全地連「技術フォーラム2013」長野

地盤変状調査における簡易動的コーン貫入試験の適用

(株)サクセン ○高瀬 晶弘 (株)サクセン 笹田 麻純

１．はじめに

関東地方の火山地域内の造成地において，地盤変状が

発生した。先行の地盤調査により，変状の原因は圧密沈

下及び細粒分流出などであることが確認された。 さらに詳細な地盤変状状況をできるだけ安価で広範囲

に把握するため，オールコアボーリングを減らし，サウ

ンディング試験を数多く実施した。サウンディング試験

は，経済性の他，1）調査地は軽石や火山礫主体の地盤

に対応する試験であること，2）調査地は障害物が多い

ため機動性に富む方法であることが求められたため，簡

易動的コーン貫入試験を選定した。 しかし，簡易動的コーン貫入試験の Ndと標準貫入試

験の N 値の関係において，一般的に用いられている相関

式が，火山地域の礫質土地盤でも問題なく適用可能か懸

念された。 そこで，地盤調査の基本に戻り，調査地における Nd

と N 値の相関を求め，一般式と比較するとともに，得ら

れた調査地の Ndと N 値の相関式により，土質性状の把

握を試みた。ここにその事例を報告する。

２．調査概要

ボーリングは，目視にて確認された4箇所の地盤変状

部における各々の最大沈下地点にて実施した。 また，簡易動的コーン

貫入試験18箇所の内4箇所は，Ndと N 値の関係

を求めるために，図-1の

ように各ボーリング地点

の横0.5m で実施した。な

お，測定間隔は，詳細に

土質状況を把握するた

め，基本的に5cm ピッチ

とし，得られた5cm ピッ

チの打撃回数を10cm 換

算して，換算 Ndとした。

３．一般的な Ndと N 値の相関式

提案されている一般的な Ndと N 値の相関式 1）は，表

-1に示した。

大久保らの式は，地層の種類とその硬軟に関わらず，

ほぼ適用できる一般式 1）とされている。

新の式は，大久保らの式に凝灰岩と凝灰角礫岩の風化

した崩積土を対象とした土質を適用した相関式である。

岡田らの式は，式の導出過程において，Ndと N 値の

間に，スウェーデン式サウンディング試験との相関性を

介在し，Ndと N 値の相関式を導き出したものである。 このように，複数の相関式が提案されているものの，

本調査地は，今まで事例のない軽石や火山礫を主体とす

る礫質土が分布し，堆積環境や礫の硬軟などにより同じ

土質区分であっても土質性状が異なることがあり，一般

式と相関が異なる可能性が考えられた。

表-1 Ndと N 値の相関関係を表す一般式 提案式 対象 Ndと N 値の

相関関係 適用範囲 ばらつき範囲

大久保らの式 2） N=(1/3～1)Nd 新の式 3） 崩積土 N=2/3Nd Nd＜20 N=1/2～1Nd

岡田らの式 4）

礫粒土 N=0.7+0.30Nd Nd =4以上 砂質土 N=1.1+0.30Nd

粘性土 N=1.7+0.34Nd 礫粒土 N=0.50Nd

Nd =4以下 砂質土 N=0.66Nd 粘性土 N=0.75Nd

４．調査結果

（１）調査地の地盤状況

ボーリングコア及び標準貫入試験の試料観察，Ndと N値の分布，後述する相関式などの結果より，図-2に示し

たような地盤構成を把握した。すなわち，調査地には，

表層部に N =1～31，Nd＞4を示す砂礫による盛土，盛

土の下位には N =1～13，Nd≦4を示す有機質土，及び

N =1～50以上，Nd＞4を示す火山砂礫（軽石流堆積物）

が分布することが判明した。 また，これらの地盤構成及び地盤変状の状況などから，

地表面で確認された地盤変状の原因を推定した。

図-2 調査地の模式断面図

6.00

5.00

4.00

3.00

1.00

換算Ｎ値500 10 20 30 40

換算Ｎ値500 10 20 30 40

換算Ｎ値500 10 20 30 40

換算Ｎ値500 10 20 30 40

換算Ｎ値500 10 20 30 40

Ｎ値0 10 20 30 40

