粒径加積曲線の見方｜均等係数・D10の読み取りと、細粒分含有率による分類を図で解説

土はさまざまな大きさの土粒子で構成されており、その分布状態を求めるのが粒度試験の目的です。全地連の教養読本（『地質と調査』159号）によれば、75 μm 以上の粒径については規定のふるいを用いたふるい分析で、75 μm 未満についてはストークスの法則を利用した沈降分析で粒径分布を求め、それぞれの結果を合わせて粒径加積曲線を作成します。ふるいの目より細かい粒子は、水中で沈む速さの違いから粒径を求めているわけです。

国土交通省の河川砂防技術基準 調査編は、河川堤防の軟弱地盤調査で行う土質試験の一覧で、粒度試験から得られる値を「粒径加積曲線、有効径 D10、均等係数 Uc、曲率係数 U′c など」としています。粒度試験は砂質土・礫質土だけでなく粘性土の試験項目にも入っており、柱状図の土質名を室内試験で裏づける基本の試験です。粒径による区分そのものは「土質区分・土質記号とは」を参照してください。

読み方は一つです。図1のように、縦軸の通過率から横に線を引き、曲線と交わった点の横軸の値を読みます。通過率10%に対応する粒径が有効径 D10、50%に対応する粒径が50%粒径 D50 です。河川砂防技術基準 設計編は D10 を「10%粒径」、D50 を「平均粒径」とも呼んでいます。調査編の河道特性調査では、粒径分布の60%通過粒径 d60 を河床材料の代表粒径に使っており、同じ読み方が地盤以外にも通用します。

曲線の形は、粒径のばらつきを表します。曲線が立っているほど粒の大きさが揃い、なだらかなほど大小の粒が混ざっています。この幅を数値にしたのが均等係数 Uc です。

W・P の区分は、全地連の柱状図要領が載せる地盤材料の工学的分類体系（JGS 0051）によるもので、細粒分が5%未満の粗粒土を Uc≧10 なら「粒径幅の広い（記号 W）」、Uc＜10 なら「分級された（記号 P）」に細区分します。曲率係数 U′c も、河川砂防技術基準が粒度試験の成果として Uc と並べて挙げる指標です。

曲線を読むと、その土に礫分・砂分・細粒分がそれぞれ何パーセント含まれるかが分かります。粒径の境界は 0.075 mm（75 μm）と 2 mm で、0.075 mm 未満が細粒分、0.075〜2 mm が砂分、2 mm 以上が礫分です。全地連の柱状図要領は、粒度試験や液性限界・塑性限界試験を実施したときは、その結果に基づき地盤材料の工学的分類方法（JGS 0051）に従って土質名を記入するとしています。現場観察による現場土質名と、試験にもとづく分類名は、要領では別の欄に書きます。

分類名を決める境界は、細粒分の 5% と 15% です。粗粒土（粗粒分が50%を超える土）のうち、礫分が砂分より多いものが礫質土、砂分が礫分より多いものが砂質土で、細粒分が5%未満なら「礫」「砂」、5%以上15%未満なら「細粒分まじり」、15%以上なら「細粒分質」が付きます。砂分・礫分についても同じ 5%・15% の境界で「砂まじり」「砂質」などが付きます。礫質土の例は表のとおりです。

河川砂防技術基準 調査編 第15章は、液状化地盤の本調査で、液状化が想定される土層では細粒分含有率 FC を把握するために試料採取の深さを 1.0 m ごとに1試料とし、液状化の発生が想定される層では深さ方向に 1.0 m に1か所の間隔を目安に粒度試験を実施する、としています。理由として同基準が挙げるのは、簡易式による液状化の判定では、その結果がN値とともに細粒分含有率 FC によっても大きく変わることと、粒度試験結果のばらつきが大きいことです。砂質土・礫質土で求める値は「粒径加積曲線、50%粒径 D50、有効径 D10、細粒分含有率 FC など」と書き分けられています。

どの土層が対象になるかにも粒径が効きます。河川砂防技術基準 設計編は、フィルダムの耐震の例示として道路橋示方書Ⅴ耐震設計編が定める「地震時に強度低下が生じる可能性がある土層」の条件を引いており、地下水位面が現地盤面から 10 m 以内、現地盤面から 20 m 以内にあることに加えて、平均粒径 D50 が 10 mm 以下かつ 10%粒径 D10 が 1 mm 以下、細粒分含有率 FC が 35% 以下（35% を超えても塑性指数 Ip が 15% 以下）の飽和砂質土層、の4つすべてに該当することとしています。粒径加積曲線から読む D50・D10・FC が、そのまま対象土層かどうかの判定材料になります。地下水位との組み合わせで見る値です。

粒径加積曲線は、試験を行った試料ごとに作成します。報告書には曲線そのものを載せるほか、礫分・砂分・細粒分の割合や D10・Uc を試料ごとの試験結果一覧表にまとめ、深度と土質名を並べて本文の土質区分や地盤定数の根拠にします。整理の手順は「室内土質試験の結果整理」にまとめました。

電子納品では、粒度試験のデータシートは3枚1組です。地質・土質調査成果電子納品要領の解説（令和8年2月）は、1試料・1試験ごとに1つの電子データシートのファイルを作ることとし、土の粒度試験を例に「データシート4241：土の粒度試験（ふるい分析）」「4242：土の粒度試験（2 mm ふるい通過分分析）」「4243：土の粒度試験（粒径加積曲線）」のすべてを1ファイルにまとめると説明しています。データシートごとにファイルを分けることも、1ファイルに複数の試料を入れることもできません。様式は地盤工学会のデータシート様式が基本です。電子納品の全体は「ボーリングデータの電子納品とは」で扱っています。

液状化の検討では 1.0 m ごとに粒度試験を行うため、孔数と深さに比例して試料が増えます。1試料ずつデータシートから含有率と粒径を拾って一覧表に転記し、柱状図の土質名と突き合わせる作業は、判断よりも量の仕事です。

サファリテックの地質調査AI「CAMEL GEO」は、室内土質試験の成績表を読み取って一覧表に整理し、粒度などの結果を確定・解析します。土質試験結果一覧表はExcelで出力でき、報告書のドラフトにもつながるので、技術者は分類の妥当性の確認に時間を使えます。詳しくはサービス資料をご覧ください。