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１．土質調査・土質試験

1.1 土質調査

土質調査は、土工事の計画、設計及び施工において必要となる資料を得るために行うもの

であり、重要な作業のひとつである。これらの調査は、工事場所の地質や土質、工事の種類

や規模等に応じて、必要な情報が確実に得られるような方法や手順を適切に選択することが

重要である。

【勉強のポイント】

① 調査・試験の名称

② 調査・試験の概要

③ その調査・試験により何が求まるか

④ その調査・試験から求まった結果をどのように利用するか

表-1.1 年度別出題一覧表

年度

調 査 名 称 20 19 18 17 16 15 14 13 12

標準貫入試験 ○ ○ ○ ○ ○ ◎ ○

ポータブルコーン貫入試験 ○ ○ ○ ○ ○ ○

スウェーデン式サウンディング試験 ○ ○ ○ ○

オランダ式二重管コーン貫入試験 ○ ○ ○

ベーン試験 ○ ○

ＲＩ計器による土の密度試験

現場透水試験

電気探査 ○ ○

平板載荷試験 ○ ○ ○

現場ＣＢＲ試験 ○

弾性波探査 ○

液性限界・塑性限界 ○

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(1) サウンディング

サウンディングとは、ロッドの先端に付けた抵抗体を地中に挿入して、貫入、回転、引き

抜きなどの力を加えた時の土の抵抗から、土層の分布や強度を判別するものである。

1) 標準貫入試験

標準貫入試験用サンプラーを所定の深さの孔底におろし、質量 63.5±0.5 kg のハンマーを

76±1 cm の高さから自由落下させてハンマーの打撃により、15 cm の予備打ち後、本打ちと

して 30 cm 貫入させる。この時の 30 cm 貫入の際の打撃回数(Ｎ値)を測定するとともに、そ

の深さの試料を採取する。最近では、自動落下装置、自動記録装置も実用化されている。

標準貫入試験装置及び器具の名称

目 的

① Ｎ値及び試料による土質柱状図、土質断面図の作成

② 原位置における土の硬軟、締まり具合の判定

③ 採取した試料による土の判別、分類

④ Ｎ値による概略支持力の算定

適用範囲

① ボーリング孔径：φ66 mm 以上

② 適用土質：岩盤や玉石を除くあらゆる土。ただし、きわめて軟弱な粘性土などでは、N=0

となり、正確な硬さの判定はできない。

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2) ポータブルコーン貫入試験

人力で静的にコーンを貫入することによって、原位置における土のコーン貫入抵抗を求め

る試験。貫入速度は、1 cm/s を標準とし、荷重計の読み値Ｄを深さ 10 cm 間隔で記録する。

荷重計の容量は、約 1 kN 程度とし、荷重計には、力計を用いることが多い。

土のコーン貫入抵抗 qc は、コーン貫入に要する貫入力（ロッド質量を含む）をコーン底

面積で除した値である。

ポータブルコーン貫入試験機の例

目 的

① 粘性土や腐植土を主体とする軟弱地盤の分布、及び強度の推定

② トラフィカビリティーの判定

③ ＣＢＲ値の推定

適用範囲

適応地盤は、粘性土や腐植土を主体とする。ｑu≦100～200 kN/m2 の軟弱地盤に限られ、

一般にトラフィカビリティーの判定を主な目的として実施されている。

試験方法には単管式と二重管式があり、単管式はロッド周面摩擦が影響するため、調査深

