En la mecànica del sòl es distingeixen tres tipus principals de sòl: no cohesius, cohesius i sòls d’origen orgànic. A més, també hi ha les roques, però aquestes no s’estudien en la mecànica del sòl, sinó en la disciplina científica de la mecànica de roques.
Sòls no cohesius
Els sòls no cohesionats o no coherents són aquells els components dels quals no estan units per cap material aglutinant. En estat sec, quan no estan sotmesos a la humitat, els components sòlids del sòl no cohesionat són completament lliures dins la massa terrosa i entre ells només hi ha fricció, anomenada fricció interna. Entre els sòls no cohesionats hi ha:
- Blocs, mida del gra 200 – 2000 mm
- Pedruscall, mida del gra 60 – 200 mm
- Grava, mida dels grans 2 – 60 mm
- Sorra, mida del gra 0,02 – 2 mm
- Pols, mida del gra 0,002 – 0,02 mm.
Cal assenyalar que la fracció pols de vegades s’anomena llim (angl. silt, alem. Schluff). Tanmateix, com que entre nosaltres llim significa un determinat tipus de sòl d’origen orgànic, aquest nom per a la fracció indicada podria provocar un malentès.
Fig. 1 - Sòl sorrenc
Sòls cohesius
Els cohesius o sòls coherents són aquells els components sòlids dels quals estan units entre si per cohesió. Els sòls coherents poden tenir propietats físiques molt inestables, que canvien fàcilment sota l’acció de l’aigua. Entre els sòls cohesius s’inclouen els que contenen components sòlids de mida inferior a 0,002 mm. El sòl que conté predominantment components de mida 0,002 – 0,0002 mm s’anomena argila, i si aquests components són de mida 0,0002 – 0,00002 mm, aleshores s’anomena argila col·loïdal.
A la natura, l’argila pura es troba rarament, i més sovint està barrejada amb altres components, com ara sorra i pols, cosa que s’anomena llim ; l’argila amb calcària s’anomena argila margosa (marga), i l’argila amb magnesi és uma. Normalment s’admet que el terreny que conté més de 50% de components argilosos s’anomena argila greixosa o simplement argila, mentre que el terreny amb menys de 50% de components argilosos s’anomena terreny argilós. El terreny que conté menys de 5% de components argilosos es considera que té les propietats d’un terreny no coherent.
La manera més ràpida i simple d’avaluar a quin grup pertany un sòl és assecar la mostra i provar de triturar-la amb els dits. Els sòls no cohesionats es desfan immediatament. Els sòls argilosos es trenquen amb els dits en trossos més petits, i l’argila es torna dura gairebé com una pedra.
Fig. 2 - Terreny argilós
Sòls d’origen orgànic
Aquests sòls consisteixen en una gran part de materials orgànics o vegetals, amb components argilosos i d’altres tipus. A causa del contingut de components orgànics, aquests sòls són molt inestables i absorbeixen molt l’aigua, de manera que són inestables i no poden servir ni com a sòl portant ni com a material per a la construcció d’obres de terra. En aquests sòls s’inclouen l’humus, el llim i la torba.
L’humus és un sòl fèrtil, que es troba a la capa superficial de l’escorça terrestre, amb un gruix habitualment de diversos decímetres. Es compon d’una mescla de substàncies orgàniques i minerals amb molts bacteris. En la construcció de terraplens de terra, ferms de carreteres i treballs semblants sobre el terreny, així com en l’excavació en la pedrera de material per a la construcció d’obres de terra, cal excavar i retirar tota la capa d’humus, que només es pot utilitzar per protegir els talussos de terra contra l’erosió de l’aigua.
Fig. 3 - Humus
El llot consisteix en una mescla de matèries orgàniques en forma de partícules molt fines amb matèries minerals com ara argila, pols i sorra. Es troba al fons dels antics rius i llacs.
La torba es compon d’una gran quantitat de matèries vegetals i orgàniques en forma de fibres, amb un contingut menor de matèries minerals.
Gènesi del sòl
Si féssim un tall a través de l’escorça terrestre, constataríem que, en la majoria dels casos, es compon de sòl superficial – humus d’escàs gruix, després de sòl subsuperficial, que consta d’una o més capes de composició diferent i de diversos gruixos, i finalment de roca sòlida. El sòl superficial s’ha format principalment per la descomposició de matèries vegetals i orgàniques, mentre que el sòl subsuperficial s’ha format per la descomposició de la roca sòlida.
La desintegració de la roca massissa es produeix a causa de la influència atmosfèrica o bé de l’acció volcànica. Les influències atmosfèriques poden ser mecàniques o químiques. Si el procés de desintegració de la roca massissa consisteix en la combinació dels minerals amb l’oxigen, aleshores és desintegració per oxidació, i si és combinació amb l’aigua, aleshores és desintegració per hidratació. L’acció volcànica és química. A causa de la gran calor, la roca massissa es transforma en cendra volcànica.
