JP7369960B2 - 地盤沈下量を予測するための方法、プログラム、及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、地盤沈下量を予測するための方法、プログラム、及びシステムに関する。

軟弱地盤の上に建築物等が建築されると、建築物等の自重により沈下して建築物等の水平が損なわれる不同沈下を生じる場合がある。水平の復元が困難な場合には建築物が放棄され、たとえ復元できたとしても莫大な補修コストが発生する。水平が損なわれた建物等を続けて使用すると使用者の健康が損なわれる場合もある。従って、建築物等を建築する前に、地盤を構成する土質を調査することで、不同沈下のリスクが高い軟弱地盤か否か、どの程度の地盤沈下量が想定されるかを把握することが望ましい。

例えば、特許文献１には、建物の建築予定の敷地に、建物の重量による地盤沈下がどの程度生じるかを、事前に解析するための建物敷地の地盤解析装置が開示されている。当該地盤解析装置は、地盤に貫入される捻り角錐を用いるスウェーデン式サウンディング試験の試験結果である、捻り角錐に加えた荷重Ｗｓｗ、捻り角錐を回転操作して地盤に貫入させた際における、捻り角錐の所定貫入量当たりの半回転数Ｎｓｗ、及び、地盤の圧密層の厚さ寸法Ｈと、建物の単位面積当たりの荷重ｑとに基づいて、捻り角錐を貫入した地点の地盤沈下量Ｓを算出する地盤沈下量算出手段を備えていることを特徴としている。

また、例えば、特許文献２には、圧密による地盤沈下量を地盤に加わる荷重と地盤の間隙比との対応関係から算出する圧密計算装置が開示されている。当該圧密計算装置は、地盤の種類に基づく膨張指数を入力する膨張指数入力手段と、施工過程毎に地盤に加わる荷重を算出し、前回の施工過程の荷重と比較する比較手段と、前記比較の結果、今回の施工過程の荷重が前回の施工過程の荷重より小さければ地盤に加わる荷重と地盤の間隙比との対応関係を膨張指数に基づいて再設定する再設定手段とを有することを特徴としている。

特開２００２－５４１２８号公報 特開２００１－８１７６６号公報

ところで、地盤の不同沈下は、軟弱地盤の軟弱土が建物を支える力を失っていることによって発生する問題である。このため、地盤沈下量の予測は、精度よく地盤を構成する軟弱土の性質について判定し、地盤沈下量を予測する必要がある。
しかしながら、特許文献１に開示のスウェーデン式サウンディング試験による地盤沈下量を予測するスウェーデン式予測方法は、地盤が破壊されるときの荷重を測定することで、地盤の硬さを判別する方法であるが、直接軟弱土の性質について調査して判定する方法ではない。このため、このスウェーデン式予測方法の判定精度が低く、信頼性の高い地盤沈下量の予測を提供することができない。
また、特許文献２に開示の圧密による地盤沈下量の算出のような圧密試験方法は、精度よく地盤沈下量を予測することができるが、この圧密試験を実施するために、数週間に亘る長い時間が必要となり、試験の手間及びコストの増大が生じてしまう。よって、小規模の建築工事、例えば戸建住宅の建築に係る地盤沈下の予測調査に対しては、この圧密試験方法は、適切な地盤沈下量の予測方法ではない。

本発明はこのような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の目的は、簡易かつ高精度に地盤沈下量を予測することができる、地盤沈下量を予測するための方法、プログラム、及びシステムを提供することである。

本発明の一態様に係る地盤沈下量予測方法は、土試料に剪断応力を印加する応力印加工程と、剪断応力によって、土試料が弾性変形する第１状態から、非弾性変形する第２状態に移行しようとするときに、第１状態と第２状態との境界における剪断歪である降伏歪を取得する降伏歪取得工程と、降伏歪を用いて、土試料が属する地盤の沈下量を予測する沈下量予測工程と、を含む。

この方法によれば、簡易かつ高精度に地盤沈下量を予測することができる。

上記方法において、土試料は、地盤から採取されたシルト質の土であり、乱れた土によって構成されてもよい。

この方法によれば、土試料の準備を便宜にすることができる。

上記方法において、応力印加工程は、正弦波振動又は単方向の回転運動により、土試料に剪断応力を徐々に増加することを含んでもよい。

この方法によれば、再現性の高い測定データを得ることができる。

上記方法において、応力印加工程は、レオメータを用いて、土試料に剪断応力を印加することを含んでもよい。

この方法によれば、簡易な装置を用いて、降伏歪を取得することができる。

上記方法において、沈下予測工程は、降伏歪を用いて、降伏歪と相関する、予測圧縮指数又は予測膨張指数と、予測間隙比とのそれぞれを取得することを含んでもよい。

この方法によれば、簡易な方法を用いて、圧縮指数又は膨張指数と、間隙比とを予測することができる。

上記方法において、予測圧縮指数又は予測膨張指数と、予測間隙比とのそれぞれを取得することは、予め算定した剪断歪と圧縮指数との第１相関式を用いて、降伏歪に対応する予測圧縮指数を算定すること、又は予め算定した剪断歪と膨張指数との第２相関式を用いて、降伏歪に対応する予測膨張指数を算定することと、予め算定した剪断歪と間隙比との第３相関式を用いて、降伏歪に対応する予測間隙比を算定することと、を含んでもよい。

この方法によれば、簡易な方法を用いて、圧縮指数又は膨張指数と、間隙比とを予測することができる。

上記方法において、土試料情報を取得する情報取得工程、をさらに含んでもよい。

この方法によれば、測定対象となる土試料情報を簡単に取得することができる。

上記方法において、土試料の情報は、少なくとも、地盤から採取された土試料の採取位置と関連する、圧密層厚情報と圧力情報と、を含んでもよい。

この方法によれば、地盤沈下量を予測するための土試料情報を取得するができる。

上記方法において、圧力情報は、地盤の外部からの荷重がないときに、採取位置よりも浅い位置にある土が採取位置に与える有効上載圧である第１圧力情報と、地盤の外部からの荷重による採取位置に与える増加圧力である第２圧力情報と、地盤の土の圧密降伏応力である第３圧力情報と、を含んでもよい。

この方法によれば、地盤沈下量を予測するための土試料情報を取得するができる。

上記方法において、沈下予測工程は、予測圧縮指数又は予測膨張指数と、予測間隙比と、土試料の情報とを用いて、土試料が属する地盤の沈下量を計算して予測すること、を含んでもよい。

この方法によれば、簡易な方法を用いて、精度よく土試料が属する地盤の沈下量を計算することができる。

本発明の他の一態様に係る地盤沈下量予測方法は、土試料に剪断応力を徐々に増加して印加する応力印加工程と、剪断応力によって、土試料の貯蔵弾性率が一定な値である第１値から低下して第２値に至るときに、第２値に対応する剪断歪を降伏歪として取得する降伏歪取得工程と、降伏歪を用いて、土試料が属する地盤の沈下量を予測する沈下量予測工程と、を含み、第２値は、前記第１値よりも２％以上２０％以下低下した数値であってもよい。

