試験問題

1

解答解説

解答解説

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平成 22 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

土中水の流れがダルシーの法則に従うとき、透水係数は単位動水勾配の下で流れに平行な単位断面を単位時間に移動する水量を表し、媒体が水を通す能力を示す。
②

上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。

③

浸透水によって土粒子が流出し、地盤内にパイプ状の水みちができる現象をパイピングといい、これによる地盤破壊は、進行性破壊の形態をとる。

④

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。

⑤

1 本のボーリング孔や井戸を利用して地盤の透水係数を求めることを目的とした原位置透水試験を、単孔式透水試験という。

【解答】①【解説】透水係数は、透水のしやすさを示す値であり、単位は（cm/sec）または（m / day）を用いる。一方、ダルシーの法則は、ある時間に土中を浸透する水の量は、動水勾配に比例するという関係をいい、次の経験式が導き出されている。
Q  k  A  i  k A hL（Q：流量、k：透水係数、A：断面積、i：動水勾配、Dh：水頭差、L：Dh に応ずる距離）

すなわち透水係数は、単位動水勾配の下で流れに直角な単位断面を単位時間に移動する水量を表すものである。①の文は「透水係数は単位動水勾
21．平成 22 年度試験問題

解答解説いるため誤りである。

1平成配の下で流れに平行な単位断面を単位時間に移動する水量を表し」として

年度

22Ⅳ− 2 透水性の非常に高い砂層の上に厚さ 5.0 m の飽和粘土層があり、上部表面では排水が自由に起こる。盛土を設置することにより、地表面に 20 kN/ m2の載荷重が作用する。このとき、80％圧密が完了するまでの時間と、そのときの地表面沈下量は、次の組合せのうちどれか。ただし、この粘土の圧密係数は 0.020 m2 / 日、体積圧縮係数は 0.0050 m2 /kN であり、載荷重は粘土層の各深さに一斉に伝えられるものとする。なお、圧密度が 80％となるときの時間係数は 0.60 としてよい。
完了時間

沈下量

①750 日0.20 m②750 日0.40 m③750 日0.50 m④190 日0.40 m⑤190 日0.50 m【解答】④【解説】圧密試験によって得られる体積圧縮係数 mv、および e─log p 曲線から求められる圧縮指数 Cc などがわかっていれば、圧密沈下量は、地盤の圧密層の中心面における載荷前の圧力と載荷後の増加圧力を求めることによって算出することができる。
圧密沈下量 S を計算する式は、次のとおりである。
S Hp  pe0  eCc H  mv   p  H
log 10 01  e01  e0p0

ただし、H：粘土層の層厚
e0：粘土層の中心面における載荷前の間隙比
p0：粘土層の中心面における載荷前の有効土かぶり圧
Dp：載荷重によって生じた粘土層の中心面での増加圧力
e：粘土層の中心面において増加圧力Dp によって圧密された後の間隙比設問では、H ＝ 5.0 m、Dp ＝ 20 kN / m2、mv ＝ 0.0050 m2 / kN がそれぞれ3﻿

与えられているので、80％圧密が完了するときの地表面沈下量 S は、（圧密度）S ＝ H・mv・Dp・22＝ 5.0（m）× 20（kN / m ）× 0.0050（m /kN）× 0.8 ＝ 0.4（m）となる。
一方、粘土層の排水経路の長さ H ′は、上下面が透水層で両面排水になるから H′＝ 5.0 / 2（m）＝ 2.5（m）となる。圧密係数 Cv ＝ 0.020 m / 日、2

時間係数 Tv ＝ 0.60 より、圧密を完了するまでに要する日数 t は、（H′） / Cv ＝ 0.60 ×（2.5） / 0.020 ＝ 187.5（日）t ＝ Tv・2

2以上より、圧密が完了するまでの時間と、そのときの地表面沈下量は、190 日と 0.4 m の組合せが最も近い。したがって④が正解となる。

Ⅳ− 3

土の強度やせん断に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。

①

粘性土の一軸圧縮試験における軸応力の最大値を一軸圧縮強さ qu といい、これから cu ＝ qu / 2 として非排水せん断強さ cu を求めることができる。

②

圧密排水せん断試験で得られる強度定数は、載荷重による圧密後に新たに急速な載荷重を受けるときの地盤の安定・変形問題に適用される。

③

粘性土の乱さない試料と、これを同じ含水比のまま十分に練り返した練返し試料のそれぞれの非排水せん断強さの比を鋭敏比といい、我が国の沖積粘土のその値は、5 〜 15 程度である。

