JP4928094B2

JP4928094B2 - 地盤調査方法、地盤調査システムおよび地盤調査シート

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Publication number: JP4928094B2
Application number: JP2005197793A
Authority: JP
Inventors: 新吾西村; 和貴二川
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2025-07-06
Also published as: JP2007016442A

Description

本発明は、地盤調査方法と地盤調査システムに係り、特に、建築予定地に建物を建築する際に液状化に関する地盤調査を短時間に低コストで推定できる実用的な調査方法と、地盤調査システム、および推定結果を記載する地盤調査シートに関する。

従来、この種の地盤調査方法としては、特許文献１に記載の地盤調査方法がある。この地盤調査方法は、建築地近傍において複数のボーリング地点のボーリングデータを収集し、該データより複数地点における液状化の可能性の数値を算出し、各地点における前記数値のうち可能性の高い側の数値を、建築地における液状化の可能性の数値と推定している。また、深度の浅い地盤調査で得られるＮ値と、孔内水位の測定結果から建築地における液状化の可能性を推定している。
特開２００２−２５００２７号公報

ところで、前記特許文献１に記載の地盤調査方法は、建築予定地において液状化の可能性を簡易的に推定することができ、しかも迅速に推定することができる方法であるが、より実用的な調査方法が求められている。また、推定された液状化の可能性を報告する調査シートを見やすくして、推定結果を確認しやすくすることが求められている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地下水位と土質および建築予定地で測定されたＮ値に基づいて、建築予定地の液状化の可能性を簡易的に迅速に推定できる地盤調査方法と、地盤調査システムを提供することにある。また、前記の地盤の調査方法やシステムを用いて液状化の可能性を明確に表示できる実用的な地盤調査シートを提供することにある。

前記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明による地盤調査方法は、地盤が液状化する可能性を推定するための地盤調査方法であって、測定地点の対象深度範囲内の各深度において、地下水位、土質、およびＮ値を測定し、飽和土層の液状化抵抗比と、測定地点の地盤内の各深度に発生する等価な繰返しせん断応力比との比から算出した液状化発生に対する安全率に基づいて限界Ｎ値を算出し、地盤の各深度の測定点に対応する前記限界Ｎ値を連結した基準線を設定し、前記測定地点の各深度における測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、その深度における測定点のＮ値と予め算定された前記限界Ｎ値とを比較し、前記地盤の各深度における複数の測定点のＮ値が前記基準線以下のとき、測定地点の地盤は液状化の可能性有りと推定し、前記液状化の可能性の推定結果を、測定地点の地盤の深度と、前記基準線と、前記各深度の測定点に対応するＮ値と、を記載する液状化判定部を備えると共に、地下水の状態および土質の状態と、前記Ｎ値のデータとを記載するデータ表示部を備える地盤調査シートに、液状化の可能性有りの深度の測定地点と共に出力表示することを特徴としている。

本発明による地盤調査方法では、対象深度範囲としては、Ｎ値を測定するロッド等が貫入不能な固い地盤に到達するまでの最大５メートル程度が好ましい。

前記のごとく構成された本発明の地盤調査方法は、測定地点のある深度の測定点において地下水位以下であるか、地盤の土質が砂質であるか、あるいは、その深度におけるＮ値と、限界Ｎ値とを比較して地盤の液状化の可能性を推定するため、地盤の各深度における液状化の可能性を迅速に、しかも精度良く推定することができる。すなわち、ある測定点が地下水位以下で、砂質であるとき、Ｎ値と限界Ｎ値とを比較してＮ値が限界Ｎ値以下のとき、液状化の可能性有りと推定することができる。

本発明の請求項２に記載の発明による地盤調査方法は、前記Ｎ値は、スウェーデン式サウンディング試験によるＮｓｗ値から換算したものであることを特徴としている。請求項３に記載の発明による地盤調査方法は、前記測定地点の各深度における測定点が地下水位以下でないとき、測定地点の地盤は液状化の可能性無しと推定することを特徴としている。請求項４に記載の発明による地盤調査方法は、前記測定地点の各深度における測定点の土質が砂質でないとき、測定地点の地盤は液状化の可能性無しと推定することを特徴としている。請求項５に記載の発明による地盤調査方法は、前記測定地点の各深度における測定点のＮ値が前記基準線を超えたとき、測定地点の地盤は液状化の可能性無しと推定することを特徴としている。この構成によれば、地盤調査シートの液状化判定部に記載された限界Ｎ値を連結した基準線に対して、各深度の測定点に対応するＮ値が基準より大きいか、小さいかを一目で判断でき、液状化の可能性を容易に把握することができる。

