原位置試験とは、現場の元の状態のままで実施する試験の総称で、現場で比較的簡易に土質を判定したい場合や、土質試験に供する乱さない試料の採取が困難な場合に実施する試験です。
が該当します。
今回は平板載荷試験の試験方法と結果についてまとめます。
目次
平板載荷試験とは？
平板載荷試験は、地盤反力係数や極限支持力などの地盤の変形および支持力特性を調べる試験です。
原地盤に載荷板（直径30cmの円盤）を設置し、実際に載荷する構造物に見合う垂直荷重を与え、荷重の大きさと載荷板の沈下量との関係から地耐力を求めます。
反力荷重として、現場の重機を用いることが一般的です。
平板載荷試験のうち、構造物基礎などの設計および設計条件の確認のための試験として、JGS 1521「地盤の平板載荷試験」が規定され、道路の舗装、路盤、路床の設計および施工管理のための試験としてJISA1215「道路の平板載荷試験」が規定されています。
基礎地盤の支持力特性を検討するために実務的に多用され、実際の条件に近い信頼性の高い試験です。
比較的短時間に地盤の支持力を直接的に測定できる利点がありますが、作業スペースが広く必要なことが短所ではあります。
平板載荷試験の読み方
平板載荷試験は「へいばんさいかしけん」と読みます。
平板載荷試験の費用
平板載荷試験は試験時間約4時間かかり、標準貫入試験よりは簡単ですがサウンディング試験よりは難しい試験です。
測定回数・範囲によって異なりますが、平板載荷試験は約15万円程度の費用が必要になります。
平板裁荷試験の試験方法・手順について
平板載荷試験の試験方法・手順は以下の通りです。
【平板載荷試験の試験方法・手順】
- 構造物の種類・規模・基礎の大きさ・支持地盤の土層構成などを十分に検討し、測定精度が低下しない・地盤を代表する地点を試験位置と選定
- 試験地盤面は載荷板の中心から載荷板直径の3倍以上の範囲を水平に整地
- 地盤の変化や乱れを避けるために試験直前に仕上げ整形
- 仕上げ整形した試験地盤面に水平で一様に密着するように裁荷板を設置
- 載荷装置は、ジャッキ・支柱・載荷ばり・反力装置（重機など）から構成され、計画最大荷重に対し1.2倍以上の載荷能力を持つ構造で、載荷板に偏心荷重が加わらないように組立
- 速繰り返しによる予備載荷を5分間程度行い、1段階荷重を超えない範囲でその都度荷重と沈下を測定
- 載荷装置全体の垂直性、安全性及び正確な動作を確認
- 荷重を戻し、ダイヤルゲージの目盛をゼロに修正
- 各荷重段階において所定の荷重に達した後、原則として経過時間0分、1分、2分、5分、10分、15分、20分、25分、30分で沈下を測定
- 最大荷重載荷後は、５分間隔で各荷重を段階ごとに順次減圧して荷重の戻しに対する沈下量の復元を測定
- 沈下量は４個のダイヤルゲージによって測定し、それぞれの1/100mm単位まで読みの平均値を沈下量とする
- 実荷重（kN）＝ 円形載荷板の接地面積（㎡）× 荷重強さ（kN/㎡） により求める。
載荷方法には段階式載荷（1サイクル）と段階式繰り返し載荷（多サイクル式）がありますが、地盤の支持特性の把握には１サイクル方式で実施するのが一般的です。
試験を結果を用いて、土質判定の仕方（ 極限支持力Ｐu）
極限支持力は、以下の場合の単位面積あたり荷重を求めます。
- 「荷重－沈下量曲線」で沈下が急激に増大し始めるとき
- 載荷板やその周辺地盤の状況が急激に変化し、載荷が難しくなり始めたとき
実際には沈下が５㎝（載荷板直径の１５％）を超えない範囲で次のいずれか小さな値とします。
- 沈下の増加が大きくなり、沈下が直線的に増加し始める荷重
- logＰ－Ｓ曲線が沈下軸にほぼ平行になり始める荷重
最大沈下量が３㎝以上の場合は、実務的には載荷板直径の１０％の沈下量に相当する荷重を、極限支持力としても大きな誤りはありません。
試験を結果を用いて、土質判定の仕方（ 降伏荷重）
降伏荷重を求めるには、以下の３つの方法があります。
- 例１の図で、荷重強さＰと沈下量Ｓの両対数直線が急折する点の荷重強さ
- 例２の図で、Δｔ時間内での沈下量の増分をΔＳとし、荷重強さＰとΔＳ／Δlogｔの直線が急折する点の荷重強さ
- 例３の図で、沈下量Ｓと時間ｔの対数の直線が、曲線を示す様になる限界、または直線上の勾配が急増する限界、にあたる点の荷重強さ
試験を結果を用いて、土質判定の仕方（ 長期許容支持力qa）
長期許容支持力qaは、以下のいずれか小さい方の値を採用します。
- 極限荷重度の３分の１
- 降伏荷重度の２分の１
試験を結果を用いて、土質判定の仕方（ 地盤反力係数ｋv）
地盤反力係数Kvは、地盤面上に加えられたある圧力とそれによる地盤面の変形量との比で次式で求められる。
ｋｖ＝Δｐ/ΔS＝（ｐ2ーｐ1）/（S2ーS1）
Δｐ： 荷重の範囲 （kN/㎡）
- ｐ１： 原則としてゼロ荷重とする。 但し、初期の沈下状態に地盤の影響が認められる場合には、これらの影響 が認められなくなったと判断される最小の荷重とする。 (kN/㎡)
- ΔＳ： Δｐに対応する沈下 （ｍ）
- ｐ２： 原則として最大荷重の１／３の荷重とする。 （kN/㎡）
- Ｓ1，Ｓ2： それぞれｐ１，ｐ２に対応する沈下量。 （㎜）
さらに、次式で地盤反力ｐを求められる。
ｐ＝ｋｖ×S
まとめ
平板載荷試験の試験方法と結果についてまとめました。
他の原位置試験についてもまとめさせていただいてますので、詳しく知りたい方は下記をご参照ください。
参考ページ：土質調査における原位置試験について
紹介させて頂いた知識は土木施工管理技士の試験にも出てくるほど重要な知識です。
参考までに、勉強に使用した書籍をまとめさせていただきます。
参考文献
地盤調査の方法と解説. 地盤工学会
地質調査要領―効率的な地質調査を実施するために.全国地質調査業協会連合会
ボーリングポケットブック(第5版). 一般社団法人全国地質調査業協会連合会
