Question 1

土の圧密に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

圧密は砂質土で長期間かけて進行する現象である。【解説】圧密とは、水で満たされた土に荷重が加わったとき、間隙の水がゆっくりと絞り出されながら土が縮んでいく現象です。スポンジに水を含ませて押さえると、水が出ながら少しずつつぶれていくのと同じ仕組みです。ここで時間がかかるかどうかを決めるのは、水の抜けやすさです。粘性土は粒子が非常に細かく水を通しにくいため、荷重をかけても水がすぐには出て行けず、何年もかけて沈下が続きます。これが圧密沈下です。一方、砂質土は水を通しやすいので、荷重をかけるとほぼ同時に水が抜け、沈下も載荷直後に終わってしまいます。これは即時沈下と呼ばれ、圧密とは区別します。したがって「圧密は砂質土で長期間かけて進行する現象である」は誤りです。荷重をかけた直後は、加わった荷重をいったん間隙水が受け持ちます。これを過剰間隙水圧といい、水が抜けるにつれてこの圧力が土粒子の骨組みに移っていきます。骨組みが受け持つ力が有効応力で、有効応力が増えることで土は強くなります。（根拠：テルツァギの圧密理論及び有効応力の原理によります）【他の選択肢が不適切な理由】「圧密は粘性土の間隙水が排出されて体積が減る現象である」は正しい記述で、圧密の定義そのものです。「圧密沈下は載荷後に長い時間をかけて進行する」も正しい記述で、粘性土では数年から数十年に及ぶこともあります。「圧密による沈下量は圧縮指数が大きいほど大きくなる」も正しい記述です。圧縮指数は縮みやすさを表す値です。

Question 2

地下水位が地表面と一致している地盤において、土の飽和単位体積重量が18.0kN/m³であるとき、地表面から深さ10mの位置における鉛直有効応力として適当なものはどれか。ただし、水の単位体積重量は9.8kN/m³とする。

Accepted Answer

82.0kN/m²。【解説】土の強さや圧密の進み方を決めるのは、その深さにかかっている全部の重さではなく、土粒子の骨組みが実際に受け持っている力です。これを有効応力といいます。地下水がある地盤では、荷重の一部を水が受け持つため、その分を差し引かなければなりません。まず、深さ10mの面にかかる全部の重さ（全応力）を求めます。全応力＝飽和単位体積重量×深さ＝18.0×10＝180.0kN/m²次に、その深さの水圧（間隙水圧）を求めます。地下水位が地表面にあるので、水柱の高さは10mです。間隙水圧＝水の単位体積重量×水位からの深さ＝9.8×10＝98.0kN/m²有効応力は、この二つの差です。有効応力＝180.0－98.0＝82.0kN/m²この関係は有効応力の原理と呼ばれ、土質力学の最も基本的な考え方です。地下水位を下げると間隙水圧が減り、有効応力が増えるため地盤は締まって沈下します。井戸の揚水で周辺地盤が沈下するのはこの理屈です。（根拠：テルツァギの有効応力の原理によります）【他の選択肢が不適切な理由】「180.0kN/m²」は全応力そのもので、水が受け持つ分を差し引いていません。「98.0kN/m²」は間隙水圧の値であり、土粒子の骨組みが受け持つ力ではありません。「278.0kN/m²」は全応力と間隙水圧を足した値で、差し引くべきところを加えています。

Question 3

圧密試験及びその結果の利用に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。

Accepted Answer

圧縮指数は間隙比と圧力の対数の関係の勾配である。【解説】圧密試験は、粘性土の供試体に荷重を段階的に載せ、そのたびに縮み方と縮む速さを測る試験です。得られる係数は、大きく「どれだけ沈むか」と「どれくらいの速さで沈むか」の二つに分けて整理すると混乱しません。どれだけ沈むかを表すのが圧縮指数と体積圧縮係数です。圧縮指数は、横軸に圧力を対数目盛でとり、縦軸に間隙比をとったときの直線部分の勾配で、値が大きいほどよく縮みます。体積圧縮係数も同じく縮みやすさを表し、値が大きい土ほど沈下量は大きくなります。どれくらいの速さで沈むかを表すのが圧密係数です。値が大きいほど水が早く抜け、沈下が早く終わります。沈下の量ではなく速さを決める係数である点が要注意です。また圧密降伏応力は、その土が過去に受けた最大の圧力を表します。今の荷重がこれより小さければ沈下はわずかで済み、超えると沈下が急に大きくなります。将来の圧力ではありません。（根拠：JIS A 1217 段階載荷による圧密試験方法によります）【他の選択肢が不適切な理由】「圧密係数は最終的な沈下量を求めるための係数である」は誤りで、圧密係数は沈下の速さを決める係数です。「圧密降伏応力は将来受ける最大の圧力を示す値である」も誤りで、過去に受けた最大の圧力を指します。「体積圧縮係数が大きい土ほど沈下しにくい土である」も誤りで、値が大きいほどよく縮み沈下は大きくなります。