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

6.00

5.00

4.00

2.00

1.00

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

2.00

3/32

6

6

2

3

15

23

26

5

6

16

11

12

20

Ａp

Ｂg1Ｂg2Ｂg3

Ａp

Ａg2

Ａc

Ａg23.00 Ｂg3

Ａg3

Ａg4

Ａs

簡易貫入No.3-5

簡易貫入No.3-2

簡易貫入No.3-3

簡易貫入No.3-1

簡易貫入No.3-4

ボーリングNo.3

Ｂg1

Ａg2

Ａp

Ｂg3

Ｂg2

凡 例

盛土層

（礫質土）

沖積第 2礫質土層

沖積有機質土層

Ａc

Ａs

沖積粘性土層

沖積砂質土層

Ａg3 沖積第 3礫質土層

Ａg4 沖積第 4礫質土層

図-1 簡易動的コーン貫入試験

の実施位置概略図

換算Ｎd

0.5 m

Ｎ 値

ボーリング簡易貫入

(m)深度

10

5

0

(m)深度

10

5

000 20 5040301020504030 1070100 9080 60

【64】

全地連「技術フォーラム2013」長野

（２）Ndと N 値の相関式

換算 Ndと標準貫入試験により得られた10cm 毎の打

撃回数を基に，これらの関係を図-3に示した。その結果，

両者の間には，強い相関（R2 ≒0.9）が得られた。 そこで，図-3に示した相関式を基に，10cm 毎の打撃

回数を30cm 換算し，Ndと N 値の相関式を算出した。算

出した相関式は，以下のとおりである。

N ＝1.2＋0.3Nd（σ=±3）… ① N ：換算 N 値 σ：Ndのばらつき範囲（標準偏差）

図-3 換算 Ndと標準貫入試験時に得られた10cm 毎の

打撃回数の相関関係

（３）Ndと N 値の相関式における一般式の比較検討

本調査において，①式と表-1にある各々の一般式を比

較した結果を図-4に示す。 ①式は，図-4（b）で示されるように，大久保らの式の

下限値（N =1/3Nd）と近い傾向を示した。一方，図-4

（c）で示されるように，Nd＞4の礫質土における岡田ら

の式と概ね一致する結果が得られた。 岡田らの式は，簡易動的コーン貫入試験範囲の地質が

Nd＞4の礫粒土（礫質土）主体であったことに起因する

と考えられる。 しかし，Nd＞4の砂質土や粘性土において，大久保ら

の式と相関が高く，粘性土では N =(1/2～1)Nd，砂質土

では N =(1/3～1/2)Ndの関係を示す事例が報告されてい

る 5）。 これらを考慮すると，調査地の土質や堆積環境などが

異なる場合，適用できる Ndと N 値の相関関係も異なる

ことが推測される。

図-4 ①式と一般式の比較

５．おわりに

本調査では，粘性土と Nd＜4に関する標本数が少なか

った。今後の機会を捉えて，多くの場所や土質において

データを蓄積し，更なる Ndと N 値の相関について考察

を進めたいと考えている。 今回は，地盤調査の基本に立ち戻り，少しの手間を惜

しまないことで，調査精度の向上を図ることができた。

改めて，調査地周辺の地形・地質を考慮すること，デー

タの相関性を見直すことの重要性を感じる現場であっ

た。

引用・参考文献

1） (社)地盤工学会：地盤調査の方法と解説，pp.274～279，2004

2）大久保駿・上坂利幸：簡易貫入試験機による地盤調

査，土木技術資料，Vol.13，No.2，1971 3）新任修：既存資料の重要性と面的調査，地質と調査，

1986年，第1号，pp.73～76，1986 4）岡田勝也・杉山友康・野口達雄・村石尚：盛土表層

部の土質強度に関する異種のサウンディング試験結

果の相関性，土と基礎，Vol.40，No.411，pp.11～16，1992

5）小林豊・谷内江敬太・石尾政男・小島一宏・森本崇：