度は 3 m 程度である。これ以上の深さに適用する場合は、二重管式を用いる必要がある。

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3) スウェーデン式サウンディング試験

スクリューポイントをおもり荷重により、地中に静的に貫入させ、その荷重(Ｗsw)と貫入

量を測定する。

おもりは 50 N、150 N、250 N、500 N、750 N、1 kN の順に段階的に増加させ、1 kN の静

荷重で貫入しない場合は、ハンドルを一方向に半回転ずつ回転させて、25 cm 貫入させるの

に要する半回転数を連続的に測定し、貫入量 1 m 当りの半回転数換算値（Ｎsw)を求める。

近年、自動貫入試験機開発され、一部で実用に供されている。

スウェーデン式サウンディング試験装置の例

目 的

① 土層の硬軟あるいは締まり具合の判定

② 軟弱層厚の確認

③ 軟弱地盤地域の事前調査、事後の補間調査

適用範囲

① 玉石を除くあらゆる土に適応するが、締まった砂(Ｎ値 30 程度まで)や砂礫は貫入困難

② 試験の有効深度は約 10 m

③ ハンドルの感触により、概略的な土質判別が可能

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4) オランダ式二重管コーン貫入試験

二重管コーンを地盤中に静的荷重により 5cm 貫入させた時の圧入力からコーン貫入抵抗ｑ

c を求める。二重管式のため、外周の周面摩擦の影響を受けないコーン貫入抵抗を求めるこ

とができる。土の硬軟や締まり具合を判定する。

・ 貫入速度は 1 cm/s とし、測定間隔は 25 cm

・ 貫入は①外管貫入→②外管停止、内管貫入→③外管貫入の順で進める

・ 試験機の種類は、最大圧入力 100 kN 及び 20 kN の 2 種類がある

オランダ式二重管コーン貫入試験機の例

目 的

① 原位置における連続的な土の強度を得る

② 軟弱地盤中の砂層の挟みを確認する

③ 軟弱地盤の層厚を確認する

適用範囲

① 適応土質は玉石を除くあらゆる土で、適用限界は 20ｋN 型でＮ値＜10、100ｋN 型でＮ値

＜20 程度であり、20ｋN 型は軟弱粘性土を対象とすることが多い

② 有効深度は 20ｋN 型で 20 m、100ｋN 型で 30 m

③ 粘性土地盤の地盤改良効果の確認によく用いられる

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5) ベーン試験

十字型の羽根(ベーン)をつけたロッドを地中に押し込んで回転させ、羽根によって形成さ

れる円筒形の線断面に沿うせん断抵抗(粘着力)を回転抵抗から求める試験である。

ベーンせん断試験の概略図

目 的

① 軟弱地盤の非排水せん断強さ（粘着力）を推定する

② 超軟弱地盤では一軸圧縮試験が適用できないため、この試験を用いる

③ 地盤の鋭敏比を算定する

適用範囲

① 一般にＮ値 2 以下の粘土、シルト、分解の進んだ有機質土地盤に有効

② 砂やＮ値 4 以上の粘性土に対しては試験の実施が困難なことが多い

③ 試験が可能な深さは、おおむね 15 m 程度である

ベーンの寸法 (単位：mm)

諸 元 タイプⅠ タイプⅡ

ベーン

ブレード

幅(Ｄ)

高さ(Ｈ)

厚さ(ｔ)

75±1

150±1

3.0±0.1

50±1

100±1

1.5±0.1

ベーン

シャフト

径(ｄ)

長さ(Ｌ)