Question 4

厚さ5.0mの粘土層が載荷を受け、間隙比が1.50から1.35に減少した。この粘土層の圧密沈下量として適当なものはどれか。

Accepted Answer

0.30m。【解説】圧密で減るのは間隙、つまり土粒子どうしのすき間だけで、土粒子そのものはつぶれません。したがって、すき間がどれだけ減ったかが分かれば、そのまま沈下量になります。ここで土粒子の体積を1と置くと、圧密前の粘土層は土粒子1と間隙1.50を合わせた1＋1.50＝2.50の高さを持っていると考えられます。このうち間隙が1.50から1.35へ、つまり0.15だけ減ったわけです。沈下量＝間隙比の減少量÷（1＋圧密前の間隙比）×層厚＝（1.50－1.35）÷（1＋1.50）×5.0＝0.15÷2.50×5.0＝0.06×5.0＝0.30mつまり全体の6％が縮んだことになります。分母を1＋圧密前の間隙比とするのは、層厚が土粒子と間隙の合計に対応しているからです。ここを圧密後の間隙比にしたり、1を足し忘れたりすると答えが大きく変わるので、必ず「圧密前」「1を足す」を確認してください。（根拠：間隙比の変化に基づく圧密沈下量の算定式によります）【他の選択肢が不適切な理由】「0.15m」は間隙比の減少量に単位を付けただけの値で、層厚も分母も考慮していません。「0.50m」は分母に1を足し忘れた場合などに出る値で、沈下量を過大に見積もることになります。「0.75m」は間隙比の減少量に層厚を掛けただけの値で、分母で割る操作を行っていません。

Question 5

ある粘土層について、片面排水の条件で圧密度90％に達するまでに16年を要すると算定された。この粘土層が両面排水の条件となる場合、圧密度90％に達するまでの所要時間として適当なものはどれか。

Accepted Answer

4年。【解説】圧密にかかる時間は、水が土の中を移動して外へ出るまでの距離で決まります。この距離を排水距離といい、圧密時間は排水距離の2乗に比例するという性質があります。距離が2倍になると時間は4倍になるということです。片面排水とは、粘土層の上面だけが砂層などに接していて、水が上へしか逃げられない状態です。このとき水は層の下端から上端まで移動しなければならないので、排水距離は層厚そのものになります。両面排水は上下の両方から水が抜ける状態で、層の中央にいる水は上か下か近い方へ逃げればよいので、排水距離は層厚の半分で済みます。したがって、排水距離が半分になると所要時間は次のようになります。所要時間の比＝（1÷2）²＝1÷4所要時間＝16年×1÷4＝4年層厚が同じでも、排水条件が変わるだけで所要時間が4分の1になります。逆にいえば、排水条件を読み違えると沈下の見込みが大きく外れます。サンドドレーンなどの工法が水平方向の排水距離を短くして圧密を促進するのも、この2乗の関係を利用したものです。（根拠：テルツァギの圧密理論における時間係数と排水距離の関係によります）【他の選択肢が不適切な理由】「8年」は所要時間が排水距離に単純に比例すると考えた場合の値で、2乗の関係を用いていません。「16年」は排水条件が変わっても時間が変わらないとした値で、排水距離の違いを考慮していません。「32年」は排水距離が長くなったと考えた場合の値で、両面排水は距離が短くなる方向です。