簡易動的コーン貫入試験の適用性について（その2），全地連「技術フォーラム2012」新潟

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 550

2

4

6

10 c

m毎

の打

撃回

数

実測データ（礫質土）

実測データ（粘性土）

相関式

y = 0.3854 + 0.1014 x

R2 = 0.8731

換算Nd

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 550

2

4

6

8

10

12

14

160

2

4

6

8

10

12

14

16

Nd

実測データ（礫質土）

実測データ（粘性土）

①式

①式のばらつき範囲

換

算N

値

（a）Nd値とN 値の相関式(①式)

（c）①式と岡田らの式の比較

①式

岡田らの式（礫粒土）

岡田らの式（粘性土）

（b）①式と大久保ら，新の式の比較

①式

大久保ら，新の式（N =1Nd）

大久保ら（N =1/3Nd ）

新の式（N =2/3Nd）

新の式（N =1/2Nd ）

全地連「技術フォーラム2013」長野

影響を考慮した地下水開発および影響調査について

佐久水道企業団 小林 団 上原紀之

（株）小宮山土木 今井秀樹

（株）サクセン 鴨田知幸 ○宮澤育江

1. はじめに

上水道が整備された現在でも農業や工場，水道施設な

どで井戸水や湧水として地下水が利用されている。地下

水利用の多い地域で新規地下水開発を行う場合，周辺の

井戸や湧泉に水位低下や水量の減少，濁りなどが発生す

る可能性がある。そのため，周辺環境への影響を考慮し

た地下水開発の計画，設計，施工が求められる。

ここでは，水道水源として計画水量1000m

3

/day の地下

水開発を実施する際に影響を考慮した井戸の設計から施

工，影響調査まで一貫して行った事例について報告する。

2. 地形・地質

調査地は長野県南佐久郡佐久穂町上地区であり，八ヶ

岳火山の東麓地域に位置する（図-1）。調査地は先第四系

を基盤岩とし，主に八ヶ岳起源の火山噴出物とそれらを

含む水成層が厚く堆積している。調査地は主に下部更新

統の中部八千穂累層及び最上部八千穂累層からなる。

図-1 地質図

1)

3. 水理地質

調査地における主要な帯水層は火山山麓に堆積した火

山砂礫や凝灰角礫岩などで地下水は層状水として賦存さ

れている。

調査地には既設深井戸が分布し，中部八千穂累層を採

水層としている。それらの井戸は掘削位置や掘削深度の

違いにより井戸能力が異なる。例えば，標高の高い地域

では自然水位が深く，地下水を得るために200ｍ以深の掘

削を行っているが，標高の低い地域では掘削深度80ｍ以

浅でも地下水を得ている。

4. 調査

調査地周辺の地下構造を調査するために垂直電気探

査を実施した。

（1） 方法

電気探査の電極配置はウェンナー四極法を用いた。探

査深度は300ｍとし，4測点の探査を実施した（図-2）。

電気探査により得られた見掛比抵抗曲線はズンドベル

グの標準曲線法及び直視法により解析した。

図-2 調査位置図

3)

（2） 結果

電気探査の解析結果は，地表地質踏査及び既存資料と

比較検討し，比抵抗層を区分した（表-1）。また，探査測

点及び既設井戸を対比し，地質断面図（図-3，4）を作成

した。断面位置は図-2に併記した。

表-1 比抵抗区分一覧表

層区分

比抵抗値

(Ω-m)

主な地層 地層区分 水理地質

第１層 70-150 礫、砂、粘土 沖積層 浅層の地下水を賦存

第２層 - 火山砂礫、ローム 最上部八千穂累層 非帯水層

第３層 80-330

火山砂礫、シルト、スコ

リア

中部八千穂累層A 非帯水層

第４層 100-980 凝灰角礫岩、火山砂礫 中部八千穂累層A

下流部帯水層

上流部非帯水層

第５層 100-300

凝灰岩、礫混り火山砂、

粘土混り火山砂礫

中部八千穂累層A

帯水層(賦存量少ない)

