| '05/10/19 |
| 関東ローム地山の力学的性質 目次 |
| 吉見 吉昭 |
北海道・東北・関東・中国・九州地方には火山灰質土が分布していますが，関東ロームは，関東地方の台地の表層を構成する土の一種で，火山灰質粘性土と呼ばれます1)。降り積もった火山灰が数万年～数十万年かかって風化してできた赤褐色の土で，発生源の噴火の種類・時期や堆積した場所の地形・気象条件は様々ですから，一口に関東ロームと言っても，その性質は大きくばらつきます。また，いったん堆積した地層が崩れて再堆積したり，安易に埋め戻されたりすると，その影響を受けて弱くなる傾向があります。同様な火山灰質粘性土は東北地方，長野県などにもあります。
道路・鉄道盛土用の材料としての関東ロームに関する研究は，土木工学の分野で盛んに行なわれましたが，ここでは，建築基礎との関連で地山としての関東ロームの力学的性質に限定することにします。
| 項 目 | 沖積粘土 | 関東ローム |
| 成 因 | 鉱物の溶解・再結晶 | 火山灰の風化 |
| 色 | 灰色 | 赤褐色 |
| 飽和度 | 完全飽和 | 不飽和 |
| 代表的間隙率 | 70％＋ | 80％ |
| 透水性 | 非常に低い | やや低い |
| 問題点 | 圧密沈下 | 乱されると 非常に弱くなる |
“土と表層地盤”でも触れましたが，右の表を見ますと，関東ロームの代表的間隙率は沖積粘土のそれより若干大きく，体積の約８割が土粒子以外の間隙から成るポーラスな土ですが，その他の点で両者の性質はかなり異なっています。すなわち，水中で堆積した沖積粘土と比べると，関東ロームには，
という特徴があります。その結果，かなりの深さまで鉛直な素掘りができたり，かなりの荷重を支持できたりするので，力学的性質を理解すれば，合理的な基礎の設計・施工が可能です。
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関東ロームの弾性係数とポアソン比
図－１～５は，深さ１～８ｍで行なわれたＰＳ検層（地中を伝播する波の速度を測定する原位置試験）の結果をまとめたものですが，いずれも関東ロームの弾性的性質が大きくばらつくことを示しています。図－１のＰ波速度は，粗密波の伝播速度で，水だけの場合の1,500
m/s よりかなり小さく，関東ロームが不飽和であることを示しています。図－２～４のヤング係数（Ｅ）と図－５のポアソン比（ν）は，きわめて小さいせん断ひずみにおける値で，せん断波速度・粗密波速度・土の密度から計算された理論値です3)。
図－３は標準貫入試験のＮ値とヤング係数の関係を示しますが，相関係数が 0.50 という低い値なので，平均値を設計に使うのは無理です。関東ロームの間隙率が高いことと，サンプラーに接する面が貫入によって泥土化し，潤滑作用をもつことが，硬さの割にＮ値を小さくしているものと思われます。しかし，図－２に示すヤング係数の最小値（29
MPa）でも沖積粘土より一桁大きいことは注目に値します。図－４は，ヤング係数が深さに比例しては増えない傾向を示しています。また図－５は，0.47
という低い相関係数ながら，浅いほどポアソン比が小さい傾向を示しています。静止土圧係数＝〔ポアソン比〕÷〔１－ポアソン比〕という関係から，浅い関東ロームの静止土圧係数は沖積粘土よりかなり小さい場合があることになります。
せん断ひずみが大きくなると，弾性係数の値はここに示す値より小さくなります。
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関東ロームの強さ
関東ローム地層で行なわれた掘削工事の際に約４ｍの深さから切り出したブロックサンプル（高品質の不撹乱試料）から供試体を作製し，非排水条件のもとで，三軸圧縮試験・引張り試験・一面せん断試験を行なった結果をモール・クーロン破壊包絡線として示すと図－６の実線のようになります4),5)。一方，飽和粘土の非排水せん断強さは，圧密応力の40％前後です6),7)。したがって，深さ４ｍの正規圧密粘土では10 kPa ほどと，図－６の破線のように，関東ロームの非排水せん断強さと比べて格段に小さくなります。また，飽和粘土のせん断抵抗角φがゼロであるのに対して，関東ロームではφ＞0であるという違いもあります。
おわりに
関東ローム地山の力学的性質は大きくばらつき，Ｎ値などとの相関も悪いので，確度の高い値を得るためには，敷地ごとに波動伝播速度の測定または不撹乱試料の採取を行うことが必要です。ただし，例えば図-３の下限値でも間に合うような場合は，それを参考にしてもよいでしょう。
データの一部を提供して頂いた㈱東京ソイルリサーチの阿部秋男博士に厚く御礼申し上げます。