Geotehnikas eristatakse kolme peamist pinnasetüüpi: mittekohesiooniline, kohesiooniline ja orgaanilise päritoluga pinnas. Lisaks esinevad ka kivimid, kuid neid ei uurita geotehnikas, vaid teadusdistsipliinis kivimehaanika.
Sidumata pinnased
Lahtised ehk mittekohesiivsed mullad on need, mille koostisosad ei ole seotud ühegi sideainega. Kuivas olekus, kui neile ei mõju niiskus, on lahtise mulla tahked koostisosad mullamassis täielikult vabad ja nende vahel esineb ainult hõõrdumine, mida nimetatakse sisemiseks hõõrdumiseks. Lahtiste muldade hulka kuuluvad:
- Plokid, tera suurus 200 – 2000 mm
- Kivikillustik, tera suurus 60 – 200 mm
- Kruus, tera suurus 2 – 60 mm
- Liiv, terasuurus 0,02 – 2 mm
- Tolm, tera suurus 0,002 – 0,02 mm.
Märgitakse, et peenosakeste fraktsiooni nimetatakse mõnikord mudaks (ingl. silt, saksa Schluff). Kuid kuna meil tähendab muda orgaanilise päritoluga pinnase eriliiki, võiks see nimetus nimetatud fraktsiooni kohta põhjustada arusaamatusi.
Joon. 1 - Liivane pinnas
Seotud mullad
Kohesioonilised ehk koherentsed pinnased on need, mille tahked osakesed on omavahel seotud sidususega. Koherentsed pinnased võivad omada väga ebastabiilseid füüsikalisi omadusi, mis muutuvad kergesti vee mõjul. Kohesiooniliste pinnaste hulka kuuluvad need, mis sisaldavad tahkeid osakesi suurusega alla 0,002 mm. Pinnast, mis sisaldab valdavalt osakesi suurusega 0,002 – 0,0002 mm, nimetatakse saviks, ja kui need osakesed on suurusega 0,0002 – 0,00002 mm, siis nimetatakse seda kolloidsaviks.
Looduses esineb puhas savi harva; enamasti on see segunenud teiste koostisosadega, nagu liiv ja tolm, mida nimetatakse saviliivaks; lubjakiviga savi nimetatakse mergliaks (mergel), magneesiumiga savi aga on uma. Tavaliselt võetakse aluseks, et pinnast, mis sisaldab rohkem kui 50% savi koostisosi, nimetatakse rasvaseks saviks või lihtsalt saviks, samas kui pinnast, mis sisaldab vähem kui 50% savi koostisosi, nimetatakse savikaks pinnaseks. Pinnast, mis sisaldab vähem kui 5% savi koostisosi, peetakse mittekoherentse pinnase omadustega pinnaseks.
Kiireim ja lihtsaim viis hinnata, millisesse rühma mingi muld kuulub, on proov kuivatada ja püüda seda sõrmede vahel purustada. Mittekohesioonilised mullad lagunevad kohe. Savimullad murenevad sõrmede all väiksemateks tükkideks, savi aga muutub kõvaks peaaegu nagu kivi.
Joon. 2 - Savimuld
Orgaanilise päritoluga mullad
Need mullad koosnevad suures osas orgaanilistest ehk taimsetest materjalidest, savi ja teiste koostisosadega. Orgaaniliste koostisosade sisalduse tõttu on need mullad väga ebapüsivad ja imavad tugevalt vett, mistõttu on nad ebastabiilsed ega saa olla ei kandev pinnas ega materjal mullatöödeks. Nende muldade hulka kuuluvad huumus, muda ja turvas.
Huumus on viljakas pinnas, mis asub maakoore pealmises kihis, mille paksus on tavaliselt mõned detsimeetrid. See koosneb orgaaniliste ja mineraalsete ainete segust ning sisaldab palju baktereid. Muldkehade, teede sõiduteede ja sarnaste pinnasetööde tegemisel, samuti pinnase laenukohas mullatööde materjali kaevamisel tuleb kogu huumusekiht välja kaevata ja eemaldada; seda võib kasutada ainult muldkallakute kaitsmiseks vee poolt väljapesemise eest.