④

土はせん断されると一般にそれに伴って体積を変えようとするが、このような性質をダイレイタンシーと呼び、せん断されて膨張する場合、ダイレイタンシーが正であるという。

⑤粘性土の圧密非排水試験より得られる非排水せん断強さ cu は、有効拘束圧 p に対して一定の割合で増加することが知られており、この比（cu / p）を非排水せん断強度増加率という。

【解答】②【解説】三軸圧縮試験は、土の圧縮強さ（あるいはせん断強さ）を求めるための試験方法の 1 つである。この試験は、一面せん断試験に比べて供試体内部の応力やひずみの分布を一様にでき、試験中の排水条件を制御することや間隙水圧を測定することができるため広く用いられている。三軸圧縮試
41．平成 22 年度試験問題

解答解説

1．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
2．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圧密非排水試験（CU 試験）
3．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圧密排水試験（CD 試験）②の文は「圧密排水せん断試験で得られる強度定数は、載荷重による圧密後に新たに急速な載荷重を受けるときの地盤の安定・変形問題に適用される」としているため誤りである。

Ⅳ− 4 土の間隙比を e、土粒子の比重を GS、水の単位体積重量をg w とするとき、飽和土の単位体積重量を算出する式として正しいものは次のうちどれか。
GS  1
GS  1
GS  ew
w
w①②③1e1e1eGS  ew
1e④⑤GSw
1e【解答】③【解説】飽和土の単位体積重量 g sat は、土の間隙比を e、土粒子の比重を GS とすると土の全重量 W は W ＝ GS・g w ＋ e・g w であり、土の全体積 V はV ＝ 1 ＋ e であるから、G e sat  W  Sw1eVと表すことができる。
これより③が正しい。

Ⅳ− 5

土圧、支持力及び基礎に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
①

静止土圧とは、地盤に水平変位が生じない状態における水平方向の土圧のことである。

522

年度

を求めるための非圧密非排水試験（UU 試験）

1平成

験の種類は、目的に応じて次の 3 種類がある。

﻿②

受働土圧とは、土を水平方向に圧縮していくとき、水平方向の土圧が次第に増大し、最終的に一定値に落ち着いた状態で発揮される土圧のことである。

③

極限支持力とは、地盤がせん断破壊を生じずに支え得る基礎の最大荷重あるいは荷重強度のことである。

④

直接基礎とは、上部構造からの荷重を基礎スラブの底面から地盤に直接伝える基礎のことである。

⑤

杭の周面抵抗力とは、杭の周面を通して地盤から受ける杭軸直角方向の抵抗力のことである。

【解答】⑤【解説】杭基礎は支持機能によって、軟弱な地盤を貫いて硬い地層まで打ち込み、主に杭の先端部で荷重を支持する「支持杭」と、主として杭の周面摩擦によって荷重を支持する「摩擦杭」とに分けられる。
杭の鉛直方向の支持力（Q）は、杭の先端支持力（Qp）と杭の周面摩擦力（Qf）との和として与えられる。
Q ＝ Qp ＋ Qf ＝ Qp ＋ U・Fs・L（U：杭の周長、Fs：杭周面の摩擦力、L：地中部分にある杭の長さ）

周面摩擦力には、正の周面摩擦力と負の周面摩擦力（ネガティブフリクション）があり、沈下を伴うような軟弱地盤においてはネガティブフリクションに留意する必要がある。
⑤の文は「杭の周面抵抗力とは、杭の周面を通して地盤から受ける杭軸直角方向の抵抗力のことである」としているため誤りである。

Ⅳ− 6

骨組構造又は部材の性質に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
①トラスとは、直線棒部材を摩擦のないヒンジで結合し、部材の軸方向力のみで外力に抵抗する構造をいう。

②

はりに曲げモーメントのみが作用する場合、曲げによる縁応力が降伏応力に達したときの曲げモーメントと全断面が塑性となるときの曲げモーメントとの比を、塑性断面係数という。

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