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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
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ボーリング調査には一般的に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。
標準貫入試験とは？1分でわかる意味、打撃回数とn値の関係、試料の種類
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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。
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。
孔内水平載荷試験で何がわかるの？
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。
- 水平地盤反力係数
- 変形係数
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。
変形係数とは？1分でわかる意味、求め方、Ｎ値による推定、弾性係数との関係
孔内水平載荷試験の方法
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。
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。
- １ 所定深度にゾンデを挿入し、ガス圧によりセル内に圧力水を注入して、セルを膨張させ地盤（孔壁）に加圧する。
- ２ セルに注入した水量は、ナイロンパイプを介してゾンデのセルに連結されている容積計で、水タンク前面のスタンドパイプ内の水位低下として読み取る。
- 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。
ボーリング調査ってなに？すぐに分かるボーリング調査と標準貫入試験
まとめ
今回は孔内水平載荷試験について説明しました。何を目的にしているか理解すれば、試験の目的や方法もすんなり理解できると思います。孔内水平載荷試験は、杭の設計に欠かせない試験ですから、しっかり覚えておきましょう。下記も併せて学習してくださいね。
標準貫入試験とは？1分でわかる意味、打撃回数とn値の関係、試料の種類
変形係数とは？1分でわかる意味、求め方、Ｎ値による推定、弾性係数との関係
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