土質試験について

ボーリング機械を使った地質調査で、土質サンプルで土質試験を行うことがあります。

主な試験として、物理試験と力学試験ですが、よっぽど重要な構造物でない限り、下表のすべてを行うことはありません。
例えば、液状化の判定では、粒度分析試験だけで液状化を検討することができます。
この試験をするにあたり、沈降分析では含水比が必要なので、含水比試験がいりますが、せいぜいその2試験のみです。
力学試験は、粘着力を求めるため一軸圧縮試験はよく行いますが、三軸圧縮試験を行うことは少ないようです。
但し、この三軸圧縮試験ですが、粘着力や内部摩擦角が、道路協会やNEXCOなどの推定値と明らかにかけ離れている値が出ることがあります。
その際に、三軸圧縮試験を本当に信用していいのか迷うときがあります。
港湾での構造物は、沈下計算が必要なので圧密試験が必要になります。
液性限界試験と塑性限界試験は、液状化判定の可否とかで使うことはありますが、設計で使うことはほとんどありません。
湿潤密度試験は、単位体積重量を直接出すことが出来ます。
単位体積重量は、どんな簡単な設計でも必要なのですごく重要な試験なのですが、あまり使われていません。
これは、土質試験用サンプリング、つまり、不攪乱試料採取は、主として粘性土が対象です。
だけど、設計では、砂礫の単位体積重量も必要になりますが、これの不攪乱試料採取は困難です。
だから、先に述べた道路協会やNEXCOなどの推定値を使うのが当たり前になっていますが、この試験については、もっと企業努力をする必要があると思います。
試験名称土質試験用サンプリング試験結果主な利用法備考
物理試験土粒子の密度試験×密度Ρs土質の判断
他の試験値の計算
土を構成する土粒子(固体部)と水と空気の内、固体部の単位体積あたりの質量。
(例)Ρs=2.0以下~2.5g/cm3:腐植物を多量混入,Ρs=2.6~2.8g/cm3:普通の土
含水比
試験
×含水比W土の状態判断
他の試験値の計算
土を構成する土粒子(固体部)と水と空気の内、水と固体部質量比を百分率で表したもの。
(例)W=100~300%:腐植土,W=50~90%:沖積粘土,W=30~50%:洪積粘土,W=8~15%:砂
粒度分析
試験
(フルイ)
×粒経加積曲線粒度分布の良否
透水性の推定
土の分類
材料としての判定
土の種類が「粘土」,「シルト」,「砂」,「礫」,「火山灰」等々なのかを分類する。
透水係数を推定する。
地震時には砂地盤は液状化が問題となることが多いが、液状化を検討するためには粒度分析(フルイ)を実施し、細粒分含有率(Fc)を求める必要がある。
粒度分析
試験
(沈降)
液性限界
試験
×液性限界WL土の分類
土の安定性判定
材料としての判定
変形,塑性の判定
土に含まれる水分(含水量)によって①一定の形を保てない液状(液体)②指で押さえると割れないで自由に変形する状態(塑性)③もろく、こねると割れるような半固体状④硬くて指で押しても容易に割れない固体、といった状態変化が見られる。液性限界とは②→①に移行する時の含水比。塑性限界とは②→③に移行する時の含水比。
塑性限界
試験
×塑性限界WP
湿潤密度
試験
単位体積重量Ρt土被り圧
土の分類
支持力検討,圧密検討どちらでも使用する。一般値を用いる場合も多い。
(例)2mの盛土荷重(単位体積重量18kN/m3の場合):2m×18kN/m3=36KN
力学試験圧密試験圧縮係数Cv沈下量の計算
沈下に要する時間の計算
土が上載荷重の影響を受けて変形(圧密)するか否かを検討する。沈下量,沈下に要する時間を算出することができるが、一般的に圧密降伏応力(Pc)と有効土被り圧との関係から、簡易的に圧密の可能性を検討している場合が多い。土質は粘性土のみ試験可能。
(例)圧密降伏応力≧有効土被り圧:正規圧密~過圧密 , 圧密降伏応力<有効土被り圧:圧密未了
圧縮指数Cc
圧密降伏応力Pc
体積圧縮係数mV
一軸圧縮
試験
一軸圧縮強さqu地盤の支持力C=qu/2式より粘着力Cを求め、支持力計算に利用する場合が多い。基本的には粘性土のみ試験適用。
三軸圧縮
試験
粘着力C地盤の支持力
摩擦力の算定
一軸圧縮試験では粘着力Cしか算出できないが、三軸試験では粘着力C,内部摩擦角φの両方を求めることができる。この値を用いて支持力計算,杭の検討を行う。基本的には粘性土のみ試験適用。
内部摩擦角Ø
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