孔内水平載荷試験ってなに？孔内水平載荷試験の目的と試験方法

この記事の要点

孔内水平載荷試験はボーリング孔の側面に水圧を加えて地盤の水平方向の変形特性（変形係数・降伏圧力）を求める地盤調査方法で、杭の水平抵抗設計に必要なks値（地盤反力係数）算定に使われる。地表から深い位置の地盤特性を直接計測できる点が標準貫入試験との違いです。

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孔内水平載荷試験はボーリング調査の一種で、一般的に２つの種類があります。１つは地盤の強度や支持層の深さなどを調査する、標準貫入試験です。もう１つが、孔内水平載荷試験です。

では、孔内水平載荷試験はどんな目的があって行うのでしょうか。今回は、孔内水平載荷試験の目的や、試験方法について説明します。※標準貫入試験の意味は、下記が参考になります。

孔内水平載荷試験ってなに？

孔内水平載荷試験は、地盤の水平方向の強さを調べる試験です。なぜ水平方向の地盤の強さを知る必要があるのでしょうか。これには、建物の基礎が大きく関係します。建物の基礎には、大まかに２種類あります。１つは直接基礎、２つめが杭基礎です。

杭基礎は、普通地面から数ｍ～数十ｍの長さがあります。よって地震が起きると、地面が揺れると共に、杭も揺れます。「揺れる」ということは、杭に力が作用することを意味します。このとき、「杭の変形や応力」は地盤の強さが大きく関係するのです。下図を見てください。

孔内水平載荷試験1

左図は、比較的強度の高い地盤に杭を埋め込んだケースです。地震が起きた時、地盤がクッションの役割を果たすため杭は揺れにくくなります。専門用語で、地盤のバネが強いといいます。

右図は逆に、地盤の強度が弱いためクッションの効果が薄いケースです。地震が起きると、杭は揺れやすく、作用する応力も大きくなります。

孔内水平載荷試験とは、この水平方向の地盤の強さを調べるために行うのです。

では具体的に、孔内水平載荷試験で何がわかるのでしょうか。下記に示しました。

２つとも同じような係数で、前述した水平方向の地盤の剛性を表した値です。杭を設計するとき、上記の値を考慮して杭に作用する応力や変形を算出します。※水平地盤反力係数、変形係数の意味は、下記が参考になります。

孔内水平載荷試験の試験方法について説明します。本試験もJIS規格により明確な決まりがあります。まず、ざっくりと試験の概要を説明しましょう。下図をみてください。

孔内水平載荷試験2

これは、地面をボーリングした状態を表しています。地面に測定管を挿入します。この測定管は水を注入すると膨らむ仕組みです。水をどんどん追加することで、孔壁に圧力をかけます。あとは圧力と、地盤の変形量を計測し、地盤反力係数を計測します。

では、実際の試験方法をみていきましょう。

３　載荷は時間―荷重制御法によって行う。この際、各荷重段階での測定は、載荷後15秒、30秒、1分、2分の時間間隔で行い、原則的に2分、時間依よる変化がない場合は1分で打ち切り、次の荷重段階に移る。

以上のように試験を行います。※ボーリング調査については、下記が参考になります。

混同しやすい用語

孔内水平載荷試験

ボーリング孔内で地盤の水平方向の変形特性（ばね定数）を測定する試験。

標準貫入試験

ハンマーで打撃してN値を測定し、地盤の硬さを評価する試験。

試験での問われ方｜管理人の一言

孔内水平載荷試験は杭の水平抵抗を検討する際に必要な地盤のばね定数を求めるために用います。杭基礎の水平力設計において重要な試験です。

孔内水平載荷試験を整理した表を示します。