Материалом для возведения земляного полотна служит грунт. Грунт представляет собой сложную, динамически изменяющуюся дисперсную систему, в которую обычно входят три компонента: собственно грунт, вода и воздух, заполняющий свободные от воды поры грунта.

Важными показателями физико-механических свойств грунтов являются их связность, влажность и плотность.

Связность грунта характеризуется его сопротивлением растягивающим напряжениям в определенном интервале влажности. Чем больше в грунте содержится глинистых частиц, тем большей связностью будет обладать этот грунт в сухом состоянии. По степени связности грунты делятся на три группы:

1)    легкие грунты, у которых частицы слабо связаны друг с другом;

2)    тяжелые грунты, у которых частицы плотно связаны друг с другом и

3)    скальные грунты, которые имеют очень твердые частицы, прочно связанные между собой.

Влажностью грунта называют отношение веса воды, содержащейся в грунте, к весу сухих грунтовых частиц (скелета грунта) в том же объеме. В зависимости от степени увлажнения связные грунты могут иметь различную консистенцию (состояние): твердую, пластичную или текучую.

Переход грунта из твердой консистенции в пластичную или из пластичной в текучую происходит довольно резко при определенных, так называемых критических характерных влажностях, которые используются в качестве наиболее важных характеристик грунта.

Пластическая консистенция грунта наблюдается в интервале между характерными влажностями, которые принято называть границей текучести и границей раскатывания.

Граница текучести (или верхний предел пластичности) характеризует- такую влажность, при которой грунт переходит от пластичной к текучей (полужидкой) консистенции грунта. При этой влажности связь между частицами нарушается, в порах между ними появляется свободная вода, и грунт теряет устойчивость. Границу текучести (дот) определяют в соответствии с ГОСТом при помощи специального прибора — балансирного конуса Васильева весом 76 г, погружаемого в грунтовое тесто, влажность которого постепенно увеличивают до тех пор, пока конус не погрузится на глубину 10 мм за 5 сек.

Граница раскатывания (нижний предел пластичности) соответствует влажности, при которой грунт находится на границе перехода от твердой к пластичной консистенции. При дальнейшем увеличении влажности грунт начинает резко снижать свою устойчивость под нагрузкой. Граница раскатывания (дор) определяется опытным путем по величине весовой влажности, при которой увлажненный грунт, раскатываемый в жгут толщиной 3 мм, начинает крошиться.

Разность дот— дор между границей текучести и границей раскатывания грунта называется числом пластичности. Чем больше число пластичности, тем больше интервал влажности, в пределах которого грунт обладает пластичной консистенцией.

Число пластичности связано с содержанием в грунтах тонкодисперсных фракций и характером глинистых частиц, входящих в состав грунта; по его величине можно судить о физико-механических свойствах грунта.

Важное практическое значение имеет относительная влажность грунта до0 — отношение естественной влажности грунта к границе текучести. Величиной относительной влажности можно характеризовать состояние, в котором находится грунт в природных условиях, и степень его устойчивости под нагрузкой в естественном залегании.

Плотность грунта связана с количеством содержащихся в нем пор, занятых водой и воздухом. Чем сильнее уплотнен грунт, тем плотнее расположены его частицы и, следовательно, меньше в нем воды и воздуха; такой грунт более устойчив и медленнее размокает.

Степень уплотнения грунта характеризуется объемным весом грунтовых частиц в сухом состоянии.

Наибольшую устойчивость грунта можно обеспечить при условии уплотнения его до максимальной плотности при оптимальной влажности, соответствующей данному грунту.

Под оптимальной влажностью грунта до0пт по уплотнению понимают влажность, при которой можно достичь наибольшей плотности при одинаковой (в соответствии с установленным стандартом) работе на уплотнение. По исследованию В. И. Бируля оптимальная влажность составляет примерно 0,60 влажности, соответствующей границе текучести (верхнему пределу пластичности) для грунтов степной зоны.

Для получения устойчивого земляного полотна грунты при постройке дорог подвергаются искусственному уплотнению, которое должно производиться при влажности грунтов, близкой к оптимальной.

На прочность и устойчивость земляного полотна существенное влияние оказывает вид примененного для строительства грунта, а также условия увлажнения дороги в процессе ее эксплуатации.