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土粒子のふるい分析とは?試験方法・粒度曲線の読み方と沈降分析との違い

この記事の要点

地盤の土質を判定するとき、砂か粘土かを粒径の分布から確認することがあります。ふるい分析はその基本的な方法で、地盤調査報告書の粒度曲線を読む際に役立ちます。

この記事では、ふるい分析の試験方法・粒度曲線の読み方と、沈降分析との違いを解説します。

砂質土(粗粒土)の粒度分布を調べるために用いる。

粘性土など細かい粒子は沈降分析(比重計法)で粒度を調べる。

この記事では、土粒子のふるい分析とは何か、沈降分析とは何か、試験方法とは何か、土の粒度試験の目的とは何かを整理します。

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土粒子のふるい分析とは、土粒子の粒径(大きさ)の分布を調べる試験の1つです。

ふるい分析は「粒径0.075mm~75mmの土粒子(つまり粗粒分)」に適用されます。

これより粒径の小さな土粒子(細粒分)は、ふるい分析が有効では無く、代わりに「沈降分析」を行います。

ふるい分析、沈降分析を併せて「土の粒度試験」といい、JIS A 1204に規定されます。

今回は、土のふるい分析の意味、試験方法、土の粒度試験の目的、沈降分析について説明します。

土の粒度試験、沈降分析の詳細は下記が参考になります。

土の粒度試験の目的は?1分でわかる意味、試験方法、ふるい分析、考察の例

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土粒子のふるい分析とは?試験方法は?

土粒子のふるい分析とは、土粒子の粒径(大きさ)を調べる試験の1つです。なお、ふるい分析は「粒径0.075mm~75mmの土粒子(つまり粗粒分)」に適用されます。


ふるい分析では、名前の通り「ふるい」を用います。よって、ふるいの利用が有効でない「粘土、シルト」のような粒径の細かい土粒子(細粒分)では「沈降分析」を行い、粒径の分布を測定します。


土粒子のふるい分析、沈降分析を併せて「土の粒度試験」といいJIS A 1204に規定されます。両者の試験結果より、加積残留率、通過質量百分率を算定し、粒径加積曲線を描けます。


土粒子のふるい分析の試験方法を簡単に解説します。なお、詳細はJIS A 1204をご覧ください。さて、ふるい分析を簡単にいうと


・網目に残った土粒子の質量(逆にいうと、網目を通過した土粒子の質量)を測定


する試験です。まず、下記に示す網目のふるいについて、下から順に「受け皿⇒0.075mm⇒0.106…75mm」と積み上げます。


・75mm

・53mm

・37.5mm

・26.5mm

・19mm

・9.5mm

・4.75mm

・2mm

・0.85mm

・0.425mm

・0.25mm

・0.106mm

・0.075mm

・受け皿


積み上げたふるいの1番上に位置する「網目が75mm」のふるいから試料を入れると、各ふるいを通過するか、通過しないで残留します。

次に、各ふるいに残る土粒子の質量を測します。

このとき、試料全体の質量Mに対して、各ふるいに残留した質量miとの割合を百分率で表した値を「残留率」、各ふるいの残留率を上から順に足した値を「加積残留率」といいます。


ふるい分析とふるい


つまり、加積残留率は0%から始まり徐々に増えていき受け皿の残留率を合計すると100%になります。

さらに、100%から加積残留率を引いた値を「通過質量百分率」といいます。

通過質量百分率は100%から始まり徐々に減り受け皿では0%になります。

土の粒度試験、通過質量百分率、加積残留率の詳細は下記をご覧ください。

土の粒度試験の目的は?1分でわかる意味、試験方法、ふるい分析、考察の例

通過質量百分率とは?1分でわかる意味と計算、加積残留率との関係は?

加積残留率とは?1分でわかる意味、求め方、通過質量百分率の求め方、粒度試験の読み方は?

土の粒度試験の目的は?

土の粒度試験の目的は「土粒子の粒径の分布」を測定することです。あるいは、土粒子の粒度を求めることが目的といえます。土粒子の粒度とは、土粒子の粒径の分布を質量百分率で表した値です。土の粒度試験の目的の詳細は下記をご覧ください。

土の粒度試験の目的は?1分でわかる意味、試験方法、ふるい分析、考察の例

土の沈降分析とは?

土の沈降分析とは、細粒分(シルト、粘土)のように「粒径の細かい土粒子」に適用する粒度試験の方法です。沈降分析では、土粒子が水中を沈降する速さが粒径に応じて異なることを利用しています。土の沈降分析の詳細は下記をご覧ください。

土の沈降分析とは?【近日公開予定】

混同しやすい用語

ふるい分析:砂・礫などの粗粒土の粒度試験。ふるいで粒径ごとに分類。

沈降分析(比重計法):シルト・粘土など細粒土の粒度試験。沈降速度を利用。

粒度試験:ふるい分析と沈降分析を組み合わせて土の粒径分布全体を把握する。

土粒子のふるい分析を整理した表を示します。

項目ふるい分析沈降分析
対象土粗粒分(砂・礫)細粒分(シルト・粘土)
粒径の範囲0.075mm~75mm0.075mm未満
規格JIS A 1204JIS A 1204

まとめ

今回は、土粒子のふるい分析について説明しました。

土粒子のふるい分析は「粗粒分に適用する、土粒子の粒径の分布を測定する試験」です。

土粒子のふるい分析を行うことで、土粒子の粒度、加積残留率、通過質量百分率などが算定できます。

加積残留率、通過質量百分率の詳細は下記が参考になります。

加積残留率とは?1分でわかる意味、求め方、通過質量百分率の求め方、粒度試験の読み方は?

通過質量百分率とは?1分でわかる意味と計算、加積残留率との関係は?

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理解度チェック

Q.

土粒子のふるい分析とは?

土粒子の粒径(大きさ)の分布を調べる試験で、粒径0.075mm〜75mm(粗粒分)に適用されます。

Q.

細かい粒子(粘性土など)の粒度はどう調べる?

沈降分析(比重計法)で調べます。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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