16±0.2

750±2

75±1

500±2

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6) 電気探査

地盤には、電流の流れやすい部分と流れにくい部分があり、このような違いを比抵抗(単

位：Ωm)と呼ばれる物性値で表現する。地すべりや風化帯の調査など土木分野では比抵抗法

を使用するのが主流である。

測定は地中に電極を挿入して電流を流し、電圧及び電流を測定する。

目 的

① 平野部では帯水層の分布や地層構造を把握する

② 山岳部では断層・破砕帯・変質帯や風化帯の分布などを推定する

適用範囲

① 探査深度は電極間隔と測線長との関係で決まるが、測定器の性能と地層の比抵抗値にも

左右される

② 垂直探査と水平探査の探査深度は平野部であれば、通常は 100 m 以浅を対象とすること

が多く、200～300 m 程度までは可能である

③ 上記の場合、最大電極間隔は 400～600 m 程度になる

④ 二次元探査の探査深度はおおよそ 300 m 程度であり、探査深度がこれより大きくなる場

合には、電磁探査法などほかの手法を利用するほうが効率的である

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7) 弾性波探査

地表付近で発破などによって人工的に弾性波(Ｐ波またはＳ波)を発生させ、地下の速度の

異なる地層境界で屈折して戻ってきた屈折波を、地表に設置した測定装置で観測し、地下の

構造を求める探査法である。

目 的

① 岩石の種類、硬軟、割れ目の程度や風化・変質

② 断層破砕帯の有無や規模

③ 構造物基礎調査、トンネル坑口調査、浅い地すべり調査

適用範囲

① 縦横 50～100m 四方程度までの面的な調査

② 屈折波法では、浅い部分に早い速度層が存在する場合、それ以深の遅い速度層を把握で

きないことがある

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8) 平板載荷試験

載荷板を用いて地盤に載荷し、載荷重と変形量を測定する。載荷方式として試験目的に応

じて、1 サイクルあるいは多サイクル方式を選定する。荷重は予備載荷の後、計画最大荷重

を 5～8 段階に等分割して載荷し、各荷重段階における時間と沈下量の関係を求める。試験は

計画最大荷重まで載荷するが、途中の荷重段階で沈下が急速に進行し地盤の破壊が明らかに

場合は、その段階で試験を中止してもよい。各荷重段階における荷重保持時間は 30 分程度、

繰返し過程では 5 分程度の一定時間とする。

載荷装置の組立て及び計測装置の取付け例

目 的

載荷試験は載荷重～沈下関係から地盤反力係数や極限支持力などの地盤の支持力特性を求

める。

適用範囲

① 載荷板は、直径 30 cm 以上、厚さ 25 mm 以上の円形板(鉄製)を用いる

② 反力荷重には、バックホウ、トラック、土砂などが一般に用いられている

③ 設計構造物の荷重影響圏内の地層が試験地盤と同じとみなされる場合に適用する

④ テストピットを掘削する場合は、試験地盤の原位置状態を変えないように注意し、載荷

板の下には砂などを薄く敷いて板のなじみをよくする

⑤ 試験地盤が地下水面下の場合は、釜場を設けて水を汲み上げ、地下水面を試験面以下に

保つ

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9) ＲＩ計器による土の密度試験

放射線同位元素(ＲＩ、radioisotope)を利用して、土の湿潤密度及び含水比を現場におい

て直接測定するものである。

測定する計器をＲＩ計器と呼び、ＲＩ計器はガンマ線と中性子線の二つの放射線を利用し

ており、ガンマ線は土の密度測定に、中性子線は含水比測定に用いる。

試験方法には、準備、線源からの放射線減衰量の検定などを行う初期動作確認、実際に土

の密度試験を行う測定、及び較正曲線を求め、含水比の補正を行う結果の整理がある。

ＲＩ計器の概略図

目 的

① 路床、路盤及び路体などの締固め度を判定する

② 締固め施工の品質管理、施工管理に利用する

③ 砂置換による土の密度試験（乾燥密度測定）の代替試験として行う

ＲＩによる品質管理の特徴

① 測定が簡単であり、測定値に個人誤差が少ない

② 測定時間が短く、多くの箇所の測定が可能であり、測定結果をその場で判定できる

③ 非破壊測定であるので、同一箇所で繰返し測定が可能である

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10) 現場透水試験

地下水面下の砂質地盤を対象として地盤の透水係数を求める試験方法には次の種類があ

る。

① 孔内水位を一時的に低下または上昇させ、その水位変化を経時的に測定する非定常法

② 揚水、または注水して孔内水位が一定となる流量を測定する定常法

現場透水試験の概要図

目 的

① 地下水面下の砂質地盤の透水係数及び地下水位を求める

② 排水工法検討のための資料とする

適用範囲

① 非定常法は、透水係数が 1×10-2 cm/s 以下の地盤を目安に、定常法は 1×10-2 cm/s 以上

の地盤を目安に適用することが望ましい

② 測定用パイプで試験区間の遮水を十分に行い、試験区間は削孔によって作成する

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11) 現場ＣＢＲ試験

ＣＢＲとは直径 5 cm の貫入ピストンを地盤に一定速度で貫入し、所定の貫入量における荷