本発明の請求項６に記載の発明による地盤調査システムは、地盤が液状化する可能性を推定するための地盤調査システムであって、測定地点の対象深度範囲内の各深度の測定点において、地下水位の状態、土質の状態、およびＮ値を測定した測定値を入力する入力手段と、飽和土層の液状化抵抗比と、測定地点の地盤内の各深度に発生する等価な繰返しせん断応力比との比から算出した液状化発生に対する安全率に基づいて限界Ｎ値を算出する限界Ｎ値算出部を備えると共に、前記測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、その深度におけるＮ値と前記限界Ｎ値とを比較し、Ｎ値が限界Ｎ値以下のとき液状化の可能性が有ると推定する推定手段と、前記推定手段の推定結果を出力する出力手段と、を備え、前記推定手段は、前記地盤の各深度における測定点のＮ値が地盤の各深度の測定点に対応する前記限界Ｎ値を連結した基準線以下のとき、測定地点の地盤は液状化の可能性有りと推定し、前記出力手段は、前記液状化の可能性の推定結果を、測定地点の地盤の深度と、前記基準線と、前記各深度の測定点に対応するＮ値と、を記載する液状化判定部を備えると共に、地下水の状態および土質の状態と、前記Ｎ値のデータとを記載するデータ表示部を備える地盤調査シートに、液状化の可能性有りの深度の測定地点と共に出力表示することを特徴としている。

このように構成された地盤調査システムは、地下水位の状態、土質の状態、およびＮ値を測定した測定値を入力すると、推定手段が入力された地下水位の状態、土質の状態およびＮ値から、測定点が地下水位以下であり、砂質であり、Ｎ値が限界Ｎ値以下であることを検出して液状化の可能性を短時間で推定することができる。

本発明による地盤調査システムは、地盤調査シートにプリントして出力する構成であり、この構成によれば、建築予定地の液状化の可能性を推定し、その推定結果を出力するため、液状化の可能性を容易に把握することができる。

請求項７に記載の発明による地盤調査シートは、前記の地盤調査システムで用いる地盤調査シートであって、測定地点の地盤の深度と、該各深度の測定点における地下水の状態および土質の状態と、前記Ｎ値のデータとを記載するデータ表示部を備えると共に、該各深度の測定点に対応する前記限界Ｎ値を連結した前記基準線と、前記各深度の測定点に対応する前記Ｎ値と、を記載する液状化判定部を備えることを特徴とする。この構成によれば、測定地点の地盤の各深度に対応して、基準線とＮ値とを記載しているため、地盤調査システムで推定された液状化の可能性を容易に判断することができる。

この構成によれば、推定結果の詳細をデータ表示部で容易に確認することができる。

本発明の地盤調査方法は、スウェーデン式サウンディング試験等の深度の浅い地盤調査データを利用し、測定地点の深度に基づいて、地下水位以下か、あるいは砂質かを確認し、その場合にＮ値と限界Ｎ値とを比較して容易に、短時間で建築地の液状化危険度の判定ができるので、調査費用の削減と調査時間の短縮が可能となる。また、建築地の液状化の可能性を迅速に推定でき、免震建築物が建築できるかを判断することができるとともに、地盤改良が必要かを判断することができる。

以下、本発明に係る地盤調査方法および地盤調査システムの一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る地盤調査システムの要部構成を示すブロック図、図２は、図１の地盤調査システムで用いる地盤調査シートで、液状化の可能性の有無を示す地盤調査シートの正面図であり、このシートは液状化の可能性無しを示している。

図１において、本実施形態の地盤調査システム１は、地盤が液状化する可能性を推定するためのシステムであって、測定地点の各深度における地下水位の状態を示す水位データ、土質の状態を示す土質データ、および測定地点において測定された各深度におけるＮｓｗ値の測定データを入力する入力手段２と、入力されたデータに基づいて測定地点における液状化の可能性を推定する推定手段１０とを備えている。そして、このシステム１は、推定手段１０で推定された結果を出力する出力手段３をさらに備えて構成される。

この推定手段１０は、入力された地下水位の状態と、土質の状態とから、測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、その深度におけるＮ値と予め算定された限界Ｎ値とを比較して、Ｎ値が限界Ｎ値以下のとき液状化の可能性あると推定する機能を有している。前記の限界Ｎ値の詳細は後述するが、飽和土層の液状化抵抗比と、測定地点の地盤内の各深度に発生する等価な繰返しせん断応力比との比から算出した液状化発生に対する安全率に基づいて算出される。

