thumb|230px|La Torre de Pisa, exemplu d'un problema aniciáu por deformaciones importantes. thumb|230px|Dique de contención d'hinchentes n'Estaos Xuníos. La mecánica de suelos ye básica pa entender y estudiar la estabilidá de turries. N'inxeniería, la mecánica de suelos ye l'aplicación de les lleis de la física y les ciencies naturales a los problemes qu'arreyen les cargues impuestes a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia foi fundada por Karl von Terzaghi, a partir de 1925.
Toles obres d'inxeniería civil sofítense sobre'l suelu quiera que non, y munches d'elles, amás, utilicen la tierra como elementu de construcción pa terremplenes, diques y rellenos polo xeneral; polo que, arriendes d'ello, la so estabilidá y comportamientu funcional y estéticu van tar determinaos, ente otros factores, pol desempeñu del material d'asientu asitiáu dientro de les fondures d'influencia de los esfuercios que se xeneren, o pol del suelu utilizáu pa conformar los rellenos.
Si devasar les llendes de la capacidá resistente del suelu o si, entá ensin llegar a ellos, les deformaciones son considerables, pueden producise esfuercios secundarios nos miembros estructurales, quiciabes non tomaos en considerancia nel diseñu, productores de la mesma de deformaciones importantes, fisuras, resquiebros, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos estremos, el colapsu de la obra o la so inutilización y abandonu.
Arriendes d'ello, les condiciones del suelu como elementu de sustentación y construcción y les del cimientu como dispositivu de transición ente aquel y la supraestructura, han de ser siempres reparaes, anque esto faiga en proyeutos pequeños fundaos sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y esperiencies locales, y en proyeutos de mediana a gran importancia o en suelos dudosos, infaliblemente, al traviés d'una correuta investigación de mecánica de suelos.
Xénesis y composición de suelos
Xénesis thumb|230px|Cribos de llaboratoriu. Una investigación sobre suelos siempres trai la so carauterización de tamaños de partícules, lo que se denomina granulometría. Les granulometrías son básiques pal estudiu de suelos. El mecanismu primariu de creación de suelos ye la erosión de roques. Tolos tipos de roques (ígnees, metamórfiques y sedimentaries) pueden ser amenorgaes a partícules menores pa crear suelu. Los mecanismos d'erosión dependen del axente, pudiendo ser físicu, químicu y biolóxicu. Les actividaes humanes como les escavaciones, esplosiones y deposición de residuos y material pueden crear tamién suelos. A lo llargo del tiempu xeolóxicu los suelos pueden ser alteriaos por presión y temperatura hasta convertise en roques metamórfiques o sedimentaries, o volver ser fundíos y solidificados, volviendo ser ígneos y cerrando el ciclu de les roques.
La erosión física inclúi los efeutos de la temperatura, xelaes, agua, vientu, impautu y otros mecanismos. La erosión química inclúi la disolución del compuestu de la roca y la precipitación en forma d'otru mineral. La magre, por casu, puede formase al traviés de la erosión del feldespatu, que ye unu de los minerales más comunes de les roques ígnees. El mineral más común de l'arena ye'l cuarzu, que ye tamién un componente importante de les roques ígnees y llámase-y Óxidu de siliciu (IV). En resume tolos suelos del mundu son partícules más pequeñes provenientes de les roques. Les partícules más grandes son denominaes graves. Si les graves partir en partes más pequeñes pueden convertise en arena, d'esta al llimu y d'este a la magre, que ye la división más pequeña.
Acordies con el Sistema Unificáu de Clasificación de Suelos, les partícules limosas tienen un rangu de tamaños ente los 0,002 mm a los 0,075 mm y les partícules de sable tienen un tamañu ente 0,075 mm a 4,75 mm. Les partícules de graves considerar ente un rangu que va de los 4,75 mm a los 76,2 mm y percima d'esto denominar roques.
