全地連「技術フォーラム 2022」那覇【37】

二方向メガトルク載荷装置によるひずみ速度を変えた非排水繰返し試験
基礎地盤コンサルタンツ株式会社

1. はじめに〇井上大地，山田眞一(2) 試験条件

ひずみ制御による非排水繰返し試験の需要が増加して①試料:豊浦砂

Dr=60%いる.そこで,この需要に対応するため新規に二方向メガ②供試体寸法:直径5cm,高さ10cm

トルク載荷装置を開発した.同装置は鉛直方向及び,ねじ③飽和条件:B 値≧0.95,背圧=100kN/m2

り方向の繰返し載荷が可能という特徴を有している.

④応力条件:等方応力状態

本報告は,同装置の特徴,および同装置を用いて実施し

σc’=100kN/m2⑤供試体作製方法:5層湿潤締固め法

たひずみ速度を変えた非排水繰返し三軸試験結果及び,w=8%で作成し,凍結通常の応力制御による繰返し試験との比較である.

⑥載荷条件:非排水応力振幅一定繰返し載荷

2. 試験方法

Case1:ひずみ制御

1,2,5,10%/minCase2:応力制御

載荷周波数 0.1Hz

3. 試験結果(1) 試験装置
試験装置を写真-1に示す. 同装置は,鉛直方向及び,ね試験結果一覧表を.表-1に Case1,表-2に Case2をそれぞじり方向の繰返し載荷が可能である（同時載荷も可能）.

れ示す.

また,パルスジェネレーターを導入したことにより実績(1) ひずみ速度を変えた応力振幅一定繰返し三軸試験でひずみ速度10%(h:10cm 換算,鉛直方向)の繰返し載荷を実現した.

図-1 に 10%/min の典型的な試験結果を示す.応力振幅が 60kPa(応力比=0.3)で良く制御されていることがわかる.
100

繰返し軸差応力σd(kN/m2)

鉛直方向載荷部

ねじり載荷部豊浦砂
σc'=100kN/m2
Dr=60%
σdp/2σc'=0.3
εa=10%/min

500-50-10001002003004005000100200300400500

010020030040050010軸ひずみεa(%)

50-5-10間隙水圧Δu(kN/m2)

100806040200-20経過時間(sec.)

写真-1 二方向メガトルク載荷装置

図-1 ひずみ制御試験の典型的時刻歴
表-2 応力振幅一定非排水繰返し三軸試験一覧表

表-1 ひずみ速度,応力振幅一定非排水繰返し三軸一覧表
供試体No.
ひずみ速度(%/min)
繰返し応力振幅比
σdp/2σ'c
繰返し載荷回数
N c(DA=5%)

1234567

供試体No.

12510111

載荷周波数(Hz)

0.4

0.25

0.23

3.8

18.6

56.5

0.3
14,14.5 10.5,1277.5*)ひずみ速度 1,2%は再現性確認のため２回実施.

繰返し応力振幅比
σdp/2σ'c
繰返し載荷回数
Nc(DA=5%)

1230.10.2520.302

0.404

25.6

11.54

全地連「技術フォーラム 2022」那覇
図-2にひずみ速度～Nc(εDA=5%)の関係を示す.図か（2) 通常の非排水繰返し試験との比較

ら,ひずみ速度の増加に伴い Nc(εDA=5%)が低下している

図-5はひずみ制御,応力制御試験結果の比較である.図

ことがわかる.この原因は,図-3過剰間隙水圧～Nc 関係から,液状化強度の指標 εDA=5%,Nc=20は,ひずみ速度=1%からわかるように,過剰間隙水圧がひずみ速度が速くなの結果が応力制御とほぼ整合していることがわかる.

ると大きくなる傾向にあるためと考える。それに応じて,

但し,これは豊浦砂のようなきれいな砂の結果であり,

図-4繰返し回数 Nc～ひずみ関係に示すように軸ひずみすべての材料に当てはまる訳ではない.また,図-6に有効が増加する傾向を示している.今後,詳細な検討が必要と応力径路の比較図を示す.図から〇印で示した原点付近考える.の挙動は応力制御では把握できない.原点付近の挙動,各ところで,応力制御試験では載荷周波数0.1～1Hz で速種解析パラメータを把握するためにはひずみ制御の試験度の影響はないとされている.しかしながら,応力制御での併用,通常の応力制御4供試体＋ひずみ制御1供試体とはひずみ速度が載荷中に非常に大きく変化しておりひずいう組み合わせが有効と思われる.