El procés de desintegració de la roca compacta i la seva transformació en sòl pot tenir lloc al mateix lloc, “in situ”, o amb transport. El transport dels fragments desintegrats es fa per aigua, en quin cas es formen sòls al·luvials, per vent, quan esdevenen sòls eòlics, o per gel, quan es formen sòls glacials. Durant el transport dels trossos i fragments desintegrats de roca compacta es produeix el seu afinament ulterior a causa dels xocs, la fricció i el rentat als quals estan exposats durant el transport. A causa d’aquest efecte, les vores dels fragments trencats s’arrodoneixen, els nous fragments s’afinen, les seves vores tornen a arrodonir-se i així successivament mentre dura el transport. La mida i la forma dels components sòlids depenen de la resistència de la roca, de la durada del transport, del tipus de transport, etc. Per això la forma de les partícules sòlides al sòl és molt diversa: rodona, ovalada, amb vores agudes o arrodonides, triangular, etc. Els components sòlids de mida 0,02 – 0,002 mm, fracció que en mecànica del sòl s’anomena pols, són principalment de forma rodona o ovalada. Aquests components de mida inferior a 0,002 mm, fracció que s’anomena argila, tenen forma laminar. Les partícules més grosses de sorra, grava i còdols poden tenir formes diverses: cúbiques, arrodonides, lamel·lars, etc. Les partícules cúbiques canvien més difícilment la seva forma, mentre que les lamel·lars ho fan amb més facilitat. Per això els sòls que es componen principalment de partícules lamel·lars poden canviar fàcilment la seva composició.
Cal assenyalar que alguns sòls, la formació dels quals ja s’ha completat del tot, de vegades són coberts posteriorment per nous dipòsits, de manera que el sòl format anteriorment queda en profunditat, mentre que sobre el nou dipòsit es forma un altre sòl que no necessàriament té cap relació amb l’anterior. Aquest sòl format abans i posteriorment cobert per un nou dipòsit s’anomena sòl enterrat. Es tracta sobretot de terres agrícoles, que havien estat conreades i després van ser cobertes per dipòsits de pols de lès transportada pel vent, però els dipòsits també poden ser fluvials. El sòl enterrat es reconeix pel color fosc, i pot haver-hi diversos d’aquests estrats de sòl si aquest procés s’ha repetit diverses vegades.
Sòls al·luvials
Els sòls al·luvials es formen per la deposició de partícules sòlides durant el transport per l’aigua. La sedimentació depèn de diversos factors, entre els quals els més importants són la velocitat del corrent d’aigua, la mida dels materials transportats i el contingut d’altres components com sals, calç, etc. A velocitats elevades del corrent només es dipositen els materials grossos, mentre que els fins no es dipositen, sinó que continuen sent transportats. Per això, els components sòlids més grossos es dipositen a la part superior del curs d’aigua, més a prop de la font, on la velocitat del corrent és alta. A mesura que disminueix la velocitat del corrent, es dipositen materials cada vegada més fins. En aigua tranquil·la, sense corrent, normalment es dipositen els materials sòlids més fins. Sempre que es produeix una desacceleració del corrent d’aigua, es formen dipòsits importants, com passa a la zona inundada quan l’aigua surt del llit del riu, a les desembocadures dels rius, davant de les preses, etc.
La sedimentació de partícules molt fines d’argila col·loidal pot durar un temps indefinidament llarg a causa de l’acció electroquímica que es produeix entre partícules fines de mida inferior a 0,0002 mm quan són submergides en aigua. En aquest cas, les partícules sòlides porten una càrrega elèctrica del mateix signe (negativa), per la qual cosa es repel·leixen entre si i es mouen en la massa líquida amb velocitats tant més grans com més petites són. Aquests són els moviments brownians. A causa d’aquests moviments, la sedimentació de les partícules sòlides en l’aigua queda considerablement alentida i pot durar un temps indefinidament llarg.
Fig. 4 - Sòl al·luvial
Sòls eòlics
Els sòls eòlics es formen per l’acumulació de partícules sòlides transportades pel vent. Es distingeixen dos tipus de sòl eòlic: loess i dunes. El loess consisteix en partícules sòlides d’una grandària d’uns 0,05 mm o lleugerament inferiors, unides entre si per carbonat de calci. Per això, en estat sec, el loess té una gran resistència. Els talussos en loess poden mantenir-se amb parets verticals a alçades molt grans. No obstant això, si el loess s’humiteja fortament, perd la seva resistència i es desplaça amb facilitat. Són coneguts els casos dels dipòsits de loess de Bežanijska kosa, prop de Belgrad, que es mantenen amb parets verticals a alçades de més de 20m. Tanmateix, en les zones on s’han construït assentaments prop de les vores, com és el cas del carrer Čunarska a Zemun, on es produeix un remull constant al costat mateix del vessant del altiplà de loess a causa de l’evacuació de les aigües utilitzades, els vessants de loess s’esfondren i l’estabilitat del sòl de loess a prop de la vora queda compromesa.
Les dunes són turons mòbils de sorra no cohesionada dipositada pel vent. Aquests turons, sota l’acció del vent, es desfan i es tornen a formar ràpidament, per la qual cosa representen un perill d’enterrament i d’ensorrament de cases i vehicles de transport.
Fig. 5 - Sòl eòlic
Sòls glacials
Els sòls glacials es formen pel transport de partícules sòlides del sòl per gel. Els sòls glacials tenen una composició diferent de la dels al·luvials, perquè es componen de partícules sòlides d’una grandària aproximadament similar, és a dir, còdols, graves (morena) o sorra que han quedat després de la fusió del gel. Als estrats dels antics llacs glacials hi ha llims glacials.
Fig. 6 - Terreny glacial