「技術フォーラム 2020 Web 技術発表会」【14】

Ｎ値に関する物性値換算の問題と適応性の限界について
関東地質調査業協会 技術委員会

１. はじめに〇山邊

晋，中川渉，河野寛, 調修二あり、さらにＮ値によってその違いに差がある。

標準貫入試験は、地盤の硬・軟、締まり具合の判定や以上より、Ｎ値からの推定値には、相関式による値と土層把握のための試料採取を目的としているが、その結室内試験値との違いに加え、採用する相関式による推定果得られるＮ値は、様々な既往研究により地盤物性値と値の違い等の誤差が含まれている。
50の相関性が示されている。

①φ＝√(12N)+15 (粒子丸,粒度一様）①φ＝√(12N)+20 (粒子丸,粒度良)

現在では、設計のための地盤定数としてＮ値そのもの45を取り扱うケースも多く、Ｎ値との相関式より推定した

40

物性値を地盤定数として設定されている。

35①φ＝√(12N)+25 (粒子角,粒度一様)②φ＝0.3N+27・・ペックの式

しかしＮ値は、装置の状態や実施手順等による誤差が含まれる値であり、さらにＮ値と各地盤物性値との相関

φ（°）③φ＝√(20N)+15 ・・大崎の式

30は、経験的な関係から導かれており、式の設定において25も誤差を含む。本報では、Ｎ値より推定されるせん断抵

20

抗角・粘着力・変形係数を例とし、換算における問題と15その適応性の限界について提言する。

④φ＝√(20N1)+20(3.5≦N1≦20)
φ＝40 (N1>20)⑤φ＝4.8lnN1+21 (N>5)⑥φ＝25+3.2√(100N/(70+σv'))

Ｎ値≒20 付近,φの差が大きい(①を除く)⑦φ＝1.85［N / (0.01σv'+0.7)］0.6+26(※) 補正N値(N1値)：σv'=100kN/m2として換算

Ｎ値が小さくなるに従いφの差が大きくなる

100２. Ｎ値によるせん断抵抗角の推定による誤差
Ｎ値によるせん断抵抗角推定は、研究成果や各指針・基準にて示される相関式が複数あり、これらの代表的な式を表-1に示す。各式の特徴は以下の通りである。

51015202530N値（回）35404550

図-1 各推定式によるＮ値と推定φの比較(文献1に一部加筆）

３. Ｎ値による粘着力の推定による誤差
Ｎ値による粘着力の推定は、数多く提案されているが、・①～③は、相関についての研究初期の式1)であり、有効

これらはＮ値から一軸圧縮強度を推定し、粘着力を導い上載圧を考慮した補正Ｎ値(以降,補正Ｎ値)ではない。ている。

・④～⑦は研究が進み、補正Ｎ値による相関式となる。

表-2、図-2は各種文献で提案されているＮ値と一軸圧・④⑤は、補正Ｎ値と室内試験結果のφd の関係より相縮強度の関係を示したものである。
相関式の違いにより、

関式を導いている2)。この室内試験に用いた試料は、凍一軸圧縮強度の推定値には最大6.7倍(①と⑥)の差が生結サンプリングやチューブサンプリングにより採取さじる。
採用する相関式により推定値が大きく異なるため、れ、細粒分含有率10%以下の粒度組成が主となる。

実務において、Ｎ値の小さい範囲で相関式を採用するこ・⑥⑦は、「相対密度とＮ値（補正Ｎ値）の相関」と「せとは、大きな問題となる。

ん断抵抗角と相対密度の相関」より相対密度を共通項3)として、補正Ｎ値とφの相関式を導いている 。

・⑤式は、表-3のようにＮ値と一軸圧縮強度の関係は、
1)

表-1 代表的なＮ値とせん断抵抗角の推定式
No①②N値とせん断抵抗角の相関式
φ=(12N)0.5+15 （粒子丸,粒度一様）
φ=(12N)0.5+20 （粒子丸,粒度良）
φ=(12N)0.5+25 (粒子角,粒度一様)
φ=0.3N+27