み速度の依存性は評価することはできない.図-2,3,4の0.6

結果からわかるようにひずみ速度依存性は存在する.
繰返し応力振幅比 σdp/2σ’c

繰返し載荷回数 Nc(εDA=5%)25
豊浦砂
σc'=100kN/m2
Dr=60%
σdp/2σc'=0.320

豊浦砂
σc'=100kN/m2
Dr=60%,εDA=5%○ 応力制御● ひずみ制御(εa=1%/min)

y = 0.5643x-0.253

15100.4

RL20=0.264.
εa(%/min)= 10 50.22 102010
繰返し載荷回数 Nc(εDA=5%)11005

図-5 液状化強度曲線
10002

4ひずみ速度

68応力制御ひずみ制御(εa=1%/min)10(%/min)

図-2 ひずみ速度 ～繰返し載荷回数 Nc(εDA=5%)関係

過剰間隙水圧Δu(kN/m2)

120
100

軸差応力q (kN/m2)

0500-5080・60〇
▲
◆
□

4020

εa(%)
12510-100050

100

平均有効主応力p' (kN/m2)

150

図-6 有効応力径路

0051015繰返し載荷回数 Nc(εDA=5%)

4. まとめ図-3 繰返し回数 Nc(εDA=5%)～過剰間隙水圧 Δu 関係

今回の実験結果から① ひずみ速度の増加に伴い Nc(εDA=5%)は減少する.
② 応力制御とひずみ制御εa=1%の液状化の指標である

15軸ひずみ εDA(%)

・〇
▲
◆
□

10RL20はほぼ整合する.但し,豊浦砂のようなきれいな砂εa(%)
12510に限定される.
今後,以下のことを実施する予定である.
・ひずみ速度0.1%/min(遅い速度)の試験を実施する.

5・密度を変えた試験を実施する。
・載荷速度を段階的に変化させた試験を実施する.

00510

繰返し載荷回数 Nc(εDA=5%)

図-4 繰返し回数 Nc(εDA=5%)～軸ひずみ εDA 関係

15・ねじり試験で同様な試験を実施する.
・累積エネルギーを求めひずみ制御,応力制御の相違について検討する.

全地連「技術フォーラム 2022」那覇【38】

中空ねじり試験機を用いた液状化強度試験
中部土質試験協同組合〇久保裕一，法安章二

名城大学

小高猛司

1. はじめに
地盤工学会関東支部では「中空ねじりによる液状化強度試験の高精度化に関する研究委員会」が設立され「土の変形特性を求めるための中空円筒供試体による繰返し
ねじりせん断試験」 JGS 0543-2020（以下，中空ねじり試験）での試験機を用いた液状化強度試験の基準化に向けて活動している。本報では，密度の異なる豊浦標準砂を(a) Dr=40 での間隙水圧増分用いて実験を行ったので，試験結果の一部を報告する。

2. 試験方法と使用試験機
試験機は空圧式サーボ，アクチュエーターを採用し，回転はラックアンドピニオンギアにより，水平方向の動きを鉛直軸回転方向に変化させる。フィードバックは応力制御，ひずみ制御のどちらかを選択可能である。各計
測器具は，鉛直軸変位に外部変位計（最大15mm），大回(b) Dr=60 での間隙水圧増分転計にポテンションメーター（最大30度），小回転計にギャップセンサー（最大2度）を使用した。材料は豊浦標準砂を使用し，空中落下法により中空供試体を作成，相対密度 Dr=40，60，80の3種類。周波数は正弦波0.1Hz，応力制御，ゴムスリーブ厚さ0.3mm 補正無し，拘束圧は100kPaとした。

3. 試験結果(1) 間隙水圧増分～経過時間
図-1に間隙水圧増分～経過時間を示す。図は各相対密(c) Dr=80 での間隙水圧増分
図-1 間隙水圧増分～経過時間関係