この方法によれば、簡易な方法を用いて、降伏歪を取得することができる。

上記方法において、第２値は、第１値よりも５％低下した数値である。

この方法によれば、簡易な方法を用いて、降伏歪を取得することができる。

本発明の一態様に係る地盤沈下量予測プログラムは、１つ又は複数のコンピュータに、本発明の何れか一つの態様に係る地盤沈下量予測方法を用いた処理を実行させる。

このプログラムによれば、簡易かつ高精度に地盤沈下量を予測することができる。

本発明の一態様に係る地盤沈下量予測システムは、本発明の何れか一つの態様に係る地盤沈下量予測方法に関する処理を実行する情報処理部を備える。

このシステムによれば、簡易かつ高精度に地盤沈下量を予測することができる。

本発明によれば、簡易かつ高精度に地盤沈下量を予測することが可能な、地盤沈下量を予測するための方法、プログラム、及びシステムを提供することである。

本実施形態に係る地盤沈下量予測システムの構成を説明するためのブロック図である。 本実施形態に係る回転型レオメータの構成を説明するための図である。 本実施形態に係る回転型レオメータの測定部の構成を説明するための図である。 本実施形態に係る回転型レオメータの測定部の構成を説明するための図である。 本実施形態に係る回転型レオメータの測定部の構成を説明するための図である。 本実施形態に係る回転型レオメータの測定部の構成を説明するための図である。 本実施形態に係る回転型レオメータの制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本実施形態に係る回転型レオメータによって生成された貯蔵弾性率－剪断歪曲線を示す図である。 本実施形態に係るコンピュータの構成を説明するためのブロック図である。 本実施形態に係る第１相関情報ＤＢの一例を示す図である。 本実施形態に係る第２相関情報ＤＢの一例を示す図である。 本実施形態に係る第３相関情報ＤＢの一例を示す図である。 本実施形態に係る第１相関情報ＤＢに対応するγ_e-Ｃ_cプロット図及び近似曲線を示す図である。 本実施形態に係る第２相関情報ＤＢに対応するγ_e-Ｃ_sプロット図及び近似曲線を示す図である。 本実施形態に係る第３相関情報ＤＢに対応するγ_e-ｅプロット図及び近似曲線を示す図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムによる地盤沈下量の予測を説明するためのフローチャート図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムの測定に用いられる土試料の種類を説明するための図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムの測定に用いられる土試料の種類を説明するための図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムの測定に用いられる土試料の品質を説明するための図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムによる予測地盤沈下量と公定法による地盤沈下量との差を説明するための図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムによる予測地盤沈下量と公定法による地盤沈下量との関係を説明するための図である。 本実施形態に係る地盤沈下量予測システムによる予測地盤沈下量の差の割合を説明するための図である。

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

［実施形態］
＜地盤沈下量予測システム１＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１の構成を説明するためのブロック図である。

本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１は、試料のレオロジー特性を測定する回転型レオメータ２と、回転型レオメータ２の測定結果に対して計算や分析等の処理を実行するコンピュータ３とを備えている。この回転型レオメータ２及びコンピュータ３は、通信ケーブルＬを介して通信可能に接続されている。なお、回転型レオメータ２及びコンピュータ３は、通信ケーブルＬではなく、ＬＡＮ、インターネット等のネットワークを介して互いに通信可能に接続されていてもよい。

＜回転型レオメータ２＞
次に、図２乃至図５を参照しながら、本実施形態に係る回転型レオメータ２の構成について説明する。図２は、本実施形態の回転型レオメータ２の構成を説明するための図である。図３ａ乃至図３ｄは、本実施形態の回転型レオメータ２の測定部１０の構成を説明するための図である。図４は、本実施形態に係る回転型レオメータ２の制御部２０の構成を説明するためのブロック図である。図５は、本実施形態に係る回転型レオメータ２によって生成された貯蔵弾性率－剪断歪曲線を示す図である。

本実施形態に係る回転型レオメータ２は、測定部１０と、測定部１０の動作を制御する制御部２０と、全体の動作を駆動する駆動部３０と、測定部１０を支持しながら制御部２０及び駆動部３０を収容するハウジング４０とを備えている。

測定部１０は、可動な上部測定部１０ａと、ハウジング４０に固定されている下部測定部１０ｂとを有する。また、上部測定部１０ａ及び下部測定部１０ｂの各構成部品が同軸に設けられている。

上部測定部１０ａは、上部センサ１１と、この上部センサ１１が取り付けられているロッド１３とを有する。この上部センサ１１は、円板状のセンサであり、表面に刻み加工が施されてもよい。また、上部センサ１１の直径及びロッド１３の直径とも、１０ｍｍである。ロッド１３は、駆動部３０の駆動力を上部センサ１１に伝達するように、駆動部３０に連結されている。

下部測定部１０ｂは、下部センサ１２と、下部プレート１４と、フェンス１６とを有する。下部プレート１４は、ハウジング４０に固定されており、下部センサ１２は、下部プレート１４の上面の中央側に設けられており、フェンス１６は、下部センサ１２の上面から突起するようにこの下部センサ１２の中央側に設けられている。

また、下部センサ１２は、円板状のセンサであり、表面に刻み加工が施されてもよい。この下部センサ１２は、上部センサ１１よりも大きく形成され、直径が２１ｍｍである。下部プレート１４は、円板状をなしており、直径が７０ｍｍである。なお、以下の説明では、上部センサ１１と下部センサ１２とを区別しない場合に、「両センサ」と総称することがある。

フェンス１６は、リング状をなしており、外壁面の直径が１３ｍｍであり、内壁面の直径が１１ｍｍである。すなわち、フェンス１６の内壁面の形状は、上部センサ１１の外形よりも少々大きく形成されている。こうして、上部センサ１１がフェンス１６の内側に入って下部センサ１２に向かうことが可能である。また、フェンス１６が下部センサ１２に取り付けたときに、フェンス１６の下部センサ１２の上面から突起する高さ（以下、「フェンス１６の突起高さ」とする。）は３ｍｍである。こうして、フェンス１６の内壁面と、下部センサ１２の上面とは、凹部１８を構成する。

この凹部１８は、試料を収容するとともに、下部センサ１２の機能を発揮する。また、凹部１８によって、液体以外の試料、例えば粉末状の試料、小さな粒や塊等によって構成されている試料のような、レオロジー特性を測定するために一定の量（一定な厚さ）が必要な試料に対して、その測定条件を形成することができる。さらに、凹部１８の内壁面、すなわちフェンス１６の内壁面の直径は、この内壁面に対して正弦波振動又は単方向の回転をしながらこの内壁面を通過する上部センサ１１の直径よりも１ｍｍ程度大きく形成されている。このような構成によって、上部センサ１１の動作の自由度を確保することができるとともに、両センサによって測定されたデータの再現性を向上することができる。

制御部２０は、情報処理部の一例であり、ＣＰＵ又はＧＰＵとして構成されるプロセッサ２１と、ＤＲＡＭ等によって構成されデータやプログラムを一時的に記憶するメインメモリ２２と、ユーザ等との間で情報のやり取りを行う入出力部２３と、有線又は無線の通信を制御する通信部２４と、磁気ディスク又はフラッシュメモリ等によって構成されデータやプログラムを記憶するストレージ２５とを備える。

プロセッサ２１は、ストレージ２５等に記憶されているプログラムをメインメモリ２２に読み込んで、そのプログラムに含まれる命令を実行する。入出力部２３は、例えば、キーボード等の入力装置、及びディスプレイ等の出力装置を含む。

