地質・土質調査業務

サウンディング

直接基礎でも杭基礎や、ケーソンの基礎でも施工位置でのデーターを得ることがベストです。その目的のためにできるだけ施工位置に近く、できるだけ同じ条件で試験することを目指してコーンを押し込んだり、サンプラーを打ちこんだり、孔壁を水平方向に押したりします。これらの工法を地盤工学会ではサウンディングと総称しています。室内試験では再現が難しい原位置の応力状態、地下水の状態や含水状態での試験であることが最大のメリットです。

サウンディング名称 ボーリングの要否 得られるデータ 調査結果の主な用途
スウェーデン式 Wsw、Nsw 概略の地層構成、N値の推定、小規模建築物の地耐力
ポータブルコーン 表層地盤のqc 軟弱な粘性土地盤の層厚確認、quや粘着力の推定
オランダ式二重管コーン qc 地層構成と硬さ、基礎の支持力と沈下検討
ベーンせん断試験 せん断強度τv 鋭敏比の把握、安定解析等での利用
孔内水平載荷試験 変形係数Eb等 地盤反力係数算定、杭の水平抵抗の検討
標準貫入試験 N値、土質試料 地盤の硬さ、地盤定数の推定、支持力や液状化判定等
簡易動的コーン 表層地盤のNd 風化層や崩積土の層厚確認、小規模建築物の地耐力

スウェーデン式サウンディング

適用範囲

スウェーデン式サウンディング試験器を用いて、原位置における土の硬軟、締まり具合又は土層の構成を判定するための静的貫入抵抗をもとめる。

試験方法

  1. 長さ0.8mのロッド先端にスクリューポイントを取り付け、ポイント下端から50cmの所にクランプ下面を合わせて載荷用クランプを固定し、底坂を通して調査地点上に鉛直に立てて支える。
  2. この状態でロッドが地中に貫入するかどうかを確かめ、貫入する場合は荷重に対する貫入量を記録し、貫入しない場合は荷重を載荷用クランプに順次載荷し、途中、貫入する場合も荷重に対する貫入量を記録し、その操作を繰り返す。
    荷重段階は(SI単位:50,150,250,500,750,1000N)    (cgs単位:5, 15, 25, 50, 75, 100kgf)
  3. 載荷荷重1000N(100kgf)で貫入しない場合には、ロッドにハンドルを取り付け、ハンドルに鉛直方向の力が加わらないように回転し、次のロッド目盛り線(25cm間隔)まで貫入させるのに要する半回転数を記録する。
  4. 測定が終了したら、載荷荷重を取り除き、引き抜き装置により貫入した全ロッドを引き抜き、ロッドの本数及びスクリューポイントの異常の有無を調べる。

試験器具の詳細

スウェーデン式サウンディング試験機械

スウェーデン式サウンディング試験機械

試験結果

N値、許容支持力(qu)の算定
スウェーデン式サウンディング試験の場合N値及び許容支持力はWsw、Nswから関係式により算出する。
下図にN値、許容支持力とWsw、Nswとの関係を示す。

スウェーデン式サウンディング
図:N値とWsw、Nswとの関係(出典:地盤調査法、社団法人  地盤工学会)

スウェーデン式サウンディング
図:平板載荷試験による許容支持力とWsw、Nswとの関係
(出典:地盤調査法、社団法人  地盤工学会)

(1)N値の算定

試験結果を用い次式によりN値を求める。
<粘土・粘性土(C)の場合>
N=0.003Wsw+0.050Nsw
〔N=0.03Wsw+0.050Nsw〕

<礫・砂・砂質土(S)の場合>
N=0.002Wsw+0.067Nsw 〔N=0.02Wsw+0.067Nsw〕
      〔  〕は、cgs単位
ここで
N:N値
Wsw:1000N以下で貫入した場合の荷重(N)
Nsw:回転により貫入させたときの貫入量1m当たりの半回転数(回/m)

