土の3つの要素【土木の豆知識】

土の3つの要素【土木の豆知識】

2020年2月15日
土木工学の解説

土木ブロガー とたん。(@act_ik)です。

あなたの身近な『土』、実は3つの要素があります。しかも、あなたが小さい時にしていた泥遊びはこの3つの要素を応用したものだったのです。知らず知らずのうちにあなたは土木の知識を利用しています。土に含まれる3つの要素についてみていきましょう。

土の三層モデルとは

3つの要素を感じる遊び=泥遊び

あなたは泥遊びしたことがありますか?

とたん。
とたん。

とたんも小さい時はよく泥団子やお城を作りましたよ。

泥団子作りやお城つくりなど泥遊びを通して土に含まれる3つの要素を感じることができます。
土をコップや器など容器に入れたとき、そこには「何」が入ってるでしょうか?
実は土には以下のものが含まれています。

  1. 土粒子(土の粒)
  2. 空気
土の三層モデル

これらが一体となって、『土』となります。
このように、『土』には土粒子(土の粒)と空気が含まれています。

とたん。
とたん。

泥遊びで感じていた3つの要素です。
泥団子を作るときのコツは空気を追い出すことです。

この土の空気を追い出すことで強い土を作ることができます。

土木の知識を使った泥団子作りのコツはこちら

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土を表すたくさんの特性

土の三層系モデルを書くと、たくさんのことが計算できます。
少し、専門的な用語が出てきますが、「こんなものもあるんだなー」と思ってください。

とたん。
とたん。

ちなみに、とたんは高専の土木科で学びましたよ。

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含水比

水と土の重量比で計算される値でいろんな土質試験で使われる大切な値
含水比にもいろいろある

  1. 自然含水比(そのままの状態の含水比)
  2. 最適含水比(最も土が締まる時の含水比)

求める式はω=mw/ms × 100(%)

密度

土の重量と土の体積の比
密度にもいろいろある。

  1. 湿潤密度(そのままの状態の密度)
  2. 乾燥密度(土を乾かした時の密度≒水が0の時の密度)
  3. 最大乾燥密度(最適含水比の時の密度)
    などがある
  1. ρ=m/V  (g/cm³):湿潤密度(空気が0の時、飽和密度 ρsat)
  2. ρd=ms/V  (g/cm³):乾燥密度
  3. ρsub=ρsatーρw (g/cm³):水中密度
  4. ρs=ms/Vs  (g/cm³):土粒子密度

間隙比


土の間隙(空気)と土粒子の体積の比
比なので土の間隙と土粒子の体積を比較する
間隙(と土)比と覚えよう。

e=Vv/Vs × 100(%)

間隙率


土の間隙(空気)と土の全体の体積の比
率なので全体にどれくらいの間隙があるかを表す

n=Vv/V × 100(%)

飽和度

間隙がどれくらい水で満たされているかを表す

Sr=Vw/Vv × 100(%)

土の三層モデル まとめ

小さい時にしていた泥遊び、あなたは3つの要素を無意識に感じて遊んでいました。この3つの要素をマスターすれば、土を使って大きいお城も、綺麗な泥団子も作ることができます。次に外に出る時は意外にも知っていた身近な土木の知識を感じてみてください。

土木を学ぶあなたのために次のページに練習問題があります。