n値と地耐力の関係（相関関係の目安）

2022年11月16日地質

n値と地耐力に応じて、当該地盤がどのような特徴を持つ地盤か5パターンに分けて解説します。一般的にn値が20以上の土質であれば支持地盤として適用可能でありn値が50以上ある場合は、十分に強固な地盤であることが分かります。しかし、強固な地盤では、施工性を考慮した計画が求められます。

攪拌状況

n値と地耐力の関係

地盤の“強度”を示すn値から、当該地盤の地耐力を概算して地盤強度が施工する上で満足できるかを判断します。そこで、n値と地耐力の換算結果から地盤強度の目安を以下の5パターンに分けて解説します。

①n値：0～4 = 地耐力：0～40

n値が0～4程度の土質では、基本的には粘性土で非常に柔らかい地盤であることが分かります。このような土質は、軟弱地盤と評価されることが多く、表層に分布している場合は良質土との置換や浅層（表層）改良より地盤改良が求められます。

②n値：4～10 = 地耐力：40～100

n値が4～10程度の土質では、砂質土であれば“ゆるい”と分類される土層になります。比較的安定した地盤と判断されるが沈下の懸念が残ります。構造物の大きさや重要度に応じて、技術的判断に基づいた地盤改良の可否を判断する必要があります。もし当該土質が粘性土であれば地盤改良を実施するケースが多くなります。また、構造計算上の地震時の照査において、地盤沈下や液状化現象が発生する可能性に留意する必要があります。

③n値：10～30 = 地耐力：100～300

n値が10～30程度の土質では、おおむね基礎地盤として扱うことが出来ます。基礎地盤とみなすためには、n値20以上が望ましいです。n値が10程度であれば、家屋などの小型（軽量）の構造物は耐えられる可能性があります。しかし、土留壁や、擁壁などの土木構造物の基礎地盤としては不十分なケースが多くなります。一般的にどの事業者でも、基礎地盤として満足するためには、n値20以上の土質か、岩盤であることが望ましいとしています。

④n値：30～50 = 地耐力：300～500

n値が30～50程度の土質では、n値が30以上の砂質土であれば、中低層マンションなどの中小建造物の建造に耐えられる地盤と判断されます。この範囲の地盤は、強固な地盤として土木・建築構造物の基礎地盤として非常に適しています。

⑤n値： 50以上 = 地耐力： 500以上

n値が50以上の土質では、大型建造物の建造に耐えられる、非常に強固な地盤（岩盤）と判断される。土砂であれば、非常に密な状態で堅固で良質な地盤と判断される。しかし、n値50以上では施工方法によっては、効率が落ちるケースがあるため施工方法や使用機械において、岩盤施工の可否等の条件が必要になる。

n値による地盤改良の要否判断については、別記事でも詳しく解説している。こちらの記事もご参考下さい。

『地盤改良の要否はN値や土質で判断(https://www.serita.jp/geology/nvalue/)』

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Q1. N値と地耐力とは何か、どのような関係があるのか?

A1. N値とは、地盤の硬さや締まり具合を示す指標で、標準貫入試験によって得られる数値です。一方、地耐力は地盤がどれだけの荷重に耐えられるかを示す強度の指標であり、一般的にkN/㎡(キロニュートン毎平方メートル)で表されます。

両者には明確な相関関係があり、N値が高いほど地耐力も大きくなる傾向にあります。実務では、N値から地耐力を概算することで、その地盤が建設予定の構造物を支えるのに十分な強度を持っているかを判断します。この関係性を理解することは、地盤改良の必要性や施工方法を決定する上で欠かせません。

地盤調査の現場では、N値の測定結果をもとに地耐力を推定し、設計や施工計画に反映させていきます。N値が20以上であれば一般的に支持地盤として適用可能とされ、N値50以上になると非常に強固な地盤と評価されます。

Q2. N値が0から4程度の地盤はどのような特徴があり、どう対処すべきか?

A2. N値が0から4の範囲にある地盤は、地耐力が0から40kN/㎡程度と非常に低く、基本的には粘性土で構成される柔らかい地盤です。このような地盤は軟弱地盤として評価されることが多く、そのままでは建築物の基礎として不適切です。

特に地表面近くにこうした軟弱層が分布している場合、建物の沈下や不同沈下のリスクが高まります。実務的な対応としては、軟弱な土を良質な土と入れ替える置換工法や、表層部分を固化剤などで改良する浅層改良工法が求められます。

住宅建設においても、この範囲のN値が確認された場合は地盤改良が必須となるケースがほとんどです。地盤改良を行わずに建築を進めると、将来的に深刻な構造的問題を引き起こす可能性があるため、初期段階での適切な判断と対策が重要になります。

Q3. N値が4から10の地盤では、どのような注意点があるのか?

A3. N値が4から10の地盤は、地耐力が40から100kN/㎡程度となり、軟弱地盤と安定地盤の境界領域にあたります。この範囲の地盤は土質によって評価が大きく変わるため、慎重な判断が必要です。

砂質土の場合は「ゆるい」と分類される土層となり、比較的安定しているものの沈下の懸念が残ります。構造物の規模や重要度に応じて、技術的な判断に基づいた地盤改良の実施可否を検討する必要があります。一方、粘性土の場合は地盤改良を実施するケースが多くなります。

また、この範囲の地盤では地震時の挙動にも注意が必要です。構造計算上の地震時照査において、地盤沈下や液状化現象が発生する可能性を考慮しなければなりません。特に液状化リスクのある地域では、より詳細な地盤調査と対策の検討が求められます。

Q4. N値が10から30の地盤は支持地盤として使えるのか?

