خواص فیزیکی و شیمیایی خاک : شناخت خواص فیزیکی ، شیمیایی و کانی شناسی خاکها در بسیاری از بررسیها و مطالعات و تصمیم گیریها در عملیات خاکی نقش مهمی دارد. خواص فیزیکی و شیمیایی خاکها را باید عمدتا در عوامل زیر جستجو کرده و مربوط به آنها دانست.
ترکیب کانی شناسی دانهها : از آنجایی که خاکها از تجزیه و هوازدگی سنگهای پوسته زمین پدید آمده است، لذا کانیهای تشکیل دهنده خاکها باید همان کانیهای تشکیل دهنده سنگ مادر باشد.
طبیعت سطح ذرات خاک (سطح مخصوص) : سطح خارجی دانههای خاک ، یعنی فصل مشترک محیط جامد با محیط مجاور آن که ممکن است، آب یا هوا باشد. محل پدید آمدن بعضی پدیدههای فیزیکی یا شیمیایی است که این پدیدهها برخواص دیگر خاک مثل؛ مقاومت و نفوذپذیری و ... تاثیر میگذارد.
پدیدههای فیزیکی و شیمیایی در سطح مشترک خاک و آب :ذرات جسم جامد از شبکهای از یونهای مختلف تشکیل شده است که از اینرو بین سطح خارجی ذره و محیط اطراف آن کنش و واکنشهایی پدیدار میگردد.
خاصیت مویینگی : خاصیت بالا رفتن آب در لولههای مویین و در حفرههای بین ذرات خاک را خاصیت مویینگی گویند.
نیروهای دافعه و جاذبه بین ذرات : نیروهای بین ذرهای در خاک به دو گونهاند. نیروهای جاذبه مولکولی بین دانهها (وان در والس) و نیروهای دافعه که از نوع نیروی الکتروکینیماتیکی است.
خواص مکانیکی خاکها
اصطکاک : مقاومت جسم در برابر حرکت به علت وجود اصطکاک بین دو سطح تماس است.
چسبندگی: مقاومت خاکی به علت چسبندگی دانهها حاصل از مقاومت مولکولی (یعنی نیروی جاذیه الکتروشیمیایی) بین ذرات ریز است.
گسیختگی توده خاک : گسیختگی توده خاک عبارتست از پایان شرایط مقاومت و آغاز برش در خاک است.
تحکیم: تحکیم عبارتست از کاهش حجم حفرههای آبدار درون خاک به علت افزایش فشارهای جانبی.
کاربرد مکانیک خاک خاک از یک طرف به عنوان مصالح مورد توجه مهندسین و طراحان قرار میگیرد و از سوی دیگر به عنوان یک محیط طبیعی که در اختیار آدمی قرار گرفته است مورد توجه و استفاده است. جایی که به عنوان مصالح مورد نظر است مانند خاکریزها ، سرای خاکی ، روسازی راه و فرودگاه ، پشت دیوار حایل ، زهکشها ، و به عنوان بخشی از بتن ، ماده اصلی تهیه آجر و سرامیک ، ماده اصلی تهیه چینی و کاشی ، و... حالت انتخابی و اختیاری دارد، و در جایی که به عنوان محیط مورد توجه است.مانند زیر پیها ، زیر پایه پلها و زیربنای جادهها و محل حفر تونلها و محل قرار دادن لولهها و تاسیسات مکانیکی و الکتریکی (کابل های تلفن و برق و لوله کشی گاز و فاضلاب و محل احداث قناتها و محل حفر چاهها و کانالها و ... همه حالت غیر انتخابی (یعنی اجباری) دارد. به هر حال در تمام موارد ذکر شده ، شناخت خواص فیزیکی و مکانیکی خاک ضرورت غیر قابل اجتناب دارد. مثلا در یک پروژه راه سازی ، چه نوع
خاکی با چه نوع دانه بندی باید انتخاب شود و لایههای آن با چه ضخامتی و با چه رطوبتی و تا چه حد باید کوبیده شود تا جایی حاصل بتواند در برابر نیروهای وارد بر آن مقاوم باشد و وجود آبهای سطحی و بارندگی بر دوام آن اثر مخرب نداشته باشد و در برابر یخزدگی و فرسایش و تغییرات جوی نیز پایدار بماند.در ایجاد یک سد خاکی ، شیبها چه مقدار باشد که هم پایدار باشد و هم اقتصادی ، در صورتی که سد همگن با زهکشی است، لایههای زهکشی با چه ابعادی و با چه دانه بندی و چه مقدار نفوذپذیری باید باشد؟ سرعت حرکت آب و .... زه چه مقدار است؟ تورم یا نشست خاک چه مقدار باشد؟ میزان تراکم و درصد رطوبت و ضخامت لایهها برای کمپاکت کردن خاک چه مقدار باید باشد؟ روشهای حفاظت دامنهها و تاج سر به چه عواملی بستگی دارد؟ و بسیاری پرسشهای دیگر که مهندس طراح باید برای آنها جواب دقیق داشته باشد. به این ترتیب درمورد هرگونه پروژه ساختمانی و راه سازی و سد سازی مسائل متعددی از فیزیک و مکانیک خاک باید پاسخ داده شود. اهمیت دقت بیشتر و نیاز به تئوریهای دقیقتر هنگامی بیشتر میشود که حجم کارها و اهمیت پروژه بیشتر باشد.