通信部２４は、ネットワークアダプタ等のハードウェア、各種の通信用ソフトウェア、又はこれらの組み合わせとして実装される。本実施形態では、通信部２４は、コンピュータ３等の外部の装置との通信を行う。

また、プロセッサ２１は、ストレージ２５等に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行することによって、試料のレオロジー特性の測定に関する処理を実行する応力印加部２１１と、応力印加部２１１によって測定されたデータの処理に関する処理を実行する降伏歪取得部２１２とを有する。

応力印加部２１１は、試料に応力を印加することによって、試料のレオロジー特性を測定する。本実施形態に係る応力印加部２１１は、例えば、土試料に剪断応力を印加することによって、その土試料のレオロジー特性を測定する。また、本実施形態に係る測定の対象となるレオロジー特性は、剪断応力の増加による、土試料の貯蔵弾性率Ｇ´及びその貯蔵弾性率Ｇ´に対応する剪断歪γの変化特性である。なお、以下のでは、特別な説明がない場合、試料は、地盤から採取された土試料を例として説明する。

また、応力印加部２１１は、例えば、測定部１０の上部センサ１１を用いて、下部センサ１２側の凹部１８に保持されている土試料に接触して剪断応力を印加する。この応力印加部２１１は、例えば、上部センサ１１の下部センサ１２に対しての正回転と逆回転とが交差に行われる正弦波振動により、土試料への印加する剪断応力を徐々に増加する。また、応力印加部２１１は、単方向の回転運動により、土試料への印加する剪断応力を徐々に増加してもよい。

降伏歪取得部２１２は、応力印加部２１１によって測定された土試料の貯蔵弾性率Ｇ´及びその貯蔵弾性率Ｇ´に対応する剪断歪γの測定データを記憶してまとめることで、貯蔵弾性率－剪断歪曲線を生成する。そして、降伏歪取得部２１２は、生成した土試料に係る貯蔵弾性率－剪断歪曲線を用いて、降伏歪γ_eを取得する。

ここで、土試料は、印加される剪断応力の増加によって、弾性変形する第１状態から、非弾性変形する第２状態に移行する。貯蔵弾性率－剪断歪曲線の形状から捉えると、図５に示すように、土試料が弾性変形するときに、貯蔵弾性率－剪断歪曲線の形状はほぼ水平の直線状をなしている。一方、土試料が非弾性変形するときに、貯蔵弾性率－剪断歪曲線の形状は貯蔵弾性率Ｇ´が減少する方向に折れ曲がるように傾斜し、スリップ状をなしている。以下では、貯蔵弾性率－剪断歪曲線の、土試料が弾性変形するときに係るほぼ水平の直線である部分を「貯蔵弾性率プラト域」とし、この貯蔵弾性率プラト域に係る一定な値である貯蔵弾性率Ｇ´を「プラト域の貯蔵弾性率Ｇ_p´」とする。なお、非弾性変形する第２状態は、弾塑性変形及び塑性変形等の弾性変形以外の様々な変形状態を含む。

本実施形態に係る降伏歪γ_eは、土試料が剪断応力によって弾性変形する第１状態から、非弾性変形する第２状態に移行しようとするときに、第１状態と第２状態との境界における剪断歪γである。すなわち、降伏歪γ_eは、土試料の弾性限度である。図５の場合において、貯蔵弾性率－剪断歪曲線の降伏歪γ_eよりも左側の部分は、弾性変形する第１状態を示し、貯蔵弾性率－剪断歪曲線の降伏歪γ_eよりも右側の部分は、非弾性変形する第２状態を示す。また、本実施形態に係る境界は、弾性変形する第１状態から非弾性変形する第２状態に移行するときの変化点であるが、土の性質の相違によって、境界は一定な範囲を有する境界領域であってもよい。

また、本実施形態に係る降伏歪γ_eは、貯蔵弾性率－剪断歪曲線の折れ曲がり部分に位置する。降伏歪γ_eと貯蔵弾性率プラト域との関係から捉えると、普通の土や特殊土等の土の性質によって違いがあるが、降伏歪γ_eは、第１値であるプラト域の貯蔵弾性率Ｇ_p´から、この第１値の約２％以上２０％以下低下した場合の第２値である貯蔵弾性率Ｇ´に対応する剪断歪γである。また、普通の住宅を建つための地盤に係る土試料の場合では、降伏歪γ_eは、第１値であるプラト域の貯蔵弾性率Ｇ_p´から約５％低下した第２値に対応する剪断歪γである。言い換えれば、図５に示すように、降伏歪γ_eに対応する第２値である貯蔵弾性率Ｇ_e´と第１値であるプラト域の貯蔵弾性率Ｇ_p´との差ΔＧ´は、約プラト域の貯蔵弾性率Ｇ_p´の５％である。

このように、本実施形態に係る回転型レオメータ２は、制御部２０の制御に基づいて、上部センサ１１が、その上部センサ１１及び下部センサ１２の間に配置されている土試料に対して正弦波振動を与える。そして、回転型レオメータ２の両センサは、両センサの間の試料に生じる応力（トルク）及び変位を検出し、土試料のレオロジー特性を測定し、降伏歪γ_eを取得する。

＜コンピュータ３＞
続いて、図６乃至図１２を参照しながら、本実施形態に係るコンピュータ３の構成について説明する。図６は、本実施形態に係るコンピュータ３の構成を説明するためのブロック図である。図７は、本実施形態に係る第１相関情報ＤＢ３５１の一例を示す図である。図８は、本実施形態に係る第２相関情報ＤＢ３５２の一例を示す図である。図９は、本実施形態に係る第３相関情報ＤＢ３５３の一例を示す図である。図１０は、本実施形態に係る第１相関情報ＤＢ３５１に対応するγ_e-Ｃ_cプロット図及び近似曲線を示す図である。図１１は、本実施形態に係る第２相関情報ＤＢ３５２に対応するγ_e-Ｃ_sプロット図及び近似曲線を示す図である。図１２は、本実施形態に係る第３相関情報ＤＢ３５３に対応するγ_e-ｅプロット図及び近似曲線を示す図である。

コンピュータ３は、情報処理部の一例であり、ＣＰＵ又はＧＰＵとして構成されるプロセッサ３１と、ＤＲＡＭ等によって構成されデータやプログラムを一時的に記憶するメインメモリ３２と、ユーザ等との間で情報のやり取りを行う入出力部３３と、有線又は無線の通信を制御する通信部３４と、磁気ディスク又はフラッシュメモリ等によって構成されデータやプログラムを記憶するストレージ３５とを備える。

プロセッサ３１は、ストレージ３５等に記憶されているプログラムをメインメモリ３２に読み込んで、そのプログラムに含まれる命令を実行する。

入出力部３３は、例えば、キーボード、マウス、及びタッチパネル等の情報入力装置、マイクロフォン等の音声入力装置、カメラ等の画像入力装置、ディスプレイ等の画像出力装置、及びスピーカ等の音声出力装置を含む。

通信部３４は、ネットワークアダプタ等のハードウェア、各種の通信用ソフトウェア、又はこれらの組み合わせとして実装される。本実施形態では、通信部３４は、回転型レオメータ２等の外部の装置との通信を行う。