Question 6

圧密の進行に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

圧密に要する時間は排水距離に比例して長くなる。【解説】圧密の速さは、水がどれだけ抜けやすいか（圧密係数）と、どれだけ遠くまで移動しなければならないか（排水距離）の二つで決まります。式で表すと、所要時間は排水距離の2乗に比例し、圧密係数に反比例します。ここで重要なのは、排水距離が「比例」ではなく「2乗に比例」する点です。層厚が2倍になれば所要時間は4倍、3倍になれば9倍になります。したがって「圧密に要する時間は排水距離に比例して長くなる」は誤りです。厚い粘土層で沈下が驚くほど長引くのは、この2乗の効果によるものです。圧密度は、最終的に起こる沈下量のうち今どれだけ進んだかを百分率で表した値で、圧密度90％であれば最終沈下量の9割まで沈んだことを意味します。また、過剰間隙水圧がほぼ消えて一次圧密が終わったあとも、土粒子の骨組みがゆっくり並び替わることで沈下が続くことがあります。これが二次圧密で、有機質土や高圧縮性の粘土で無視できない大きさになります。（根拠：テルツァギの圧密理論による時間係数と排水距離の関係によります）【他の選択肢が不適切な理由】「圧密度は圧密がどこまで進んだかを表す割合である」は正しい記述で、最終沈下量に対する割合を示します。「圧密に要する時間は圧密係数が大きいほど短くなる」も正しい記述で、水が抜けやすいほど早く終わります。「二次圧密は過剰間隙水圧が消散した後も続く沈下」も正しい記述で、一次圧密の後に緩やかに進みます。

Question 7

土のせん断強さに関する次の記述のうち、適当なものはどれか。

Accepted Answer

砂のせん断強さは主に粒子間の摩擦で生じる。【解説】土が壊れるのは、多くの場合すべり面に沿ってずれるためです。このずれに抵抗する力がせん断強さで、粘着力と、垂直に押しつけられる力に応じて生じる摩擦の二つを足したものとして表されます。式では、せん断強さ＝粘着力＋有効垂直応力×内部摩擦角の正接、と書きます。砂は粒がばらばらで、粒どうしをくっつける力をほとんど持っていません。その代わり、上から押されるほど粒どうしがかみ合って動きにくくなるので、強さのほとんどは摩擦から生じます。したがって「砂のせん断強さは主に粒子間の摩擦で生じる」が正しい記述です。反対に、飽和した粘性土をすばやく載荷する場合は、水が抜けないため有効応力が増えず、摩擦の効果が現れません。このときの強さはほぼ粘着力だけで決まります。粘着力は砂質土ではほとんどなく、粘性土で大きい値をとります。また、押しつけられる力が大きいほど摩擦は増えるので、有効応力が大きいほどせん断強さも大きくなります。（根拠：クーロンの破壊基準（せん断強さと粘着力・内部摩擦角の関係）によります）【他の選択肢が不適切な理由】「粘性土のせん断強さは内部摩擦角だけで決まる」は誤りで、飽和粘性土では粘着力が支配的になります。「せん断強さは有効応力が小さいほど大きくなる」も誤りで、有効応力が大きいほど摩擦が増え強くなります。「粘着力は砂質土で大きく粘性土では生じない」も誤りで、粘着力の大小は砂質土と粘性土で逆です。

Question 8

粘着力が20kN/m²、内部摩擦角が30°である土において、すべり面に作用する有効垂直応力が100kN/m²であるときのせん断強さとして適当なものはどれか。ただし、tan30°＝0.58とする。

Accepted Answer

78kN/m²。【解説】土のせん断強さは、押しつけられる力に関係なく持っている粘り（粘着力）と、押しつけられるほど増える摩擦の合計で表されます。これをクーロンの式といいます。せん断強さ＝粘着力＋有効垂直応力×内部摩擦角の正接＝20＋100×tan30°＝20＋100×0.58＝20＋58＝78kN/m²この式を図にすると、横軸に有効垂直応力、縦軸にせん断強さをとった直線になります。縦軸との交点が粘着力、直線の傾きが内部摩擦角の正接にあたります。粘着力は最初から持っている強さ、摩擦の項は押されて後から増える強さ、と分けて理解すると覚えやすくなります。この関係は、のり面の安定計算や土圧の計算など土質力学のあらゆる場面で使われます。深い位置ほど有効垂直応力が大きくなるので、同じ土でも深いところほどせん断強さは大きくなります。（根拠：クーロンの破壊基準によります）【他の選択肢が不適切な理由】「58kN/m²」は摩擦の項だけを求めた値で、粘着力を加えていません。「120kN/m²」は粘着力に有効垂直応力をそのまま足した値で、内部摩擦角を考慮していません。「80kN/m²」はtan30°をおよそ0.6と概算した場合の値で、問題文で与えられた0.58を用いていません。