度のせん断応力15kPa のみを示したものである。間隙水圧増分は，全ての密度条件において，載荷直後に大きく上昇。その後，時間経過とともに小さな上下動で緩やかに上昇，間隙水圧増分が80kPa 付近から急激に大きく変動し液状化に至る。この現象は特に緩詰の Dr=40で顕著で，間隙水圧増分80kPa 付近から1波で液状化に至ってい(d) Dr=40 での有効応力る。また，初期載荷でも他の密度と比較して上下動がやや大きいのが特徴である。この現象は他のせん断応力，17.5kPa，20kPa でも同様に観察された。
(2) せん断応力～有効応力
図-2にせん断応力～有効応力を示す。図は各相対密度のせん断応力15kPa のみを示したものである。有効応力は全ての密度条件において初期載荷で大きく低下，その(e) Dr=60 での有効応力後，液状化前の20kPa 付近で再び大きく減少し，液状化に至る。液状化前に大きく有効応力が減少する値はいず
れも20kPa 付近で，前述した間隙水圧増分が影響していると考えられる。せん断応力は左右均等に載荷され，液状化に至る直前にやや低下する程度である。液状化前に観察される変相は比較的明瞭で，大きく有効応力が低下した直後に現れている。この現象は他のせん断応力17.5kPa，20kPa でも同様に観察された。

(f)

Dr=80 での有効応力

図-2 せん断応力～有効応力関係

全地連「技術フォーラム 2022」那覇(3) 軸ひずみ～経過時間
図-3に軸ひずみ～経過時間を示す。図は各相対密度のせん断応力15kPa のみを示したものである。軸ひずみは全ての密度条件において経過時間とともに圧縮方向（正の値）に徐々に増加し，ピーク後に伸張方向に転じ液状化に至る。この傾向は，密詰めになるほど顕著に現れ，Dr=80では最終的に初期状態より4%程伸張して液状化に至っている。Dr=40では沈下から伸張に転じ液状化する(j)Dr=40 でのせん断ひずみが，初期状態より伸張するまでには至っていない。これはダイレイタンシーの影響であると考えられ，密詰めほど液状化時の伸張が顕著となっている。この現象は他のせん断応力17.5kPa，20kPa でも同様に観察された。

(k) Dr=60 でのせん断ひずみ(g) Dr=40 での軸ひずみ(l)Dr=80 でのせん断ひずみ

図-4 せん断ひずみ～経過時間関係(5) せん断応力～繰返し回数(h) Dr=60 での軸ひずみ

図-5に両振幅軸ひずみ7.5%で整理した，せん断応力～繰返し回数を示す。図から，三軸試験機を使用した場合と同様に，密度変化，せん断応力の増加に応じ，繰返し回数が減少し，中空ねじり試験機でも所定の繰返し回数の液状化強度を求めることが可能である。

(i)Dr=80 での軸ひずみ

図-3 軸ひずみ～経過時間関係(4) せん断ひずみ～経過時間
図-4にせん断ひずみ～経過時間を示す。図は各相対密度のせん断応力15kPa のみを示したものである。図から，全ての密度条件において，せん断ひずみは載荷初期から小さいひずみのまま進行するが，ある経過時間から大き図-5 せん断応力～繰返し回数関係

4. まとめ

く上下に変動し液状化に至る。Dr=40では，特に急激に液相対密度を変化させた豊浦標準砂を用い，中空ねじり状化に至っている。せん断ひずみが増加し液状化に至る試験機にて液状化強度試験を実施し，各計測データを報経過時間に着目すると Dr=40で約60秒，Dr=60で約80秒，告した。中空ねじり試験機を用いることにより，現地盤

Dr=80で約280秒となり，図-3の軸ひずみのピークの経過に近い単純せん断モードでの繰り返し載荷が可能であ時間とほぼ同調する。また，図-1の間隙水圧増分が変動り，鉛直縦軸方向のひずみを計測する事が可能であるこする時間も同様である。これらの現象は他のせん断応力となど三軸試験機を用いるよりも多くの情報を得ることでも観察され，液状化に至る経過時間は，軸ひずみ，間が可能であった。今後も本研究委員会のもと，基準化に隙水圧増分と深く関係することが推察できる。

