コーン指数とは？トラフィカビリティとN値との関係を徹底解説

若手技術者

コーン指数って何ですか?

ぜねた

コーン指数は土工機械の走行性を判定する指標です

若手技術者

どうやって計測するんですか?

ぜねた

コーンペネトロメーターと呼ばれるに試験器具をもちいて測定します。

・コーン指数が何かわからない
・コーン指数がどんな指標なのかわからない
・コーン指数の目安が知りたい

こんな悩みを解決します。

この記事では、 コーン指数の意味や求め方について解説しています。

これを読み終えれば、コーン指数がわかってトラフィカビリティについて理解が深まるので、 合理的な機械の選定が可能になります。

執筆者

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コーン指数とは？トラフィカビリティと密接に関係

若手技術者

コーン指数って何ですか?

ぜねた

地盤の固さをあらわす指標で土のコーン試験で測定できます

コーン指数とは、地盤の強さをあらわす指標の一つで単位は kN/m²です。コーン指数の値が小さいほどやわらかい土で、大きいほどかたい土と言えます。

コーン指数は以下の場合に使用します。

コーン指数の使用用途
・建設機械の走行性 (トラフィカビリティ)
・建設発生土の分類

それぞれ詳しく解説します。

建設機械の走行性

地盤が建設機械の走行に耐えられるかどうかを示す度合いをトラフィカビリティといいます｡

トラフィカビリティを表する指標として､コーンペネトロメーターで計測するコーン指数を用いるのが一般的です。

(社)日本道路協会 「道路土工要綱』では、コーン指数では以下のとおり記載されています。

この表の値は、同一のわだちを数回走行できるかどうかのコーン指数です。

ぜねた

実際の現場では走行の頻度が多い現場の場合には、もっと大きなコーン指数を確保する必要があります

建設発生土の分類

コーン指数は現場で発生する建設発生土を区分する際の1つの指標になります。

建設発生土を区分する際の指標は、以下のとおりです。

現場で発生した建設発生土は 「再生資源の利用の促進に関する法律』 を背景として、 建設発生土を指標に沿って区分し、有効に活用することが求められています。

ぜねた

建設発生土は基準に沿って、適切に活用しましょう

コーン指数の求め方

若手技術者

コーン指数ってどのように測定するんですか?

ぜねた

コーン指数は2種類の試験方法で測定します

コーン試験は強度試験の一種で、 試験方法は2種類あります。

土のコーン試験
・締固めた土のコーン指数試験(JIS A 1228)
・ポータブルコーン貫入試験 (JGS 1431)

それぞれ詳しく解説します。

締固めた土のコーン指数試験方法

コーン指数を測定する一般的な方法が JIS で定められた 「締固めた土のコーン指数試験」です。供試体は 4.75mm ふるいを通過した試料を内径10cm の突固め試験用に投入して作成します。

3層にわけて 2,5kg ランマーで落下高さ30cmの高さから、各層当たり25回突き固めることで供試体を作成します。

試験方法
供試体の上端部にコーンペネトロメーターを立てて、 1cm/sの速さで貫入させる
貫入量が5cm 7.5cm、10cm のときの貫入抵抗力を読み取る

コーン指数は以下の式で求めます。

qc=Qc÷A×10

qc: コーン指数 (kN/m²)、qc: 平均貫入抵抗(N)、A:コーン先端の底面積(cm)

3点の貫入抵抗力の平均値Qc (N) を、コーン先端の底面積 A(3.24 cm)で割ることでコーン指数を求めます。

ポータブルコーン貫入試験

ポータブルコーン貫入試験は、現地盤にコーンペネトロメーターを人力で貫入させて貫入抵抗を測定する方法です。

人力で貫入させる試験でるため、軟弱な地盤でも試験をおこなうことが可能であり、深さは5m以内が目安になります。

試験概要
測定したい地盤の上端部にコーンペネトロメーターを立てて、1cm/sの速さで貫入させる
深さ10cmごとに貫入抵抗を混み取る

測定結果は同一の試験地点で2回以上行い、測定深さごとの平均値を測定結果とします。

ポータブルコーン貫入試験は以下の種類があります。

・単管式
①16mm、長さ50cmのロッドを使用
コーンの貫入抵抗にロッド周辺の摩擦が生じます
そのため、貫入深さは3～5m程度が限界です

･二重管式
外管① 22mm、長さ50cmのロッドを使用。 内管は①16mm。
測定用の内管は外管に守られるため、コーンの貫入抵抗にロッド周面に摩擦が生じません
先端シュー付きは長さ40cm程度

ポータブルコーン貫入試験機には10cmごとに目盛り線があるため、 測定しやすい機械になっています。

なお、現場の土のコーン指数は以下の式で求めます。

qc=1.55×(KD+1.28+7.65N)

qc : コーン指数(kN/m²)、KD: 貫入力=荷重計読み値 (D)×補正係数(K)、N: 単管の場合ロッド本数

二重管式の場合は”さや管”があるため貫入させる部分に摩擦が生じませんが、単管の場合は試験機を土の中に押し込むため摩擦の抵抗が生じるため割り増し計算を行います。

摩擦を考慮した部分が、計算式のNで最後の項(7.65×N）の部分です。

現場で行う土質調査としては、比較的簡単に行うことができる試験です。

ポータブルコーン貫入試験とN値の関係

簡易貫入試験を行うことで、 Nd値を求めることが可能です。

N値=Nd/1.5

地盤工学会の「地盤調査法｣によると、 Nd=1.5N と近似することが可能であること記載されています。
※Nd≒ (1~2) N の範囲を取るため

簡易貫入試験の試験方法
荷重 49N (5kgf)のランマを50cmの高さから自由落下
ロッド先端に取り付けたコーンが10cm貫入するのに打撃回数 Nd を計測

ちなみに、10cm以上貫入した場合でも打撃回数Nと貫入量⊿h (cm) の関係から Nd値を求めることができます。

Nd=10N/⊿h

ちなみに、N値については[ N値とは? 換算N値の違いや求め方、地耐力との関係を1級土木施工管理技士が解説] で詳しく記載しています。

✅N値の求め方や、地耐力との関係を解説

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コーン指数【まとめ】

コーン指数の求め方や試験方法について解説しました。