土力学

土力学是描述土壤行为的土壤物理学和应用力学的一个分支。 它不同于流体力学和固体力学，因为土壤由流体（通常是空气和水）和颗粒（通常是粘土、淤泥、沙子和砾石）的异质混合物组成，但土壤也可能含有有机固体和其他物质。 与岩石力学一起，土壤力学为岩土工程（土木工程的一个分支学科）和工程地质学（地质学的一个分支学科）的分析提供了理论基础。 土力学用于分析自然和人造结构中流体的变形和流动，这些结构由土壤支撑或由土壤制成，或埋在土壤中的结构。 应用示例包括建筑和桥梁基础、挡土墙、水坝和埋地管道系统。 土力学原理也被用于相关学科，如地球物理工程、海岸工程、农业工程、水文学和土壤物理学。

本文介绍了土壤的成因和组成、孔隙水压力和粒间有效应力之间的区别、土壤孔隙空间中流体的毛细管作用、土壤分类、渗流和渗透性、由于挤出水而引起的体积随时间的变化 微小的孔隙空间，也称为土壤的固结、剪切强度和刚度。 土的抗剪强度主要来源于颗粒间的摩擦和互锁，它们对有效应力非常敏感。 文章最后给出了一些土力学原理的应用实例，例如边坡稳定性、挡土墙上的侧向土压力和地基的承载力。

土壤形成的主要机制是岩石的风化。 所有类型的岩石（火成岩、变质岩和沉积岩）都可以分解成小颗粒形成土壤。 风化机制有物理风化、化学风化和生物风化 人类活动如开挖、爆破和废物处理等，也可能产生土壤。 随着地质时间的推移，深埋土壤可能会因压力和温度而发生变化，成为变质岩或沉积岩，如果再次融化和凝固，它们将通过成为火成岩来完成地质循环。

物理风化包括温度效应、裂缝中水的冻结和融化、雨、风、冲击等机制。 化学风化包括构成岩石的物质溶解和另一种矿物形式的沉淀。 例如，粘土矿物可以通过长石风化形成，长石是火成岩中最常见的矿物。

淤泥和沙子最常见的矿物成分是石英，也称为二氧化硅，其化学名称为二氧化硅。 长石在岩石中最常见而二氧化硅在土壤中更为普遍的原因是长石比二氧化硅更易溶解。

淤泥、沙子和砾石基本上是碎石的小块。

根据统一土壤分类系统，淤泥颗粒大小在 0.002 毫米到 0.075 毫米之间，沙子颗粒大小在 0.075 毫米到 4.75 毫米之间。

砾石颗粒是尺寸在 4.75 毫米到 100 毫米之间的碎石块。 比砾石大的颗粒称为鹅卵石和巨石。

土壤沉积物受其位置的运输和沉积机制的影响。 未运输的土壤称为残留土壤——它们与产生它们的岩石存在于同一位置。 分解的花岗岩是残留土壤的常见例子。 常见的运输机制是重力、冰、水和风的作用。 风吹土壤包括沙丘和黄土。 水携带不同大小的颗粒，具体取决于水的速度，因此水输送的土壤根据其大小进行分级。 淤泥和粘土可能沉淀在湖中，砾石和沙子聚集在河床底部。 风吹土壤沉积物（风成土）也倾向于根据其粒度进行分类。

冰川底部的侵蚀非常强大，足以吸收大块岩石和巨石以及土壤； 融化的冰掉落的土壤可能是颗粒大小变化很大的分级混合物。 重力本身也可能将颗粒从山顶带下，在山脚下形成一堆土壤和巨石； 由重力输送的土壤沉积物称为崩积层。

传输机制对颗粒形状也有重大影响。 例如，在河床中进行低速研磨会产生圆形颗粒。 新破碎的崩积层颗粒通常具有非常棱角分明的形状。

淤泥、沙子和砾石按其大小分类，因此它们可能包含各种最小。