向け積極的に活動していきたい。

全地連「技術フォーラム 2022」那覇【39】

パラフィン法による礫まじり土等の湿潤密度試験
株式会社東建ジオテック

1. はじめに〇

前野和史，井上純一，若林信

3. 試験試料および供試体

ブロックサンプリングによって採取された写真-1のよ比較を行った試料の粒度試験結果および分類を表-2にうな試料の湿潤密度を得る為には，通常のノギス法に規示す．供試体の体積が測定精度に影響を与えるので，可定されている形状に成形することが困難である．そこで能な限り大きな供試体を作成した．また，比較した供試

パラフィン法により湿潤密度試験を行った．

体は同一のものを使用した．細粒分が少なく自立しない

本報告はその試験結果の妥当性を評価するため，様々砂質試料に対しては事前に凍結させたうえで試験を行っな試料に対してパラフィン法とノギス法で比較試験を実た．また，まさ土については締め固めによって高さ約施した結果についてまとめたものである．

100mm，直径約50mm の円柱供試体を作成したうえで試験を行った．
ノギス法の成形は，トリマー，ワイヤソー，直ナイフ，マイターボックスを使用した.
表-2 各試料の粒度試験結果および分類
番号

写真-1 成形が困難な礫まじり土

2. 湿潤密度試験方法の種類と適応土質
湿潤密度試験方法の種類と適応土質について表-1に示

粒度
礫分%

砂分%

細粒分%

最大粒径mm

①02.5

97.5

0.106

②020.7

79.3

2③0.5

13.2

86.3

4.75

④1.6

14.9

83.5

4.75

⑤04.3

94.7

0.425

⑥023.376.7

2⑦020.7

79.3

2

す．ノギス法は，力学試験用の供試体をそのまま測定することも可能で，試験器具が比較的簡単かつ安価，および所定の精度が得られることなどから最も多く用いられている．適応する土質は所定の形状に成形可能かつ表面がなめらかに仕上げられる試料である．一方，礫や砂が多く混入し成形が困難な試料に対してはパラフィン法が

⑨55.7

368.3

19⑩55.7

368.3

19⑪16.7

76.1

7.2

26.5

⑫18.8

70.8

10.4

26.5

⑬098.71.32

用いられ，あらゆる土質に適応可能とされている．
表-1 試験方法の種類と適応土質¹⁾
試験方法の種類

適応土質
成形しやすく試料表面が比較的なめらかに仕上

寸

ノギス法

げられる粘性土および砂質土（一軸圧縮試験などの供試体）法
測ノギスでは測定が困難なほど柔らかい粘性土で，定 テープ法

試料表面がなめらかに仕上げられるもの（一軸法

圧縮試験などの供試体）
レーザー測定法 ノギス法に準じる体
積
置換

パラフィン法
ケロシン法

法 水銀法

あらゆる土質に適応できる（飽和・不飽和粘性土，砂質土，乾燥土）
あらゆる飽和粘性土，および成形状態と飽和状態が保てる砂質土（一軸圧縮試験などの供試体）
主として粘性土に適応（試料が少ない場合）

シルト（高液性限界）砂まじり火山灰質
粘性土（Ⅱ型）
砂まじり火山灰質
粘性土（Ⅱ型）
砂まじり火山灰質
粘性土（Ⅱ型）
砂まじり火山灰質
粘性土（Ⅱ型）
砂質シルト（低液性限界）砂質シルト（高液性限界）泥炭

粒度試験対象外⑧

分類

細粒分まじり
砂質礫(まさ土)
細粒分まじり
砂質礫(まさ土)
細粒分まじり
礫質砂
細粒分まじり礫質砂分級された砂4. 比較試験結果および考察
ノギス法およびパラフィン法の比較試験結果を図-1に示す．
沖積粘性土ではノギス法が0.02Mg/m³大きく測定された．これは対象試料が非常に柔らかい粘性土だったため，注意深く測定してもノギスが試料にわずかに食い込み体積が小さく測定されたこと並びにトリマーカット時の若干変形が要因として考えられる．
ロームおよび火山灰質粘性土ではわずかな差異があったもののおおむね近い値を示した．