ストレージ３５は、地盤の沈下量を予測するための様々な情報を記憶し、例えば、降伏歪γ_eと圧縮指数Ｃ_cとの相関性を示す第１相関情報ＤＢ３５１と、降伏歪γ_eと膨張指数Ｃ_sとの相関性を示す第２相関情報ＤＢ３５２と、降伏歪γ_eと間隙比ｅとの相関性を示す第３相関情報ＤＢ３５３とを有する。また、第１相関情報ＤＢ３５１、第２相関情報ＤＢ３５２及び第３相関情報ＤＢ３５３の少なくとも一部が、コンピュータ３以外の他の装置において管理されるようにしてもよい。なお、ここでは、ストレージ３５を第１相関情報ＤＢ３５１及び第２相関情報ＤＢ３５２の両方を有する構成として説明したが、ストレージ３５は、必要に応じて、第１相関情報ＤＢ３５１又は第２相関情報ＤＢ３５２の任意の一方を有してもよい。

第１相関情報ＤＢ３５１は、後述する予測圧縮指数を算定するための数式（１）を生成するためのデータベースであり、図７に示すように、第１相関性の一例である様々な土試料の降伏歪γ_eと圧縮指数Ｃ_cの相関性を示すデータ、すなわち、各降伏歪γ_eの数値と、各降伏歪γ_eの数値に対応する各圧縮指数Ｃ_cの数値とに関する測定データを格納する。また、第１相関情報ＤＢ３５１に格納されている測定データは、予め公定法（例えば、ＪＩＳ Ａ １２１７に係る土の段階載荷による圧密試験方法）に基づく圧密試験によって測定された試験結果データである。このため、このような圧密試験の方法等の説明を省略する。

第２相関情報ＤＢ３５２は、後述する予測膨張指数を算定するための数式（２）を生成するためのデータベースであり、図８に示すように、第２相関性の一例である様々な土試料の降伏歪γ_eと膨張指数Ｃ_sの相関性を示すデータ、すなわち、各降伏歪γ_eの数値と、各降伏歪γ_eの数値に対応する各膨張指数Ｃ_sの数値とに関する測定データを格納する。また、第２相関情報ＤＢ３５２に格納されている測定データは、予め公定法（例えば、ＪＩＳ Ａ １２１７に係る土の段階載荷による圧密試験方法）に基づく圧密試験によって測定された試験結果データである。このため、このような圧密試験の方法等の説明を省略する。

第３相関情報ＤＢ３５３は、後述する予測間隙比を算定するための数式（３）を生成するためのデータベースであり、図９に示すように、第３相関性の一例である降伏歪γ_eと間間隙比ｅとの相関性を示すデータ、すなわち、各降伏歪γ_eの数値と、各降伏歪γ_eの数値に対応する各間隙比ｅの数値とに関する測定データを格納する。また、第３相関情報ＤＢ３５３に格納されている測定データは、予め公定法（例えば、ＪＩＳ Ａ １２０２に係る土粒子の密度試験方法）に基づく密度試験によって測定された試験結果データである。このため、このような密度試験の方法等の説明を省略する。

また、プロセッサ３１は、ストレージ３５等に記憶されているプログラムに含まれる命令を実行することによって、土試料情報の取得に関する処理を実行する試料情報取得部３１１と、土試料が属する地盤の沈下量Ｓの予測に関する処理を実行する沈下量予測部３１２とを有する。

試料情報取得部３１１は、例えば、コンピュータ３から入力された、土試料に関する土試料情報を取得する。ここで、土試料情報は、地盤沈下量の予測に必要なデータの一部であり、土試料の採取位置に関する情報、土試料に係る地盤情報、及びその地盤に建つ予定の建物等の情報を含む。

具体的には、土試料情報は、例えば、少なくとも、圧密層厚Ｈに関する情報と、圧力情報とを含む。また、圧力情報は、例えば、有効上載圧ｐ₀と、増加圧力Δｐと、圧密降伏応力ｐ_cとを含む。ここで、有効上載圧ｐ₀、増加圧力Δｐ、及び圧密降伏応力ｐ_cは、一般的な意味を有する。すなわち、有効上載圧ｐ₀は、地盤の外部からの荷重（例えば、地盤の上に建つ建物による荷重等）がないときに、採取位置よりも浅い位置にある土がその採取位置に与える圧力である。増加圧力Δｐは、地盤の外部からの荷重（例えば、地盤の上に建った建物による荷重等）による採取位置に与える増加圧力である。圧密降伏応力ｐ_cは、地盤の土の圧密降伏応力である。なお、有効上載圧ｐ₀は、第１圧力情報の一例であり、増加圧力Δｐは、第２圧力情報の一例であり、圧密降伏応力ｐ_cは、第３圧力情報の一例である。

沈下量予測部３１２は、土試料の降伏歪γ_eを用いて、土試料が属する地盤の沈下量Ｓを予測する。具体的には、沈下量予測部３１２は、土試料の降伏歪γ_eを用いて予測圧縮指数Ｃ_crの算定に関する処理を実行する圧縮指数予測部３１２１と、土試料の降伏歪γ_eを用いて予測膨張指数Ｃ_srの算定に関する処理を実行する膨張指数予測部３１２２と、土試料の降伏歪γ_eを用いて予測間隙比ｅ_rの算定に関する処理を実行する間隙比予測部３１２３と、土試料の予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_srと、予測間隙比ｅ_rとを用いて土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓの算定に関する処理を実行する沈下量算定部３１２４とを有する。なお、ここでは、沈下量予測部３１２は圧縮指数予測部３１２１及び膨張指数予測部３１２２の両方を有する構成として説明したが、沈下量予測部３１２は、圧縮指数予測部３１２１又は膨張指数予測部３１２２の任意の一方を有してもよい。

圧縮指数予測部３１２１は、以下の数式（１）によって、土試料の予測圧縮指数Ｃ_crを算定する。
Ｃ_cr＝７．８５＊γ_e ^0.60 ・・・ （１）

ここで、数式（１）を生成方法は以下となる。圧縮指数予測部３１２１は、第１相関情報ＤＢ３５１に格納されている測定データを取得し、それらの測定データを用いて図１０に示すようなγ_e-Ｃ_cプロット図及び近似曲線を生成する。そして、圧縮指数予測部３１２１は、この近似曲線の指数関数近似により、上記の近似式である数式（１）を生成する。また、この場合に係る決定係数Ｒ₁ ²は、０．７３である。なお、第１相関情報ＤＢ３５１に格納されている測定データが変更しない限り、圧縮指数予測部３１２１は、一回だけ上記の数式（１）を生成して記憶する。すなわち、圧縮指数予測部３１２１は、予測圧縮指数Ｃ_crを算定する度に数式（１）を生成する必要がない。一方、第１相関情報ＤＢ３５１に格納されている測定データが変更した場合、圧縮指数予測部３１２１は、上述した数式（１）の生成方法に基づいて、改めて数式（１）を生成してもよい。

膨張指数予測部３１２２は、以下の数式（２）によって、土試料の予測膨張指数Ｃ_srを算定する。
Ｃ_sr＝０．０１４＊γ_e ・・・ （２）

ここで、数式（２）を生成方法は以下となる。膨張指数予測部３１２２は、第２相関情報ＤＢ３５２に格納されている測定データを取得し、それらの測定データを用いて図１１に示すようなγ_e-Ｃ_sプロット図及び近似曲線を生成する。そして、膨張指数予測部３１２２は、この近似曲線の指数関数近似により、上記の近似式である数式（２）を生成する。また、この場合に係る決定係数Ｒ₂ ²は、０．７３４である。なお、第２相関情報ＤＢ３５２に格納されている測定データが変更しない限り、膨張指数予測部３１２２は、一回だけ上記の数式（２）を生成して記憶する。すなわち、膨張指数予測部３１２２は、予測膨張指数Ｃ_srを算定する度に数式（２）を生成する必要がない。一方、第２相関情報ＤＢ３５２に格納されている測定データが変更した場合、膨張指数予測部３１２２は、上述した数式（２）の生成方法に基づいて、改めて数式（２）を生成してもよい。

