不撹乱試料とは｜乱れの少ない試料の採取方法・取扱い・どの試験に要るかを図で解説

土の強さや変形のしやすさは、土粒子の並び方や粒子どうしのつながり、間隙にある水の量で決まります。採取のときにこねられたり、運搬中に振動や衝撃を受けたりすると、この構造が壊れ、水分も移動します。乱れた試料で一軸圧縮試験を行うと、地盤が本来もつ強さより低い値が出て、支持力や安定の検討を誤る原因になります。圧密試験でも、圧縮曲線の折れ目がぼやけて圧密降伏応力が読み取りにくくなります。

河川砂防技術基準が一軸圧縮試験の結果として挙げる鋭敏比 St は、乱さない試料の強さと練り返した試料の強さの比で、乱れによってどれだけ強さを失う土かを表します。鋭敏比の高い粘土ほど、採取と運搬の乱れが結果に直接響きます。

一方、土粒子の大きさや含水比、土粒子の密度のように、構造が壊れても値が変わらない性質もあり、こうした物理試験は乱した試料で足ります。どの試験に使うかで、必要な試料の質が変わるわけです。

全地連の教養読本は、砂のように拘束圧なしでは自立しない試料には一軸圧縮試験が成立しないこと、自立する粘性土でも内部にクラックがあると一軸圧縮強さが小さく出ることを指摘しています。乱れやクラックのある試料は、三軸圧縮試験の非圧密非排水（UU）条件で強さを求める必要があります。

共通仕様書（案）第302条は、図1のとおり採取方法を対象の土の硬軟で3つに分けています。軟弱な粘性土にはシンウォールサンプリング（固定ピストン式シンウォールサンプラー、JGS 1221）、中程度の硬質な粘性土にはデニソンサンプリング（ロータリー式二重管サンプラー、JGS 1222）、硬質の粘性土と砂質土にはトリプルサンプリング（ロータリー式三重管サンプラー、JGS 1223）です。河川砂防技術基準 調査編も、軟弱な粘土地盤では原則として固定ピストン式シンウォールサンプラー等で採取するとし、軟弱粘土では一般に N値が4〜5未満が試料採取の可能な硬さだとしています。

どこで採るかにも決まりがあります。河川砂防技術基準は、軟弱地盤の規模や区分した層の均一性・含水状態を踏まえて採取位置を設定し、地形的に一つの軟弱地盤とみなせる範囲では少なくとも2地点以上で採取するとしています。土層構造が複雑で各層1か所以上の採取が難しければ、層の類似性を考慮して採取間隔を変えてよい、とも定めています。採取深度は柱状図の層区分と対応させて決めるため、N値と土質の並びを先に読んでおきます。

砂は粒子どうしのつながりが弱く、チューブで採ると構造が崩れます。河川砂防技術基準は、液状化の検討では標準貫入試験で採取した試料（乱した試料）で粒度試験などの物理試験を行うとしています。動的解析などの高度な検討で繰返し非排水三軸試験を行う場合は、チューブサンプリングで乱さない試料を採ることは困難な場合が多いため、凍結サンプリング等で採取します。

透水性地盤の調査でも、通常は標準貫入試験の乱した試料で全体を把握し、必要に応じてサンドサンプラーで乱れの少ない試料を採る、という位置づけです。砂質土の強さは、試料採取よりも原位置の標準貫入試験から推定するのが基本になります。

柱状図では試験欄に、電子納品では土質試験及び地盤調査の管理ファイルの試料採取情報の欄に記録します。

全地連の柱状図作成要領は、標準貫入試験用の土質ボーリング柱状図の試験欄に、室内試験について試料の採取深度、試料番号、採取方法、試験番号、試験を実施した区間深度を記入するとしています。試験結果が記載できる場合は結果も書き、様式に収まらなければ別途概略柱状図を作って試験結果一覧を併記します。柱状図を読むときは、この試験欄で「どの深度の試料で、どの試験をしたか」が分かります。

電子納品では、土質試験及び地盤調査の管理ファイルに「試料採取情報」の欄があり、乱れの少ない試料をコード0、乱した試料をコード1で記入します（電子納品要領 解説 第6編 表4-8）。試料番号は、ボーリング交換用データの様式L（試料採取）の試料番号と一致させます。この区分が残っていれば、過去の成果を再利用するときに、強さの値を設計に使ってよい試料かどうかを後から判断できます。

図2のとおり、強さを求める一軸圧縮・三軸圧縮、沈下を求める圧密は、乱れの少ない試料が前提の力学試験です。湿潤密度も、地盤にあったときの密度を供試体の体積と質量から求めるため、乱れの少ない試料で行います。河川砂防技術基準 調査編は、河川堤防の軟弱地盤調査で粘性土に行う試験として、粒度、含水比、土粒子の密度、湿潤密度、液性限界・塑性限界、一軸圧縮、圧密、三軸圧縮、透水の各試験を挙げています。

粒度試験、含水比試験、土粒子の密度試験、液性限界・塑性限界試験は、土の構造が壊れても値が変わらないため、標準貫入試験の試料で行えます。土質区分やコンシステンシーの判定は、この物理試験から得られます。乱れの少ない試料の採取が難しい泥炭などの有機質土では、含水比、土粒子の密度、圧密、強熱減量を試験項目とする、と同基準は定めています。有機質土の圧密試験は乱れを承知のうえで行う、という扱いです。

報告書を読むときは、力学試験の値が乱れの少ない試料から得たものかを、柱状図の試験欄や電子納品の試料採取情報で確かめます。試験結果のどれを設計値に採るかは、N値から推定した値との突き合わせも含めて地盤定数の設定の中で判断します。

一覧表の数値が設計に使える値かどうかは、試料の履歴をたどれるかで決まります。報告書と資料編で次の5点を確かめます。