孔内水平載荷試験（LLT）とは、ボーリング孔の中に測定装置を入れて孔の壁を水平方向に押し広げ、加えた圧力と孔が広がった量の関係から地盤の変形係数を求める試験です。地盤をその場で測る原位置試験のひとつで、試料を持ち帰る必要はありません。N値からの推定値の裏づけが欲しい層で、深度を絞って行います。
孔内水平載荷試験は何を測っているのか
孔の中で装置を膨らませ、どれだけの圧力で孔壁がどれだけ広がったかを記録します。硬い地盤は広がりにくく、軟らかい地盤はよく広がります。この関係から、地盤の変形しにくさを表す変形係数を求めます。
変形係数が地盤定数の中でどのような位置づけにあるかは、地盤定数とはで整理しています。
N値から推定するのと何が違う？
変形係数は、標準貫入試験のN値から経験式で推定することもでき、実務ではこちらのほうが広く使われます。ただし推定値です。孔内水平載荷試験は対象の地盤そのものを測るので、推定に頼らない値が得られます。
そのぶん、試験には時間と費用がかかります。すべての孔で行うものではなく、変形の検討が重要になる深度に絞って実施するのが一般的です。N値からの推定の考え方はN値から地盤定数を求める方法を参照してください。
孔内水平載荷試験の目的は？
日本でこの試験を行う主な目的は、基礎の設計に使う水平方向の地盤反力係数を求めることです。杭が地震や土圧で横から押されたとき、地盤がどれだけ抵抗するかを表す値で、試験で得た変形係数から算出します。道路橋示方書では、変形係数を地盤反力係数に換算する際の係数が、孔内水平載荷試験で求めた場合と、N値から E0＝2,800N で推定した場合とで別の値（常時で4と1）に定められています。この違いは変形係数をN値から推定するで図にしています。
試験の方式：等分布荷重と等変位
孔壁の押し方には2つの方式があります。ゴムチューブなどを液圧で膨らませて孔壁に均等な圧力をかける等分布荷重方式（プレッシャーメータ試験）と、剛な板を押し付けて孔壁を同じ量だけ押し広げる等変位方式（ボアホールジャッキ試験）です。土質地盤で広く使われる LLT やエラストメータは前者、岩盤用に開発された KKT は後者に当たります。
| 方式 | 押し方 | 代表的な装置 | 地盤工学会の基準 |
|---|---|---|---|
| 等分布荷重方式 | 膨らませて孔壁に均等な圧力をかける | LLT、エラストメータ | JGS 1531・JGS 3531（プレッシャーメータ試験） |
| 等変位方式 | 剛な板で孔壁を同じ量だけ押し広げる | KKT（岩盤用） | JGS 3532（ボアホールジャッキ試験） |
以前は JGS 1421「孔内水平載荷試験方法」1本でしたが、現在は表の3つの基準に分かれています。発注仕様書でも「等圧分布載荷法又は等変位載荷法」と両方を挙げ、これらの基準によるとする例があります。
等分布荷重方式には、加圧部が1つの室の1室型と、上・中・下の3室に分けて中央の室の変位を測る3室型があります。両者で求めた変形係数はおおむね一致すると報告されています。
結果の見方：圧力と孔壁変位の曲線
曲線は初期圧p0、降伏圧py、極限圧plで区切って読み、p0からpyまでの直線部の傾きから変形係数を求めます。
試験では、圧力を段階的に上げながら孔の半径の広がりを記録し、図のような曲線を描きます。はじめは装置が膨らんで孔壁に接し、掘削でゆるんだ孔壁を押し戻す区間です。その終わりの圧力が初期圧 p0 で、静止土圧の目安とみなされます。続いて圧力と変位がほぼ比例する直線部があり、直線から外れ始める点が降伏圧 py、さらに圧力を上げて地盤が破壊に近づく上限が極限圧 pl です。成果表には p0・py・pl と、直線部の傾き（地盤係数 Km）、変形係数 E が並びます。
変形係数の求め方
変形係数 E は、直線部の傾きから次の式で求めます。E ＝ (1 ＋ ν) × rm × Δp ／ Δr。Δp／Δr は直線部での圧力の増分と半径の増分の比（地盤係数 Km）、rm は直線部の中間の孔の半径、ν はポアソン比で、0.3 とする例が一般的です。孔のまわりの地盤を平面ひずみとみなして導かれる式です。
公開されている成果表の例で確かめると、Km ＝ 55,000 kN/m³、rm ＝ 3.35 cm の場合、E ＝ (1 ＋ 0.3) × 0.0335 m × 55,000 ≒ 2,400 kN/m² となり、表に記載された値と一致します（当社による検算）。同じ地点の N値は 2 でした。
どのような案件で行うのか