Tresporte 200px|thumb|Exemplu d'horizontes del suelu a) coluvión y suelu más altu b) suelu residual maduru c) suelu residual nuevu d) roca erosionada.
Los depósitos de suelu tán afeutaos pol mecanismu del tresporte y la deposición hasta la so llocalización. Los suelos que nun fueron tresportaos sinón que provienen de la roca madre que subyace per debaxo d'éstos denominar suelos residuales. El granitu descompuestu ye un exemplu común de suelu residual. Los mecanismos más comunes del tresporte son l'aición de la gravedá, xelu, vientu y agua. Los procesos eólicos inclúin les dunes de sable y los loess. L'agua tresporta les partícules en función del so tamañu y la velocidá de les agües, d'ende la distribución granulométrica qu'apaecen en munchos ríos en función del puntu onde se tome la muestra. Xeneralmente'l magre y el llimu atropar nes zones más lentes del ríu, o en llagos y banzaos, ente que los sables y graves atropar nel llechu de los ríos. La erosión de los glaciares ye capaz de mover grandes bloques de piedra y partilos nel so camín escontra la desaguada. La gravedá tamién ye capaz de tresportar grandes cantidaes de materiales dende'l visu de los montes a los valles. A estos depósitos formaos nes faldes de los montes denominar coluvión. El mecanismu del tresporte tamién afecta a la forma de les partícules, por casu, les partícules de los ríos suelen ser arredondiaes y los coluviones suelen presentar quebres fresques.
Composición del suelu
Mineraloxía del suelu Magres, llimos, arenes y graves tán clasificaos pol so tamañu, pero eso pueden consistir nuna gran variedá de minerales. Por cuenta de la estabilidá del cuarzu al respective de otres roques minerales, ye'l material constituyente más común de l'arena y el llimu. Mica y feldespatu son otros minerales comunes presentes en sables y llimos. Los minerales constituyentes de graves suelen ser bien similares a los de la roca madre.
Los minerales más comunes nes magres son la montmorillonita, la esmectita, la ilita y la kaolinita. Estos minerales tienden a formar estructures en placa con un rangu ente y y un rangu de groseces ente y , y tienen una superficie específica relativamente grande. La superficie específica ye definida pol ratio d'área superficial de partícules ente la masa de la partícules. Los minerales del magre tienen un rangu de superficie específica de 10 a 1.000 metros cuadraos por gramu. Esto fai que los magres tengan unes propiedaes químiques y electrostáticas dafechu distintes a la d'otros materiales.
Los minerales de los suelos tán predominantemente formaos por átomos d'osíxenu, siliciu, hidróxenu y aluminiu, entamaos en formes cristalines. Estos elementos xunto col calciu, sodiu, potasiu, magnesiu y carbonu constitúin más del 99 per cientu de la masa sólido de la Tierra.
Rellación masa-suelu thumb|Una diagrama de fase de suelu indicando la mases y volúmenes del aire, sólidu, líquidu y buecos. Hai una gran variedá de parámetros usaos pa describir les proporciones relatives d'aire, agua y sólidos nun suelu. Esta seición define estos parámetros y dalgunes de les sos interrellaciones. La notación básica sería:
, , and representa'l volume d'aire, agua y sólidos nun amiestu de suelos;
, , and representa'l pesu del aire, agua y sólidos nun amiestu de sólidos;
, , and representa la masa del aire, agua y sólidos nel amiestu de sólidos;
, , and representa les densidaes de los constituyentes (aire, agua y sólidos) nun amiestu de suelu;
Nótese que'l pesu, W, pue ser llográu multiplicando la masa, M, pola aceleración de la gravedá, g, e.g.,
Gravedá específica ye'l ratio ente la densidá del material y la densidá de l'agua puro ().
Gravedá específica de sólidos,
Nótese que les unidaes de pesu convencionales pueden ser llograes multiplicando la densidá pola aceleración debida a la gravedá, .
