1.1土壤礦物
土壤是由固、液、氣三相物質所構成的一種性態介於固體和液體之間的顆粒性半無限介質；其變化範圍大。從近於流體的軟有機沉積物、可壓縮的鬆土鬆沙至可壓縮性很小的硬泥、密沙、軟岩。土壤的力學性質直接源自三相的交互作用和所施加的勢，譬如應力、水頭、電壓和溫差。由於這些交互作用，隻考慮固相是不能理解土壤性能的。但是，固相顆粒的成分、結構和表麵特性卻是與鄰相交互作用的基礎。
固相顆粒是土壤的骨架。在自然界土壤材料中所能遇到的固相顆粒，含有幾乎所有在地殼中存在的元素，最多的是氧、矽、氫和鋁。形狀從類球形至薄平板或細長針；大小從巨石至須用電鏡才能看見的微粒。一給定土壤的固相常可含有不同數量的結晶粘土礦物，結晶非粘土礦物、非結晶粘土材料，有機質和各類沉澱的無機鹽。在大多數土壤中無機結晶礦物占有固相的絕大部分，而非粘土礦物常比粘土礦物多得多。但是，粘土對土壤特性行為的影響遠超過其存在量的簡單比例。
這裏，按顆粒分級的標準，砂粒與粉粒的分界限取為200號篩眼（直徑74m），是一般肉眼能否分辨的界限；粘粒與粉粒的分界限取為直徑4m，係用光學顯微鏡不能而用電鏡才能分辨的界限。而粘土是指含有一小組礦物中的一個或一個以上的成員的許多小晶體顆粒，主要是水化矽酸鋁（或鎂、鐵的替代部分鋁離子），有時也有堿族（K，Na）或堿土族（Ca，Mg）出現。不是所有的粘土礦物的顆粒都小於2m，也不是所有非粘土礦物的顆粒都大於2m。任何土壤中的粘粒的多少和粘土礦物的成分都可能不一樣。
土壤是岩石或原先已存在的土壤的風化產物，任何土壤的主要礦物成分將包含：（1）在原母岩中大量存在的成分；（2）對風化、磨蝕、衝擊有高度抗力的材料；（3）風化產物。粘土礦物通常是風化的產物，大多數非粘土礦物則是岩石碎片或原岩礦物的顆粒。土壤中的礫、砂和大部分粉砂都是非粘土礦物。
目前，尚不可能用土壤的成分來定量地表示土壤的工程性質。這樣，土壤礦物學方麵的知識對土壤反應性能的本質理解就成為必不可少；因為土壤礦物是控製土壤顆粒的大小、形狀、表麵特性及物理和化學性質的主要因素。礦物學涉及土壤中顆粒的大小、形狀和表麵等特性，這些特性與液相的相互作用，確定土壤的塑性、膨脹、壓縮、強度和水力傳導行為。因此，礦物學是對地麵土壤工程特性理解的基礎。盡管在工程領域中並不直接進行礦物學領域的研究，隻是對一些既反映成分又反映工程性質的土壤特性，比如阿特伯限值、顆粒大小級配等，才加以研究。礦物學與土壤性質的關係，很像鋼鐵的晶體結構對其強度和變形性能的關係，或是水泥及所混合的沙和礫，成分和結構對於混凝土的性能的關係-樣。所有這三種工程材料——土壤、混凝土和鋼鐵，其機械性質都能直接測定，但要解析和理解土壤的性質，必須從礦物學考慮。