قسمت اعظم سطح زمين را رسوبات و مصالح ناپيوسته طبيعي ، که بطور کلي به آنها خاک مي‌گوييم پوشانده است. خاک از يک طرف جايي است که سازه خود را به رو يا داخل آن بنا مي‌کنيم و از طرف ديگر ماده‌اي است که آن را به عنوان مصالح ساختماني در کارهاي عمراني به خدمت مي‌گيريم. خاکهاي موجود در طبيعت بسيار متنوع اند و هر يک از آنها رفتاري خاص در کاربردهاي مهندسي از خود نشان مي‌دهند. اين تنوع رفتار ويژگيهاي مهندسي ، متاثر از عوامل گوناگوني است.

به عنوان مثال نحوه منشا گرفتن و تشکيل شدن يک خاک تاثير بارزي بر ويژگيهاي مهندسي آن بر جاي مي‌گذارد. به اين ترتيب ، بسته به اينکه خاک بطور برجا درست شده يا اينکه آبرفتي ، بادي ، واريزه‌اي باشد يا تغييرات ثانوي را تحمل کرده باشد از ويژگيهاي مهندسي متفاوتي برخوردار است. برخي از خاکها در کارهاي مهندسي مشکل آفرينند. مهمترين خاکهاي مسئله ساز عبارتند از : خاکهاي منبسط شونده ، خاکهاي فروريزنده ، رسهاي سريع يا حساس و خاکهاي مستعد آبگونگي.
خاکهاي منبسط شونده
اين خاکها جزو گروه خاکهاي رسي بوده و معمولا مخلوطي از کانيهاي رسي و غير رسي اند. مشخصات ژئوتکنيکي اين خاکها توسط بخش رسي آنها کنترل مي‌شود. اين گروه از خاکها داراي مقدار ، قابل توجهي کاني مونتمور يونيت اند که با آبگيري متورم شده و بر اثر از دست دادن آب منقبض مي‌شود. تغيير حجم اين خاکها بر اثر تغييرات رطوبت يکي از مهمترين مسايل و مشکلاتي است که مهندسان با آن روبرو هستند، به نحوي که شايد بتوان اين پديده را مشکل جهاني به حساب آورد.

بررسيها نشان داده است که خسارتهاي ناشي از عملکرد منفي اين نوع خاک بيش از هريک از بلاياي زمين شناسي ديگر است. به عنوان مثال در ايالات متحده آمريکا ، خاکهاي منبسط شونده ساليانه بيش از 2.3 ميليارد دلار خسارت به بار مي‌آورند و اين دو برابر مقدار خسارتي است که توسط مجموعه چند عامل مخرب ديگر مثل طوفان و سيل و زمين لرزه ايجاد مي‌شود. برخي از مهمترين عوامل موثر در تورم پذيري رسها در زير آمده است.



    * رسها اغلب اندازه کلوئيدي (0.001 ميليمتر) دارند. در نتيجه سطح مخصوص ، يعني ميزان سطح پيراموني ذرات در واحد حجم ، بسيار زياد است. با توجه به اين نکته رسها قادرند آب زيادي را به سطح ذراتشان جذب کنند.

    * مقدار کربنات خاک نشانه‌اي از شرايط فيزيکي و شيميايي محيط خاک است. کربناتها در خاک عمدتا به صورت کلسيت ، اند. کربناتها نقش سيمان را به عهده دارند و با به هم چسباندن ذرات ريز رس ، ذرات و دانه‌هاي درشت تري را بوجود مي‌آورند. در نتيجه اين عمل از قابليت خميري خاک کاسته شده و در مقابل مقاومت خاک افزايش مي‌يابد.

    * آب و هوا مهمترين عامل محيطي موثر برخاکهاي منبسط شونده است، زيرا اين عامل است که عمق سطح ايستابي و منطقه فعال رطوبت خاک را کنترل مي‌نمايد، مشکل خاکهاي منبسط شونده در اقليمهاي مرطوب ، که سطح ايستابي نزديک زمين است، کمتر ديده مي‌شود. در مقابل ، در نواحي خشک سطح ايستابي در اعماق زياد قرار داشته و در نتيجه تاثير کمي بر مقدار رطوبت خاک در نواحي سطحي دارد.