全地連「技術フォーラム 2022」那覇
砂質シルトでは硬質の試料でノギス法が0.03Mg/m³小5. 凍結試料に対するパラフィン法さく測定された．これは非常に硬い試料であり注意深く

当初凍結試料はパラフィン塗布中に試料が溶けてしま成形しても表面が滑らかに仕上げることができず，ノギうためパラフィン法は困難であると考えていた．しかし

スでの測定時にやや過大に直径が測定されたことが要因

実際には手早く行えば試料が解ける前にパラフィンを塗として考えられる．

布することが可能であった．これは砂質試料に限らず礫高有機質土ではわずかに差異が生じたが実用上問題のが70%以上混入した礫質試料であっても同様であった．たない程度であると考える．今回は１供試体のみの比較とだし礫径が大きく，礫間に砂や粘性土が詰まっておらずなったが，高有機質土はその状態によってノギス法とパ間隙が比較的大きい試料などは供試体内部の間隙までパラフィン法による差異が大きくなることが予想できる．

ラフィンが浸透してしまうことが考えられるため結果の今後，より未分解の試料や軟弱な高有機質土についても扱いには注意が必要である．

検証したい．

いずれの凍結試料もパラフィン塗布中および塗布直後

まさ土では最大で0.04Mg/m³ノギス法の方が小さく測はパラフィンと供試体の温度差によりパラフィンにクラ定 さ れ た ． い ず れ の 試 料 も 礫 分 が 50% 以 上 ( 最 大 粒 径ックが生じることがあった．そこでパラフィンをやや厚19mm)であり，今回比較した試料の中で最も供試体表面く塗布し，さらに水中へ投入する前にクラックの有無をの凹凸が目立つものだった．この凹凸によりノギス法で注意深く観察する必要がある．万が一水中での質量測定の測定時に体積を過大に算出したことが要因として考え中に供試体周辺から断続的に気泡が発生する場合はクラられる．

ックやパラフィンに覆われていない箇所が存在し供試体

凍結試料では最大0.02Mg/m³の誤差が生じたが実用上問題ない精度で測定可能であると考える．に水がしみ込んでいる可能性があるので再試験が必要となる．また凍結試料にパラフィン塗布した後は供試体温度と室温が大きく異なり結露により質量の測定に誤差が生じることから室温になるまで静置したのちに質量を測定する必要がある．

6. まとめ
表面を滑らかに仕上げることが困難な試料ほどパラフ
ィン法の方が供試体の凹凸を含んだ体積を測定することとなり，体積がより小さく測定されることから湿潤密度は大きくなる傾向を予測していた.結果としてわずかであるが予測通りの傾向が確認された．また今回のすべての試験結果のノギス法とパラフィン法の差を平均するとおおよそ0.01Mg/m³となり，今回比較した試料では２種類の試験方法の結果に大きな差は見られなかった.しかし，軟弱な粘性土に関しては，ノギス法での試験結果には成形時の影響が大きく，十分注意が必要であると言える.
これらの比較試験結果からはじめに述べた成形困難な礫まじり土に対して行ったパラフィン法による湿潤密度試験の結果は妥当であると評価した．
《引用・参考文献》
1)

地盤工学会:地盤材料試験の方法と解説[第一回改訂版]-二分冊の１-, pp199～209, 2020

図-1 比較試験結果一覧

全地連「技術フォーラム2022」那覇【40】

粒度試験（沈降分析）における浮ひょう読み取りの自動化への試み（その3）（協）関西地盤環境研究センター ○三好 功季、藤村 亮、林 峻平、
中山 義久、松川 尚史、澤 孝平、西形 達明

