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土質と地質

土質と地質という用語は似て非なるものです。元来、土質が土質力学や土質工学と呼ばれる学問分野から出てきた用語で、土の性質を表しています。一方、地質は表層の軟らかい地盤より深い岩盤や、山岳地の地盤・岩盤の性質を意味しています。感覚的には、土質が軟らかい地盤、地質が硬質な地盤や岩盤を対象としていると言えます。

両者を扱う専門分野は異なり、大雑把に言って工学と理学の違いがあります。そのため技術士の分野でも「建設部門-土質及び基礎」と「応用理学部門-地質」のように区別されており、両者の違いを整理すると下表のようになります。

技術士専門科目の内容の比較
技術士専門科目 土質及び基礎 地質
部門 建設部門 応用理学部門
主な出身学科
  • 工学部土木工学科
  • 工学部建設系学科
  • 理学部地質科、地学科
  • 工学部資源工学科
  • 教育学部地学科
履修内容 土質力学、構造力学、水理学、測量学 地質学、地質構造学、地質鉱物学、堆積学
主な対象地盤 軟弱地盤、一般の土砂地盤人工地盤 岩盤、硬質地盤
主な対象構造物 河川堤防、道路、鉄道、土地造成、橋梁、斜面、シールドトンネル、建築基礎 山岳道路、ダム、山岳トンネル、地すべり、斜面、原子力
主な要素技術
  • ボーリング調査
  • 原位置試験(貫入試験、etc.)
  • 現場試験(平板載荷、etc)
  • 現場計測(沈下、変位、etc)
  • 地下水調査
  • 環境調査(土壌汚染、etc.)
  • 土質試験、水質試験
  • 構造物基礎調査
  • 耐震地盤調査(液状化、etc.)
  • 沈下解析
  • 支持力解析
  • 地盤応力変形解析
  • 地下水流動解析
  • 地形・地質踏査
  • 岩盤ボーリング
  • 斜面防災調査(落石、etc.)
  • 地すべり調査
  • 物理探査(弾性波探査、etc)
  • 物理検層(PS検層、etc.)
  • 孔内原位置試験
  • 地下水調査・計測
  • 岩石試験
  • 岩盤応力解析
  • 岩盤亀裂解析

(基礎地盤コンサルタンツ(株) 岩崎公俊)

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土・地盤を分類する

土木や建築では、丈夫で安全な構造物を作るためには地盤がどんな土で出来ているか知る必要がある。土の強さや変形特性は土の種類毎に整理され、その情報を利用するためにはボーリングなどの地盤調査を行い、土を分類する必要がある。

土を分類する

構造物を作る土地においてボーリング調査を行うことで、N値と代表的な土の試料を得ることが出来る。土は観察により、粘土、シルト、砂、礫あるいは粘土質砂などと分類する。

基本的な分類方法は、地盤工学では「地盤材料の工学的分類方法(地盤工学会基準:JGS 0051)」に基準化されている。地盤材料は図-1に示すように、粒径に応じて砂粒子(あるいは砂分)とか礫粒子(あるいは礫分)と表される。なお、土壌学や地学とは多少の違いがある。

土質材料の工学的分類体系の図

この方法は観察と土質試験値(含有率、塑性図)が必要であるが、ボーリング調査では土質試験を行いながら土を分類することは少なく、通常は目視観察により土の分類を行いボーリング柱状図を作成する。

  1. 分類する試料
    通常、φ66mmのコアチューブではφ50mm以下で採取され、標準貫入試験ではφ35mm以下で採取されるため、主として土質材料を対象とした分類となる。
  2. φ50mm以上の粗礫や玉石
    採取されたコア長で粒径を推定し、φ75mm以上あれば、「玉石まじり」とする。
  3. 細粒分の含有率を推定する。
    • 15%以下なら、細粒分まじり
    • 15%以上なら、細粒分質
    • 50%以上なら、細粒土
  4. 礫分(砂分)の含有率を推定する。
    • 15%以下なら、礫混じり(砂混じり)
    • 15%以上なら、礫質(砂質)
    • 50%以上なら、礫(砂)
  5. 以下のように、分類する
    • 細粒分(粘性あり)15%以下、礫分15%以下⇒粘土、礫まじり砂
    • 細粒分(粘性なし)15%以上、礫分15%以下⇒礫まじりシルト質砂
    • 細粒分(有機質土)15%以下、砂分15%以上⇒有機質土混じり砂礫

地盤を分類する

地形と地盤は密接な関係がある。地形を読むことにより、地盤とその地盤がどんな土から構成されているかを推定することができる。

地形は大略、山地、丘陵地、台地(段丘)、平地(低地)に区分でき、平地(低地)以外の地形(地盤)では支持力や沈下などの問題は少ないが、地すべり、斜面崩壊、土石流などの災害現象の問題が大きい。一方、平地では支持力や沈下などの問題はもとより、洪水、津波、液状化などの災害現象の問題も大きい。

表-1 地形区分とその地盤の問題点
地形 支持力|沈下 災害
山地 少ない あり
丘陵地 少ない あり
台地 少ない あり
平地 あり あり

ここでは支持力や沈下の問題がある低地地盤について、問題のある地盤を区分する。

平地(低地)は谷出口から河口までの地形とすれば、大略、扇状地、氾濫原、三角州に区分でき、そのうち氾濫原や三角州では軟弱地盤を形成していることが多い。

表-2 平地の微地形と地盤
地形 特徴 地盤構成
扇状地   谷口から扇状の緩傾斜地 礫~砂
氾濫原 自然堤防 旧河道や現河道沿いの微高地 礫~砂
旧河道跡 周辺の平地よりやや低く、細長い平地


粘土・シルト


礫~砂

後背低地 自然堤防の背後地 粘土・シルト
三角州 三角州 河口付近の低地で、流路は枝分かれ 砂~粘土・シルト
潟湖跡地 砂州の背後地 粘土・シルト
砂州 海岸に細長く岸と平行に延びた砂地形(例、米子~境港市の弓ヶ浜)

軟弱地盤とは軟らかい粘土や緩い砂で構成され、地盤沈下や地震時に液状化のし易い地盤である。したがって、平地で家を建てるなら、支持力や沈下の問題の少ない扇状地が良いであろう。また自然堤防は以前から集落のある地形であり、木造建築のような軽い建物ならば候補地に挙げられよう。

「アサヒコンサルタント株式会社 福田 正昭」

参考文献
地盤工学編:土質試験の方法と解説、pp.214~221、2000

 

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