主に杭の水平抵抗、擁壁や山留めの検討、N値からの推定では説明がつきにくい地盤の確認で実施します。
- 杭が水平方向の力を受ける場合の抵抗を検討するとき
- 擁壁や山留めなど、地盤の変形が構造物の挙動に直結するとき
- N値からの推定では説明がつきにくい地盤で、実測値の裏づけが要るとき
いずれも、地盤の強さそのものより、どれだけ変形するかが問題になる場面です。支持力を見る支持層の判定とは着目点が異なります（支持層とは）。
報告書では実測値と推定値をどう扱う？
報告書には、実施した深度と、そこで得られた変形係数を記載します。標準貫入試験や室内土質試験の結果と並べて整合を確かめ、設計に使う値を決めます。実測していない層はN値からの推定値に頼るため、層ごとに推定値を出し、実測値と並べる作業が欠かせません。
サファリテックの地質調査AI「CAMEL GEO」は、柱状図PDFからN値を読み取り、設計指針を選んで層ごとの地盤定数（γt・c・φ・E 等）を根拠つきで算出します。地盤定数一覧表はExcelで、報告書のドラフトはWordで出力できます。実測値と推定値のどちらを採用するかは技術者が判断し、推定値の算出と転記をCAMEL GEOが引き受けます。詳しくはサービス資料をご覧ください。
- Q.孔内水平載荷試験では何が分かりますか？
- A.地盤の変形係数です。ボーリング孔の壁を水平方向に押し広げ、加えた圧力と広がった量の関係から求めます。
- Q.N値から推定するのではだめですか？
- A.推定でよい場合も多くあります。ただし変形が設計上の要点になる場合は、実測値の裏づけが求められることがあります。
- Q.すべての孔で実施するものですか？
- A.通常はそうしません。時間と費用がかかるため、変形の検討が重要になる深度に絞って実施します。発注仕様書でも、目的や地質条件を考えて適切な箇所を選ぶとされています。
- Q.変形係数はどう計算しますか？
- A.圧力と孔壁変位の曲線の直線部から、E ＝ (1 ＋ ν) × rm × Δp ／ Δr で求めます。rm は直線部の中間の孔の半径、ν はポアソン比で 0.3 とする例が一般的です。
- Q.LLT と KKT の違いは何ですか？
- A.押し方が違います。LLT は装置を膨らませて孔壁に均等な圧力をかける等分布荷重方式、KKT は剛な板で孔壁を同じ量だけ押し広げる等変位方式で、岩盤用に開発されました。
参考文献
- 1.地盤工学会「地盤調査の方法と解説（2013）正誤表」2025年1月8日更新（表-2.2.1：JGS 1421 から JGS 1531・JGS 3531・JGS 3532 への置き換え）
- 2.地盤工学会 地盤調査規格・基準委員会 平成22年度第3回議事録（等圧方式と等変位方式の分離）
- 3.Kawai ほか「Trends in the Standardization of PMT in Japan」ISP8, ISSMGE, 2025（試験の目的、1室型と3室型、KKT）
- 4.神戸市「地質・土質調査業務共通仕様書」第502条 孔内載荷試験
- 5.奈良市 公開の地質調査報告書（プレッシャーメータ試験の結果の解析：曲線の区分と変形係数の式）
- 6.鳥取県「鳥取県立美術館（仮称）整備に係る地質調査」載荷試験結果（成果表の例）
- 7.全国地質調査業協会連合会「技術フォーラム2021」論文 2021_010・2021_011（LLT 試験装置）
- 8.日本道路協会『道路橋示方書・同解説 Ⅳ下部構造編』平成29年11月 8.5.3（地盤反力係数の換算係数）
この記事の監修
小林 由快株式会社サファリテック 代表取締役
北海道大学工学部卒。建設コンサルタントの株式会社日水コンで、土木設計と工事監理に従事。リクルートからの業務委託で新規事業開発も経験。現在はサファリテックの代表取締役として、建設・土木向けAIプロダクトの開発を率いている。
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柱状図や土質試験のPDFを読み取り、N値の抽出から地盤定数の算出、報告書のドラフトと図表の作成までを支援するAIです。
- 柱状図・土質試験PDFの読み取り（技術者の確認が前提）
- N値の換算と、地盤定数（γt・c・φ・E）の算出根拠つき出力
- 報告書 第1〜5章のドラフトと、N値分布図・断面図・柱状図綴りの作図
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