重強さと、標準荷重強さに対する比を百分率で表したものであり、通常貫入量が 2.5 mm にお

ける値をいう。トラックその他の簡便な荷重で行う試験である。

現場ＣＢＲ試験機の例

目 的

設計交通量に対する舗装構成を設計する場合に必要なＣＢＲ値(路床土支持力比)を現場に

おいて求める。

適用範囲

① 試験箇所の表面を直径約 30 cm の水平な面に仕上げる。平らに仕上げられない箇所には、

乾燥砂を薄く敷き均し、平らな面に仕上げる

② 貫入試験の終了後、試験箇所から、試料を採取して含水比を求める

③ 貫入ピストンを試験面に密着させるために予備荷重を加えた後を初期値とする

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12) 現場密度試験（砂置換法）

現場密度試験は､野外で単位容積当たりの

土の重さ(g/cm3)を測定する方法である｡

この試験は主に道路や堤防のように土を

盛土として使う工事のときに広く利用さ

れる｡

工事の前に実験室で行う土の突き固めに

よる締固め試験から盛土をどこまで締固め

るか基準密度を求める。工事では一定の土

を締固めた直後に現場密度試験をおこなっ

て、試験によって求められた密度が基準密

度を上回っているかどうか確認する｡

この試験により、土の単位体積質量、乾

燥密度が求められる。

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1.2 土質試験

土質試験は、サウンディングや原位置試験のみで土の性質を十分に明らかにすることはで

きないので、設計に用いる諸定数を求めるために行われるものである。

土質試験は、土の判別分類のための試験と土の力学的性質を求める試験に大別される。

土の判別分類のための試験の主な目的は、土の物理的な性質を求めて判別分類し、土の持

っている性状を全般的に把握することである。

土の力学的性質を求める試験の目的は、土工の設計に必要な土の定数を求めるためであり、

主に締固め特性、透水性、強度及び圧密特性などがある。

1) 土の判別分類のための試験

土の判別分類のための試験の主なものを、表-1.2 に示す。

表-1.2 土の判別分類のための試験

試験の名称 試験結果から求め

られるもの 試験結果の利用 試験法の規格

含水比の測定 含水比 ｗ 土の基本的性質の計算 JIS A 1203

湿潤密度の判定 湿潤密度 ρt

乾燥密度 ρd 土の締固め度の算定

土粒子の密度の測定

土粒子の密度 ρs

間隙比 e 飽和度 Sr

空気間隙率 va

粒度、間隙比、飽和度、空

気間隙率の計算

JIS A 1202

相対密度の測定 最大間隙比 emax

相対密度 Dr

自然状態の粗粒土の安定性

の判定

粒度試験

ふるい分析

沈降分析

粒径加積曲線

有効径 D10

均等係数 Uc

粒度による土の分類、材料

としての土の判定

JIS A 1204

コンシステンシー試験

液性限界の測定

塑性限界の測定

液性限界 ｗL

塑性限界 ｗP

塑性指数 IP

塑性図による細粒土の分類

自然状態の細粒土の安定性

の判定

JIS A 1205

※ 塑性指数 IPは、PIと表記する場合もある。

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2) 土の力学的性質を求める試験

土の力学的性質を求める試験の主なものを、表-1.3 に示す。

表-1.3 土の判別分類のための試験

試験の名称 試験結果から求め

られるもの 試験結果の利用 試験法の規格

せん断試験

一面せん断試験

一軸圧縮試験

三軸圧縮試験

せん断抵抗角 φ 粘着力 c 一軸圧縮強さ qu 粘着力 c 鋭敏比 St

せん断抵抗角 φ 粘着力 c

基礎、斜面、擁壁などの安

定の計算

細粒土の地盤の安定計算

細粒土の構造の判定

JIS A 1216

圧密試験 e-logp曲線 圧縮係数 ρt

体積圧縮係数mv

圧縮指数 Cc 透水係数 k 圧密係数 cv

粘土層の沈下量の計算

粘土層の沈下速度の計算

JIS A 1217

透水試験 透水係数 k 透水関係の設計計算 JIS A 1218

締固め試験 含水比-乾燥密度曲

線

最大乾燥密 ρd max

最適含水比 wopt

路盤及び盛土の施工方法の

決定・施工の管理・相対密

度の算定

JIS A 1210

ＣＢＲ試験 ＣＢＲ たわみ性舗装厚の設計 JIS A 1211

参考文献

・ 社団法人 地盤工学会 地盤調査の方法と解説 平成 16 年 6 月

・ 社団法人 地盤工学会 地盤調査 基本と手引き 平成 17 年 4 月

・ 財団法人 経済調査会 地質調査要領 平成 15 年 12 月

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【演習問題 1.1】 (平成 20 年度 No.1)

土質試験結果による細粒土の工学的性質に関する次の記述のうち，適当でないものはどれか。

(1)自然含水比が塑性限界より小さいときは，施工中に泥状化しやすい。

(2)液性限界が大きくなるにつれて土の圧縮性が増加し，塑性指数が大きくなるにつれて

粘性が増加する性質がある。

(3)一般に，塑性指数が大きいほど吸水による強度低下が著しい。

(4)液性限界と塑性限界は，一般に，土粒子の粒径が小さくなるほど，また，粒径の小さい

土粒子の割合が多くなるほど大きくなる傾向がある。

【演習問題 1.2】 (平成 19 年度 No.1)