(2)許容支持力(qa)の算定

  試験結果を用いて次式によりqaを求める。
<Wswが1000N以下の荷重で貫入した場合>
  qa=3×10-5(Wsw)2
  〔qa=3×10-4(Wsw)2〕
<回転によって貫入した場合>
  qa=30+0.8Nsw
  〔qa=3+0.08Nsw〕
      〔  〕は、cgs単位
ここで
 qa:許容支持力(KN/m2)〔tf/m2〕
 Wsw:100kgf以下で貫入した場合の荷重(N)〔kgf〕
 Nsw:回転により貫入させたときの貫入量1m当たりの半回転数(回/m)

(社)地盤工学会『地盤調査法』より

深度別N値分布

試験結果より推定されたN値の深度別分布の例。

深度別N値分布

深度別許容支持力分布図

以下に深度別許容支持力分布の例。

深度別N値分布

試験結果は、全試験地点において構造物基礎深度予定であるG.L-0.50m以深では30(KN/m2)以上を示している。

ポータブルコーン貫入試験

ポータブルコーン貫入試験は、粘性土や腐植土などの軟弱地盤に用いられる試験で、試験自体が簡易で迅速に行えるが人力で貫入させるため軟弱な粘性土しか貫入できません。
試験は、専用ロッドの先端に先端角度30゜、コーン面積6.45cm2のコーンを装着し、人力により圧入するときのコーンの貫入抵抗値を読みとり、単位面積当たりの貫入抵抗値を求めてqcとします。このqc値より粘土の一軸圧縮強さが求められると同時に軟弱層の厚さを把握できます。

ポータブルコーン貫入試験

孔内水平載荷試験

孔内水平載荷試験は、地盤の変形特性値(降伏圧力・変形係数・K値)を求めるために行うもので、本試験では低圧用の試験機種として最も汎用性が高い、エラストメーターを用いる。
試験はボーリング孔の孔壁面を加圧し、そのときの孔壁面の変位量と圧力を測定することによって、地盤の変形特性を測定する。
  下図にエラストメーター装置図を示す

孔内水平載荷試験

試験結果から得られた圧力と変位量の関係をプロットし、圧力−変位量曲線図(P-R図)を作成し、それを用いて次の各値を算出する。
  ・降伏圧(Py)
  ・変形係数(E)
降伏圧は、圧力−変位量曲線の勾配が変化する点の圧力から求める。
また、変形係数は下式を用いて求める。

E=(1+ν)・rm・(ΔP/ΔR)
ここで、
ν:ポアソン比
rm:ΔP/ΔR算出区間の中間半径(m)
ΔP:圧力変位量(kN/m2)
ΔR:ΔPに対する変位増分(m)

孔内水平載荷試験

標準貫入試験

標準貫入試験は、JIS-A-1219に基づき実施した。
作業手順は、下図に示す標準貫入試験用サンプラーをロッドの先端に装着し、スライムを排除した孔底に降ろした後、質量63.5kgのハンマー(重錐)をノッキングヘッドの上方75cmの高さから自由落下させて所定の30cm貫入に要する打撃回数(N値)を測定した。
自動記録化が一般化している。1回当り貫入量が記録されN値のみでなく詳細な地盤情報となっている。

標準貫入試験

表:N値と砂の相対密度 (出典:地盤調査法、社団法人 地盤工学会)
砂の相対密度 非常に緩い 緩い 中位の 密な 非常に密な
N値 0〜4 4〜10 10〜30 30〜50 50以上




ペックによる 28.5以下 28.5〜30 30〜36 36〜41 41以上
マイヤーホフによる 30以下 30〜35 35〜40 40〜45 以上
表:N値と粘性土のコンシステンシーとの関係 (出典:地盤調査法、社団法人 地盤工学会)
コンシステンシー 非常に軟らかい 軟らかい 中位の 硬い 非常に硬い 固結した
N    値 2以下 2〜4 4〜8 8〜15 15〜30 30以上
一軸圧縮強度
(KN/m2)
25以下 25〜50 50〜100 100〜200 200〜400 400以上

スターリングエンジン

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