Question 9

土のせん断試験に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。

Accepted Answer

一軸圧縮試験は砂質土の強さを求める試験である。【解説】せん断試験は、その土が現場でどんな条件でせん断を受けるのかに合わせて選びます。一軸圧縮試験は、円柱状に成形した供試体を横から何も支えずに縦方向へ押しつぶし、壊れるときの圧縮応力を測る試験です。横から支えなくても自立できることが前提なので、粘り気のある粘性土にしか使えません。砂は成形した瞬間に崩れてしまうため対象になりません。したがって「一軸圧縮試験は砂質土の強さを求める試験である」が誤りです。砂のせん断強さは三軸圧縮試験や一面せん断試験で求めます。三軸圧縮試験は、供試体をゴム膜で包んで水圧で横から押さえながら縦に載荷する試験です。水を抜かせるかどうか、圧密させるかどうかを組み合わせることで、非圧密非排水、圧密非排水、圧密排水の三通りの条件を再現できます。現場の載荷速度や排水条件に合わせて選べる点が最大の利点です。ベーンせん断試験は、十字形の羽根を軟らかい粘性土に差し込んで回し、そのときのねじりの力から強さを求める原位置試験です。（根拠：JIS A 1216 土の一軸圧縮試験方法及び地盤工学会基準による各種せん断試験方法によります）【他の選択肢が不適切な理由】「ベーンせん断試験は軟弱な粘性土に用いられる」は正しい記述で、乱れやすい軟弱層の強さを現位置で測れます。「三軸圧縮試験は排水条件を変えて行うことができる」も正しい記述で、これが三軸試験の大きな特徴です。「圧密非排水試験は圧密後に排水を許さず載荷する」も正しい記述で、盛土を段階的に築造する場合などの検討に用います。

Question 10

乱さない試料の一軸圧縮強さが100kN/m²、これをこね返した試料の一軸圧縮強さが20kN/m²であった。この土の非排水せん断強さ（粘着力）と鋭敏比の組合せとして、適当なものはどれか。

Accepted Answer

粘着力 50kN/m²　鋭敏比 5。【解説】一軸圧縮試験では、横から支えのない状態で縦に押しつぶすため、供試体の中では斜めの面にせん断が生じます。理論上、そのときのせん断強さは圧縮強さのちょうど半分になります。非排水せん断強さ＝一軸圧縮強さ÷2＝100÷2＝50kN/m²次に鋭敏比です。粘性土をこね返す（練り直す）と、粒子の並び方や粒子どうしの結びつきが壊れて強さが落ちます。その落ち方を表すのが鋭敏比で、乱さない試料の強さを、こね返した試料の強さで割って求めます。鋭敏比＝100÷20＝5鋭敏比がおおむね8を超える土は鋭敏比の高い粘土と呼ばれ、掘削や打込みの振動でいったん乱れると強さが大幅に落ちるため、施工では乱さない配慮が欠かせません。逆に鋭敏比が1に近い土は、こね返しても強さがあまり変わりません。割り算の向きを逆にすると1より小さい値になってしまうので、必ず乱さない試料を分子に置いてください。（根拠：JIS A 1216 土の一軸圧縮試験方法における一軸圧縮強さ及び鋭敏比の定義によります）【他の選択肢が不適切な理由】「粘着力 100kN/m²　鋭敏比 5」の粘着力は一軸圧縮強さそのままの値で、2で割っていません。「粘着力 50kN/m²　鋭敏比 0.2」の鋭敏比は分子と分母を逆にした値で、乱さない試料を分子に置いていません。「粘着力 20kN/m²　鋭敏比 5」の粘着力はこね返した試料の圧縮強さの値であり、粘着力ではありません。

土の圧密とせん断強さの一問一答