すなわち、推定手段１０は、測定点が地下水位より上である状態を判定する水位判定部１１と、土質が砂質であることを判定する土質判定部１２と、測定地点における液状化発生に対する安全率を算出し、この安全率に基づいて限界Ｎ値を算出する限界Ｎ値算出部１３と、入力手段２から入力されたＮ値と予め算定された限界Ｎ値とを比較して液状化の可能性の有無を推定するＮ値比較推定部１４とを備えている。また、限界Ｎ値算出部１３では、図示していないが、Ｎｓｗ値をＮ値に換算する換算部を内蔵している。

推定手段１０はマイクロコンピュータから構成され、ＣＰＵを備えると共に、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび電気的に書換可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ＲＯＭ）からなる記憶部が内蔵されており、各種の判定動作、算出動作、推定動作を実施する。推定手段１０は、水位判定部１１や土質判定部１２の判定によっては、限界Ｎ値の算出を行なわず、測定地点における液状化の可能性の推定を実施するように構成されている。

この地盤調査システム１の、推定手段１０が推定した結果を出力する出力手段３は、測定地点の地盤の深度と、各深度の測定点に対応する限界Ｎ値と、各深度の測定点に対応するＮ値とを、図２に示される地盤調査シート２０の液状化判定部２１に記載するように構成されている。そして、液状化判定部２１には、限界Ｎ値を連結する基準線２２が記載されており、各測定点に対応して入力されたＮ値と限界Ｎ値曲線との大小関係が一目で判断できるように構成されている。なお、出力手段はディスプレイ等に表示して出力するものでもよい。

前記の出力手段３により出力される地盤調査シート２０は、測定地点の地盤の深度と、各深度の測定点に対応する限界Ｎ値と、各深度の測定点に対応するＮ値とを記載する液状化判定部２１を備えるシートであり、限界Ｎ値を連結する基準線２２の右側に測定されたＮ値が位置していれば安全で液状化の可能性が無いことを示し、左側に位置していれば液状化の可能性が有ることを明確に示すことができる。また、地盤調査シート２０は、入力された地下水位、土質、およびＮ値のデータを表に記載するデータ表示部２３を備えている。

前記のように地下水位の深さにより、その深さ以深（以下）の安全限界となるＮ値（限界Ｎ値）を算定して、図２に示す液状化の可能性の有無を示す地盤調査シート２０を作成した。このシート２０の使用法は、スウェーデン式サウンディング試験によるＮｓｗ値から換算したＮ値をシート上にプロットし、適用される地下水位範囲の基準線２２の右側の安全領域に地下水位以下の全てのＮ値があれば安全と判断する。また、地下水位測定を実施しない場合は地下水位を例えば２５ｃｍとして判定する。このように液状化の判定が簡易的にできるので、調査費用を削減でき、調査時間を短縮できる。

本実施形態では、測定地点においてＮ値を測定する手段として、スウェーデン式サウンディング試験を行なう。以下に、スウェーデン式サウンディング試験について、簡単に説明する。この試験はＪＩＳＡ１２２１に規定する試験方法に準じて行うものであり、先端にスクリューポイントを固定したロッドを使用して、荷重１ｋＮまでの静的載荷による沈下測定を行い、続いて１ｋＮ載荷のまま、回転貫入を行うものである。これは所定の方法によりロッドを貫入させ、２５ｃｍの長さを貫入させるのに要したロッドの半回転数（半回転を１回として計測する）を記録し、これを１ｍ貫入量に換算した時の値（Ｎｓｗ）を求めるものである。

前記のように構成された地盤調査システムを用いて、建築予定地での液状化の可能性を推定する調査方法の原理について、以下に説明する。

この方法では、測定地点におけるスウェーデン式サウンディング試験のデータから、液状化発生に対する安全率を計算する。先ず、測定地点の地盤内の各深さに発生する等価な繰返しせん断応力比を次式（１）によって計算する。
τ_ｄ／σ’_ｚ＝ｒ_ｎ×（α_ｍａｘ／ｇ）×（σ_ｚ／σ’_ｚ）×ｒ_ｄ…（１）
上式で、τ_ｄは水平面に生じる等価な一定繰返しせん断応力振幅
σ’_ｚは検討深さにおける有効土被り圧
ｒ_ｎは等価な繰返し回数に関する補正係数で、ｒ_ｎ＝０．１（Ｍ−１）
但し、Ｍは地震のマグニチュード
α_ｍａｘは地表面における設計用水平加速度（ｇａｌ）
σ_ｚは検討深さにおける全土被り圧（鉛直全応力）
ｒ_ｄは地盤が剛体でないことによる低減係数で（１−０．０１５ｚ）
ｚはメートル単位で表した地表面からの検討深さ

