Question 1

土の含水比の定義として、適当なものはどれか。

Accepted Answer

水の質量を土粒子の質量で除して百分率で表した値。【解説】土は、土粒子（固体）・水・空気の三つが混ざり合ってできています。この三つの割合を数字で表すために決められたのが、含水比や間隙比といった土の基本量です。含水比は「その土がどれだけ水を含んでいるか」を示す量で、水の質量を、水を除いた土粒子だけの質量で割って百分率で表します。分母が土全体ではなく土粒子である点が要注意です。分母を土粒子にそろえておくと、乾燥させても分母が変わらないため、同じ土であれば含水比の変化がそのまま水の増減を表すという扱いやすさが生まれます。この定義のため、含水比は100％を超えることがあります。有機質土や高含水比の粘性土では、土粒子の質量より水の質量が多くなり、含水比が200％を超える例もあります。「百分率だから100％が上限」と考えないでください。試験では、湿潤密度から乾燥密度を求める計算の前提として必ず使われます。（根拠：JIS A 1203 土の含水比試験方法による定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「水の質量を土全体の質量で除して百分率で表した値」は分母が誤りです。全体の質量を分母にとるこの表し方は含水率と呼ばれ、土質工学でいう含水比とは別物です。「水の体積を土全体の体積で除して百分率で表した値」は体積の比であり、含水比は質量の比なので誤りです。「水の質量を間隙の体積で除して百分率で表した値」は質量を体積で割っており、比の形になっていません。間隙に対する水の割合を示すのは飽和度です。

Question 2

土の三相構成に関する用語の説明として、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

乾燥密度は、土全体の質量を土の体積で除した値である。【解説】土の状態を表す量は、どれも「何を何で割ったのか」を押さえれば混乱しません。分母が土粒子なのか、土全体なのか、間隙なのかを常に確認してください。乾燥密度は、土を炉で乾燥させて水を飛ばしたあとに残る土粒子の質量を、乾燥前の土全体の体積で割った値です。分子だけが土粒子で、分母は元の体積のままである点が特徴で、これによって「同じ体積の中にどれだけ土粒子が詰まっているか」＝締固めの程度を直接表せます。盛土の締固め管理で乾燥密度が使われるのはこのためです。したがって、分子を土全体の質量とした記述は誤りです。土全体の質量を全体の体積で割ったものは湿潤密度であり、水の量によって変動してしまうので締固めの物差しには使えません。間隙比と間隙率はよく似ていますが、分母が土粒子か土全体かが違います。間隙比は1を超えることがあり、間隙率は必ず100％未満になります。（根拠：土の三相構成における各状態量の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「間隙比は、間隙の体積を土粒子の体積で除した値である」は正しい記述です。分母が土粒子なので値が1を超える場合があります。「間隙率は、間隙の体積を土全体の体積で除した値である」も正しい記述で、百分率で表します。「飽和度は、水の体積を間隙の体積で除した値である」も正しく、間隙が水で満たされていれば100％になります。

Question 3

湿潤密度が1.80g/cm³、含水比が20％である土の乾燥密度として、適当なものはどれか。

Accepted Answer

1.50g/cm³。【解説】湿潤密度は水を含んだままの土全体の密度、乾燥密度は同じ体積の中の土粒子だけの密度です。体積は共通なので、質量の関係だけを考えれば換算できます。含水比20％とは、土粒子100に対して水が20あるという意味です。したがって土全体の質量は土粒子の1.20倍になります。体積が同じであれば密度も同じ比になるので、乾燥密度は湿潤密度を1.20で割れば求まります。式にすると次のとおりです。乾燥密度＝湿潤密度÷（1＋含水比÷100）＝1.80÷（1＋20÷100）＝1.80÷1.20＝1.50g/cm³ここで大切なのは、割るのであって掛けるのではないという点です。水を取り除くのですから、乾燥密度は必ず湿潤密度より小さくなります。答えが元の値より大きくなったら計算を間違えています。（根拠：JIS A 1225 土の湿潤密度試験方法における密度と含水比の関係によります）【他の選択肢が不適切な理由】「1.44g/cm³」は1.80に0.80を掛けた値です。含水比20％を単純に2割減と考えると出てきますが、分母は1.20であって0.80ではありません。「1.60g/cm³」はどの計算からも導かれない値で、四捨五入の位置を誤った場合などに選びやすい値です。「2.16g/cm³」は1.80に1.20を掛けた値で、乾燥させたのに密度が増えており、意味の上でも成り立ちません。