サウンディングによる土質調査に関する次の記述のうち，適当でないものはどれか。

(1)標準貫入試験は，規定重量のハンマを自由落下させ，抵抗部分が 30cm 貫入するのに要す

る打撃回数（Ｎ値）を推定し，土の締まり具合などの判定をするものである。

(2)スウェーデン式サウンディング試験は，規定のおもりを載荷したときのスクリューポイン

トの静的貫入及び静的貫入停止後に人力による回転を与えたときのその貫入量 1ｍあたり

に換算した半回転数を測定するものであり，やわらかい粘土や緩い砂質土層の層厚の確認

に有効である。

(3)オランダ式二重管コーン貫入試験は，静的貫入によりマントルコーンを連続的に 5cm 押し

込んだときに，コーン底面に作用する貫入抵抗を測定し，砂層の支持力などを推定するも

のである。

(4)ポータブルコーン貫入試験は，人力によりコーンの静的貫入を行い，その時のコーン断面

積あたりの抵抗値を推定し，礫質土の締固め管理などに用いるものである。

【演習問題 1.3】 (平成 18 年度 No.1)

土の原位置試験で、「試験の名称」、「試験結果から求められるもの」及び「試験結果の利用」

との組合せとして、次のうち適当なものはどれか。

〔試験の名称〕 〔試験結果から求められるもの〕 〔試験結果の利用〕

(1) 弾性波探査･･････････････地盤の比抵抗値････････地層の種類、性質、成層状況の推定

(2) 平板載荷試験････････････コーン指数････････････締固めの管理

(3) ベーン試験･･････････････粘着力････････････････細粒土の斜面や基礎地盤の安定計算

(4) ｽｳｪｰﾃﾞﾝ式ｻｳﾝﾃﾞｨﾝｸﾞ･･････乾燥密度･･････････････トラフィカビリティの判定

【演習問題 1.4】 (平成 17 年度 No.1)

土の原位置試験で、「試験の名称」、「試験結果から求められるもの」及び「試験結果の利用」

の組合せとして、次のうち適当なものはどれか。

〔試験の名称〕 〔試験結果から求められるもの〕 〔試験結果の利用〕

(1) ポータブルコーン貫入試験･････地盤係数･････････････････締固めの管理

(2) 電気探査･････････････････････透水係数･････････････････地盤改良工法の設計

(3) 平板載荷試験･････････････････コーン指数･･･････････････トラフィカビリティの判定

(4) 標準貫入試験･････････････････N値･････････････････････締まりぐあいの判定

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【演習問題 1.5】 (平成 16 年度 No.1)

サウンディングによる土質調査に関する次の記述のうち適当でないものはどれか。

(1) ポータブルコーン貫入試験は、人力により静的貫入を行い、ロッドの重量を含む貫入力

をコーン断面積で除した値で表す。

(2) 標準貫入試験は、規定重量のハンマを自由に落下させ、標準貫入試験用サンプラーを 20

cm 貫入させるのに要する打撃回数(N値)を測定する。 (3) スウェーデン式サウンディング試験は、静的貫入に必要なおもりの荷重と貫入量、及び

静的貫入停止後に人力による回転を与えたときの貫入量に対応する半回転数を測定する。

(4) オランダ式二重管コーン貫入試験は、静的貫入によりマントルコーンを連続的に 5 cm

貫入させたときのコーン貫入抵抗(qc)を求める。

【演習問題 1.6】 (平成 15 年度 No.1)

土の原位置試験で「試験の名称」と「試験結果から求められるもの」及び「試験結果の利

用」との組合せとして次のうち適当でないものはどれか。

〔試験の名称〕 〔試験結果から求められるもの〕 〔試験結果の利用〕

(1) 標準貫入試験････････････････N値･･･････････････････土の硬軟、締まり具合の判定 (2) ポータブルコーン貫入試験････コーン指数･････････････トラフィカビリティの判定

(3) 電気探査････････････････････透水係数･･･････････････地盤改良工法の設計

(4) 平板載荷試験････････････････地盤反力係数･･･････････締固めの施工管理