備 考
ダナム(Dunham)の式
Peckの式③φ=(20N) +15大崎の式④

φd＝(20Ｎ 1) 0.5+20 (3.5≦Ｎ 1≦20）
φd＝40(Ｎ1＞20)

建築基礎構造設計指針（2019）⑤⑥⑦0.5

Ｎ1＝Ｎ/(σv’/100) 0.5, σv’(kN/m2)
φ＝4.8logＮ1+21 (Ｎ＞5)
Ｎ1＝170Ｎ/(σv’+70), σv’(kN/m2)
0.5

φ＝25+3.2(100Ｎ/(70+σv'）)σv’(kN/m2)
φ＝1.85(Ｎ/(0.01σv'+0.7))0.6+26
σv’(kN/m2)
φ＝0.5Ｎ+24（地震時の上限値）

次に、利用頻度の高い表中の⑤・⑦式の問題点を示す。
範囲のある対比を範囲の中央値で定式化している。
定式化の段階で誤差が含まれた相関式となる。
・文献1)によると試験試料は、SPT サンプラーで採取した試料であるとの記載があり、乱れにより強度低下等の試験値にも疑問が残る。
・⑦式は、東京区部での試験結果を基本としている。
・⑦式において、東京層の結果は、試験値のばらつき

道路橋示方書・同解説 下部構造編（H29.8）が大きく、統計から除外してある。
表-2 Ｎ値と qu の関係式 1,5)

港湾の施設の技術上の基準・同解説(平成30年）
鉄道構造物等設計基準・同解説
基礎構造物・抗土圧構造(平成12年6月）①～⑦の相関式の比較図を図-1に示す。
・①は、粒子・粒度の違いで最大で10°の差が発生する。
・②～⑦の場合、Ｎ＜５の範囲で推定値の差が大きく、さらにＮ=20付近で最も差が大きくなる。
・同一Ｎ値にて、採用する相関式で推定φの値に違いがNo

一軸圧縮強度の推定式

備考(kgf/cm2)(kN/m2)①

N/250N

土質工学ハンドブック(1982)②N/425N

米国海軍省 DESINGMANUAL7, 柳瀬③

N/617N

Peck シカゴ粘土④N/6.715N

米国海軍省 DESINGMANUAL7⑤N/812.5N

Terzaghi and Peck「地盤調査の方法と解説」⑥N/13.3

7.5N

米国海軍省 DESINGMANUAL7⑦0.4+N/2040+5N

大崎(1959) 「東京地盤図」

「技術フォーラム 2020 Web 技術発表会」
応においても誤差が含まれる。鉛直方向の変形と水平方向の変形係数が3～4倍の差があることは知られており、これは過圧密な状況に関係していると考えられる。そのため正規圧密状況においては、水平方向、鉛直方向の変形性に大きな差異はない。

図-2 Ｎ値と qu の関係(文献1,5に一部加筆）
表-3 Ｎ値と qu の関係(Terzaghi and Peck)文献1に一部加筆)
コンシス
テンシー

非常に軟らかいN値
2qu(kN/m )軟らかい

普通の＜２2～44～80.0-24.5

24.5-49.1

49.1-98.1

硬い

非常に硬い

8～15

15～3098.1-196.2 196.2-392.4

固結した＞30>392.4

以上より、Ｎ値からの推定には問題点が含まれることから、最近では、推定値のみでなく、室内試験を踏まえて設定することが推奨されている。
推定式のみで軟弱地盤上の盛土の安定検討を実施した
場合、同一Ｎ値でも採用する式の違いにより対策の要否
図-3 Ｎ値と変形係数（孔内載荷試験）(文献7に一部加筆）が異なるケースがある。

