1．平成 24 年度試験問題

1．平成 24 年度試験問題

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解答解説

解答解説

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平成 24 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

土の基本的性質に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。

①

土の全体積に対する間隙の体積の比を、間隙率と呼ぶ。

②

土粒子の質量に対する間隙水の質量の比を、含水比と呼ぶ。

③

縦軸を塑性指数、横軸を液性限界とした細粒土の工学的分類に用いる図を、塑性図と呼ぶ。

④

液性限界と塑性限界との差を液性指数と呼ぶ。

⑤

地盤材料の工学的分類方法に基づく地盤材料の粒径区分では、粒径が2 mm から 75 mm の粒子を礫（れき）粒子と呼ぶ。

【解答】④【解説】液性指数は、コンシステンシー指数とともに塑性領域の中で、対象土の含水比がどの位置にあるかによって土の安定性を評価するものである。
液性指数 IL は、次の式により算出する。
IL ＝（w − wp）/ Ip（w：自然含水比、wp：塑性限界、Ip：塑性指数）

一方、塑性指数（Ip）は、土を工学的に分類するのに利用する指標で、土の塑性（外力による変形が外力を除いても元の状態に戻らない性質）の範囲を示すものである。塑性指数 Ip は、次の式により算出する。
Ip ＝ wL − wp

（wL：液性限界、wp：塑性限界）

すなわち、液性限界と塑性限界との差は塑性指数である。
④の文は「液性限界と塑性限界との差を液性指数と呼ぶ。」としているため不適切である。

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1．平成 24 年度試験問題

土粒子の密度を r s、 土の乾燥密度を r d とするとき、 土の間隙比 e を算

d
1s

①②d1sρs
ρd③④s1d⑤s1d【解答】⑤【解説】土は固体の土粒子と、水及び空気と水蒸気などの間隙からなるが、間隙比はこの間隙の体積と土粒子の体積の比率 e ＝ Vv / Vs（Vv： 間隙の体積、Vs：土粒子の体積）をいう。Vv や Vs を直接測定することは困難であるため、一般には土粒子の比重と乾燥密度から計算する。
水の密度をr w、土粒子の比重を Gs、土の含水比を w、土の湿潤密度をr tとすると間隙比 e は次式で表される。
＋ w / 100）/ r t } − 1
e ＝ Vv / Vs ＝ { r w・G（1s
また、湿潤密度r t と乾燥密度r d には次の関係がある。

r d ＝r t /（1 ＋ w / 100）
さらに、r w・Gs は土粒子の密度r s に等しい。
したがって間隙比 e を土粒子の密度r s と土の乾燥密度をr d で表すと、次のとおりになる。
e ＝r s / r d − 1
すなわち、土の間隙比 e を算出する式として正しいものは⑤になる。

Ⅳ− 3

土のせん断に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。

①ダイレタンシー（ダイレイタンシー、ダイラタンシーなどとも表記される。）とは、せん断応力によって体積変化が生じる現象である。

②

粘土の非排水せん断強度は、一軸圧縮強度の 2 倍程度になる。

③

圧密非排水試験とは、ある圧力で圧密したのち、供試体の排水あるいは吸水を許さずにせん断する試験である。

④三軸圧縮試験は、主に破壊時の主応力状態を求めることによって土のせん断強度や強度定数を求める試験である。

⑤

応力経路は、主としてせん断過程における地盤材料の応力状態の変化を、

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年度出する式として正しいものはどれか。

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平成

Ⅳ− 2

解答解説﻿

2 つの応力成分を両軸にとった応力平面上の点の軌跡として表したものである。

【解答】②【解説】飽和した乱さない正規圧密粘土の一軸圧縮試験を行うと、三軸圧縮試
験の UU 試験（非圧密非排水試験）における見かけの粘着力 cu に相当する強度定数が得られ、cu ＝ qu / 2 となる。
すなわち、粘土の非排水せん断強度は一軸圧縮強度の 1 / 2 倍である。
②の文は「粘土の非排水せん断強度は、 一軸圧縮強度の 2 倍程度になる。」としているため不適切である。

Ⅳ− 4

土圧、支持力及び基礎に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。
①

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。

②

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。

③

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。

④

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。

⑤

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。

【解答】②【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。
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1．平成 24 年度試験問題

解答解説

Q ＝ Qp ＋ Qf ＝ Qp ＋ U・Fs・L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。
杭の周面抵抗力すなわち杭の周面摩擦は、杭の周面を通して地盤から受ける杭軸方向の抵抗力である。
②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。」としているため不適切である。

Ⅳ− 5

土中の浸透と地下水に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。
①

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。

②

限界動水勾配とは、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いう。

③

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。

④

間隙水圧は、土中の間隙水が有する圧力をいう。飽和土中の水が静止している場合には、間隙水圧は静水圧に等しい。

⑤

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

【解答】⑤【解説】水頭は、単位重量の流体がもっているエネルギーを、その流体柱の高さ（メートル）で表したものである。水頭には、圧力水頭、速度水頭、位置水頭などの他に、管路の場合には管と流体の摩擦や屈曲部、出入口などで失われるエネルギーとして各種の損失水頭がある。これらの水頭の総和は全水頭といい特に、圧力水頭と位置水頭の和はピエゾ水頭と呼ばれている。
一方、土質力学においては、土中の水の流速は非常に小さいと考えて速度水頭は無視し、水頭を圧力水頭と位置水頭の和で定義している。
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年度

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

1平成（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）

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土質力学における全水頭

h ＝ hp ＋ z ＝ uw / g w ＋ z（h：全水頭、hp：圧力水頭、z：位置水頭、uw：土中の任意の点における間隙水圧、g w：水の単位体積重量）⑤の文は「土中の水の流れに対しては、圧力水頭は非常に小さいので無視することができ、全水頭は、速度水頭と位置水頭の和で定義される。」としているため不適切である。

Ⅳ− 6①

土の圧密に関する次の記述のうち、最も不適切なものはどれか。
過圧密とは、土が過去に受けた圧密履歴を表す用語の一つであり、現在受けている有効土被り圧の大きさが、先行圧密圧力より大きくなっている状態をいう。
②一次圧密は、圧密曲線の圧密量のうち、熱伝導型圧密方程式の解に従う圧密度 100％までに対応する部分をいう。

③圧密降伏応力は、粘土が弾性的（可逆的）な圧密挙動を示す過圧密の範囲から塑性的（非可逆的）な圧密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。

④K0 圧密は、 三軸圧密試験において円柱供試体の外周面の側方向変位が生じない状態で行う圧密をいう。

⑤

過剰間隙水圧は、圧密が終了したときの定常状態における間隙水圧を基準とし、それを上回る分の間隙水圧をいう。

【解答】①【解説】圧密降伏応力に対して現在受けている有効土被り圧が低い場合を「過圧密」、等しい場合を「正規圧密」と呼んでいる。すなわち、言い方を変えると正規圧密とは、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といえる。また過圧密とは、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を過去に受けており、「締め固められた」状態といえる。
そのため過圧密の地盤に荷重を受けた場合には、他の地盤の状態と比較して圧密沈下の割合は小さくなる。一方、現在受けている有効土被り圧の大きさが、先行圧密圧力より大きくなっている状態は、圧密がまだ終わって6