1. はじめに土の粒度試験(JIS A 1204)は，ふるい分析(土粒子の粒径が 75mm～75μm)と沈降分析(75μm 未満)で実施される。
沈降分析では，浮ひょうによる測定については，「静置後 1 分及び 2 分の読み取りでは，メスシリンダー内に浮ひょうを入れたままでよいが，その後の読み取りでは読み取り後に浮ひょうを必ず抜き出し，浮ひょうに付着した汚れを拭いとる。」と規定されている 1)。この方法の課題として，浮ひょうの出し入れによる土懸濁液の撹拌や，浮ひょうの上下動による読み取り値への影響が挙げられている。また，土質試験の実務面でみると沈降分析開始から 60 分間，試験者はメスシリンダーの近傍を離れることができない。さらに，JIS 規格では沈降分析開始
後 240 分および 1440 分まで測定することになっており，試験者の長時間拘束という大きな負担を抱えている。
本報告では,同一試料を用いて従来型の計測方法（以下，JIS 法と呼ぶ）とレーザー測器による自動計測方法（以下，提案法と呼ぶ）の2つの方法で沈降分析を実施し，両者の粒径加積曲線を比較し，沈降分析の自動化への試みを検討する。

図-1 提案法の概略図

2. 試料と比較試験方法
比較試験に用いた試料は自然地盤よりサンプリングし

3. JIS 法と提案法の試験結果とその検討た30試料（内訳：粘性土14，砂質粘土8，粘性土質砂8試

図-2に今回試験した試料の中から物性が異なる代表的料）である。表-1にはそれらの液性限界，塑性限界，塑性な4試料の JIS 法および提案法それぞれ3回の粒径加積曲指数を示す。比較試験では炉乾燥質量に換算した約50g線とその平均の粒径加積曲線を示す。これらによると，を分取し，1l の懸濁液にしてメスシリンダーに入れ撹拌・JIS 法及び提案法の粒径加積曲線は全く同一な形状とは分散後, 沈降分析を実施した。沈降分析は浮ひょうとメ言い難い。そこで、JIS 法および提案法で求められた粒径スシリンダーの組合わせを変えずに，JIS 法と提案法に加積曲線の形状の違いを明確にするために、粒径がついて，それぞれ1試料当たり3供試体づつ実施した。

0.05mm，0.02mm，0.005mm，0.002mm における通過質量

提案法の測定概要は図-1の通りであり，測定時間ごとに分率を求め，両者を比較した（図-3）。物性値の違いをコ

浮ひょうの頂点のターゲットの高さをレーザー測器で読ンシステンシー特性のひとつである塑性指数 IP で表し，取り，浮ひょうの読みに変換する。なお, 提案法による

塑性指数 IP が20未満，20以上40未満，40以上の3区分に浮ひょうの読取りでは,沈降分析中の浮ひょうの出し入分けて整理した。これらの結果より，塑性指数 IP がどのれが作業上困難であるため,浮ひょうは実験開始から終場合でも JIS 法と提案法による通過質量分率に大きな差了まで,入れたままで測定した。浮ひょうの出し入れが沈はないことが確認できる。また，それぞれの相関係数は降分析に及ぼす影響については,過年度の研究により有(a)IP＜20で0.998，(b)20≦IP＜40で0.998，(c)IP≧40で0.979

意な影響がみられないことを確認しているであり，非常に高い相関関係であることが確認できる。

。

2),3)

これらのことから，JIS 法と提案法による測定方法の違表-1 使用した試料の物性値

いが粒径加積曲線の形状に与える影響は，非常に小さい

物性(試料数)

液性限界(%)

塑性限界(%)

塑性指数

ことが明らかである。今回実施した比較試験から，浮ひ粘性土(14)47.5〜114.4

24.4〜46.3

19.1〜77.2

ょうの自動計測（提案法）を実務に用いても問題がない

砂質粘土(8)41.7〜69.7

21.4〜29.7

13.2〜40.0

ものと考えられる。

粘性土質砂(8)30.6〜47.5

17.4〜30.3

13.2〜22.4

全地連「技術フォーラム2022」那覇(a) 試料 A(b) 試料 B(c) 試料 C(d) 試料 D
図-2 JIS 法・提案法での粒径加積曲線（代表4試料）(a) 20≦IP＜40の場合(c) IP≧40の場合(b) IP＜20の場合
図-3 JIS 法・提案法での同一粒径での通過率の比較

4. まとめ
沈降分析の浮ひょうの読み取りの自動化を目的として，自然地盤よりサンプリングした土試料を用いて JIS法と提案法の2つの方法での沈降分析を行い，求められた《引用・参考文献》
1）地盤工学会編：地盤材料試験の方法と解説、二分冊の1、pp.132-157,2020.

