土の単位体積重量一覧と計算方法!1立米は何キロ?設計基準と目安を徹底解説

土の単位体積重量一覧と計算方法!1立米は何キロ?設計基準と目安を徹底解説

土の単位体積重量一覧と計算方法!1立米は何キロ?設計基準と目安を徹底解説の基礎知識と応用に迫る! 専門的な視点で紐解きます。

土質力学において、土は「土粒子」「水」「空気」の3相系で構成されます。単位体積重量は、土全体の体積(V)に対する重量(W)の比率ですが、土に含まれる間隙水の量や水位条件によって以下の4つの状態に分類されます。

1. 湿潤単位体積重量(γt:Wet Unit Weight)
自然状態で採取された土の重量を全体積で割った値です。地盤工学において最も頻繁に用いられる基本定数です。
計算式:γt = W / V = (Ws + Ww) / V(Ws:土粒子重量、Ww:水分重量)

2. 乾燥単位体積重量(γd:Dry Unit Weight)
土の水分を完全に炉乾燥(110±5℃)させて蒸発させ、土粒子のみの重量を測定して全体積で割った値です。盛土の締固め管理基準(締固め度)を評価する際の決定的な指標となります。
計算式:γd = Ws / V = γt / (1 + w/100)(w:含水比 [%])

3. 飽和単位体積重量(γsat:Saturated Unit Weight)
土の間隙(空気部分)がすべて水で完全に満たされた状態の単位体積重量です。降雨後の表層地盤や、地下水位面下の土圧・斜面安定計算に用いられます。
計算式:γsat = (Gs + e) / (1 + e) × γw(Gs:土粒子の比重/密度、e:間隙比、γw:水の単位体積重量 9.8 kN/m³)

4. 水中単位体積重量(γ':Submerged Unit Weight / 有効単位体積重量)
地下水位以下にある土粒子に働く「アルキメデスの原理(浮力)」を差し引いた実効重量です。土留め壁や基礎構造物の有効応力解析で必須となります。
計算式:γ' = γsat - γw ≒ γsat - 9.8 kN/m³

土粒子の比重(Gs)は日本の土壌では通常 2.60〜2.75 の範囲に収まるため、間隙比(e)と含水比(w)を把握することで、土の状態に応じた単位体積重量を高精度に算出することが可能です。

渡辺 美咲
著者

渡辺 美咲

心身ともに健康で持続可能なライフスタイルをテーマに、最新のウェルネストレンドを発信中。