Densidá o Densidá húmeda , son los nomes distintos que se-y da a la densidá del amiestu, ye dicir el total d'aire, agua y sólidu estremáu pol volume d'agua, aire y sólidos. (la masa del aire averar a cero pa propósitos práuticos):
Densidá seca, , ye la masa de sólidos estremada pol volume total d'aire, agua y sólidos:
Densidá de flotación, o Densidá somorguiada , defínese como la densidá del amiestu menos la densidá de l'agua, lo cual ye útil en suelos somorguiaos:
onde ye la densidá de l'agua
Conteníu n'agua o Mugor, ye'l ratio de masa d'agua al respective de la masa de sólidu. Ye bono de midir yá que ye'l cociente ente la muestra natural y la muestra ensugada al fornu y pesada de nuevu. El procedimientu ta estandarizado pola ASTM.
Índiz de buecos, , o rellación de vacíos, ye'l rangu de volume de buecos pol volume de sólidos:
Porosidá, , ye'l ratio ente'l volume de buecos y el volume total, y ta rellacionáu col índiz de buecos:
Grau de saturación, , ratio ente'l volume d'agua y el volume de buecos, asina una muestra S=1 va tar dafechu húmeda y nun va almitir más agua:
De les definiciones de riba pueden derivase les siguientes:
Tensión efeutivo y capilaridad: condiciones hidrostátiques thumb|230px|Duna del desiertu. Nuna duna nun hai agua nos buecos y la tensión efeutivo ye igual a la tensión normal siendo la presión ente los poros igual a cero. thumb|230px|Esquema del aparatu usáu pa efeutuar la prueba direuta de resistencia al esfuerciu cortante. Na actualidá esta prueba viose movida poles pruebes de compresión triaxial
Pa entender la mecánica de suelos ye necesariu entender cómo actúen les tensiones normal y efeutivu ente les distintes fases. Nin la fase líquida nin la gaseosa apurren resistencia significativa a tensión cortante. La resistencia de cortante del suelu provién del resfregón y el bloquéu internu de les partícules. El resfregón depende de les tensiones de contautu ente les partícules sólides. Per otru llau, les tensiones normales distribuyir por tol fluyíu y les partícules. Anque los poros d'aire son relativamente compresibles, pero los poros llenos d'agua non polo qu'en casu d'esfuerciu normal les partícules van reordenase distribuyendo tola tensión polos fluyíos, xuntando entá más les partícules.
El principiu de tensión efeutivo, introducida por Karl Terzaghi, determina que la tensión efeutivo σ''', esto ye, la tensión medio intergranular ente partícules sólides pue ser calculada por una simple resta de la presión de los poros de la presión total:
onde σ ye la tensión total y o ye la presión del poru. Nun ye práuticu midir σ' direutamente, asina que na práutica la tensión vertical efeutiva calcular a partir de la presión de los poros y la tensión total vertical. La distinción ente los términos de presión y tensión ye tamién importante. Por definición, la presión nun puntu ye igual en toles direiciones pero la tensión d'un puntu puede ser distinta en distintes direiciones. En mecánica de suelos, les tensiones y presiones de compresión considérense positives y les presiones de tensión considérense negatives, a la inversa de la convención utilizada en mecánica de sólidos.
Presión total
Pa condiciones a nivel de suelu, la presión vertical total nun puntu, , en permediu, ye'l pesu de tolo que quede percima de dichu puntu per unidá d'área. La tensión vertical so una capa superficial uniforme con densidá , y grosez ye pol exemplu:
onde ye la acelaración debida a la gravedá, y na unidá de masa de la capa cimera. Si hai delles capes enriba de distintes densidaes o capes d'agua puede llograse el valor total sumando'l productu de toles capes. La tensión total aumenta cola medría de la fondura en proporción a les densidaes de les capes cimeres. Pa calcular la tensión total horizontal tiense qu'allegar a otres fórmules, basada na tensión vertical.
Presión de poros d'agua
Condiciones hidrostátiques thumb|240px|Tubu capilar d'agua