学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和6年度 学科Ⅳ（構造） 問19
問題・正答・学習用解説
問題
地盤及び土質に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（4）
正答の考え方
選択肢4は、細粒分が増えるほど液状化の安全率が小さくなる、という方向が不適切です。細粒分は、粒径未満のシルトや粘土に相当する細かな粒です。一般的な砂質土地盤の液状化判定では、同じ値などを基準に比較すると、細粒分含有率の増加を液状化抵抗の増加側へ反映し、安全率は大きくなる傾向になります。
は、液状化に抵抗する強さを表す比を、地震が土を繰り返しゆがめる作用の比で割ったです。たとえばに対しなら、なら1.2です。同じ地震の作用に対して抵抗が大きければ、安全率は大きくなります。
ただし、細粒分が多ければ必ず液状化しない、とまではいえません。細粒分が粘りのある粘土なのか、粘りの少ないシルトなのか、土の密度や地下水位はどうかなどで挙動が変わります。本問は一般的な判定の傾向を問うもので、細粒分だけを根拠に個別の地盤の安全性を断定する問題ではありません。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適切です。圧密は、土のすき間の水がゆっくり抜け、その分だけ土の粒の間隔が詰まって沈下する現象です。鉛直ドレーンを地中へ設けると、水が遠くの地表まで抜ける代わりに、近くの排水材へ横向きに流れ出せるため、排水経路が短くなります。盛土などの荷重を組み合わせて建設前に沈下を進めれば、建設後に残る沈下を減らせます。排水だけで土の粒を消すのではなく、荷重と時間を管理して沈下を先に進める方法です。
選択肢2
（2）適切です。地盤固結は、土にセメント系固化材などを混ぜ、粒どうしを結び付けて抵抗を増やす方法です。一方、グラベルドレーンは水が通りやすい砕石の柱などを設け、地震で上がる過剰間隙水圧を逃がす方法です。液状化は土粒の接触力が水圧の上昇で失われることと関係するため、土の骨組を強くする対策と水圧を抑える対策の両方が考えられます。土質や施工条件に合わせた方式と配置が必要です。
選択肢3
（3）適切です。切土は斜面の土を取り除くことで、その場所にあった土の重さを減らします。そこへ建物を載せ、その重量が除去した土より大きければ、斜面への追加荷重となり、すべりを起こそうとする作用が増えて安定性が低下する側になります。斜面では鉛直の支持力だけでなく、斜面全体が動かないかの検討が必要です。実際の安定性には荷重位置、地下水、地層の傾きなども関係するため、除去重量と建物重量の差だけで最終判定はしません。
選択肢4
（4）一般的な判定では、細粒分の増加は液状化抵抗を高め、安全率を大きくする側に扱います。小さくなるという記述は逆です。特に粘性のある細粒分では、粒どうしの結び付きが抵抗に影響します。ただし、細粒分の性質による違いがあり、含有率だけで普遍的な単調関係を保証するものではありません。の分子が抵抗、分母が地震の作用であることを確かめれば、抵抗が増した際の安全率の方向は判断できます。
周辺知識
土は固体の塊ではなく、土粒子の骨組と、そのすき間にある水や空気からできています。地盤が力を支える能力は、粒どうしがどれだけ押し合っているかに大きく左右されます。全体にかかる圧力から水圧を引いたを有効応力と呼び、土粒の骨組が実際に受け持つ押付け力の指標になります。
水で満たされた緩い砂が地震で繰り返しゆがめられると、粒の配置が詰まろうとします。しかし短時間では水が逃げにくく、間隙水圧が上がります。全体の圧力が同程度のまま水圧が増すと、有効応力が小さくなり、砂が強さを失います。これが液状化の基本的な仕組みです。水そのものが突然発生するわけではありません。
圧密も水の移動が関係しますが、こちらは荷重の下で水が排出され、粒の骨組へ荷重が移って長期的に沈む現象です。液状化は地震時の短い時間、圧密は排水に要する長い時間を中心に考えます。調査では土の種類、粒径分布、粘り、密度、地下水位を組み合わせ、地盤の強さと沈下、地震時の性質を分けて評価します。