Question 4

乾燥密度が1.50g/cm³、土粒子の密度が2.70g/cm³である土の間隙比として、適当なものはどれか。

Accepted Answer

0.80。【解説】間隙比は、土粒子の体積に対する間隙（すき間）の体積の比です。土がどれだけスカスカかを表す量で、値が小さいほどよく締まっています。土粒子だけの体積は、土粒子の質量を土粒子の密度で割れば出ます。ここで土全体の体積を1cm³と仮定すると、その中の土粒子の質量は乾燥密度と同じ1.50gですから、土粒子の体積は1.50÷2.70＝0.556cm³となります。残りの0.444cm³が間隙です。したがって次のように求まります。間隙比＝間隙の体積÷土粒子の体積＝0.444÷0.556＝0.80公式としては、間隙比＝（土粒子の密度÷乾燥密度）－1と覚えておくと速く解けます。＝2.70÷1.50－1＝1.80－1＝0.80この式は、土全体の体積を1としたとき、土粒子の体積が乾燥密度÷土粒子の密度になることから導かれます。丸暗記せず、体積を1と置く手順を覚えてください。（根拠：土の三相構成における間隙比の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「0.44」は間隙の体積を土全体の体積で割った値で、これは間隙率であって間隙比ではありません。「1.80」は土粒子の密度を乾燥密度で割っただけの値で、最後に1を引く操作を忘れた場合の値です。「0.56」は土粒子の体積そのもの、すなわち土全体に対する土粒子の割合であり、間隙比ではありません。

Question 5

間隙比が0.80、含水比が20％、土粒子の密度が2.70g/cm³、水の密度が1.00g/cm³である土の飽和度として、適当なものはどれか。

Accepted Answer

67.5％。【解説】飽和度は、土の中のすき間（間隙）のうち、どれだけが水で満たされているかを百分率で表した値です。100％なら間隙がすべて水、0％なら完全に乾いた状態を意味します。土全体の体積を1cm³と置くと、間隙比0.80から、土粒子の体積は1÷（1＋0.80）＝0.556cm³、間隙の体積は0.444cm³となります。土粒子の質量は0.556×2.70＝1.50gですから、含水比20％より水の質量は1.50×0.20＝0.30g、水の体積は0.30÷1.00＝0.30cm³です。飽和度＝水の体積÷間隙の体積＝0.30÷0.444＝0.675＝67.5％公式でまとめると、飽和度＝含水比×土粒子の密度÷（間隙比×水の密度）となります。＝20×2.70÷（0.80×1.00）＝67.5％飽和度が100％より小さいので、この土の間隙にはまだ空気が残っていることが分かります。（根拠：土の三相構成における飽和度の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「54.0％」は含水比に土粒子の密度を掛けた値をそのまま用いたもので、間隙比で割る操作を行っていません。「43.2％」は間隙比を掛けてしまった場合に出る値で、割るべきところを掛けています。「74.1％」は土粒子の密度と水の密度を取り違えるなどした場合の値で、正しい関係式からは導かれません。

Question 6

土の粒度特性に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

均等係数が1に近い土は粒度がよく締固めに適している。【解説】粒度とは、その土にどんな大きさの粒がどんな割合で混ざっているかということです。粒の大きさがばらついているほど、小さい粒が大きい粒のすき間に入り込めるので、よく締まって強い地盤になります。この「ばらつきの広さ」を数字にしたものが均等係数です。均等係数は、通過質量百分率60％にあたる粒径を、10％にあたる粒径で割った値です。値が大きいほど大小さまざまな粒が混ざっていることを意味し、粒度がよい（粒度分布が良好な）土といいます。逆に均等係数が1に近い土は、ほとんど同じ大きさの粒だけでできている土です。すき間を埋める細かい粒がないため密に締まらず、締固めには適しません。したがって「均等係数が1に近い土は粒度がよく締固めに適している」は誤りです。海岸の砂などがこれにあたり、均等な粒径の砂は締め固めても密度が上がりにくい性質があります。（根拠：JIS A 1204 土の粒度試験方法および粒度特性値の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「均等係数が大きい土は粒径の分布範囲が広く粒度がよい」は正しい記述で、盛土材料として好まれます。「粒径加積曲線が急な勾配の土は粒径がそろっている」も正しい記述です。狭い粒径の範囲で通過率が一気に増えるため曲線が立ちます。「曲率係数は粒径加積曲線のなめらかさを表す指標である」も正しい記述で、途中の粒径が欠けていないかを判断するために用います。

Question 7

地盤材料の工学的分類において、細粒分と砂を分ける粒径、及び砂と礫を分ける粒径の組合せとして、適当なものはどれか。

Accepted Answer

0.075mmと2mm。【解説】土の名前は感覚で決めるのではなく、ふるいの目の大きさで機械的に決められています。境界となる数値を覚えておくと、土質試験の結果表がそのまま読めるようになります。粒径による区分は、細かい方から粘土、シルト、砂、礫、石分の順です。このうち0.075mmのふるいを通り抜ける部分をまとめて細粒分（シルトと粘土）と呼び、0.075mmから2mmまでが砂、2mmから75mmまでが礫、75mmを超えるものが石分です。0.075mmという値は、目視でほぼ粒が見分けられなくなる大きさであり、同時に水を通しにくくなる境目でもあります。細粒分が多い土は排水が悪く、こね返しによって強度が落ちやすいため、この境界で扱いを変えるのです。なお細粒分が50％を超える土を細粒土、粗粒分が多い土を粗粒土として大きく二つに分け、さらに塑性図などによって細かく分類していきます。（根拠：JIS A 1204 及び地盤工学会の地盤材料の工学的分類方法による粒径区分によります）【他の選択肢が不適切な理由】「0.005mmと2mm」の0.005mmは粘土とシルトを分ける粒径であり、細粒分と砂の境界ではありません。「0.075mmと75mm」の75mmは礫と石分を分ける粒径で、砂と礫の境界ではありません。「0.425mmと2mm」の0.425mmはコンシステンシー試験に用いる試料を作るときのふるい目であり、粒径区分の境界ではありません。

