土質試験と結果の利用とは？圧密・一軸圧縮・三軸圧縮・CBRの使い分けを整理

土質試験とは何か

土質試験は、大きく2つに分かれます。

• 室内試験……採取した試料を実験室に持ち帰り、精密な機器で測る。せん断強さ・圧縮性・粒度といった性質を直接求められる。時間と費用はかかる。
• 原位置試験……地盤を掘らずに現場そのままの状態で測る。手軽で広い範囲にかけられるが、得られるのはN値や貫入抵抗といった間接的な指標が多い。

どちらが優れているという話ではなく、目的で使い分けます。広く当たりを付けるのが原位置試験、設計の数値を出すのが室内試験、という関係です。

試験名・求まるもの・使いみちの対応

出題は、3つの列が並んだ組合せで出ます。ずれるのはたいてい3列目の使いみちです。

原位置試験のほうの対応

• 標準貫入試験……N値。地盤の硬さや支持層の確認に使う。路床の強さ（CBR）の判定には使わない。
• 砂置換法などの現場密度の測定……現場密度を求め、室内の締固め試験で得た最大乾燥密度と比べて締固め度を出す。盛土の締固め管理に使う。
• ポータブルコーン貫入試験……コーン指数から、建設機械の走行性（トラフィカビリティ）を判定する。
• 平板載荷試験……地盤反力係数K値。支持力の確認に使う。

N値そのものは標準貫入試験とN値、締固め度の管理は締固めの品質管理、平板載荷は平板載荷試験で確認できます。

なぜ沈下は圧密、支持力は圧縮なのか

この2つが分かれる理由は、土の中で起きていることが違うからです。

圧密は「水が抜けるのに時間がかかる」現象

軟弱な粘性土は、間隙に水を多く含んでいます。上から荷重がかかると、その水が少しずつ外へ押し出され、押し出された分だけ土の粒子が詰まって体積が減ります。これが圧密です。

水が抜けるのに時間がかかるので、沈下もゆっくり進みます。だから圧密試験では、沈下の「量」だけでなく「時間」も分かります。体積圧縮係数から沈下量、圧密係数から沈下時間を推定します。

砂質土に圧密試験を使わないのは、間隙が大きく透水性が高いためです。荷重がかかると同時に水が出てしまい、沈下が即座に終わります。これは即時沈下として別に扱います。バーチカルドレーン工法が粘性土を対象にするのも、この時間を短くするためです。

圧縮試験は「壊れるまでの強さ」を測る

一軸圧縮試験は、円柱状に成形した試料に側面からの拘束をかけずに、上から荷重をかけて壊します。拘束が無いので、自立できる粘性土でないと試験が成立しません。砂質土は拘束がないと崩れてしまいます。

三軸圧縮試験は、試料をゴム膜で包んで側面から圧力をかけながら押します。拘束があるので砂質土にも使えます。得られるのは粘着力cとせん断抵抗角φの2つで、これを支持力の計算や斜面・基礎の安定計算に使います。

沈下量の推定に強度定数は使いません。強さと沈みやすさは別の性質だからです。令和6年度1級No.6では、三軸圧縮試験の強度定数を「地盤の沈下量の推定に用いる」とした肢が誤りでした。

CBRは舗装のための試験

• 設計CBR……路床を対象に、支持力としてのCBR値を求める。舗装厚の設計に使う。
• 修正CBR……路盤や路床に用いる材料の評価・選定のため。
• 現場CBR……主として品質および施工管理のため。

3種類とも舗装のための試験で、地盤の許容支持力を算定するものではありません。許容支持力に使うのは平板載荷試験や、一軸・三軸圧縮試験から得られる強度定数です。CBRの3種類は設計CBRと修正CBRの違いにまとめています。

施工管理での確認ポイント

• 何を知りたいのかを先に決める：沈下か、支持力か、材料の適否か。試験名から選ぶと用途がずれる。
• 試料の乱れを確認する：一軸圧縮試験は乱れの少ない試料（不撹乱試料）が前提。採取や運搬で乱れた試料では、実際より低い強さが出る。
• 地盤の種類と試験が合っているか：一軸圧縮試験は粘性土、圧密試験も粘性土。砂質土に当てていないかを確認する。
• 締固め管理は2つの数値を対にする：室内の締固め試験で最大乾燥密度を出し、現場密度の測定と比べて締固め度を求める。片方だけでは管理値にならない。
• 報告書の数値をそのまま使わない：どの試験のどの値かを確認する。同じ「強さ」でも一軸圧縮強さと強度定数では使い道が違う。

過去問でどう問われたか

この論点は1級で令和5・6・7年度、2級で令和4年度前期・後期と令和8年度に出ています。肢の前半（試験の説明）はたいてい正しく書いてあり、後半の使いみちだけがすり替わります。引っかけは大きく3パターンです。

• ① 用途のすり替え……試験の説明は正しいまま、使いみちを別の試験のものに変える。いちばん多い形です。
• ② 求まるもののすり替え……粒径加積曲線を流動曲線にするなど、2列目を変える。
• ③ 対象のすり替え……標準貫入試験を「路床の強さ（CBR）の判定」に使うとする。

つまり沈下量と沈下時間は圧密試験、支持力と安定計算は一軸・三軸圧縮試験、盛土材料の適否はコンシステンシー試験、舗装厚はCBR試験。この4組を覚えれば、組合せ問題はほぼ切れます。

理解度チェック

まとめ

• 土質試験とは、土の強さ・圧縮性・密度・粒度を数値で求める試験。室内試験は直接・精密、原位置試験は手軽で間接的。
• 圧密試験＝沈下量と沈下時間。粘性土の間隙水がゆっくり抜ける現象を扱う。砂質土には使わない。
• 一軸圧縮試験＝拘束なし。粘性土専用。一軸圧縮強さから支持力を推定する。
• 三軸圧縮試験＝拘束あり。砂質土にも使える。強度定数（c・φ）で支持力・安定計算。沈下量には使わない。
• 粒度試験＝粒径加積曲線で材料の適性。流動曲線は液性限界試験のもの。
• コンシステンシー試験＝液性限界・塑性限界で盛土材料の適否。
• CBR試験＝舗装厚の設計・路盤材料の選定。許容支持力の算定ではない。
• 現場密度の測定＝室内の最大乾燥密度と比べて締固め度を出し、盛土の締固め管理に使う。

締固め試験そのものは土の締固め試験、盛土の施工は盛土の施工で確認できます。