試験概要

1. 三成分コーン貫入試験はCPT（Cone Penetrometer Test）と呼ばれており、“コーンの先端抵抗”、“間隙水圧”、“周面摩擦力”の3つのセンサーを取り付けた電気式コーン貫入試験です。
2. CPTは、コーンを静的に地中へ貫入しながら先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧を測定する試験方法で、世界各国で地盤･基礎に関する設計に利用されている地盤調査方法の一つです。
3. CPTにより検出される先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧の情報を組み合わせて、土の硬軟（N値や一軸圧縮強度）、土質判別、液状化判定、圧密沈下の可能性の評価など様々な地盤情報が得られます。
4. CPTに関する基準は、JGS 1435-2003（電気式静的コーン貫入試験）が適用されますが、JGSでは先端抵抗、間隙水圧の測定に限定しています。周面摩擦の測定および周面摩擦を用いた評価法については既往の文献などを用いて実施しています。
5. 調査に要する時間は、1測点あたり半日程度です。

測定範囲

測定深度

1. 測定深度は10〜20mです。
2. 地中に締まった層が分布しているためにコーン貫入（最大貫入力50kN）できない場合には測定を終了します。
3. 表層の瓦礫などにより貫入できない場合には、先行削孔を行って再度以深を調査します。

測定に必要な敷地面積

1. スパイラルアンカーの打設、および地質調査機を設置する必要があるため、3m×3mの範囲が必要です。
2. 2tユニック車で調査機器一式を搬入します。

試験機器

三成分コーン貫入試験の試験手順

1. 調査ポイントとアンカーポイントをマーキングします。
2. CPT貫入機を操作してアンカーポイントにスパイラルアンカーを打設します。スパイラルアンカーは調査1測点あたり2〜4本打設します。
3. スパイラルアンカーとCPT貫入機をワイヤーで接続し、スイベルヘッド下に（センターホール型）油圧ジャッキをセットします。コーン貫入にはこの油圧ジャッキを用います。
4. ロッドの先端に三成分コーンを取り付け、あらかじめ所定深度分のロッドすべてに測定ケーブルを挿入しておきます。センサー調整を確認した後、油圧ジャッキ内に三成分コーンを挿入し、地面に垂直に突き立てます。エンコーダ（深度計）をロッドに取り付けます。
5. 油圧を調整しながら、所定速度（2cm/s）でコーンを貫入します。油圧シリンダの伸縮、ロッドの継ぎ足しを行いながら速やかに貫入します。
6. 所定深度に到達後、測定を終了してロッドを引き抜きます。ロッドを引き抜いた後の測定孔を利用して地下水位を計測します（地下水位は間隙水圧計により推定可能であり、あくまで再確認のために実施します）。
7. スパイラルアンカーを引き抜きます。

先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧

三成分コーン貫入試験により得られる3つの測定値（先端抵抗、周面摩擦、間隙水圧）のグラフです。このグラフから、以下の傾向を読み解くことができます。

• 先端抵抗： 値が大きいほど硬質、小さいほど軟弱（土の締まり具合が弱い）。
• 周面摩擦： 先端抵抗と類似した挙動を示す。
• 間隙水圧： 静水圧よりも大きい値の場合は粘性土、逆に小さい値の場合は砂質土の傾向を示す。

土質分析

調査結果から得られた傾向を基に土質分類判別図によって判別する方法と、土質分類指標 I_c という式によって判別する方法の2つを実施して総合的に判別しております。なお、どちらの方法も類似した解析であり、大幅な違いはありません。

強度特性

土（主に粘性土）が圧縮（圧密）されると、ある荷重を境に圧縮量が急激に大きくなります。この応力を圧密降伏応力といいます。また、現在、土にかかっている荷重を鉛直有効応力といいます。圧密降伏応力と鉛直有効応力の比を過圧密比と呼び、この値が大きいほど、新たに建築物を建設しても土が圧縮しにくいと言えます。一方で、過圧密比が1未満の場合は、圧縮未了と言い、現在土が圧密中であることを意味するため、建築計画においては注意する必要があります。

液状化判定

液状化解析として F_L 値および地表変位 D_cy を算定し、判定しております。 F_L 値は液状化に対する安全率と呼べる指標で、F_L ≦1の層が液状化層、F_L >1が非液状化層と判断されます。 液状化層の有無だけでは、その液状化層が建物にどの程度影響するかはわかりません。液状化層の厚さや深さ、強度などにより、建物への影響度がわかります。この影響度を表す指標として地表変位 D_cy があります。この数値により、液状化が発生した場合の建物への被害程度の評価が可能です。