全地連「技術フォーラム 2024」新潟【9【FE06】

地盤材料の違いによる変形係数 E と N 値の関係
明治コンサルタント(株)〇西尾 和也，三又 凛太郎，八重樫 剛志

1. はじめに変形係数 E は、杭基礎の設計や開削工事等における周の結果からそれぞれを5%未満、5%以上15%未満、15%以上辺地盤の挙動を予測する場合など、設計時に必要となる度分析を未実施のデータがあることから、表-2のデータ場合が多い。

総数は表-1のものより3個少ない。の含有率で分けて地盤材料毎に整理した（表-2参照）。粒

一般に E を求める方法として、
孔内載荷試験での測定、

表-1 対象データ（地盤材料別）
粘性土

砂質土

礫質土

計 122

574421

最小値

1111

最大値

100375188

供試体の一軸または三軸圧縮試験から求める、標準貫入データ数試験の N 値から推定するなどが挙げられる。この内、孔内載荷試験から得られる E と標準貫入試験の N 値には、N値

図-1 に示すように E=670N 0.986（kN/m2）の相関が認めら

平均値

113861れており、地盤材料に関わらず E=400～1,000N（kN/m2）、最小値

1,413349

4,102

最大値

112,700

186,000

107,209

平均値

21,954

31,86040,103

変形係数E (kN/m2)

平均的には E=700N（kN/m2）という関係が近似的に成立している 1)。
（以下、変形係数 E の単位は（kN/m2）とし表記を省略する）。
本報告では、孔内載荷試験から得られた E と標準貫入表-2 対象データ（各地盤材料の粒度別）
Cc ：粗粒分含有率
粘性土
砂質土
礫質土
Fc ：細粒分含有率
5%≦ Cc5%≦ Fc5%≦ Fc-：データなし Cc ＜5% ＜15% 15%≦ Cc Fc ＜5% ＜15% 15%≦ Fc Fc ＜5% ＜15% 15%≦ Fc
データ数 計 119121827115250147

試験の N 値の関係を、地盤材料の違いに着目して考察した。

N値

最小値

1111391-

1129

最大値

100

435213136150-

188

100

平均値

15911134024-

66

51

最小値

1,413

4,284

1,670

17,469

349

866-

4,102

12,836

94,62055,037

17,469100,146

104,451-

107,20950,53824,22521,921

17,46933,807

24,140-41,52937,252

変形係数
最大値 112,700
E (kN/m2)
平均値 18,621（1） 地盤材料別の分析結果
全データを粘性土、砂質土、礫質土に分けて分析した
結果を図-2に示す。
粘性土では、多くのデータが E=1,000N を超えており、2,000～6,000N の範囲内(平均 E=2,720N)に分布する。
砂質土では、多くのデータが E=400～2,000N の範囲内(平均 E=1,211N)に分布する。
礫質土では、多くのデータが E=400～1,000N の範囲内(平均 E=753N)に分布する。
1000000

図-1 孔内載荷試験から得た変形係数 E と N 値の関係 1)
100000

本報告の対象データを得るのに実施した孔内載荷試験は JGS 1531「地盤の指標値を求めるためのプレッシャーメータ試験方法」に準拠し、試験機は1室型等分布荷重方式を使用した。また、標準貫入試験は JIS A 1219に準拠

変形係数E（kN/m2）

2. 試験方法

10000

粘性土

し実施した。

砂質土

1000

礫質土
E=1000N

3. 対象データおよび分析結果

E=700N

対象データについて表-1に示す。データは地盤材料によって分けて整理した。また、各データの粗粒分含有率

E=400N100
110100Cc（coarse fraction content から、便宜上 Cc とした）、N 値

細粒分含有率 Fc による影響を分析するため、粒度分析

図-2 変形係数 E と N 値の関係（地盤材料別）

1000

全地連「技術フォーラム 2024」新潟（2） 各地盤材料の粒度別分析結果

おける粒度の違いによるばらつきの差は小さい。

粘性土では Cc を、砂質土、礫質土では Fc をそれぞれ5%未満、5%以上15%未満、15%以上の含有率で分けて分析③ 礫質土の変形係数 E と細粒分含有率 Fc の関係した結果を図-3に示す。また、各データのばらつきの大礫質土のデータで Fc＜5%のものは得られなかった。

きさを比較するため、変形係数 E と N の関係について、5%＜Fc≦15%のものでは、E=147～1,914N を示し、多く標準偏差σ、変動係数 CV について整理した（表-3参照）。

が E=400～1000N の範囲内に分布する。
15%≦Fc のものでは、E=321～1,400N を示し、多くが1000000

E=400～1,000N の範囲内に分布する。
変動係数 CV は、0.51～0.68であり、5%＜Fc≦15%のものが0.68を示し、礫質土の15%≦Fc のものや、砂質土及変形係数E（kN/m2）

