要するに、ふるい分析が重要なのは、土壌の粒度分布を決定するからです。これは、土壌の強度、透水性、および全体的な工学的挙動に直接影響を与える基本的な特性です。このシンプルな試験は、土壌を分類し、さまざまな建設および環境条件下でどのように機能するかを予測するために必要な基礎データを提供します。
土壌の組成を理解することは学術的な演習ではありません。それはその実際の性能を予測するための基礎です。ふるい分析は粗粒土の主要なツールであり、単純なサンプルから水の流れ、安定性、支持力に関する重要な予測を導き出します。
ふるい分析が明らかにするもの：粒度曲線
ふるい分析は、粒状材料の粒度分布を評価するために使用される機械的な手順です。そのシンプルさと信頼性により、地盤工学試験の基礎となっています。
試験の仕組み
既知の重量の乾燥土壌サンプルを、ワイヤーメッシュふるいのスタックの一番上に置きます。各ふるいは、上から下に向かって徐々に開口部が小さくなっています。
スタックは機械的に揺らされ、粒子はそれらの直径よりも小さい開口部を持つふるいに保持されるまで落下します。各ふるいに保持された材料は計量され、その結果は粒度分布曲線を作成するために使用されます。
出力：粒度曲線
結果は単一の数値ではなく、粒度曲線です。このグラフは、特定の粒径よりも細かい土壌の割合をプロットします。この曲線の形状は、土壌の組成について詳細な物語を語ります。
主要な分類パラメーター
この曲線から、砂利、砂、および細粒土（シルトと粘土）の割合を決定します。細粒土は、No. 200ふるい（0.075 mm）を通過する粒子として定義されます。この初期の分類は、あらゆる土壌分類の最初のステップです。
また、D10、D30、D60などの主要な直径も特定します。これらは、土壌の10％、30％、および60％（重量比）がそれよりも細かい粒径を表します。これらの値は抽象的な点ではなく、さらなる分析のための不可欠な入力です。
粒径から工学的決定へ
ふるい分析の真の重要性は、その結果が重要な工学的および設計上の決定を下すためにどのように使用されるかにあります。粒度曲線は、土壌の挙動に関する予測を解き放つ鍵です。
土壌分類
ふるい分析の主な用途は、統一土壌分類システム（USCS）などのシステムを使用して粗粒土（砂と砂利）を分類することです。分類により、エンジニアは、良好に級化された砂利（GW）、不良に級化された砂（SP）、またはシルト質砂（SM）のいずれを扱っているかを判断できます。それぞれが大きく異なる工学的特性を持っています。
水理伝導率（透水性）の予測
土壌粒子のサイズは、それらの間の空隙のサイズを直接制御します。水はこれらの空隙を通って流れます。
大きな粒子（きれいな砂利など）が優勢な土壌は、大きな空隙を持ち、したがって高い透水性を持ちます。多くの細粒粒子を持つ土壌は、小さく曲がりくねった空隙を持ち、低い透水性を持ちます。これは、ダム、埋立地、排水システムの設計にとって重要です。
強度と締固め性の評価
良好に級化された土壌は、幅広い粒径分布を持つため、不良に級化された（または均一な）土壌よりも高い密度に締固めることができます。
小さな粒子が大きな粒子の間の空隙を埋め、より高いせん断強度を持つ密で相互に連結された塊を形成します。この情報は、安定した基礎、路盤、および土盛りの建設に不可欠です。
フィルターおよび排水の適合性の評価
アースダムや擁壁では、水が細かい土壌粒子を洗い流すことなく通過できるようにフィルター層が必要です。ベース土壌と提案されたフィルター材料の両方のふるい分析は、ろ過と排水のための特定の基準を満たしていることを確認するために使用され、内部侵食を防ぎます。
トレードオフと限界の理解
基礎的ではありますが、ふるい分析は土壌の挙動の全体像ではありません。その限界を理解することが、適切に使用するための鍵です。
粗粒土への焦点
ふるい分析は、0.075 mmより大きい粒子（No. 200ふるいに保持されるもの）にのみ効果的です。シルトと粘土を区別することはできません。これらの特性は、サイズだけでなく塑性や鉱物学によって支配されます。
比重計分析の必要性
土壌の細粒部分（シルトと粘土）については、比重計試験を実施する必要があります。この試験は、沈降の原理を利用して、ふるい分けには小さすぎる材料の粒度分布を決定します。完全な分析には、しばしば両方の試験が含まれます。
粒子形状は無視される
この試験は、粒子がほぼ球形であると本質的に仮定しています。しかし、粒子の形状（例：丸みを帯びたものと角張ったもの）も土壌の強度と充填に大きく影響します。角張った粒子は、丸みを帯びた粒子よりも高いせん断強度を持つ傾向がありますが、これはふるい分析だけでは捉えられない要因です。
目標に合った適切な選択をする
粒度曲線は多目的ツールです。その解釈は、プロジェクトの目的に完全に依存します。
- 基礎の安定性が主な焦点である場合：分類と粒度分布を使用して、土壌のせん断強度と締固めの可能性を推定し、その支持力を決定します。
- 排水または浸透制御が主な焦点である場合：D10サイズと全体的な粒度分布を使用して、土壌の水理伝導率を推定し、効果的なフィルターまたは排水ブランケットを設計します。
- 土工および道路建設が主な焦点である場合：粒度曲線を使用して、埋め戻し材としての材料の適合性を評価し、締固めによって達成できる最大密度を予測します。
- ハザード評価が主な焦点である場合：粒度曲線を使用して、均一な細砂など、霜柱や液状化に非常に敏感な土壌をスクリーニングします。
最終的に、このシンプルで安価な試験は、粗粒土の挙動を理解し予測するための不可欠な枠組みを提供します。
要約表：
| ふるい分析パラメーター | 明らかにするもの | 主要な工学的応用 |
|---|---|---|
| 粒度曲線 | 粒度分布（砂利、砂、細粒土） | 土壌分類（USCS） |
| D10、D30、D60サイズ | 粒度分析の主要な直径 | 水理伝導率（透水性）の推定 |
| 良好に級化された vs. 不良に級化された | 粒径分布 | 締固め性およびせん断強度の評価 |
| 細粒分含有量（#200ふるいを通過） | シルトと粘土の割合 | さらなる試験（例：比重計分析）の必要性の特定 |
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