次に、各深さにおける補正Ｎ値（Ｎａ）を、次式および細粒土含有率に応じた補正Ｎ値増分（図３）を用いて計算する。
Ｎ_ａ＝Ｎ_１＋ΔＮ_ｆ
Ｎ_１＝Ｃ_Ｎ×Ｎ
Ｃ_Ｎ＝√（１０／σ’_ｚ）
上式で、Ｎ_ａは補正Ｎ値、
Ｎ_１は換算Ｎ値、
ΔＮ_ｆは細粒土含有率に応じた図３による補正Ｎ値増分、
Ｃ_Ｎは換算Ｎ値係数（σ’_ｚの単位はｔ／ｍ^２）、
Ｎは、とんび法又は自動落下法による実測Ｎ値、
但しコーンプーリ法を用いたときは、ロープをプーリから外してハンマを自由落下させる努力をした場合、１割程度、自由落下をしなかった場合、２割程度割り引くこととする。

さらに、図４中のせん断歪振幅γ＝５％曲線を用いて、補正Ｎ値（Ｎ_ａ）に対応する飽和土層の液状化抵抗比（τ_ｌ／σ’_ｚ）を求める。ここに、τ_ｌは水平断面における液状化抵抗である。

最後に、各深さにおける液状化発生に対する安全率Ｆ_ｌを、式（２）により計算する。
Ｆ_ｌ＝{（τ_ｌ／σ’_ｚ）／（τ_ｄ／σ’_ｚ）}…（２）

上式（２）より求めたＦ_ｌ値が１より大きくなる土層については液状化の可能性はないものと判定し、１以下となる場合はその可能性が有り、値が小さくなるほどその土層の液状化発生危険度は高いと判定する。そして、前記の安全率Ｆ_１が１となるときのＮ値を限界Ｎ値として、地下水位以下の深度ごとの限界Ｎ値が算出される。

液状化の可能性を簡易的に判定するには、前記した判定法から地下水位毎の安全率Ｆ_ｌ＝１となる安全限界での深さとＮ値（半回転数Ｎｓｗより換算）の関係線図を求め、その線図の安全領域にスウェーデン式サウンディング試験結果より換算したＮ値があれば液状化発生の可能性は無いと判断する。そして、以下の検討において、より安全側の検討とするために、前記のαｍａｘ＝３５０ｇａｌ、Ｍ＝７．５、土層は細砂とし、γ＝１．８ｔ／ｍ^３、細粒土含有率に応じた補正Ｎ値増分ΔＮｆ＝０とする。

ここで、γは単位体積重量であり、液状化の可能性を推定するとき、有効土被り圧σ’_ｚ及び全土被り圧σ_ｚを算出する際に用いるものである。なお、検討深さより上部に存在する土の単位体積重量の和を「全土被り圧」と呼び、地下水位以下に関して水の単位体積重量（１．０）を引いたものを「有効土被り圧」と呼び、これは浮力の影響を考慮した値となる。

これらの条件と前記の式から安全限界となる液状化抵抗比（τ_ｌ／σ’_ｚ）と検討深さｚとの次式（３）を導出し、深さ毎の液状化抵抗比（τ_ｌ／σ’_ｚ）を算出すると、
τ_ｌ／σ’_ｚ＝０．２３９ｚ（１−０．０１５ｚ）／（０．８ｚ＋Ｗ）…（３）
ここで、Ｗは地下水位の深さを示している。

この液状化抵抗比からせん断幅ひずみ振幅５％曲線（図４）を表す次式（４）から補正Ｎ値（Ｎａ）を算定する。
τ_ｌ／σ’_ｚ＝ａＣｒ｛１６√Ｎａ／１００＋（１６√Ｎａ／Ｃｓ）^ｎ｝…（４）
ここで、ａ＝０．４５、Ｃｒ＝０．５７、ｎ＝１４、Ｃｓ＝８０である。

このようにして算定された補正Ｎ値（Ｎａ）から次式によりＮｓｗに変換する。
Ｎ値＝Ｎａ√｛（０．８ｚ＋Ｗ）／１０｝…（５）
Ｎｓｗ＝（Ｎ値−２）／０．０６７…（６）

図５は地下水位毎の安全率Ｆ_１となる安全限界での深さとＮ値の関係線図を求めたものである。図５の破線で示す基準線は地下水位が０．２５ｍ、太い実線で示す基準線は地下水位が１ｍ、２点鎖線で示す基準線は地下水位が２ｍ、１点鎖線で示す基準線は地下水位が３ｍ、細い実線で示す基準線は地下水位が４ｍの場合を示している。測定地点のスウェーデン式サウンディング試験の終了後に、ロッドを抜いた孔内の水位を確認し、地下水の深度により基準線を選択する。

