土粒子の密度の求め方｜湿潤密度・乾燥密度との関係と計算手順

この記事の要点

地盤工学で密度の概念が複数出てきて混乱した記憶がある。土粒子の密度ρsは土の固体骨格だけの密度で、水も空気も含まない。湿潤密度は水を含んだ状態の密度で、乾燥密度は水分を取り除いた状態の密度だ。

三者の関係は含水比と間隙比を通じて結びついている。どれか一つが分かれば他を計算できる。地盤調査結果の整理でよく使う計算式を整理する。

土粒子の体積Vsはピクノメーター（比重瓶）を使った試験で求める。

算出した土粒子の密度から間隙比・飽和度など地盤の状態量を計算できる。

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土粒子の密度の求め方は「土粒子の密度ρs＝ms/Vs」です。msは土粒子の質量、Vsは土粒子の体積です。下記に土粒子の密度を計算するツールを示します。質量と体積を入力すれば土粒子の密度が算定できます。

質量 (g) と体積 (cm?) を入力してください:

土粒子の質量は、炉乾燥により土の含む水分を蒸発させたのち測定すれば得られます。

土粒子の体積はピクノメーターとよぶ専用器具を用いて測定します。

今回は土粒子の密度の求め方、計算、土粒子の体積の求め方、湿潤密度、乾燥密度との違いについて説明します。

土粒子の密度、密度試験の詳細は下記が参考になります。

土粒子の密度の求め方は？

土粒子の密度の求め方は「土粒子の密度ρs＝ms/Vs」です。msは土粒子の質量、Vsは土粒子の体積です。

土粒子の質量は、炉乾燥により土の水分を蒸発させたのち質量を測定して求めます。

土粒子の体積はピクノメーターという器具を用いて測定します。

土粒子の質量、体積を測定し、土粒子の密度を求める試験を「土粒子の密度試験」といいます。

土粒子の密度の詳細は下記も参考になります。

土粒子の体積はピクノメーターと呼ぶ器具を用いてアルキメデスの原理を利用して算定します。土粒子の体積Vsを求める計算式は下記の通りです。

土粒子の体積の求め方

なお、Aは水をで満たしたピクノメーターの質量、BはAに試料（土粒子）を入れたときの質量、msは土粒子の質量、ρwは水の密度です。土粒子の体積の求め方は下記が参考になります。

土粒子の密度と湿潤密度、乾燥密度の違いを下記に示します。とくに、土粒子の密度ρsと乾燥密度ρdは混同しやすいので注意しましょう。乾燥密度は土粒子では無く「土に関する密度」です。

・土粒子の密度　⇒　土粒子の質量msを土粒子の体積Vsで割った値

・湿潤密度　⇒　湿潤状態における土の密度。

土に含まれる間隙（空気、水）の影響が考慮される。

土の質量m÷土の体積Vで算定する

・乾燥密度　⇒　土の体積Vに対する土粒子の質量msとの割合を示す密度。ρd＝ms/Vで算定する

湿潤密度、乾燥密度の詳細は下記をご覧ください。

混同しやすい用語

土粒子の密度：土粒子の固体部分のみの密度（g/cm3）。

土粒子の比重Gs：土粒子の密度を水の密度（1g/cm3）で割った無次元の値。Gs≒2.65。

ピクノメーター（比重瓶）：土粒子の体積を測定するための実験器具。

土粒子の密度の求め方を整理した表を示します。