U mehanici tla razlikuju se tri glavne vrste tla: neve__zana, vezana i tla organskog porekla. Osim toga postoje i stjene, ali se one ne proučavaju u mehanici tla, već u naučnoj disciplini mehanici stena.
Nevezani zemljišni slojevi
Nevezana ili nekoherentna tla su ona čiji sastojci nisu vezani nikakvim vezivnim sredstvom. U suhom stanju, kada nisu pod utjecajem vlage, čvrsti sastojci nevezanog tla potpuno su slobodni u zemljanoj masi i između njih postoji samo trenje, zvano unutrašnje trenje. U nevezana tla spadaju:
- Blokovi, granulacija 200 – 2000 mm
- Drobina, veličina zrna 60 – 200 mm
- Šljunak, granulacija zrna 2 – 60 mm
- Pijesak, vel. zrna 0,02 – 2 mm
- Prašina, veličina zrna 0,002 – 0,02 mm.
Napominje se da se frakcija prašina ponekad naziva mulj (engl. silt, nem. Schluff). Međutim, kako kod nas mulj znači određenu vrstu tla organskog porijekla, taj naziv za navedenu frakciju mogao bi izazvati nesporazum.
Sl. 1 - Pjeskovito tlo
Kohezivna tla
Vezana ili koherentna tla su ona čiji su čvrsti sastojci međusobno povezani kohezijom. Koherentna tla mogu imati vrlo nestabilna fizička svojstva, koja se lako mijenjaju pod dejstvom vode. U vezana tla spadaju ona koja sadrže čvrste sastojke veličine ispod 0,002 mm. Tlo koje sadrži pretežno sastojke veličine 0,002 – 0,0002 mm naziva se glina, a ako su ovi sastojci veličine 0,0002 – 0,00002 mm, onda se naziva koloidna glina.
U prirodi se čista glina rijetko nalazi, već je najčešće pomiješana s drugim sastojcima, kao što su pijesak i prašina, što se naziva ilovača; glina s krečnjakom naziva se laporovita glina (lapor), a glina s magnezijumom je uma. Obično se usvaja da se tlo koje sadrži više od 50% glinovitih sastojaka zove masna glina ili prosto glina, dok se tlo sa manje od 50% glinovitih sastojaka naziva glinovito tlo. Tlo koje sadrži manje od 5% glinovitih sastojaka smatra se da ima osobine nekoherentnog tla.
Najbrži i najprostiji način za ocjenu kojoj grupi pripada neko tlo je da se uzorak osuši i pokuša da se pod prstima zdrobi. Nekoherentna tla se odmah raspadaju. Glinovita tla se pod prstima drobe u manje komade, a glina postaje tvrda skoro kao kamen.
Sl. 2 - glinovito tlo
Tla organskog porijekla
Ova tla se sastoje od velikog dijela organskih ili biljnih materijala, sa glinovitim i drugim sastojcima. Zbog sadržaja organskih sastojaka ova tla su vrlo nestalna i jako upijaju vodu, te su zbog toga nestabilna i ne mogu služiti ni kao nosivo tlo, ni kao materijal za izradu zemljanih objekata. U ova tla spadaju humus, mulj i treset.
Humus je plodno tlo, koje se nalazi u površinskom sloju zemljine kore, debljine obično nekoliko decimetara. On se sastoji od mješavine organskih i mineralnih materija sa mnogo bakterija. Pri izradi zemljanih nasipa, kolovoza na putevima i sličnih radova na tlu, kao i kod kopanja u pozajmištu materijala za izradu zemljanih objekata, treba iskopati i ukloniti cio sloj humusa, koji se može upotrijebiti samo za zaštitu zemljanih kosina protiv ispiranja vodom.
Slika 3 - Humus
Mulj se sastoji iz mješavine organskih materija u obliku vrlo sitnih čestica sa mineralnim materijama kao što su glina, prašina i pijesak. Nalazi se na dnu ranijih rijeka i jezera.
Treset se sastoji od velike količine biljnih i organskih materija u obliku vlakana, sa manjim sadržajem mineralnih materija.
Nastanak tla
Ako bismo napravili presjek kroz zemljinu koru, utvrdili bismo da se ona najčešće sastoji od površinskog tla – humusa male debljine sloja, zatim podpovršinskog tla koje se sastoji od jednog ili više slojeva različitog sastava i različitih debljina, i na kraju od čvrste stijene. Površinsko tlo nastalo je uglavnom raspadanjem biljnih i organskih materija, dok je podpovršinsko tlo nastalo raspadanjem čvrste stijene.
Raspadanje čvrste stijene nastaje usljed atmosferskih uticaja ili usljed vulkanskog dejstva. Atmosferski uticaji mogu biti mehanički ili hemijski. Ako je proces raspadanja čvrste stijene jedinjenje minerala sa kiseonikom, onda je to raspadanje oksidacijom, a ako je jedinjenje sa vodom, onda je raspadanje hidriranjem. Vulkansko dejstvo je hemijsko. Usled velike toplote čvrsta stijena se pretvara u vulkanski pepeo.