粒径加積曲線を比較検討した。その結果，今回用いた土

2) 藤村亮，松川尚史，三好功季，澤孝平，中山義久：

試料においては，JIS 法と提案法の結果には有意な差は粒度（沈降分析）試験の測定方法の検討，第54回地みられず，提案法の実用化への可能性が示された。

盤工学研究発表論文集，地盤工学会，No.1，pp.19～

今後も測定器具の改善・改良とともに，より広範囲な

20, 2019.

物性値を有する試料を用いて試験を重ね，レーザー測器

3) 藤村亮，中山義久，三好功季，林峻平，松川尚史，を用いた沈降分析の自動計測化を実用化したいと考えて澤孝平，西形達明：粒度試験（沈降分析）自動計測いる。

への試み，kansai Geo-Symposium2020論文集, pp.76～
79, 2020.

全地連「技術フォーラム 2022」那覇【41】

室内土質試験のデータ整理方法についての 1 考察
冨士開発株式会社

1. はじめに〇田中史郎、鶴岡賢太朗

考察する。土の三軸圧縮試験は主に地盤のせん断抵抗角

地質調査報告書では、ボーリング調査結果から地盤定(以下φ)や粘着力(以下 c)を求めるための試験である。

数を設定することが一般的に行われている。N 値や室内また沖積地盤を N 値より求める場合には、以下の原則が土質試験の結果から単位体積重量や強度定数(c,φ)を算使用されることが多い。

定し、提案値として報告書に記載している。しかし、既・粘性土の場合、φ=0(°)として提案する。(φ=0法)

往の報告書の中には、間違った解釈で定数を設定してい・砂質土の場合、c=0(kN/㎡)として提案する。(ｃ=0法)

るものも多く認められる。本稿では、「湿潤密度試験から求められる単位体積重量γt」と「土の三軸圧縮試験から三軸圧縮試験結果では粘性土であってもφが得られ、求められるせん断抵抗角φと粘着力 c の設定方法」につ砂質土であってもｃが得られることが多い。以上のこと

いて、整理手法の１例として考察したものである。

を踏まえ、土の各種三軸圧縮試験結果の整理方法を考察する。本稿で対象とする土の三軸圧縮試験は、使用頻度2. 単位体積重量γt の求め方の高い非圧密非排水条件(UU)と圧密排水条件(CD)とし単位体積重量γt を地盤定数として提案する場合、湿た。

潤密度試験(JIS A 1225)結果をそのまま採用することは(1) 土の三軸圧縮試験(UU)

以下の観点から注意が必要である。

土の三軸圧縮試験(UU)(JGS 0521-2009)は主に粘性土・地下水位以深の飽和した地層で採取した試料は、本を対象として、非圧密非排水条件の下で行われる試験で来の地盤中では飽和度が100%に近いと考えられる。

ある。その試験結果は図-1のようなモール円で示される。

そのため飽和度の低い試料の湿潤密度試験結果をそその際、これらのモール円の共通の接線(破壊包絡線：図のまま使用すると、本来の単位体積重量より低い値中の赤線に相当)の値が粘着力 c、接線の勾配をせん断抵を示してしまう。

抗角φとして求められる。

・特にサンドサンプリング試料は試験室に搬入する前に脱水を行うため、本来の含水比や飽和度よりも低い値を示すことが多い。
よって、単位体積重量を提案するにあたっては、以下の式を用いた「飽和度100％の湿潤密度(飽和密度)」を算出する必要がある。

ρs +ρw･ｅ･Sr100
湿潤密度(ρt)：ρsat＝１＋ｅここで水の密度をρw=1.0(g/㎤)、Sr＝100%とすると以下の通りである。

ρ＋ｅ
飽和密度(ρsat)：ρsat＝ s１＋ｅ
ρ s： 土 粒 子 密 度

図-1 土の三軸圧縮試験(UU)結果の例(1)
一方、砂分が多く含まれる試料や不飽和の試料の場合には前述の水平な破壊包絡線ではなく、図-2のような傾きを持った破壊包絡線が得られることがある。