100000

び粘性土と比較すると、ばらつきが大きい。

４. 考察
10000

（1） 地盤材料別分析結果の考察

粘性土(Cc＜5%)
粘性土(5%≦Cc＜15%)
粘性土(15%≦Cc)
砂質土(Fc＜5%)
砂質土(5%≦Fc＜15%)
砂質土(15%≦Fc)
礫質土(5%≦Fc＜15%)
礫質土(15%≦Fc)
E=1000N
E=700N
E=400N

1000

地盤材料の違いのみで分析した場合、粘性土については概ね E=2,000～6,000N の範囲内(平均 E=2,720N)で分布す る 傾向 にあ っ た。 砂質 土に つ いて は概 ね E=400 ～2,000N(平均 E=1,211N)の範囲内に分布する傾向にあった。礫質土については概ね E=400～1,000N の範囲内(平均 E=753N)に分布する傾向にあった。

1001101001000

N 値

図-3 変形係数 E と N 値の関係（各地盤材料の粒度別）

以上のことから、変形係数 E を N 値から推定する場合、礫質土、砂質土、粘性土の順で精度が悪くなり、一般的な関係式(E=700N)と比べると、礫質土は同程度であるが、表-3 各地盤材料の粒度別の変形係数 E と N 値の関係
Cc ：粗粒分含有率
粘性土
砂質土
礫質土
Fc ：細粒分含有率
5%≦ Cc5%≦ Fc5%≦ FcCc＜5%15%≦Cc
Fc＜5%15%≦Fc
Fc＜5%15%≦ Fc-：データなし
＜15%
＜15%
＜15%
データ数
計117121827
1 14(※2) 24(※2)
0147
変形係数
最小値
579
1,088
167
1,344316
161147321
2
E (kN/m )
最大値
3,578
8,764
7,018
1,344
2,118
3,469
1,914
1,400と N 値の平均値
1,786
3,612
2,540
1,344962
1,351724812
関係式における係 標準偏差 σ 1,033
1,980
1,505
470
794492
418
数Ａ
0.58
0.55
0.59
0.49
0.59
0.680.51(※1) 変動係数 CV2(※1)変形係数 E =A*N （kN/m )(※2)係数Aが100未満は特異値と判断し棄却して統計処理をした① 粘性土の変形係数 E と N 値の関係
粘性土のデータで Cc＜5%のものでは、E=579～3,578Nを示し、E=1,000N を超えるものが多い。
5%＜Cc≦15%のものでは、E=1,088～8,764N を示し、多くが E=2,000～6,000N の範囲内に分布する。

砂質土は2倍程度、粘性土は4倍程度、孔内載荷試験結果の方が高い値を示している。
（2） 各地盤材料の粒度別分析結果の考察
地盤材料に加えて粒度も考慮し分析した場合、どの地盤材料でも Cc、Fc によって E のばらつきの範囲に差が認められた。砂質土では5%＜Fc≦15%のものが、礫質土では15%≦Fc のものが比較的ばらつきが小さい。
また、細粒分が多くなるほど、また、地盤材料の平均的な粒径が小さくなるほど変形係数 E と N 値の関係の係数 A が大きくなる傾向が見られ(粘性土の Cc＜5%、砂質土の Fc＜5%は除く)、粒度別に細分しても(1)に示した大局的な傾向(礫質土、砂質土、粘性土の順に係数 A が大きくなる)と同様の傾向であった。

15%≦Cc のものでは、E=167～7,018N を示し、多くがE=2000～4000N の範囲内に分布する。
変動係数 CV は、0.55～0.59であり、粘性土のデータに５. 今後の課題
本報告では各地盤材料でそれぞれ相関が認められたもおける粒度の違いによるばらつきの差は小さい。のの、データ総数は122と多くはなく、地盤材料ごとのデ② 砂質土の変形係数 E と細粒分含有率 Fc の関係ータ数に差があるものとなった。粘性土のデータ数は相砂質土のデータで Fc＜5%のものは1個のみのため分析対的には多いが、変形係数 E が一般的な関係式によるもできず、5%≦Fc のものと比較しても特筆すべき点は認めのよりも孔内載荷試験結果によるものの方が4倍程度高られなかった。

い値となっており、その妥当性を検証するためにも、よ5%＜Fc≦15%のものでは、E=316～2,118N を示し、多くり多くのデータを収集し、再検討する必要がある。

が E=400～1,000N の範囲内に分布する。
15%≦Fc のものでは、E=161～3,449N を示し、多くがE=700～2,000N の範囲内に分布する。
変動係数 CV は、0.49～0.59であり、砂質土のデータに《引用・参考文献》
1) 地盤調査の方法と解説（2013）：公益社団法人地盤工学会,p.687