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土被り圧とは?1分でわかる意味、読み方、計算と公式、地下水位がある場合

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土被り圧(どかぶりあつ)とは、地中のある面に対して、それより上にある土の単位面積当たりの重量です。土被り圧=土の単位体積重量×地盤深さで計算できます。単に、土の単位面積当たりの重量と考えても良いですね。基礎構造の計算などに用います。今回は土被り圧の意味、読み方、計算と公式、地下水位がある場合の土被り圧について説明します。関係用語として下記も勉強しましょう。

有効応力の基礎知識と、よくわかる全応力との違い

圧密降伏応力の基礎知識と、土の変形について

基礎底とは?1分でわかる意味、基礎底面との違い、根切り

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土被り圧とは?

土被り圧(どかぶりあつ)とは、地中のある面に対して、それより上にある土の単位面積当たりの重量(※厳密には土の有効応力をいう)です。有効応力の詳細は下記が参考になります。

有効応力の基礎知識と、よくわかる全応力との違い


下図をみてください。これが土被り圧です。

土被り圧

地中のAという面に作用する土被り圧は、土の単位体積重量γ×地上から面Aまでの高さで算定できます。


なお土被り圧は、基礎構造の設計などで算定します。このとき地上から基礎下端までの距離を基礎底といいます。基礎底の詳細は下記が参考になります。

基礎底とは?1分でわかる意味、基礎底面との違い、根切り

土被り圧の読み方

土被り圧は「どかぶりあつ」と読みます。関係用語の読み方を下記に示します。


根切り ⇒ ねぎり

基礎底 ⇒ きそぞこ

有効応力 ⇒ ゆうこうおうりょく

間隙水圧 ⇒ かんげきすいあつ

土被り圧の計算と公式

土被り圧σの計算は下記の公式を使います。


σ=γ×z


γは土の単位体積重量、zは地上から作用面までの距離です。例として下図のA面に作用する土被り圧σを求めてください。

土被り圧の計算と公式

単位体積重量が18kN/m3、地上からA面までの距離zは3mです。よって土被り圧σは、


σ=18×3=54kN/㎡


です。なお土の単位体積重量は、土質の種類で変わります。詳細は下記をご覧ください。

単位体積重量とは?1分でわかる意味、一覧、土と水の値

地下水位がある場合の土被り圧

地下水位がある場合、水の浮力を考慮して土被り圧を算定します。浮力は上向きの力です。一方、土被り圧は下向きの力ですから、あらかじめ水の単位体積重量を引いた値を用います。


浮力の詳細は下記をご覧ください。

浮力とは?1分でわかる意味、原理、公式、体積、単位、重力との関係


公式は下記の通りです。


σ= (γ-γw)×z


γwは水の単位体積重量です。下図をみてください。

地下水位がある場合の土被り圧

地面のすぐ下に地下水位があるとします。A面に作用する土被り圧を算定しましょう。水の単位体積重量=10kN/m3とします。


σ= (γ-γw)×z=(18-10)×3=24kN/㎡


です。では下図のA面に作用する土被り圧を算定してください。

地下水位のある土被り圧

地下水位は地上より2m深い位置からでています。地下水位からA面まで2mです。よって土被り圧は


σ=γ×z+(γ-γw)×z=18×2+(18-10)×2=36+16=52kN/㎡


です。

まとめ

今回は土被り圧について説明しました。土被り圧とは、簡単に言えば「ある面に作用する、ある面より上にある土の重量」です。土被り圧は単位面積当たりの重量で表します。よって、土の単位体積重量×地上からある面までの距離をかけて計算します。地下水位のある場合に計算式が変わるので注意しましょう。下記も参考にしてくださいね。

有効応力の基礎知識と、よくわかる全応力との違い

圧密降伏応力の基礎知識と、土の変形について

基礎底とは?1分でわかる意味、基礎底面との違い、根切り

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