水中密度とは｜求め方・浮力との関係と飽和単位体積重量との違いを解説
この記事の要点
水中密度とは、飽和した土が水中で浮力を受けたときの見かけの密度です。
土の飽和密度ρsatから水の密度ρwを引いて求めるため、飽和密度より小さくなります。
地下水位以下では浮力を考慮しないと土圧が過大評価になるため、本記事では浮力との関係・飽和単位体積重量との違いを解説します。
地下水位以下の土の重さを計算するとき、浮力を考慮した「水中密度（水中単位体積重量）」を使わないと土圧が過大評価になる。飽和密度と水中密度の違いを把握しておくと、地盤工学の計算が正確になる。
この記事では水中密度の意味・求め方・浮力との関係・飽和単位体積重量との違いを解説する。
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水中密度とは、飽和した土が水中で浮力（重力とは逆向きの力）を受けた時の密度（見かけの密度）です。
土の飽和密度ρsatから水の密度ρwを引いて求めます。よって、水中密度の値は飽和密度より小さくなります。
今回は、水中密度の意味、求め方、浮力との関係、水中単位体積重量と飽和単位体積重量の違いについて説明します。
浮力、飽和密度の詳細は下記が参考になります。
飽和密度とは？意味・求め方と飽和単位体積重量・湿潤密度との比較（一覧表）
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
水中密度とは？求め方、浮力との関係は？
水中密度とは、飽和した土が水中で浮力（重力とは逆向きの力）を受けた時の密度（見かけの密度）です。
下図をみてください。地下水位以深にある土は飽和状態であり、水中のため浮力を受けます。
浮力は重力と逆向きに作用するので、水中にある土の密度は「見かけ上、水の密度を引いた値」となります。
つまり、水中密度の求め方は
・水中密度＝飽和密度－水の密度
です。飽和密度、浮力の詳細は下記が参考になります。
飽和密度とは？意味・求め方と飽和単位体積重量・湿潤密度との比較（一覧表）
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
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水中密度と水中単位体積重量の違いは？
水中密度と水中単位体積重量の違いを下記に示します。
・水中密度 ⇒ 飽和した土が水中で浮力（重力と逆向きの力）を受けた状態の見掛けの密度。飽和密度から水の密度を引いて求めるので、飽和密度より小さい値となる
・水中単位体積重量 ⇒ 水中密度を重量で表した値
水中単位体積重量の詳細は下記をご覧ください。
水中単位体積重量とは？1分でわかる意味、求め方、記号、単位、コンクリートの場合
水中単位体積重量と飽和単位体積重量の違いは？
水中単位体積重量と飽和単位体積重量の違いは下記の通りです。
・水中単位体積重量 ⇒ 飽和単位体積重量から水の単位体積重量を引いた値。土が受ける浮力（重量と逆向きの力）を考慮した値
・飽和単位体積重量 ⇒ 飽和状態（土の間隙が水で満たされた状態）における土の単位体積重量
飽和単位体積重量の詳細は下記が参考になります。
飽和単位体積重量とは？公式（γsat）・求め方・水中単位体積重量との関係
水中密度を整理した表を示します。
| 項目 | 密度の種類 | 定義 |
|---|---|---|
| 乾燥密度 | 土粒子のみの密度（間隙除く） | ρd＝Ms/V |
| 湿潤密度 | 土粒子＋水を含む全体の密度 | ρt＝M/V |
| 水中密度 | 飽和土が水中で浮力を受けた見かけの密度 | ρ'＝ρsat－ρw |
まとめ
今回は水中密度について説明しました。水中密度とは、飽和状態の土について浮力を考慮した密度（見かけの密度）です。
地下水位以深にある土の密度は見かけ上、浮力を受けて軽くなります。
なお、水中密度を重量で表した値が水中単位体積重量です。下記も併せて勉強しましょう。
水中単位体積重量とは？1分でわかる意味、求め方、記号、単位、コンクリートの場合
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理解度チェック
水中密度とは？
飽和した土が水中で浮力を受けたときの見かけの密度です。
水中密度の求め方は？
土の飽和密度ρsatから水の密度ρwを引いて求めるため、飽和密度より小さくなります。
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- 名前 ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
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- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
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