このように、各測定地点において、地下水位が−５ｍ以浅で且つ、砂質層が地下水位以下で−５ｍ以浅で且つ、その地点におけるＦ_ｌ値が１以下の場合、この測定地点においては液状化の可能性が有ると判定する。そして、測定地点の少なくとも一つにおいて、前記と同様に液状化の可能性が有ると判定された場合、建築予定地においては液状化の可能性が有ると推定する。建築予定地において、液状化の可能性が有る場合は、建築自体を断念するか、あるいは地盤改良をしてから免震建築する等の判断に反映される。

各測定地点において、地下水位が−５ｍより深いか、砂質層が地下水位以下で−５ｍより深いか、またはその地点におけるＦ_ｌ値が１以上の場合、これらの測定地点においては液状化の可能性が無いと判定し、建築予定地における液状化の可能性が無いと推定する。この場合は、建築地における建物の建築は、地盤改良等をすることなく可能となる。このように、スウェーデン式サウンディング試験データに基づいて推定された液状化の可能性から、建築予定地の液状化の可能性を容易に推定して判断できるため、建築予定地において液状化の可能性を判断するためのボーリング調査を実施しないで液状化の可能性を推定できる。

前記の如く構成された本実施形態の地盤調査方法の動作について、図６の建築予定地における建物の位置と測定地点を示す平面図と、図７のフローチャートを参照して以下に説明する。

建築予定地に建物を建築するとき、例えば、図６に示される建物の外周の４点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅと、中心点Ｄの５点の測定地点でスウェーデン式サウンディング試験機によりＮｓｗ値を測定する。また、前記の５点で地下水位の状態と、土質の状態を測定する。図６に示す各測定地点Ａ〜Ｅにおいて、スウェーデン式サウンディング試験機を用いて、スクリューポイントを固定したロッドを深さ５ｍ程度まで貫入し、地下水位の状態、土質の状態、Ｎｓｗ値を、例えば２５ｃｍ間隔で、対象深度範囲の各深度において測定する。本実施形態では、建築予定地には３階建ての低層住宅を建築するため、５メートルの深さまで２５ｃｍごとに測定している。なお、測定する深度間隔は２５ｃｍに限らず、５０ｃｍ等、任意に設定することができる。測定されたＮｓｗ値は、前記の数式（６）によりＮ値に換算される。なお、測定地点は外周の４個所だけでもよい。

水位の状態を示すデータ、土質の状態を示すデータ、およびＮｓｗ値が入力手段２により推定手段１０に入力される。推定手段１０では、入力されたデータに基づいて、ある測定地点の所定の深さの測定点が地下水位以下であるか否かを水位判定部１１で判定（ステップＳ１）し、地下水位以下であるときは「１」を表示する。また、土質判定部１２では、所定の測定点が砂質であるか否かを判定（ステップＳ２）し、砂質であるときは「１」を表示する。前記の「１」は地盤調査シート２０に出力される。

ステップＳ１、ステップＳ２で「Ｎｏ」の場合は、ステップＳ５で液状化の可能性無しとして処理を終了する。ステップＳ１、ステップＳ２で「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ３でＮ値と限界Ｎ値との比較を行い、Ｎ値≦限界Ｎ値のとき、すなわち「Ｙｅｓ」のときにステップＳ４で、液状化の可能性有りと推定する。また、ステップＳ３でＮ値が限界Ｎ値より大きく「Ｎｏ」の場合は、ステップＳ５で液状化の可能性無しと判断する。本実施形態では、限界Ｎ値をつなぐ基準線２２として、地下水位が２５ｃｍの基準線を使用している。なお、地下水位が不明の場合に、近似的に、地下水位が２５ｃｍの基準線を使用して、液状化の可能性の推定をしてもよい。

このように、ステップＳ１で「Ｎｏ」の場合や、ステップＳ２で「Ｎｏ」の場合は、ステップＳ５で液状化の可能性無しと、即判断するため、処理時間を短縮することができる。そして、ステップＳ１、ステップＳ２で「Ｙｅｓ」の場合のみ、Ｎ値と限界Ｎ値との比較を行なうため、全体として処理時間を大幅に短縮することができる。さらに、砂質でない層が所定の厚さであることを確認できたときは、液状化の可能性が少なくなるため、処理のフローを終了するため、処理時間を短縮することができる。