間隙比予測部３１２３は、以下の数式（３）によって、予測間隙比ｅ_rを算定する。
ｅ_0r＝８．９７＊γ_e^^0.38 ・・・ （３）

ここで、数式（３）を生成方法は以下となる。間隙比予測部３１２３は、第３相関情報ＤＢ３５３に格納されている測定データを取得し、図１２に示すようなγ_e-ｅプロット図及び近似曲線を生成する。そして、間隙比予測部３１２３は、この近似曲線の指数関数近似により、上記の近似式である数式（３）を生成する。また、この場合に係る決定係数Ｒ₃ ²は、０．５７である。なお、第３相関情報ＤＢ３５３に格納されている測定データが変更しない限り、間隙比予測部３１２３は、一回だけ上記の数式（３）を生成して記憶する。すなわち、間隙比予測部３１２３は、予測間隙比ｅ_rを算定する度に数式（３）を生成する必要がない。一方、第３相関情報ＤＢ３５３に格納されている測定データが変更した場合、間隙比予測部３１２３は、上述した数式（３）の生成方法に基づいて、改めて数式（３）を生成してもよい。

沈下量算定部３１２４は、予測沈下量Ｓ_rを算出する。具体的には、圧縮指数予測部３１２１が土試料の予測圧縮指数Ｃ_crを算定した場合に、沈下量算定部３１２４は、以下の数式（４）によって予測沈下量Ｓ_rを算出する。一方、膨張指数予測部３１２２が土試料の予測膨張指数Ｃ_srを算定した場合に、沈下量算定部３１２４は、以下の数式（５）によって予測沈下量Ｓ_rを算出する。
Ｓ＝Ｈ＊Ｃ_c／（１＋ｅ₀）＊ｌｏｇ₁₀｛（ｐ₀＋Δｐ）／ｐ_c｝ ・・・ （４）
Ｓ＝Ｈ＊Ｃ_s／（１＋ｅ₀）＊ｌｏｇ₁₀｛（ｐ₀＋Δｐ）／ｐ_c｝ ・・・ （５）

ここで、数式（４）及び数式（５）の違いは、予測圧縮指数Ｃ_cr及び予測膨張指数Ｃ_srのどちらを採用することのみである。また、数式（４）及び数式（５）に係る「Ｈ」、「ｐ₀」、「Δｐ」及び「ｐ_c」は、上述した土試料情報に係る「圧密層厚Ｈ」、「有効上載圧ｐ₀」、「増加圧力Δｐ」及び「圧密降伏応力ｐ_c」と同じものである。「Ｓ」は、土試料が属する地盤の沈下量を示し、単位は「ｍ」である。「Ｈ」の単位は、「ｍ」である。「ｐ₀」、「Δｐ」及び「ｐ_c」の単位は、「ｋＮ／ｍ²」である。

また、この数式（４）及び数式（５）において、「Ｃ_c」、「Ｃ_s」及び「ｅ₀」には、公定法に基づいて行われる圧密試験及び密度試験によって測定された「圧縮指数Ｃ_c」、「膨張指数Ｃ_s」及び「間隙比ｅ」（以下、「公定法による圧縮指数Ｃ_c」、「公定法による膨張指数Ｃ_s」及び「公定法による間隙比ｅ」とする。）と、間隙比予測部３１２３及び沈下量算定部３１２４が算出した「予測圧縮指数Ｃ_cr」、「予測膨張指数Ｃ_sr」及び「予測間隙比ｅ_r」との両方が含まれる。同様に、「沈下量Ｓ」には、「公定法による圧縮指数Ｃ_c」又は「公定法による膨張指数Ｃ_s」と、「公定法による間隙比ｅ」とを用いて算定される「公定法による沈下量Ｓ」と、「予測圧縮指数Ｃ_cr」又は「予測膨張指数Ｃ_sr」と、「予測間隙比ｅ_r」とを用いて算定される「予測沈下量Ｓ_r」との両方が含まれる。すなわち、数式（４）及び数式（５）は、公定法による沈下量Ｓの計算と、予測沈下量Ｓ_rの計算と共通の数式である。

こうして、沈下量算定部３１２４は、予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_srと、予測間隙比ｅ_rとのそれぞれを、対応する数式（４）又は数式（５）に係る「Ｃ_c」又は「Ｃ_s」と、「ｅ₀」とに代入して、土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓ_rを算定する。

このように、本実施形態に係るコンピュータ３は、土試料の降伏歪γ_eを用いて、予測圧縮指数Ｃ_cr及び予測間隙比ｅ_rのそれぞれを算定する。そして、コンピュータ３は、算定した予測圧縮指数Ｃ_cr及び予測間隙比ｅ_rを用いて、土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓ_rを予測する。

＜地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測工程＞
続いて、図１３を参照しながら、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測工程について説明する。図１３は、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測を説明するためのフローチャート図である。

ここで、地盤沈下量予測システム１による地盤沈下の予測を説明する前に、まず、土塊を例として、降伏歪γ_eと、圧縮指数Ｃ_c又は膨張指数Ｃ_sと、間隙比ｅとの相関性について説明する。降伏歪γ_eは、土塊の弾性変形と非弾性変形との境界における剪断歪γ、すなわち土塊の弾性限度である。土塊の間隙比ｅは、土塊における土と、水及び／又は空気との比率である。圧縮指数Ｃ_c及び膨張指数Ｃ_sは、土塊の硬さを示す数値である。

土塊は、少なくとも、土粒子と、空気又は／及び水とによって構成されている。土塊における相隣する土粒子の間隙には、空気又は／及び水が存在している。また、一般的には、土粒子の間隙の大きい土塊は、柔軟性が高く、圧縮性が大きく、降伏歪γ_eが大きい。逆に、土粒子の間隙の小さい土塊は、柔軟性が低く、圧縮性が小さく、降伏歪γ_eが小さい。すなわち、土塊における降伏歪γ_eと、間隙比ｅと、圧縮指数Ｃ_c又は膨張指数Ｃ_sとのそれぞれは、比例するように相関する。このため、土塊の降伏歪γ_eを測定して取得することによって、この土塊の降伏歪γ_eに相関する、間隙比ｅと、圧縮指数Ｃ_c又は膨張指数Ｃ_sとを予測することができる。

本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による地盤沈下の予測工程の説明に戻る。
まず、土試料を準備する（Ｓ１０）。

本実施形態では、地盤沈下量を予測しようとする地盤からシルト質の土を採取することで、土試料を準備する。具体的には、例えば、地盤沈下量を予測しようとする地盤にある採取位置から、シルト質の土試料をＳＷＳ試験機の試験孔から採取する。そして、採取された土試料をすみやかにポリエチレン製袋に封入し、冷暗所に保管する。なお、地盤に建てる建物等の重さ等の仕様によって、土試料の採取位置の深さは変化する。例えば、重さが約２ｔ／ｍ²である戸建住宅を建つ場合では、土試料の採取位置の深さは約０ｍ以上５ｍ以下の範囲であればよい。すなわち、土試料の採取位置は、地盤の一定な深さがある位置に限られることがなく、地盤の浅い位置であってもよく、さらに、地盤の表面であってもよい。