上流部非帯水層

第６層 150-1100 凝灰角礫岩、火山砂礫 中部八千穂累層A 帯水層

第７層 80-130

ローム混り火山砂、火山

砂礫

中部八千穂累層A 帯水層

第８層 Low 礫混り凝灰岩 中部八千穂累層A 難透水層

図-3 地質断面図（E-W）

図-4 地質断面図（N-S）

【92】

全地連「技術フォーラム2013」長野

電気探査結果から調査地の主要帯水層である中部八千

穂累層は，第3層～第8層の6つに細分される。このうち採

水対象となる比抵抗層は第4層，第6層，第7層である。第

4層は既設井戸の多くが採水層とし，第6層及び第7層は上

流に位置する既設井 W-1の採水層となっている。

5. 井戸設計

近隣の既設井戸の多くは第4層及び第5層から地下水を

得ていることが判明した。したがって，周辺への影響を

考慮し，調査地では未開発の地層であるさらに下位の第6

層及び第7層を採水対象とする掘削深度190ｍの井戸を設

計した。

第6層及び第7層は既設井 W-1の採水層であるが，距離

が2km 以上離れているため，影響は少ないものと判断し

た。井戸設計を図-5 比較図に併記する。

6. 掘削

設計に基づき，ロータリー工法を用いて深度190ｍの掘

削を行った。電気探査による想定地質柱状図と掘削時の

さく井地質柱状図を図-5 比較図に示す。

図-5 比較図

図-5において想定地質柱状図とさく井地質柱状図では

第5層の分布深度に最大20ｍの差があるが，想定した帯水

層（第6層，第7層）の分布が確認された。検層の結果を

もとに第6層及び第7層にスクリーンを設置し，連続揚水

試験において2500m

3

/day の揚水が可能であった。

7. 観測

新規井戸掘削に伴い，周辺井戸の観測を実施した。観

測井の位置は図-2に併記する。新規井戸施工中の観測結

果を図-6に，揚水試験中の観測結果を図-7に示す。

図中の観測井1及び観測井2は家庭用の浅井戸であり，

散水に使用されている。水道水源（W-2）は深度81ｍの既

設深井戸であり，第4層及び第5層を採水層としている。

図-6によると，新規井戸の施工中に周辺井戸への影響

は確認されない。浅井戸では降水による影響が大きく，

最大1ｍ程度の水位変動が観測された。

図-6 施工中水位観測結果図

図-7によると新設井戸の揚水試験による周辺井戸への

影響は確認されない。

なお，水道水源（W-2）に観測された水位変動は水道水

源のポンプ稼働による水位低下と既設井 W-5の揚水によ

る影響である。

図-7 揚水試験中水位観測結果

8. まとめ

① 深度300ｍの電気探査を4測点実施し，帯水層の分

布深度及び地質構造を調査した。

② 探査結果をもとに影響を考慮し，隣接する井戸と

は異なる帯水層を採水対象とする新規井戸の設計

を行った。

③ 設計をもとに深度190ｍの掘削を行い，想定した未

開発の帯水層の分布を確認した。

④ 新規井戸掘削の結果，計画水量（1000m

3

/day）以

上の地下水を得た。

⑤ 新規井戸施工中及び揚水試験中は周辺井戸の水位

を連続観測し，周辺井戸への影響は確認されなか

った。

《引用・参考文献》

1） 八ヶ岳団体研究グループ編；八ヶ岳山麓の第四系，

付図 八ヶ岳山麓の地質図，1988.5

2） 八ヶ岳団体研究グループ編：八ヶ岳山麓の第四系，

pp.1～52，1988.5

3） 長野県佐久穂町：佐久穂町地形図，2009