Ｎ値より変形係数を推定する場合は、基礎データの地

４. Ｎ値による変形係数の推定による誤差
Ｎ値による変形係数の推定では、表-4に示すようにという適応限界を理解する必要がある。吉中(1967)は、様々な相関式が提案されている。

粘性土には換算式の適用は不適であると述べている。

表-4 Ｎ値と変形係数の相関式一覧4,6)
No

換算式a)E=52＋3.3N（細砂）b)E=71+4.9N（細砂）c)E=39+4.5N（砂）d)E=43+11.8N（礫混じり砂）①e)E=38+10.5N（砂礫）f)E=24+5.3N（シルト質砂）g)E=12+5.8N（シルトとシルト質砂）h)E=4＋11.5N（シルトと粘土質シルト)a)E=4N② b)E≒7Nc)E=10N③ E=0.678N0.9985④ E=670N0.986a)E=0.7N（正規圧密地下水面下）
b)E=1.4N（正規圧密過圧密地下水面下）⑤c)E=2.8N（過圧密）d)E=5.6N(過圧密再載荷）

域性・土質特性・堆積環境・年代等で変形特性が異なる単位

備考

日本建築学会(2016)7)においてもＮ値 4 以下の粘性土はＮ値との相関は皆無として示されている。また、Ｎ値

土質基礎工学ライブラリー
土質調査試験結果の解釈とkg/cm2
適用例
Schultzen-Menzenbach(1961)

20 以上でも相関には大きなばらつきがあり適応には無理がある。換算による推定値のみで地盤定数として設定することは、大きなリスクを含むと考えられる。

プレシオメータkg/cm2 基礎地盤の調査
宇都一馬(1967）に加筆
孔内載荷試験
MN/m 2
吉中龍之進(1967)
孔内載荷試験
kN/m 2
土屋尚、豊岡義則(1980)
MN/m 2平板載荷試験・フーチング
建築基礎構造設計指針(2019)

５. まとめ
Ｎ値からの物性値換算において、その相関式の比較や設定背景の再認識により、以下の特徴を確認した。
・相関式は経験式であり、ばらつき・誤差を含む。
・相関式は複数あり、採用する式により推定値が異なる。
・相関の基データには地域性等の限定的なものがある。

水平方向の変形係数とＮ値の相関式は、③式の吉中以上より、地質技術者が地盤定数の検討を行う際には、(1967)に代表される。相関の特徴としては、データのば相関式の適用限界や、適正なＮ値の利用範囲を理解するらつきが大きく、推定値と試験値では５倍程度の差異がとともに、室内試験や原位置試験の結果を踏まえて設定ある。④式は、データを追加し再整理したものであるが、することが重要である。

やはりデータのばらつきは大きく、Ｎ値=5では E≒800～《引用・参考文献》
1) 地盤工学会：地盤調査の方法と解説 pp.305-309,pp686687,2013.3
2） 地盤工学会：土と基礎.47-8 Ser.No.499 pp.5-8,1999.83) 総合土木研究所：「基礎工 特集 Ｎ値とその利用(改訂版)」pp.69-70, pp.77-78, 1990 Vol184） 土質工学会：土質調査試験結果の解釈と適用例 pp.5456,1980.85) 土質工学会：土質工学ハンドブック pp.480-481,1982.116) 日 本 建 築 学 会 ： 建 築 基 礎 構 造 設 計 指 針 2019 改 定
pp.30-34,2019.117）日本建築学会：建築基礎構造設計のための地盤評価Ｑ＆Ａ pp.77-78, pp.95-98,2015.112

210000kＮ/m ,Ｎ値=10では E≒1500～20000kＮ/m と約10倍もの差異が認められる。よってＮ値からの推定には設計では無視できない大きな誤差が含まれる。
鉛直方向の変形については、建築学会（2016）7)により⑤式としてまとめられている。本相関式は、平板載荷試
験ならびにフーチングにおける鉛直変位量より弾性論を用いて逆算した変形係数とＮ値との相関式である。
したがって変形の影響範囲に違いがあり、弾性式の適