ここで、本実施形態に係る土試料について詳細に説明する。まず、図１４（ａ）乃至図１５を参照しながら、本実施形態に係る土試料の種類について説明する。本実施形態に係る土試料は、地盤沈下量の予測に用いられるものであり、シルト質を有する。また、異なる種類の土の降伏歪が異なるという視点から捉えると、図１４（ａ）、（ｂ）及び図１５に示すように、測定ＩＤ１乃至２９に係る腐植土の降伏歪γ_eはほぼ０．０５以上の範囲に分布しており、測定ＩＤ３０乃至１１２に係るシルト質の土の降伏歪γ_eはほぼ０．０５以下の範囲に分布している。このため、本実施形態に係る土試料は、降伏歪γ_eが約０．０５以下の土である。
次に、本実施形態に係る土試料の品質について説明する。本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による測定は、通常の地盤沈下量による測定（例えば、圧密試験及びＳＷＳ試験等による測定）と異なって、その降伏歪γ_eの測定結果が、測定対象である土試料の品質（土の乱れ程度）による影響を受けること少ない。言い換えれば、降伏歪γ_eの測定結果の精度を維持するために、通常の地盤沈下量による測定は、乱れの少ない土によって構成された土試料（以下、「乱れの少ない土試料」とする）を採用する必要がある。これに対して、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による測定は、様々な品質を有する土試料を使用することができる。すなわち、本実施形態に係る土試料は、乱れの少ない土試料に限られることがなく、乱れが多い土によって構成された土試料（以下、「乱れた土試料」とする）であってもよい。また、「乱れの少ない土試料」及び「乱れた土試料」のそれぞれを採用する場合に係る降伏歪γ_eの測定結果について、後述する「土試料の降伏歪γ_eを取得する（Ｓ１３）」で説明する。

次に、土試料を設置する（Ｓ１１）。

本実施形態では、土試料が回転型レオメータ２の測定部１０に設置される。具体的には、測定部１０の下部測定部１０ｂの凹部１８に、フェンス１６の突起高さを超えるように、ステップＳ１０において準備された土試料を乗せる。そして、凹部１８に乗せられた土試料の表面をスパーテルで軽く慣らし、土試料の上面をフェンス１６の突起高さと一致させる。

続いて、土試料に剪断応力を印加する（Ｓ１２）。

本実施形態では、地盤沈下量予測システム１は、回転型レオメータ２の上部センサ１１を用いて、ステップＳ１１において下部測定部１０ｂの凹部１８に設置された土試料に対して作用する剪断応力を徐々に増加するように印加する。

具体的には、回転型レオメータ２の制御部２０は、上部センサ１１の土試料への剪断応力の印加動作を制御する。例えば、制御部２０は、まず、上部センサ１１が土試料に与える鉛直方向の荷重が５Ｎになるように、上部センサ１１を土試料に接触させる。そして、制御部２０は、上部センサ１１が土試料に印加する剪断応力が１０Ｐａから直線的に増加するとともに、周波数が１Ｈｚになるように、上部センサ１１を土試料に対して正回転と逆回転とが交差に行われる正弦波振動させる。また、この場合において、上部センサ１１が滑り始めた時点で、上部センサ１１による剪断応力の印加が停止される。すなわち、土試料が弾性変形する第１状態から塑性変形する第２状態に移行した時点で、両センサによる土試料に対する測定が終了する。

また、地盤沈下量予測システム１は、上部センサ１１を土試料に剪断応力を印加させるとともに、上部センサ１１及び下部センサ１２を用いて、剪断応力の増加による土試料の貯蔵弾性率Ｇ´及びその貯蔵弾性率Ｇ´に対応する剪断歪γの変化に関するデータを測定する。そして、地盤沈下量予測システム１は、回転型レオメータ２の制御部２０を用いて、測定されたデータを記憶し、貯蔵弾性率－剪断歪曲線を生成する。

次に、土試料の降伏歪γ_eを取得する（Ｓ１３）。

本実施形態では、地盤沈下量予測システム１は、回転型レオメータ２の制御部２０を用いて、ステップＳ１２において生成された貯蔵弾性率－剪断歪曲線から降伏歪γ_eを取得する。具体的には、制御部２０は、土試料の貯蔵弾性率－剪断歪曲線を用いて、例えば、第１値であるプラト域の貯蔵弾性率Ｇ_p´から約５％低下した第２値に対応する剪断歪γを降伏歪γ_eとして取得する。

ここで、図１６を参照しながら、品質の異なる土試料を採用する場合のそれぞれの降伏歪γ_eの測定結果について説明する。図１６は、本実施形態に係る土試料の品質を説明するための図である。図１６の表の左列に係るγ_e1は、乱れた土試料を採用する場合における降伏歪の測定結果であり、図１６の表の中央列に係るγ_e2は、乱れが少ない土試料を採用する場合における降伏歪の測定結果であり、図１６の表の右列に係るΔγ_eは、乱れた土試料の降伏歪γ_e1と、乱れが少ない土試料の降伏歪γ_e2との差である。また、これらの差Δγ_eの平均値は０．００６であるため、乱れた土試料の降伏歪γ_e1と、乱れが少ない土試料の降伏歪γ_e2とはほぼ変わっていない。このように、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１は、乱れが少ない土試料のみならず、乱れた土試料の降伏歪γ_eを高精度に測定することができる。従って、本実施形態に係る地盤沈下量予測は、様々な品質を有する土試料を採用することができ、簡易に地盤沈下量の予測に係る土試料を準備することができる。

続いて、土試料の予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_Srを算定する（Ｓ１４）。

本実施形態では、地盤沈下量予測システム１は、コンピュータ３を用いて、ステップＳ１３において回転型レオメータ２によって取得された土試料の降伏歪γ_eを用いて、土試料の予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_Srを取得する。この場合において、コンピュータ３は、土試料の降伏歪γ_eを数式（１）に代入して、予測圧縮指数Ｃ_crを算定し、又は土試料の降伏歪γ_eを数式（２）に代入して、予測膨張指数Ｃ_Srを算定する。

また、ステップＳ１４の実行とともに、土試料が属する地盤の予測間隙比ｅ_rを算定する（Ｓ１５）。
本実施形態では、コンピュータ３は、ステップＳ１３において回転型レオメータ２によって取得された土試料の降伏歪γ_eを用いて、土試料の予測間隙比ｅ_rを取得する。この場合において、コンピュータ３は、土試料の降伏歪γ_eを数式（３）に代入して、予測間隙比ｅ_rを算定する。

また、ステップＳ１０乃至Ｓ１５の実行とともに、土試料に関する土試料情報を取得する（Ｓ２０）。

本実施形態では、地盤沈下量予測システム１は、コンピュータ３に入力された、土試料に関する土試料情報を取得する。具体的には、地盤沈下量予測システム１のコンピュータ３は、例えば、入力された土試料に係る圧密層厚Ｈ、有効上載圧ｐ₀、増加圧力Δｐ及び圧密降伏応力ｐ_cを取得する。

