N値とは｜いくつなら硬い？砂の締まり具合の目安・粘性土での見方・測り方を図で解説

ボーリング孔の底に SPTサンプラーを降ろし、質量 63.5 kg のハンマーを 760 mm の高さから自由落下させて、ロッドを介して打ち込みます。孔底の乱れた部分を通過させる予備打ち 150 mm の後、本打ちで 300 mm 貫入させるのに要した打撃回数がN値です。通常は 100 mm ごとの打撃回数を記録し、その合計がN値になります。

本打ちは特に必要のない限り 50 回で打ち切り、打撃回数と貫入量（例：50／22）を記録します。逆に、打撃しなくてもロッドとハンマーの自重で沈む「自沈」が予備打ちを含めて 450 mm に達した場合は、本打ちを行いません。

N値は 1 m ごとなど深度方向に繰り返し測り、柱状図の標準貫入試験欄に、試験深度・100 mm ごとの打撃回数・折れ線グラフと数値で記録されます。折れ線の横軸は 0〜50 で、50 を超える打ち切り値は「→」などで表します。装置と手順、打ち切り・自沈の記録の詳細は「標準貫入試験とは」で図とともに解説しています。

砂質土では、N値は締まり具合（相対密度）の目安です。全国地質調査業協会連合会（全地連）の『ボーリング柱状図作成及びボーリングコア取扱い・保管要領（案）・同解説』は、砂地盤の相対密度を図1上段の5段階（N値 0〜4「非常に緩い」〜50 以上「非常に密な」）に区分し、柱状図に記号（rd1〜rd5）で記入すると定めています。

設計側の目安は、国土交通省の河川砂防技術基準 調査編にあります。河川堤防の調査では、粘性土・有機質土でN値 4 以下の地盤を軟弱地盤の影響検討の対象とし、軟弱層の基底は粘性土でN値 4〜6 以上の層を目安に判断してよいとしています。河川構造物の支持層は、砂層・砂礫層でN値がおおむね 30 以上、粘性土層でおおむね 20 以上の層が 3〜5 m 以上連続していることが必要で、ボーリングの深さも「N値 30 以上の層が 3〜5 m 程度連続して確認される深さ」が目安です。

これらは河川分野の一般的な目安で、対象構造物によって拠る基準は変わります。それでも、N値の折れ線を読むときの物差しとして役に立ちます。

粘性土では、N値は硬軟（コンシステンシー）の目安にとどめます。粘性土のN値は含水比や過圧密の影響を受け、軟らかい粘土では自沈して測れないことも多いため、砂ほど締まり具合と直結しません。全地連要領も、砂の相対密度はN値から求める一方、粘性土の相対稠度は現場で親指の押し込みによる5段階で判定するよう分けています。

設計で使う粘着力は、乱れの少ない試料の一軸圧縮試験や三軸圧縮試験で求めるのが基本で、N値から粘着力を推定する式は粗い目安です。粘性土のN値を見るときは、柱状図の相対稠度の記号と、室内試験の有無を合わせて確かめます。

N値には、締まり具合だけでなく、その深さにかかる土の重さ（有効上載圧）の影響が含まれます。同じ砂でも深い位置ほど周りから押さえ付けられて打撃に抵抗し、N値が大きく出ます。そのため、内部摩擦角などを求める比較的新しい換算式は、この影響を取り除いた補正N値 N₁ を使います。

建築基礎構造設計指針 第3版の式(2.7.3)は N₁ = N/√(σz′/100)、道路橋示方書Ⅳ下部構造編参考資料1 の式(参1.2)は N₁ = 170N/(σv′ + 70) で、どちらも有効上載圧 100 kN/m² で N₁ = N になります（σ は kN/m²）。

浅い位置では逆に N₁ が大きくなりすぎるので、下限が決められています。建築基礎構造設計指針は根入れの小さい直接基礎で支持力を過大評価するおそれがあるとして、原則として σz′ ≧ 100 kN/m² とするのがよいとし、道路橋示方書は有効上載圧が 50 kN/m² を下回る場合は 50 kN/m² として算出します。式だけ持ってきてこの下限を落とすのが典型的な間違いです。式ごとの違いは「N値から地盤定数を求める方法」で解説しています。

装置や手順に誤差があるとき、孔底が乱れたとき、礫に当たったとき、打ち切り値を換算したとき、粘性土のときは、N値だけで判断しません。

設計では、N値をもとに内部摩擦角φ、粘着力c、変形係数Eといった地盤定数を推定します。河川砂防技術基準 調査編も、実測したN値から各種地盤定数を相関関係により求めることもできる、と位置づけています。ただし相関式は経験式で、土質・補正・適用範囲・拠る指針の版で結果が変わるため、室内試験や原位置試験の結果と突き合わせて採用値を決めるのが原則です。換算は「N値から地盤定数を求める方法」、地盤定数そのものは「地盤定数とは」で解説しています。

柱状図からN値を拾い、打ち切り値を換算し、層ごとに代表N値を決めて地盤定数を出す作業は、孔数が多いほど時間がかかります。サファリテックの地質調査AI「CAMEL」は、柱状図PDF・電子柱状図（XML）からN値を読み取り、換算・層ごとの集計と代表N値を出し、設計指針を選んで地盤定数を根拠つきで算出します。疑わしい値は要確認として表示するので、技術者は判断が要る箇所の確認に集中できます。詳しくはサービス資料をご覧ください。