A4. N値が10から30の範囲にある地盤は、地耐力が100から300kN/㎡程度となり、おおむね基礎地盤として扱うことができる範囲です。ただし、基礎地盤として十分と判断するには、一般的にN値20以上が望ましいとされています。

N値が10程度の場合、住宅などの小規模で軽量な構造物であれば耐えられる可能性があります。しかし、土留壁や擁壁といった土木構造物の基礎地盤としては不十分なケースが多くなります。荷重が大きい構造物や重要度の高い施設では、より強固な地盤が求められるためです。

実務上、多くの事業者や設計者は、基礎地盤として満足できる条件としてN値20以上の土質、または岩盤であることを基準としています。この基準は長年の経験と実績に基づいており、構造物の安全性を確保する上で重要な目安となっています。

Q5. N値が30から50の地盤はどのような構造物に適しているのか?

A5. N値が30から50の範囲にある地盤は、地耐力が300から500kN/㎡程度となり、強固な地盤として評価されます。特にN値が30以上の砂質土であれば、中低層マンションなどの中規模建造物の建設に十分耐えられる地盤と判断されます。

この範囲の地盤は、土木構造物や建築構造物の基礎地盤として非常に適しており、多くの建設プロジェクトで理想的な支持層とみなされます。地盤改良が不要となるケースが多く、工期短縮やコスト削減にもつながります。

ただし、地盤が強固であることは利点である一方、杭打ちなどの基礎工事において施工難易度が高まる場合もあります。使用する機械や工法の選定においては、地盤の硬さを十分に考慮した計画が必要です。それでも、構造物の長期的な安定性という観点からは、非常に望ましい地盤条件といえます。

Q6. N値が50以上の非常に強固な地盤では、どのような点に注意すべきか?

A6. N値が50以上の地盤は、地耐力が500kN/㎡以上となり、大型建造物の建設に耐えられる非常に強固な地盤または岩盤と判断されます。土砂の場合でも非常に密な状態で堅固であり、地盤強度としては最も優れた条件です。

高層ビルや大規模インフラなど、重量級の構造物を支えるには理想的な地盤ですが、施工面では特別な配慮が必要になります。通常の工法や機械では効率が著しく低下するケースがあるため、岩盤施工に対応した特殊な機械や工法の採用を検討しなければなりません。

掘削作業においても、硬すぎる地盤は作業時間の延長やコスト増加の要因となります。事前の地盤調査で岩盤の存在が確認された場合は、施工計画の段階で岩盤対応の機材手配や工程調整を行うことが重要です。強固な地盤は構造物にとって有利ですが、施工性とのバランスを考えた総合的な判断が求められます。

Q7. N値と地耐力の関係から地盤改良の必要性をどう判断するのか?

A7. 地盤改良の要否判断は、N値と地耐力の相関関係を基本としながら、建設する構造物の種類、規模、重要度を総合的に考慮して行われます。一般的な目安として、N値が20未満の地盤では何らかの地盤改良が必要となるケースが多くなります。

住宅建築の場合、N値が10未満であれば地盤改良はほぼ必須と考えられます。N値が10から20の範囲では、建物の規模や構造によって判断が分かれます。軽量な木造住宅であれば許容される場合もありますが、重量のある鉄筋コンクリート造などでは改良が推奨されることが多いです。

また、土質の種類も重要な判断材料です。同じN値でも粘性土と砂質土では特性が異なり、粘性土の場合はより慎重な対応が求められます。さらに地震リスクの高い地域では、液状化対策も含めた総合的な地盤評価が不可欠です。専門家による技術的判断と、長期的な安全性を重視した意思決定が求められます。

Q8. 異なる土質でN値が同じ場合、地盤の評価は変わるのか?

A8. 同じN値であっても、土質の種類によって地盤の特性や評価は大きく異なります。主に粘性土と砂質土では、力学的な挙動が根本的に異なるため、N値だけで一律に判断することはできません。

粘性土は粘着力によって強度を発揮するため、含水状態や排水条件が強度に大きく影響します。時間経過とともに圧密沈下が進行する可能性があり、長期的な変形に注意が必要です。一方、砂質土は粒子間の摩擦力が主な強度源であり、締まり具合によって強度が決まります。地震時には液状化のリスクも考慮しなければなりません。

実務では、N値の数値に加えて、ボーリング調査で採取した土のサンプルを目視や試験で分析し、土質を正確に把握します。この情報を組み合わせることで、より精度の高い地盤評価と適切な対策の選定が可能になります。N値は重要な指標ですが、土質情報と合わせて総合的に判断することが、安全な建設工事の基本です。

Q9. 地盤調査でN値を測定する標準貫入試験とはどのような方法か?

A9. 標準貫入試験は、地盤のN値を測定するために最も広く用いられている調査方法です。この試験では、重さ63.5kgのハンマーを76cmの高さから自由落下させ、先端にサンプラーを取り付けたロッドを地中に打ち込みます。

具体的には、サンプラーを30cm貫入させるのに必要な打撃回数を測定し、その値をN値として記録します。試験は通常1メートルごとに実施され、地表から深部に向かって連続的にデータを取得していきます。これにより、地盤の深さ方向の強度分布を把握できます。

この試験の利点は、比較的簡便でありながら信頼性の高いデータが得られること、そして同時に土のサンプルも採取できるため土質判定にも活用できることです。日本では建築基準法に基づく地盤調査の標準的手法として位置づけられており、住宅から大規模構造物まで幅広く適用されています。測定されたN値は、設計や施工計画の基礎データとして不可欠な情報となります。