その後、土試料が属する地盤の沈下量を予測する（Ｓ３０）。

本実施形態では、地盤沈下量予測システム１は、地盤沈下量を予測しようとする土試料の降伏歪γ_eを用いて、土試料が属する地盤の沈下量を予測する。

具体的には、地盤沈下量予測システム１のコンピュータ３は、土試料の降伏歪γ_eによって、ステップＳ１４において算定された土試料の予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_Srと、ステップＳ１５において算定された土試料の予測間隙比ｅ_rと、ステップＳ２０において取得された土試料情報とを用いて、土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓ_rを予測する。この場合において、コンピュータ３は、予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_Srと、予測間隙比ｅ_rと、土試料情報に係る圧密層厚Ｈ、有効上載圧ｐ₀、増加圧力Δｐ及び圧密降伏応力ｐ_cと、を数式（４）又は数式（５）に代入して、予測沈下量Ｓ_rを算定する。

こうして、土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓ_rの予測が完了する。

なお、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測工程では、測定する度に必要な土試料の量は約１０ｃｍ³である。また、土試料を回転型レオメータ２に設置してから、土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓ_rの予測が完了するまでに必要な時間は、約１０分である。このため、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測は、迅速かつ簡易に行われることができる。

＜地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量予測の精度の検証＞
続いて、図１７乃至図１９を参照しながら、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量予測の精度について検証する。図１７は、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による予測地盤沈下量Ｓ_rと公定法による地盤沈下量Ｓとの差ΔＳを説明するための図である。図１７において、予測地盤沈下量Ｓ_rと公定法による地盤沈下量Ｓとのそれぞれの単位は「ｍ」であり、両者の差ΔＳの単位は「ｃｍ」である。また、図１８は、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による予測地盤沈下量Ｓ_rと公定法による地盤沈下量Ｓとの関係を説明するための図である。図１８において、直線は差ΔＳが「０」のときを示し、直線及び破線によって挟まれている部分は差ΔＳが１ｃｍ以内の範囲を示し、破線及び一点鎖線によって挟まれている部分は差ΔＳが２ｃｍ以内の範囲を示す。さらに、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による予測地盤沈下量Ｓ_rの差ΔＳの割合を説明するための図である。

ところで、戸建住宅が不同沈下事故に認定される量では、国土交通省告示第１６５３号の傾斜に係る不具合の基準によると、住宅の傾きが６／１０００以上のときに、住宅の品質に瑕疵が存する可能性が高いと判断される。また、住宅業界では、地盤の傾きが５／１０００以上のときに、住宅の品質に瑕疵が存する可能性が高いと判断される。

また、この地盤の傾きが「５／１０００以上」である判断基準について、一般的な大きさを有する戸建住宅（以下、「一般戸建住宅」とする。）を例として説明する。ここで、一般戸建住宅とは、平面視形状の長辺が８ｍであり、短辺が６ｍであるものをいう。５／１０００の傾きが発生した場合に、このような一般戸建住宅の一部の沈下量は約５ｃｍである。このため、一般戸建住宅では、地盤の傾きが５ｃｍ以上の場合に住宅の品質に瑕疵が生じ、地盤の傾きが５ｃｍ未満の場合に住宅の品質に瑕疵が生じないと言える。

従って、予測地盤沈下量Ｓ_rが公定法による地盤沈下量Ｓに対しての差ΔＳが５ｃｍ未満であれば、その予測地盤沈下量Ｓ_rに係る予測対象となる地盤に一般戸建住宅を建つと、その一般戸建住宅は地盤の５ｃｍ以上の不同沈下による住宅の品質問題が生じる場合がほぼない。

これらのことから、以下では、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１による予測地盤沈下量Ｓ_r及び公定法による地盤沈下量Ｓの測定データの一部（２３件）を用いて、それぞれの差ΔＳが５ｃｍ未満であるか否かを分析することで、地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量予測の精度について検証する。なお、これらの測定データとも数式（３）によって算定されたデータである。

図１７乃至図１９（ｂ）に示すように、比較データの２３件において、予測地盤沈下量Ｓ_rと公定法による地盤沈下量Ｓとの差ΔＳが１ｃｍ以内のものは、比較ＩＤ１，３，４，５，７，８，１０，１１，１３，１５，１７，１８，１９の１３件があり、今回の検証対象の全体の約５７％を占める。また、差ΔＳが１ｃｍを超えて２ｃｍ以内のものは、比較ＩＤ６，１２，１４，１６，２０，２１，２２の７件があり、今回の検証対象の全体の約３０％を占める。差ΔＳが２ｃｍを超えて５ｃｍ以内のものは、比較ＩＤ２，９，２３の３件があり、今回の検証対象の全体の約１３％を占める。これらに対して、差ΔＳが５ｃｍを超えたものはない。

この結果によって、本実施形態に係る地盤沈下量予測システム１によって予測された２３件の予測地盤沈下量Ｓ_rの全件の差ΔＳは、５ｃｍ以内という実用できる範囲内に収まれている。このため、地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測は、実際に戸建住宅を建つための地盤の沈下量予測に使用することができる。

また、より詳しく説明すると、上記の検証例における２３件の予測地盤沈下量Ｓ_rの全件の差ΔＳは、２．２ｃｍ以内、すなわち５ｃｍ以内という判断基準の半分以下の範囲内に収まれている。このため、地盤沈下量予測システム１による地盤沈下量の予測は、高精度の不同沈下を予測することを実現することができる。

このように、本実施形態では、上述した特徴を有する地盤沈下量を予測することによって、土試料の降伏歪γ_eを取得することだけによって、予測圧縮指数Ｃ_cr又は予測膨張指数Ｃ_Srと、予測間隙比ｅ_rとを予測し、土試料が属する地盤の予測沈下量Ｓｒを算定することが可能となる。このため、本実施形態に係る地盤沈下量の予測は、別途の圧密試験及び密度試験によって圧縮指数Ｃ_c又は予測膨張指数Ｃ_Sと、間隙比ｅとのそれぞれを算出する必要なく、地盤沈下量の予測に係る工夫、時間及びコスト等が減少される。よって、地盤沈下量の予測が簡易かつ迅速に行われることができる。
また、本実施形態に係る地盤沈下量の予測結果の差ΔＳが、住宅品質に瑕疵があると判断する場合の基準範囲以外のものである。このため、地盤沈下量の予測結果は、高い精度及び信頼性を有するものであり、実際に戸建住宅を建つための地盤の沈下量予測に使用することができる。
また、本実施形態に係る地盤沈下量の予測は、乱れが少ない土試料のみならず、乱れた土試料を採用することができるため、土試料の採取や保存等が便宜になる。すなわち、本実施形態に係る地盤沈下量の予測は、様々な品質の土試料の使用を可能にすることで、簡易に地盤沈下量の予測に係る土試料の準備を実現できる。よって、地盤沈下量の予測が簡易かつ迅速に行われることができる。
また、本実施形態に係る地盤沈下量の予測に必要な土試料は、僅かの１０ｃｍ³程であるため、土試料の採取がＳＷＳ調査機のような簡易な装置で行われることができ、専用の採取装置の用意及び大量な土試料の準備等に係る手間やコスト等の負担を抑制することができ、簡易に地盤沈下量予測のための準備を行うことができる。
また、本実施形態に係る地盤沈下量の予測に必要な時間は、僅かの１０分程であるため、迅速に地盤沈下量の予測結果を得ることができる。よって、この地盤沈下量の予測結果に基づく建築工事等が効率よく行われることができ、地盤沈下量の予測による経済的な効果及び利益を向上することができる。
また、本実施形態に係る地盤沈下量の予測に係る操作は、準備された土試料を回転型レオメータ２に設置することのみであるため、地盤沈下量の予測に係る操作が簡単になり、地盤沈下量の予測に係る工夫やコスト等を低減できるとともに、操作ミス等による予測結果の精度不良を抑制することができる。
従って、本実施形態に係る土試料の降伏歪γ_eにより地盤沈下量を予測することは、簡易かつ高精度に地盤沈下量を予測することができる。

