材料的本构关系（constitutive relationship）是反映材料的力学性状的数学表达式，表示形式一般为应力应变强度时间的关系，也称为本构定律（constitutive law）、本构方程（constitutive equation），或者本构关系数学模型（mathematical model），后者也可简称为本构模型。为简化和突出材料某些变形强度特性，人们常使用弹簧、粘壶、滑片和胶结杆等元件及其组合的元件模型。
一般认为土力学这门学科诞生于1925年太沙基（K.Terzaghi）的《土力学》一书出版以后。在此之前和以后的多年中，人们在长期的实践中积累了许多工程经验并形成了土力学的基本理论。如土的莫尔库仑（Mohr Coulomb）强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论等。但长期以来人们在解决土工建筑物和地基问题时，总是将它们分为变形问题和稳定问题两大类。对于变形问题，人们主要是基于弹性理论计算土体中的应力，用简单的侧限压缩试验测定土的变形参数，在弹性应力应变理论的范畴中计算变形。在计算设计中辅以一定的经验方法和经验公式。由于当时建筑物并不是十分高重，使用中对变形的要求也不是很高，所以这些计算一般能满足设计要求。
20世纪50年代末到60年代初，高重土工建筑物、高层建筑物和许多工程领域建筑物的兴建，使土体变形成为主要矛盾，给土体的非线性应力变形计算提出了必要性；另一方面计算机及计算技术手段的迅速发展推动了非线性力学理论、数值计算方法和土工试验日新月异的发展，为在岩土工程中进行非线性、非弹性数值分析提供了可能性，从而极大地推动了土的本构关系的研究。20世纪70～80年代是土的本构关系迅速发展的时期，上百种土的本构模型成为土力学园地中最绚烂的花朵。在随后的土力学实践中，一些本构模型逐渐为人们所接受，出现在大学本科的教材中，也在一些商业程序中被广泛使用。这些被人们普遍接受和使用的模型都具有形式比较简单，参数不多且有明确的物理意义和易于用简单试验所确定，能反映土变形的基本主要特性等特点。另一方面，人们也针对某些工程领域的特殊条件建立有特殊性的土的本构模型。例如土的动本构模型、流变模型及损伤模型等。
几十年来，关于土的本构关系的研究使人们对土的应力应变特性的认识达到了前所未有的深度，促使人们对土从宏观研究到微观、细观的研究，为解决如高土石坝、深基坑、大型地下工程、桩基础、复合地基、近海工程和高层建筑中地基、基础和上层建筑共同作用等工程问题提供了更深刻的认识和理论指导。本构关系的研究也推动了岩土数值计算的发展。将土视为连续介质，随后又将其离散化的方法有有限单元法、有限差分法、边界单元法、有限元线法、无单元法以及各种方法的耦合。另一种计算方法是考虑岩土材料本身的不连续性。如考虑裂缝及不同材料间界面的界面模型和界面单元的使用，随后离散元法（DEM）、不连续变形分析（DDA）和流形元法（MEM）、颗粒流（PFC）等数值计算方法迅速发展。数值计算有时采用不同的本构模型，有时用以验证本构模型，有时用来从微观探讨土变形特性的机理，有时则从微观颗粒（节理）的研究入手建立岩土本构关系。
由于土是岩石风化而成的碎散矿物颗粒的集合体，一般含有固、液、气三相，在其形成的漫长地质过程中，受风化、搬运、沉积、固结和地壳运动的影响，其应力应变关系十分复杂，并且与诸多因素有关。其中主要的应力应变特性是其非线性、弹塑性和剪胀（缩）性。
（1）土应力应变关系的非线性
由于土由碎散的固体颗粒组成，宏观的变形主要不是由于土颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同应力水平下由相同应力增量而引起的应变增量就不会相同，亦即表现出非线性，松砂的应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后接近一渐近线；而在密砂的试验曲线中，应力一般是开始时随应变增加而增加，达到一个峰值之后，应力随应变增加而下降，最后也趋于稳定。在塑性理论中，前者称为应变硬化（或加工硬化），后者称为应变软化（或加工软化）。应变软化过程实际上是一种不稳定过程，有时伴随着应力的局部化———剪切带的出现，其应力应变曲线对一些影响因素比较敏感。
（2）土的剪胀性
由于土是碎散的颗粒集合，在各向等压或等比压缩时，孔隙总是减少，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分是不可恢复的。
在三轴试验中，对于密砂土，偏差应力（σ1-σ3）增加引起了轴应变ε1的增加，但除开始时少量体积压缩（正体应变）外，多发生明显的体胀（负体应变）。由于在常规三轴压缩试验中，平均主应力增量 在加载过程中总是正的，不可能是体积的弹性回弹，因而这种体应变只能是由剪应力引起的，被称为剪胀性（dilatancy）。广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，包括体胀，也包括体缩，后者也常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列变化而使颗粒间的孔隙加大（或减小），从而发生了体积变化。
（3）土变形的弹塑性
在加载后卸载到原应力状态时，土一般不会恢复到原来的应变状态。其中有部分应变是可恢复的，部分应变是不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大比例。每一次应力循环都有可恢复的弹性应变及不可恢复的塑性应变，亦即永久变形。可以表示为：
ε＝εe＋εp
式中：εe表示弹性应变；εp表示塑性应变。
土在应力循环过程中另一个特性是存在滞回圈，在卸载初期应力应变曲线陡降，减少到一定偏差应力时，卸载曲线变缓，再加载曲线开始陡而随后变缓。这就形成一滞回圈，越接近破坏应力时，这一现象越明显（图4.1）。
图4.1 偏差应力与轴应变和体应变的关系曲线
（4）土应力应变的各向异性和土的结构性
所谓各向异性是指在不同方向上材料的物理力学性质不同。土的各向异性主要表现为横向各向同性，亦即在水平面各个方向的性质大体上是相同的，而竖向与横向性质不同。土的各向异性可分为初始各向异性（inherent anisotropy）和诱发各向异性（induced ani-sotropy），后者一般是由应力天然沉积和固结造成的各向异性，可归入初始各向异性之列。在室内重力场中各种制样过程也会使土试样具有不同程度的初始各向异性。
所谓诱发各向异性是由于受到一定的应力发生应变后，土颗粒将发生空间位置的变化，从而改变了土的空间结构，这种结构的变化对于土进一步加载的应力应变关系将产生影响，并且不同于初始加载时的应力应变关系。
原状天然土的各向异性往往更强烈，也比较复杂。原状土的各向异性常常是其结构性一个方面的表现。土的结构性是由于土颗粒的空间排列集合及土中各相间和颗粒间的作用力造成的，结构性可以明显提高土的强度和刚度。