以上述べたように、液状化の可能性を推定するとき、スウェーデン式サウンディング試験等の深度の浅い地盤調査で得られるＮｓｗ値と、地下水位および土質の測定結果により簡易的に判定することができる。中層住宅等を建築する場合は、地下深度２０ｍ程度までのボーリング地質調査による土質試験や、Ｎ値及び地下水位の測定結果から算定式に基づいて判定しているが、本実施形態の地盤調査システムは戸建て住宅等の低層の小規模建築物を建築する場合に十分に対応できる、地下深度５ｍ程度までの液状化の可能性の推定が行える。

図２に示される地盤調査シート２０は、図６はＡ点での測定結果を示している。Ａ点では、貫入深さが２５ｃｍの測定点で地下水が無く、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「17.5」であった。また、５０ｃｍの測定点では、同様に地下水が無く、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「32.3」であった。以下、７５ｃｍ〜１．７５ｍまでの間は、いずれも地下水が無く、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「23.7」、「15.1」、「15.7」、「21.6」、「20.0」であった。また、２．００ｍ〜２．５０ｍまでの間は、地下水位以下であり、土質は砂質で、換算Ｎ値は「16.2」、「15.7」、「23.7」であった。そして、貫入深さが２．７５ｍ〜３．２５ｍまでの間は地下水が有り、土質は砂質でなく、換算Ｎ値は「15.8」、「21.5」、「18.7」であった。なお、この深度範囲では土質が砂質でないので、Ｎｓｗ値の測定は行なわなくてもよい。３．２５ｍ以下は、ロッドの先端が貫入不能な固い地盤に到達したため、貫入は３．２５ｍで終了した。そして、地下水位以下の砂質の各深度の換算Ｎ値を液状化判定部２１にプロットすると、換算Ｎ値は基準線２２より大きく、基準線の右側に位置したので、液状化の可能性が無いと判定した。

図８に示される地盤調査シート２０Ａは、図６のＢ点での測定結果を示している。Ｂ点では、貫入深さが２５ｃｍの測定点で地下水が無く、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「8.0」であった。また、５０ｃｍの測定点では、同様に地下水が無く、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「13.0」であった。以下、７５ｃｍ〜１．７５ｍまでの間は、いずれも地下水が無く、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「13.5」、「14.9」、「18.3」、「28.5」、「10.6」であった。さらに、２．００ｍ〜２．７５ｍまでの間は地下水位以下であり、土質は砂質で、換算Ｎ値が「14.9」、「13.5」、「14.1」、「17.3」であった。そして、貫入深さが３．００ｍ〜３．７５ｍまでの間は地下水が有り、土質は砂質でなく、換算Ｎ値は「16.8」、「17.5」、「18.2」、「18.5」であった。なお、この深度範囲では土質が砂質でないので、Ｎｓｗ値の測定は行なわなくてもよい。３．７５ｍ以下は貫入が不能となる固い地盤に突き当たったので、貫入は３．７５ｍで終了した。そして、地下水位以下の砂質の各深度の換算Ｎ値を液状化判定部２１にプロットすると、換算Ｎ値は基準線２２より大きく、基準線の右側に位置したので、液状化の可能性が無いと判定した。

図９に示される地盤調査シート２０Ｂは、液状化の可能性が有る場合の測定結果を示している。すなわち、この地盤調査シートは、図６のＣ点での測定結果を示している。Ｃ点では、貫入深さが２５ｃｍ〜１．７５ｍ間での測定点では地下水が無く、土質は砂質であり、各深度の換算Ｎ値は「6.3」、「7.4」、「8.4」、「8.1」、「7.3」、「8.2」、「8.5」であった。また、２ｍ〜３．２５ｍの測定点では、地下水があり、土質は砂質であり、換算Ｎ値は「9.0」、「10.0」、「10.5」、「11.3」、「10.8」、「12.0」であった。以下、３．５０ｍ〜４．００ｍまでの間は、いずれも地下水が有り、土質は砂質以外であり、換算Ｎ値は「13.2」、「12.8」、「14.1」であった。なお、この深度範囲では土質が砂質でないので、Ｎｓｗ値の測定は行なわなくてもよい。そして、貫入深さが４．００ｍ以下では、貫入が不能な固い地盤に到達したため、貫入は４．００ｍで終了した。

このようにして得られた換算Ｎ値を、砂質である地下水位の範囲内で液状化判定部２１にプロットすると、測定地点Ｃ点での測定結果は、測定点のうちの深度が２．００ｍ〜３．２５ｍ間での６点における換算Ｎ値が限界Ｎ値以下であり、基準線２２の左側に位置しており、これらの測定点では、地下水位以下であり、土質が砂質であり、しかも換算Ｎ値が限界Ｎ値以下であるため、液状化の可能性有りの調査結果となった。したがって、この測定地点Ｃでは、地表面で所定の水平加速度が加わったとき、液状化するおそれがあることが推定される。

