土壤力学:土壤的化学和物理性质
了解土壤的化学和物理性质意味着了解土壤在不同温度和压力条件下的行为。土体总是受到温度和压力的变化，根据土体的化学和物理性质，将采取必要的措施。为了农业和建筑目的，需要研究土壤性质，以提高土壤的生产力和改善土体的和易性，因此了解土壤的内部行为是非常重要的。
土壤的性质根据其在土壤中所获得的性质大致可分为两大类土壤形成的过程。
土壤的物理性质
土壤的化学性质
土壤物理性质
以下是土壤的一些物理性质:
土壤质地
土壤的质地是由组成颗粒的大小分布决定的。简单地说，粘土、沙子和淤泥在土壤中的相对比例决定了它的质地。此外，土壤质地决定了土壤样品的保水能力。在三种土壤组成颗粒中，沙粒直径最大，粘土粒直径最小。美国州公路官员协会(AASHO)和美国农业部将土壤质地分为12类，如图所示。根据土壤中沙子、粉砂和粘土的百分比，它被定义为粗、细或中等团聚体土壤。
土壤结构
土壤结构是指土壤中沙子、淤泥和粘土颗粒的排列。空气和水在土体中的运动直接取决于土体的结构。对称导致稳定，所以如果一个土体具有对称或良好的结构，水和空气在其中的运动将是平稳的。但是，如果结构不对称，水和空气的运动就不会顺畅，土壤也会不稳定。通过了解土壤结构，可以对土壤含水量进行处理，这对工程和农业工作同样重要。
土壤颜色
一般说来，土壤可分为深色土壤和浅色土壤。通过观察土壤的颜色，可以大致了解土壤的含水量、排水特性和氧化程度。深色反映出排水不良，有机物含量高，年温度低。另一方面，浅色土壤有更好的排水，较高的年温度和高浸出条件。然而，这些只是粗略的估计，只能帮助工程师和农学家采取适当的措施来详细研究土壤性质。
土壤的渗透性和孔隙度
土壤允许水通过的容易程度被称为土壤磁导率，这对土木工程师来说是一个非常有用的数值。在高渗透性土壤上建造建筑物意味着在挖地基或升起柱子之前必须采用防水技术。另一方面，孔隙度指土体中的孔隙空间或空隙空间。它影响土壤质量的强度，并取决于土壤的其他物理性质，如质地、结构和土壤中有机物的存在。
土壤化学性质
本部分讨论了土壤的化学性质。
土壤酸度(pH)
从工程和农业的角度来看，确定土壤的pH值是必不可少的。为了让植物健康生长，必须了解土壤的酸性和碱性。另一方面，对于建筑工程，高酸性土壤会影响道路沥青稳定性，对混凝土强度产生不利影响。(土壤含盐量也会增加维护成本。)
硅酸盐粘土存在
硅酸盐粘土材料的存在影响着土体的化学性质。粘土颗粒有很大的表面积，是土壤中最好的物质。粘土颗粒通过与外界物质形成化合物，增加土体的反应性，影响土体的稳定性。测定硅酸盐粘土的存在是重要的，以找出土体的反应性及其与外加剂和建筑材料与混凝土的兼容性。
阳离子交换能力和有机质的存在是土壤的另外两种化学性质。
指标特性测定
收缩特性，液体极限，塑性极限，和不同密度的土壤称为索引属性土壤质量的。这些性能是通过不同的实验室指标测试方法确定的。这些性质统称为界限含水量且仅适用于细粒土。
的塑性极限土壤质量，或土壤停止塑性并开始破碎的点，是用Casagrande方法(仪器显示在邻近)，这也有助于确定土壤的液体极限
质量。了解这些性质有助于计算土体的剪应力作用和土壤在改变水分条件下的行为。
其他重要指标测试土壤性质的方法如下所示。
- 测重仪(比重瓶)测定土体颗粒密度和比重的试验
- 测定土体收缩特性的体积收缩试验
- 用比重计试验测定颗粒大小
- 锥贯度仪(落锥)测试，以确定液体和塑料极限，这通常被认为优于卡萨格兰德测试方法
参考文献
土壤描述及分类西英格兰大学
土壤物理性质华盛顿州立大学
土壤测试,土壤指数特性(PDF)
图片
土壤质地三角，维基百科
Cassagrande工具,维基百科
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本系列共五篇文章，涵盖了土力学的基础知识，应引起岩土工程和土木工程领域以及农学家的兴趣。
