土力學

比薩斜塔一個土壤變形的例子。

土壤力學是應用土壤物理學和工程力學方法來研究土的力學性質的一門學科。土壤力學的研究對象是與人類活動密切相關的土和土體，包括人工土體和自然土體，以及與土的力學性能密切相關的地下水。奧地利工程師卡爾·太沙基（1883年10月2日-1963年10月25日）首先採用科學的方法研究土力學，被譽為現代土力學之父。土力學被廣泛應用在地基、擋土牆、土工建築物、堤壩等設計中，是土木工程、岩土工程、工程地質學等工程學科的重要分枝。

基本性質

三相組成

自然界的土是由岩石經風化、搬運、堆積而形成的。因此，母岩成分、風化性質、搬運過程和堆積的環境是影響土的組成的主要因素，而土的組成又是決定地基土工程性質的基礎。土是由固體顆粒、水和氣體三部分組成的，通常稱為土的三相組成，隨著三相物質的質量和體積的比例不同，土的性質也就不同。

固相

土的固相物質包括無機礦物顆粒和有機質，是構成土的骨架最基本的物質，稱為土粒。對土粒應從其礦物成分、顆粒的大小和形狀來描述。

礦物成分

土中的礦物成分可以分為原生礦物和次生礦物。原生礦物是指岩漿在冷凝過程中形成的礦物，如石英、長石、雲母等。次生礦物是由原生礦物經過風化作用後形成的新礦物，如三氧化二鋁、三氧化二鐵、次生二氧化矽、粘土礦物以及碳酸鹽等。次生礦物按其與水的作用可分為易溶的、難溶的和不溶的，次生礦物的水溶性對土的性質有重要的影響。

粒度成分

粒組劃分

依據土的主要粒度成分大小，土可分為巨石、漂石、圓礫、砂土、粉土、黏土

粒度成分及其表示方法

1、表格法。2、累計曲線法。3、三角坐標法。

篩析

土透過穿過不同孔隙大小的篩，從量度殘留在不同篩上土的重量分析出土粒度分布。適用於土粒大小介於125mm至20um。

移液管法

小於75um的粉粒和粘粒難以分離，常以移管法和比重計法分析。移液管法是以土粒大小與水中下沉速度成正比。

液相

土的液相是指存在於土孔隙中的水。按照水與土相互作用程度的強弱，可將土中水分為結合水和自由水兩大類。

氣相

土的氣相是指填充在土的孔隙中的氣體，包括與大氣連通的和不連通的兩類。

有效應力

通過土粒接觸點傳遞的粒間應力，稱為土的有效應力，其影響土的剪切強度。有效應力不能直接測量。在飽和土中，有效應力（σ '）等於總應力（σ）減去孔隙水壓（u）：

$\sigma '=\sigma -u$，

剪力強度

剪力強度（Shear strength）是土對縱向力抗性，其包含切面中土粒相互間的阻力，吸力和相扣。剪力強度大小受不同的因素影響，徑向有效應力，土粒大小分佈，土粒形狀，土中的液相。

$\tau _{f}=c'+\sigma '_{f}\tan {\phi '}$，

$\tau _{f}$，為剪力強度, $c'$，為有效凝聚力$\sigma '_{f}$，為有效應力$\phi '$，為內摩擦角。阻力系數$\mu$與阻力角度的關係如下$\mu =\tan {\phi '}$

實驗室測試

• 直剪試驗
• 三軸剪切試驗

壓密理論

壓密（consolidation）指的是在荷載或其他因素作用下，土體孔隙中水分逐漸排出、體積壓縮、密度增大的現象。

滲透理論

滲流是流體在土孔隙中的流動

外部連結

• 地質工程與測繪學院-土力學