Question 8

土のコンシステンシー限界に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

塑性指数は、液性限界から収縮限界を差し引いた値をいう。【解説】細粒土は、水を加えるほど固体からねんど状、さらにどろどろの液体へと状態が変わります。その移り変わりの境目となる含水比を決めておけば、土の性質を数字で比べられます。これがコンシステンシー限界で、含水比の少ない方から収縮限界、塑性限界、液性限界の三つがあります。塑性指数は、土がねんど状（塑性状）でいられる含水比の幅を表す値で、液性限界から塑性限界を引いて求めます。収縮限界を引くのではありません。したがって「塑性指数は、液性限界から収縮限界を差し引いた値をいう」が誤りです。塑性指数が大きい土ほど、水を吸っても長い区間ねんど状を保つ、すなわち粘り気が強く水の影響を受けやすい土です。膨張や収縮が大きく、路床や盛土材料としては扱いにくくなります。逆に砂質土は塑性指数が小さく、ほとんど塑性を示さないものは非塑性と呼びます。（根拠：JIS A 1205 土の液性限界・塑性限界試験方法における定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「液性限界は、土が塑性状から液状に移るときの含水比をいう」は正しい記述で、上側の境目にあたります。「塑性限界は、土が半固体状から塑性状に移る含水比をいう」も正しい記述で、下側の境目にあたります。「収縮限界は、含水比を下げても体積が減らなくなる含水比」も正しい記述で、これ以上乾かしても体積が変わらなくなる点を指します。

Question 9

液性限界が60％、塑性限界が20％である土の、自然含水比が30％であるときの塑性指数と液性指数の組合せとして、適当なものはどれか。

Accepted Answer

塑性指数 40　液性指数 0.25。【解説】塑性指数はその土がねんど状でいられる含水比の幅、液性指数はその幅の中で今どのあたりにいるかを示す位置です。二つをセットで見ると、土が今どのくらい軟らかいかが分かります。まず塑性指数は、液性限界から塑性限界を引いて求めます。塑性指数＝60－20＝40次に液性指数は、自然含水比が塑性限界からどれだけ上に離れているかを、塑性指数で割った値です。液性指数＝（自然含水比－塑性限界）÷塑性指数＝（30－20）÷40＝10÷40＝0.25液性指数は、0であれば塑性限界と同じ状態で比較的硬く、1であれば液性限界と同じで軟らかい状態を意味します。0.25ということは、塑性の範囲の下の方にあり、まだしっかりした硬さを保っていると判断できます。1を超える土は、練り返すと急激に軟らかくなる鋭敏な粘土である可能性があり、注意が必要です。（根拠：JIS A 1205 に基づく塑性指数及び液性指数の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「塑性指数 40　液性指数 0.75」の0.75は、液性限界から自然含水比を引いて求めたコンシステンシー指数の値で、液性指数ではありません。「塑性指数 80　液性指数 0.25」の80は、液性限界と塑性限界を足した値であり、塑性指数の求め方が誤っています。「塑性指数 40　液性指数 0.50」の0.50は、分子と分母の取り方を誤った場合の値で、この条件からは導かれません。

Question 10

最大間隙比が0.90、最小間隙比が0.50である砂について、現地の間隙比が0.62であるときの相対密度として、適当なものはどれか。

Accepted Answer

70％。【解説】砂質土は、同じ砂でも詰まり方によって強さがまったく違います。そこで、その砂が取り得る最もゆるい状態と最も密な状態を実験で求めておき、現地の状態がその間のどこにあるかを百分率で示したものが相対密度です。最もゆるいときの間隙比が最大間隙比、最も密なときが最小間隙比です。現地の間隙比が最小間隙比に近いほど密に締まっており、相対密度は100％に近づきます。相対密度＝（最大間隙比－現地の間隙比）÷（最大間隙比－最小間隙比）×100＝（0.90－0.62）÷（0.90－0.50）×100＝0.28÷0.40×100＝70％おおむね相対密度が33％以下をゆるい状態、67％以上を密な状態の目安とします。この砂は70％なので密な部類に入り、地震時の液状化に対しても比較的抵抗が期待できると判断できます。分子を取り違えると、密なのに小さい値が出てしまうので、必ず最大間隙比から引くことを確認してください。（根拠：JIS A 1224 砂の最小密度・最大密度試験方法に基づく相対密度の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「60％」は分母や分子の桁を誤って計算した場合に出る値で、この条件からは導かれません。「30％」は現地の間隙比から最小間隙比を引いて求めた値で、分子の取り方が逆になっています。「45％」は0.90から0.62を引いた0.28を、現地の間隙比0.62で割った値です。分母は最大間隙比と最小間隙比の差でなければなりません。

土の分類と物理的性質の一問一答