このようにして、５つの測定地点における地下水位の状態、土質の状態、およびＮ値を測定し、すべての測定地点で各深度における測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、その深度における測定点のＮ値と前記限界Ｎ値とを比較し、Ｎ値が限界Ｎ値以下のとき、測定地点の地盤は液状化の可能性有りと推定する。すべての測定地点での液状化の可能性については、図１０に示す判定シート３０に表示される。判定シート３０は、前記の５つの測定地点の液状化の可能性が有るハッチング部３１を、測定地点Ｃの深度が２．００ｍ〜３．２５ｍの範囲と明確に表示しており、この判定シート３０を出力することで、建築主に対して例えば基礎補強や地盤改良の必要性を説明する資料として最適となる。なお、液状化の可能性が有る測定地点の深度範囲をハッチングで示しているが、色分けで表示してもよく、○×で記載してもよい。また、各深度の測定点の欄中に限界Ｎ値を表示するようにしてもよい。

なお、前記の実施形態では、５つの測定地点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのうち、測定地点Ｃで液状化の可能性が有ると推定できたので、その時点で調査を終了し、残りの測定点Ｄ，Ｅでの測定を中止してもよい。また、スウェーデン式サウンディング試験での測定は、ロッドを基本的には５ｍの深度まで貫入し、測定中にロッドの貫入量が少なくなって支持基盤に至ることが明白となったときは、その時点で測定を終了するようにしているが、このような場合は、スウェーデン式サウンディング試験による測定を中断しても、液状化の可能性の推定結果に支障はない。

以上述べたように、ある測定地点のある深度の測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、スウェーデン式サウンディング試験により測定したＮｓｗ値から換算した換算Ｎ値を、液状化発生に対する安全率に基づいて算出した限界Ｎ値と比較して、液状化判定部２１にプロットした。液状化判定部２１は、予め算出した限界Ｎ値を連結した基準線２２を備えており、この基準線に対してプロットした換算Ｎ値が右側に位置していれば、すなわち液状化発生に対する安全率が１より大きければ液状化の可能性が無いことが、一目で明らかとなる。また、プロットした換算Ｎ値が基準線２２の左側に位置する場合は、液状化の可能性が有ることが明確となる。

このように、本発明による地盤調査方法は、現在、戸建て住宅等の小規模建築物の建築において実施される簡易的なスウェーデン式サウンディング試験による地下水位から確認した地下水位の位置と、砂質であるかどうかとを確認し、Ｎｓｗ値を換算したＮ値と液状化発生に対する安全率Ｆ_１に基づいて算出した限界Ｎ値とを比較することにより、建築予定地での液状化の可能性を容易に推定することができる。しかも、地盤調査シート２０の液状化判定部２１により、建築予定地の測定地点での液状化の可能性を明瞭に表示させることができると共に、判定シート３０で液状化の可能性の有る深度範囲を明確に表示させることができる。

そして、建築予定地で液状化の可能性が有る場合は、例えば基礎の補強等の対策を実施したり、布基礎をべた基礎に変更したり、地盤改良を実施したり、住宅の建築を断念する等の判断が必要となる。本実施形態の地盤調査方法では、このような事前の判断をするための資料を容易に提供することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、スウェーデン式サウンディング試験で測定したＮｓｗ値をＮ値に換算する例を示したが、地盤調査シートのＮ値をＮｓｗ値に換算しておいて、直接入力するように構成してもよい。

前記のフローチャートにおいて、ステップＳ１の測定点が地下水位以下であるの判断と、ステップＳ２の土質が砂質であるか否かの判断は、工程が前後してステップ１で土質が砂質であるかを判断し、次いでステップＳ２で地下水位以下であるか否かを判断するように構成してもよい。また、液状化発生に対する安全率を計算するときに用いる設計用水平加速度は３５０ｇａｌの例を示したが、この数値を任意に設定できることは勿論である。

本発明の活用例として、スウェーデン式サウンディング試験を用いてＮｓｗ値の測定を行ない、Ｎ値に換算して入力する例を示したが、標準貫入試験等の他の試験でＮ値を測定して建築予定地の液状化の可能性を推定し、低層の住宅以外の建物を建設するときの地盤調査の用途にも適用できる。