Proces raspadanja čvrste stijene i njeno pretvaranje u tlo može biti na mjestu „in situ“ ili sa transportom. Transport raspadnutih dijelova vrši se vodom, u kome slučaju nastaju aluvijalna tla, vjetrom, kada postaju eolska tla ili ledom, kada se obrazuju glečerska tla. U toku transporta raspadnutih komada i dijelića čvrste stijene vrši se njihovo dalje usitnjavanje uslijed udara, trenja i ispiranja, kojima su oni izloženi u toku transporta. Uslijed tog dejstva, ivice razbijenih komada zaobljuju se, novi dijelići se usitnjavaju, njihove ivice se ponovo zaobljuju i tako redom sve dotle dok traje transport. Veličina i oblik čvrstih sastojaka zavisi od čvrstoće stijene, dužine transporta, vrste transporta itd. Zbog toga je oblik čvrstih čestica u tlu vrlo različit: okrugao, ovalan, sa oštrim ili zaobljenim ivicama, trouglast itd. Čvrsti sastojci veličine 0,02 – 0,002 mm, koja frakcija se u mehanici tla naziva prašina, uglavnom su okruglog ili ovalnog oblika. Ovakvi sastojci veličine manje od 0,002 mm, koja frakcija se naziva glina, ljuspastog su oblika. Krupnije čestice pijeska, šljunka i oblutaka mogu imati različite oblike: kockaste, zaobljene, pločaste, itd. Kockaste čestice teže mijenjaju svoj oblik, pločaste lakše. Zbog toga tla koja se sastoje pretežno iz pločastih čestica mogu lako mijenjati svoj sastav.
Napominje se, da su pojedina tla, čije je obrazovanje potpuno završeno, ponekad naknadno pokrivena novim nanosima, tako da ranije već obrazovano tlo ostane u dubini, dok se na novom nanosu obrazuje drugo tlo koje ne mora imati nikakve veze sa prethodnim. Takvo ranije obrazovano tlo naknadno pokriveno novim nanosom zove se pogrebeno tlo. To su najčešće kulturna zemljišta, koja su bila obrađivana pa su zatim pokrivena nanosima lesne prašine vjetrom, ali nanosi mogu biti i riječni. Pogrebeno tlo raspoznaje se po tamnoj boji i takvih slojeva tla može biti više ako je taj proces više puta ponavljan.
Aluvijalna zemljišta
Aluvijalna tla nastaju taloženjem čvrstih čestica prilikom transporta vodom. Taloženje zavisi od više faktora, među kojima su najvažniji brzina vodenog toka, krupnoća transportnih sastojaka i sadržina drugih sastojaka kao što su soli, kreč itd. Pri velikim brzinama vodenog toka talože se samo krupni sastojci, dok se sitni ne talože, već se transportuju dalje. Zbog toga se krupniji čvrsti sastojci talože u gornjem dijelu vodenog toka, bliže izvoru, gdje je brzina vodenog toka velika. Sa opadanjem brzine vodenog toka talože se sve sitniji sastojci. U mirnoj vodi, bez toka, talože se po pravilu najsitniji čvrsti sastojci. Gdje god dolazi do usporavanja vodenog toka, nastaju velika taloženja, kao što je slučaj na poplavljenom području prilikom izlivanja vode iz riječnog korita, zatim na ušću rijeka, ispred brana itd.
Taloženje vrlo sitnih čestica koloidne gline može da traje neograničeno dugo vremena usljed elektrohemijskog dejstva, koje nastaje između sitnih čestica veličine ispod 0,0002 mm kada su one potopljene u vodu. U tom slučaju čvrste čestice nose na sebi električni tovar istog znaka (negativni), zbog čega se one međusobno odbijaju i kreću u tečnoj masi brzinama utoliko većim ukoliko su manje. To su Brown-ova kretanja. Zbog tih kretanja je taloženje čvrstih čestica u vodi znatno usporeno i može trajati neograničeno dugo vremena.
Slika 4 - Aluvijalno tlo
Eolski sedimenti
Eolska tla nastaju nanosom čvrstih čestica vjetrom. Razlikuju se dvije vrste eolskog tla les i dine. Les se sastoji od čvrstih čestica krupnoće oko 0,05 mm ili nešto manjih, slijepljenih međusobno kalcijum karbonatom. Zbog toga, kada je u suhom stanju, les ima veliku čvrstoću. Zaseci u lesu mogu se držati sa vertikalnim stranama na vrlo velikim visinama. Međutim, ako se les jače raskvasi, gubi svoju čvrstoću i lako se pokreće. Poznati su slučajevi lesnih naslaga Bežanijske kose kod Beograda, koje se drže sa vertikalnim stranama na visinama preko 20m. Međutim, na dijelovima gdje su podignuta naselja u blizini ivica, kao što je slučaj Čunarske ulice u Zemunu, gdje dolazi do stalnog raskvašavanja pored same padine lesnog platoa usljed rasipanja upotrijebljenih voda, lesne padine se ruše i stabilnost lesnog tla u blizini ivice je ugrožena.
Dine su pokretne dine od nevezanog pijeska nanesenog vjetrom. Ovi brežuljci se pod dejstvom vjetra brzo raznose i ponovo stvaraju, zbog čega predstavljaju opasnost od zatrpavanja i rušenja kuća i transportnih sredstava.
Sl. 5 - tlo nastalo djelovanjem vjetra
Glacijalna tla
Glacijalna tla nastaju transportovanjem čvrstih čestica tla ledom. Glacijalna tla imaju drukčiji sastav nego aluvijalna, jer se sastoje iz čvrstih čestica približno slične krupnoće, i to oblutaka, šljunka (morene) ili pijeska koji su ostali po otapanju leda. U slojevima bivših glacijalnih jezera postoji glacijalna ilovača.
Sl. 6 - Glacijalno tlo