物理試験は、土の基本的な性質である土の状態量を数値化し、土固有の粒度やコンシステンシーを求め、これらの特性に基づく土の分類などから土の性質を求めます。粒度試験、土粒子の密度試験や土の含水比試験、土の液性限界、塑性限界試験などがあります。
土の強さは土の種類、堆積環境・状況などにより変化します。応力状態やせん断時の排水条件などによっても異なります。このため、調査地では設計や施工条件に応じて土の力学的性質を調べる必要があります。代表的な試験に土の強さを調べる一軸及び三軸圧縮試験や土の圧縮性を調べる圧密試験などがあります。さらに地震動、波浪、交通荷重、機械震動などによる繰返し応力が作用する場合には、土の動的挙動が問題となります。繰返し非排水三軸試験（液状化）や繰返し変形特性試験によって、地震や震動の特性、地盤の動的特性を把握し、それらの影響を予測します。
岩石試験は、様々な岩種の強度・変形特性を明らかにし、地質の構造、岩質、岩盤分類などを行い、基本的特性を把握します。がけ崩れの対策工の検討や設計、構造物の築造や掘削工法の設計・施工に必要な基礎資料として用います。また重要構造物では岩盤や大深度における地震などの振動特性を把握するため、高負荷・高拘束圧による繰返し変形特性試験を実施して動的特性を予測します。