本発明に係る地盤調査システムの一実施形態の構成を示すブロック図。液状化の可能性の有無を示す地盤調査シートの正面図。細粒土含有率と補正Ｎ値増分ΔＮ_ｆの関係を示すグラフ。補正Ｎ値（Ｎａ）と飽和土層の液状化抵抗比τ_ｌ／σ’_ｚの関係を示すグラフ。地下水位の高さによる限界Ｎ値を連結する基準線を示すグラフ。建築予定地における建物の位置と測定地点を示す平面図。地盤調査方法の動作を説明するフローチャート。他の測定地点の液状化の可能性無しを示す地盤調査シートの正面図。他の測定地点の液状化の可能性有りを示す地盤調査シートの正面図。液状化の可能性を表示する判定シートの正面図。

符号の説明

１：地盤調査システム、２：入力手段、３：出力手段、１０：推定手段、１１：水位判定部、１２：土質判定部、１３：限界Ｎ値算出部、１４：Ｎ値比較推定部、２０：地盤調査シート、２１：液状化判定部、２２：基準線、２３：データ表示部、３０：判定シート、３１：液状化の可能性が有るハッチング部

Claims

地盤が液状化する可能性を推定するための地盤調査方法であって、
測定地点の対象深度範囲内の各深度において、地下水位、土質、およびＮ値を測定し、
飽和土層の液状化抵抗比と、測定地点の地盤内の各深度に発生する等価な繰返しせん断応力比との比から算出した液状化発生に対する安全率に基づいて限界Ｎ値を算出し、
地盤の各深度の測定点に対応する前記限界Ｎ値を連結した基準線を設定し、
前記測定地点の各深度における測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、その深度における測定点のＮ値と予め算定された前記限界Ｎ値とを比較し、
前記地盤の各深度における複数の測定点のＮ値が前記基準線以下のとき、測定地点の地盤は液状化の可能性有りと推定し、
前記液状化の可能性の推定結果を、測定地点の地盤の深度と、前記基準線と、前記各深度の測定点に対応するＮ値と、を記載する液状化判定部を備えると共に、地下水の状態および土質の状態と、前記Ｎ値のデータとを記載するデータ表示部を備える地盤調査シートに、液状化の可能性有りの深度の測定地点と共に出力表示することを特徴とする地盤調査方法。
前記Ｎ値は、スウェーデン式サウンディング試験によるＮｓｗ値から換算したものであることを特徴とする請求項１に記載の地盤調査方法。
前記測定地点の各深度における測定点が地下水位以下でないとき、測定地点の地盤は液状化の可能性無しと推定することを特徴とする請求項１に記載の地盤調査方法。
前記測定地点の各深度における測定点の土質が砂質でないとき、測定地点の地盤は液状化の可能性無しと推定することを特徴とする請求項１に記載の地盤調査方法。
前記測定地点の各深度における測定点のＮ値が前記基準線を超えたとき、測定地点の地盤は液状化の可能性無しと推定することを特徴とする請求項１に記載の地盤調査方法
地盤が液状化する可能性を推定するための地盤調査システムであって、
測定地点の対象深度範囲内の各深度の測定点において、地下水位の状態、土質の状態、およびＮ値を入力する入力手段と、
飽和土層の液状化抵抗比と、測定地点の地盤内の各深度に発生する等価な繰返しせん断応力比との比から算出した液状化発生に対する安全率に基づいて限界Ｎ値を算出する限界Ｎ値算出部を備えると共に、前記測定点が地下水位以下であり、土質が砂質である場合に、その深度におけるＮ値と前記限界Ｎ値とを比較し、Ｎ値が限界Ｎ値以下のとき液状化の可能性が有ると推定する推定手段と、前記推定手段の推定結果を出力する出力手段と、を備え、
前記推定手段は、前記地盤の各深度における測定点のＮ値が地盤の各深度の測定点に対応する前記限界Ｎ値を連結した基準線以下のとき、測定地点の地盤は液状化の可能性有りと推定し、
前記出力手段は、前記液状化の可能性の推定結果を、測定地点の地盤の深度と、前記基準線と、前記各深度の測定点に対応するＮ値と、を記載する液状化判定部を備えると共に、地下水の状態および土質の状態と、前記Ｎ値のデータとを記載するデータ表示部を備える地盤調査シートに、液状化の可能性有りの深度の測定地点と共に出力表示することを特徴とする地盤調査システム。
請求項６に記載の地盤調査システムに用いる地盤調査シートであって、
測定地点の地盤の深度と、該各深度の測定点における地下水の状態および土質の状態と、前記Ｎ値のデータとを記載するデータ表示部を備えると共に、該各深度の測定点に対応する前記限界Ｎ値を連結した前記基準線と、前記各深度の測定点に対応する前記Ｎ値と、を記載する液状化判定部を備えることを特徴とする地盤調査シート。