［変形例］
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。以下では、本発明に係る変形例について説明する。

上記実施形態では、土試料への剪断応力の印加は回転型レオメータ２によって行われるものとして説明したが、上記構成に限定されるものではなく、コンピュータ３が回転型レオメータ２の内部に設けられているものであってもよい。

上記実施形態では、コンピュータ３が回転型レオメータ２の外部に設けられているものとして説明したが、上記構成に限定されるものではなく、コンピュータ３が回転型レオメータ２の内部に設けられているものであってもよい。

上記実施形態では、ストレージ３５は第１相関情報ＤＢ３５１、第２相関情報ＤＢ３５２及び第３相関情報ＤＢ３５３を有するものとして説明したが、上記構成に限定されるものではなく、ストレージ３５は異なる情報ＤＢ又は他の情報ＤＢを有してもよい。例えば、ストレージ３５は、第１相関情報ＤＢ３５１、第２相関情報ＤＢ３５２及び第３相関情報ＤＢ３５３のほかに、特殊土に関する情報ＤＢをさらに有してもよい。

上記実施形態では、土試料はＳＷＳ試験機によって採取されるものとして説明したが、上記構成に限定されるものではなく、異なる方法によって採取されるものであってもよい。

上記実施形態では、フェンス１６は下部センサ１２に取り付けられたものとして説明したが、上記構成に限定されるものではなく、土試料を保持するとともに、両センサによる測定が出来れば、フェンス１６は様々な寸法、形状、及び取付位置を有することができる。例えば、フェンス１６は、上部センサ１１に取り付けられたものであってもよい。また、上部センサ１１及び下部センサ１２の両方に寸法が異なるフェンスが取り付けられてもよい。さらに、フェンス１６は、リング状以外の形状であってもよい。

上記実施形態では、予測沈下量Ｓ_rを計算するときに、回転型レオメータ２によって取得された降伏歪γ_eがそのまま予測沈下量Ｓ_rの計算に使用されているが、上記方法に限定されるものではない。例えば、回転型レオメータ２によって取得された降伏歪γ_eに対して所定な量の調整を行ってもよい。この場合において、調整後の降伏歪γ_eを用いて予測沈下量Ｓ_rを計算すればよい。また、降伏歪γ_eは、一定な公差を有するものであってもよい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…地盤沈下量予測システム、２…回転型レオメータ、３…コンピュータ、１０…測定部、１０ａ…上部測定部、１０ｂ…下部測定部、１１…上部センサ、１２…下部センサ、１３…ロッド、１４…下部プレート、１６…フェンス、１８…凹部、２０…制御部、２１１…応力印加部、２１２…降伏歪取得部、３１１…試料情報取得部、３１２…沈下量予測部、３１２１…圧縮指数予測部、３１２２…膨張指数予測部、３１２３…間隙比予測部、３１２４…沈下量算定部

Claims (13)

1. 土試料に剪断応力を印加する応力印加工程と、
   前記剪断応力によって、土試料が弾性変形する第１状態から、非弾性変形する第２状態に移行しようとするときに、前記第１状態と前記第２状態との境界における剪断歪である降伏歪を取得する降伏歪取得工程と、
   前記降伏歪を用いて、前記降伏歪と相関する、予測圧縮指数又は予測膨張指数と、予測間隙比とのそれぞれを取得し、前記予測圧縮指数又は前記予測膨張指数と、前記予測間隙比とに基づいて、土試料が属する地盤の予測沈下量を取得する沈下量予測工程と、
   を含む、
   地盤沈下量予測方法。
2. 前記土試料は、地盤から採取されたシルト質の土であり、乱れた土によって構成されることができる、請求項１に記載の地盤沈下量予測方法。
3. 前記応力印加工程は、正弦波振動又は単方向の回転運動により、土試料に剪断応力を徐々に増加することを含む、請求項１又は２に記載の地盤沈下量予測方法。
4. 前記応力印加工程は、レオメータを用いて、土試料に剪断応力を印加することを含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載の地盤沈下量予測方法。
5. 前記沈下量予測工程は、
   予め算定した剪断歪と圧縮指数との第１相関式を用いて、前記降伏歪に対応する前記予測圧縮指数を算定すること、又は予め算定した剪断歪と膨張指数との第２相関式を用いて、前記降伏歪に対応する前記予測膨張指数を算定することと、
   予め算定した剪断歪と間隙比との第３相関式を用いて、前記降伏歪に対応する前記予測間隙比を算定することと、
   を含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載の地盤沈下量予測方法。
6. 土試料情報を取得する情報取得工程、をさらに含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載の地盤沈下量予測方法。
7. 前記土試料情報は、少なくとも、地盤から採取された土試料の採取位置と関連する、圧密層厚情報と圧力情報とを含む、請求項６に記載の地盤沈下量予測方法。
8. 前記圧力情報は、前記地盤の外部からの荷重がないときに、前記採取位置よりも浅い位置にある土が前記採取位置に与える有効上載圧である第１圧力情報と、前記地盤の外部からの荷重による前記採取位置に与える増加圧力である第２圧力情報と、前記地盤の土の圧密降伏応力である第３圧力情報と、を含む、請求項７に記載の地盤沈下量予測方法。
9. 前記沈下量予測工程は、前記予測圧縮指数又は前記予測膨張指数と、前記予測間隙比と、前記土試料情報とを用いて、土試料が属する地盤の予測沈下量を取得すること、を含む、請求項６乃至８の何れか一項に記載の地盤沈下量予測方法。
10. 土試料に剪断応力を徐々に増加して印加する応力印加工程と、
    前記剪断応力によって、土試料の貯蔵弾性率が一定な値である第１値から低下して第２値に至るときに、前記第２値に対応する剪断歪を降伏歪として取得する降伏歪取得工程と、
    前記降伏歪を用いて、前記降伏歪と相関する、予測圧縮指数又は予測膨張指数と、予測間隙比とのそれぞれを取得し、前記予測圧縮指数又は前記予測膨張指数と、前記予測間隙比とに基づいて、土試料が属する地盤の予測沈下量を取得する沈下量予測工程と、
    を含み、
    前記第２値は、前記第１値よりも２％以上２０％以下低下した数値である、
    地盤沈下量予測方法。
11. 前記第２値は、前記第１値よりも５％低下した数値である、請求項１０に記載の地盤沈下量予測方法。
12. １つ又は複数のコンピュータに、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の地盤沈下量予測方法を用いた処理を実行させる、
    地盤の沈下量を予測するための地盤沈下量予測プログラム。
13. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の地盤沈下量予測方法に関する処理を実行する情報処理部を備える、
    地盤沈下量予測システム。