ｅ：間隙比

よって単位体積重量γt は以下の式により求められる。
単位体積重量γt:γt=ρsat×g(kN/㎥)

g:重力加速度[g=9.8≒10(m/s2)]以上の式より、脱水したサンプリング試料においても正確な単位体積重量γt を算出することができる。

図-2 土の三軸圧縮試験(UU)結果の例(2)3. 土の三軸圧縮試験結果から得られるせん断抵抗
角φと粘着力 c の求め方数に設定すれば問題は無いが、上記のφ＝0法の観点か

本章では、土の三軸圧縮試験結果のまとめ方についてら、そのままφ=0(°)として粘着力を c=60(kN/㎡)とい

図-2のような試験結果の場合、φUU,ｃUU として地盤定全地連「技術フォーラム 2022」那覇う結果を出している例が多く認められる。

この時、図-5に示すような試験結果では粘着力 c が得

しかし、この結果では図中の最も小さなモール円のられている。この結果をφCD,ｃCD としてそのまま地盤定92(kN/㎡)よりも小さな値となってしまい、地盤の強度を数に設定すれば問題は無いが、上記のｃ=0法の観点から、過小評価しており、この値を設計で使用すれば過剰設計そのまま c=0(kN/㎡)とし、せん断抵抗角をφ=14.5(°)となる危険性が高い。としている例が多く認められる。これではφ＝14.5°とこのような場合のモール円の整理方法の一例として図いう非常に低い強度を示しており、地盤強度を過小評価-3を示す。φ=0法を適応する場合、モール円の段階からし、この値を設計に使用すれば過大設計となる危険性がφ＝0とする必要がある。各モール円の平均値を粘着力 c高い。とし、包絡線をφ＝0(水平線)で求める。その結果、
c=115(kN/㎡)となり、図-2で求めた粘着力 c と比べて大この場合の強度の算定方法を、一例として図-6を示す。

きな値を得ることができた。

図-6の場合、粘着力 c である切片を0(kN/㎡)とし、各モール円の平均的な破壊包絡線を引き、そこからせん断抵抗角φを算出した。その結果、φ=27.7(°)となり、図5で求めたせん断抵抗角φよりもより大きな値を得ることができた。

図-3 土の三軸圧縮試験(UU)結果の例(3)また、図-4のように安全側の見地から最小のモール円の値を粘着力 c として採用する方法も考えられる。この
図-6 土の三軸圧縮試験(CD)結果の例(2)場合、粘着力 c=92(kN/㎡)となる。この手法は、データが大きくばらつく場合などに有効である。

また、もう一つの手法として、図-7のように最も鉛直応力の大きいモール円を用いてせん断抵抗角φを求める手法もある。この手法ではせん断抵抗角φ＝25.0(°)という値を得られた。但し、この手法を用いる際には、鉛直応力によっては元の式より危険側になる可能性があることに留意する必要がある。

図-4 土の三軸圧縮試験(UU)結果の例(4)(2) 土の三軸圧縮試験(CD)土の三軸圧縮試験(CD)(JGS 0524-2009)は主に飽和した砂質土を対象として、圧密排水条件の下で行われる試験である。その試験結果は図-5のようなモール円で示される。その際、これらのモール円の共通の接線(破壊包絡図-7 土の三軸圧縮試験(CD)結果の例(3)4. まとめ線：図中の赤線に相当)は最小二乗法を用いて求められ、以上のように同じ試験結果であっても、解釈の違いか相関式からせん断抵抗角φおよび粘着力 c が算出されらそれぞれ異なる値が得られることが分かる。この他にる。

も、透水係数の平均の仕方や、三軸 CUB 試験の全応力と有効応力の使い分けなど、手法や解釈を間違えてしまう例が多く認められた。我々技術者はそれぞれの試験法や解析法を熟知し、特にデータ整理や地盤定数の設定方法には細心の注意をもって、地盤に応じたそれぞれの手法で検討する必要がある。
参考文献
図-5 土の三軸圧縮試験(CD)結果の例(1)1)地盤材料試験の方法と解説 2020 12