    * گياهان ، مخصوصا درختان بزرگي که نزديک پي سازه‌ها قرار گرفته‌اند، ممکن است به علت جذب آب ، مخصوصا در فصول خشک ، کاهش حجم زيادي را در خاکهاي مستعد بوجود آورند. اعمال تنشهاي متناوب توسط گياهان يا تورم ناشي از قرارگيري سازه بر روي يک رس خشک شده ، فرآيندهايي وابسته به زمان اند. اغلب رسها ، نفوذپذيري کمي دارند که بر اثر تورم ، مقدار آن بيش از پيش کاهش مي‌يابد.

    * توپوگرافي ، مخصوصا وجود دامنه‌هاي پرشيب ، از موادي است که در زمان طراحي سازه به روي خاکهاي منبسط شونده بايد مورد توجه قرار گيرد. در خاکهاي منبسط شونده واقع در دامنه‌ها ، نوع خاصي از خزش صورت مي‌گيرد. به اين نحو که در خلال تورم خزش ايجاد شده عمود بر شيب دامنه و در خلال انقباض به موازات نيروي گرانشي است. در نتيجه مولفه برآيند اين دو در جهت شيب دامنه قرار مي‌گيرد.

خاکهاي فرو ريزنده
برخي از خاکها به محض آنکه از آب اشباع مي‌شوند حجمشان به سرعت کاهش مي‌يابد. اين مصالح در طبيعت اغلب به صورت نيمه اشباع يا خشک يافت مي‌شوند و مانند خاکهاي منبسط شونده ، تا زماني که رطوبت خاک تغيير نکند، مشکلي براي سازه‌ها ايجاد نمي‌کنند، خاکهاي فرو ريزنده اغلب مصالحي در حد ماسه ، لاي و رس هستند که در محيطهاي خشک در پاي دامنه کوهها بر جاي گذارده شده‌اند.

اين خاک که به صورتي نيمه پايدار ته نشين شده‌اند، بر اثر آبگيري اشباع به صورت ناپايدار در مي‌آيند. به نظر مي‌رسد که مسافت خاک در حالت نيمه اشباع ، به علت کشش سطحي آب که در محل تماس بين ذرات قرار دارد، پابرجاست. بر اثر آبگيري و اشباع خاک منافذ از آب پرشده و کشش سطحي صفر مي‌شود و خاک فرو مي‌ريزد.
خاکهاي آبگونه شونده
خاکهاي مستعد آبگونگي (روانگرايي) ماسه‌هاي ريزدانه و لايهايي هستند که از تراکم کمي برخوردار بوده و معمولا به حالت اشباع مي‌باشند. در صورتي که اين خاکها تحت تاثير بارگذاري لرزشي ، مانند زمين لرزه‌هاي طبيعي يا زمين لرزه‌هاي القايي قرار گيرند، خاک به سرعت متراکم مي‌شود. متراکم شدن سريع باعث افزايش ناگهاني فشار آب بين ذره‌اي مي‌گردد که در نتيجه آن مقاومت برشي به سرعت کاهش مي‌يابد، تا حدي که گاه مقاومت برشي به صفر رسيده و خاک مانند مايعات جريان مي‌يابد.
رسهاي سريع
رسهاي سريع يا رسهاي حساس معمولا نهشته‌هاي يخچالي در حد رس هستند که در کشورهاي اسکانديناوي و در امتداد رودخانه سن لوران در شرق کانادا يافت مي‌شوند. مکانيسم گسيختگي اين خاکها هنوز مورد بحث است. تحقيقات آزمايشگاهي اخير نشان داده است که پودر سنگ نخي از کوارتز با يک رطوبت ثابت مي‌تواند هم به صورت مايع و هم به صورت جامد عمل کند. اين ويژگي با سرعت تنجش نمونه کنترل مي‌شود. به اين ترتيب که در سرعتهاي کم تنجش رفتار اجسام جامد را داشته و در سرعتهاي زياد تنجش (ضربه) مانند مايعات عمل مي‌کند.