土壤的承压特性和剪切特性是与车辆行驶有关的两个基本力学特性。
1.土壤的承压特性
土壤的承压特性是指土壤因承受法向负荷而发生沉陷变形的性能。土壤的沉陷变形包括弹性变形和塑性变形（永久变形）两个部分。在法向负荷去掉以后，土壤沉陷部分的恢复取决于弹性变形值，它只占土壤变形量的一小部分。
图8.1.1 土壤的p－z变化关系
土壤的承压特性和地面车辆结构参数的选择（如车辆行走机构）以及车辆行驶性能的预测有很大关系。因此，必须研究土壤这种能力，也就是研究土壤垂直方向的应力－应变关系。人们通常用土壤垂直压强p和沉陷变形量z之间的试验曲线来表示履带接地面下土壤的应力－应变关系，如图8.1.1所示。
土壤的p－z曲线，是通过试验装置施加给地面与越野车辆类似的载荷状况而实际测得的。这种试验装置实际上就是一种模拟履带或车轮的平板，把它垂直压入土中，并且测出压强和相应的沉陷量，就得到了表面土壤的承压能力曲线。图8.1.1中，直线OA表示土壤的应力应变呈线性变化部分，即土壤的弹性变形或土粒相对移动部分；而直线AB则表明土壤产生塑性流动的沉陷过程。因此，A点可近似为该土壤的极限承载能力。土壤的p－z曲线的形状可能因土壤性质的不同而有所不同。
要想利用一个理论公式来完整描述图8.1.1中的全部曲线OC是十分困难的。目前在研究车辆地面力学时多采用简化的模型，其中用得最多的就是Bekker（贝克）模型。该模型是由美国学者MG·Bekker（贝克）综合大量的试验数据所提出的，即
式中 n——土壤变形指数；
b——试验平板的短边（矩形板的宽度）；
kc和kφ——土壤的内聚和摩擦变形模量；
K——土壤特性系数。
变形模量kc和kφ可通过不同尺寸的试验平板（考虑到越野条件下土壤的不均匀性，一般要求试验平板的长宽比应大于7）在相同条件下，对同一种土壤进行穿入试验，测出z＝1处的压强，再依式（8.1.1）求出。土壤的变形指数n则可利用式（8.1.1）在双对数坐标中的斜率确定。式（8.1.1）是一个近似经验公式。
表8.1.1中列出了各种典型地表土壤的kc、kφ和n，可以看出，这些参数间是存在密切关系的。
表8.1.1 典型行驶地面的土壤力学参数值
一般地，摩擦性土壤的kφ和n、φ有关，并且总是kφ高，而kc低；而内聚性土壤则总是kc高，而kφ低。同样，土壤的变形指数n也总是干的摩擦性土壤偏高，而高湿度的内聚性土壤和摩擦性土壤则偏低。可见，土壤的含水量对土壤的力学性质有明显影响。
2.土壤的剪切特性(www.xing528.com)
车辆的行驶牵引力是通过地面提供给驱动轮胎或履带接地段的切向反作用力实现的。地面提供这种反力的能力与地面（土壤）的剪切特性有关。车辆在松软地面上行驶时的最大牵引力（附着牵引力）受到土壤切向抗剪切强度的限制。因此，土壤的剪切特性是影响车辆松软地面通过性最重要的特性。
土壤的剪切特性通常用土壤在一定法向单位压力（压强）作用下的切应力τ和土壤切向位移j之间的变化关系来表示。对不同的土壤，这种变化关系是不一样的。
图8.1.2 土壤τ－j曲线
土壤的τ－j变化关系，可以通过土壤的剪切试验来确定。在剪切试验中，土壤受车辆行走部分的剪切作用由特制的剪切板来模拟。剪切板的形状与前述的矩形板相似，只是在与土壤接触的表面上装有模拟履带或车轮花纹的特制凸起。在给定的法向压力下，牵引试验平板运动同时测出拉力和相应的位移值，根据测量数据就可以建立起给定压力下的τ－j关系，如图8.1.2所示。
图8.1.2中曲线A所指的是塑性土壤（如饱和的黏土、大多数未经搅动的土壤以及蓬松的雪等）。其剪切应力和切位移之间的变化曲线无明显峰值，曲线是平滑变化的，一般在某个位移值之后应力就不再随位移的增加而增加。
图8.1.2中曲线B所指的是脆性土壤（如粉土、壤土、冻结的雪和坚实的砂等）。脆性土壤的变化模式中，剪切应力有一个明显的峰值，如同一个驼峰。最大的剪切应力（抗剪强度）τmax所对应的土壤位移j0即为该土壤的屈服点。过此点后，土壤结构发生破坏，新的土壤结构不具有原始结构的抗剪切强度，所以剪切应力－位移曲线随即开始下降，之后趋于平缓。
应当注意的是，对于某种特定的土壤，其究竟属于脆性土壤还是塑性土壤并不是绝对的。对黏性土壤，有时在增大剪切面上压力的情况下，可以由脆性土壤转变成塑性土壤，而有些土壤在改变含水量的条件下，又可能从塑性土壤变为脆性土壤。
对于塑性土壤，人们一般认为其剪切应力和剪切位移之间的关系都类似于图8.1.2中曲线A，并提出用如下经验公式描述：
式中 τm——最大的抗剪应力，即抗剪强度，τm＝c＋p tanφ（该式即土壤力学中著名的库仑公式）；
p——土壤剪切面上的法向压力；
φ——土壤的内摩擦角；
c——土壤的内聚力；
j——水平剪切土壤变形量，j0值可以认为是达到最大剪切应力τmax所需要的变形值，即jmax。
对于脆性土壤，还要考虑驼峰点，依据贝克模型，其经验公式为
式中 K1，K2——滑动系数，由试验数据拟合或曲线拟合经验值来确定。
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