Joon. 3 - Huumus
Muda koosneb orgaaniliste ainete segust väga väikeste osakeste kujul koos mineraalainetega, nagu savi, tolm ja liiv. Seda leidub varasemate jõgede ja järvede põhjas.
Turbas koosneb suurest kogusest taimsetest ja orgaanilistest kiudainetena esinevatest ainetest, mineraalainete väiksema sisaldusega.
Mulla tekkimine
Kui teeksime läbilõike läbi maakoore, leiaksime, et see koosneb enamasti pinnasest – väikese kihipaksusega huumusest, seejärel aluspinnasest, mis koosneb ühest või mitmest erineva koostise ja paksusega kihist, ning lõpuks tahkest kivimist. Pinnas on tekkinud peamiselt taimsete ja orgaaniliste ainete lagunemisel, aluspinnas aga tahke kivimi lagunemisel.
Tugeva kivimi lagunemine toimub atmosfäärimõjude või vulkaanilise toime tõttu. Atmosfäärimõjud võivad olla mehaanilised või keemilised. Kui tugeva kivimi lagunemisprotsess on mineraalide ühendumine hapnikuga, siis on see oksüdatsiooniline lagunemine, ja kui tegemist on ühendiga veega, siis on see hüdreerumisel lagunemine. Vulkaaniline toime on keemiline. Suure kuumuse tõttu muutub tugev kivim vulkaaniliseks tuhaks.
Tahke kivimi lagunemise ja selle pinnaseks muutumise protsess võib toimuda paigal „in situ“ või transpordiga. Lagunenud osade transport toimub vee abil, mille puhul tekivad alluviaalsed pinnased, tuule abil, kui tekivad eoolsed pinnased, või jää abil, kui kujunevad liustikupinnased. Lagunenud kivimikildude ja -osakeste transpordi käigus toimub nende edasine peenestumine löökide, hõõrdumise ja väljapesu toimel, millega nad transportimise ajal kokku puutuvad. Selle mõju tõttu ümarduvad purunenud tükkide servad, uued osakesed peenenevad, nende servad ümarduvad uuesti ja nii edasi seni, kuni transport kestab. Tahkete koostisosade suurus ja kuju sõltuvad kivimi tugevusest, transpordi pikkusest, transpordi liigist jne. Seetõttu on tahkete osakeste kuju pinnases väga mitmekesine: ümar, ovaalne, teravate või ümardatud servadega, kolmnurkne jne. Tahked koostisosad suurusega 0,02 – 0,002 mm, mida mullamehaanikas nimetatakse tolmuks, on enamasti ümmarguse või ovaalse kujuga. Sellised koostisosad, mis on väiksemad kui 0,002 mm ja mida nimetatakse saviks, on helbja kujuga. Liiva, kruusa ja kivikeste suuremad osakesed võivad olla erineva kujuga: kuupjad, ümardunud, plaadikujulised jne. Kuupjad osakesed muudavad oma kuju raskemini, plaadikujulised kergemini. Seetõttu võivad pinnased, mis koosnevad valdavalt plaadikujulistest osakestest, oma koostist kergesti muuta.
Märgitakse, et mõned mullad, mille kujunemine on täielikult lõppenud, on hiljem mõnikord kaetud uute settekihtidega, nii et varem kujunenud muld jääb sügavusse, samal ajal kui uuel settekihil kujuneb teine muld, millel ei pruugi olla eelnevaga mingit seost. Niisugust varem kujunenud, hiljem uue settega kaetud mulda nimetatakse maetud mullaks. Enamasti on need kultuurmullad, mida on haritud ja seejärel kaetud tuule poolt toodud lössi tolmu setetega, kuid setted võivad olla ka jõelised. Maetud muld tuntakse ära tumeda värvuse järgi ja selliseid mullakihte võib olla mitu, kui see protsess on korduvalt kordunud.
Alluviaalsed pinnased
Alluviaalsed mullad tekivad tahkete osakeste ladestumisel vee poolt transportimise käigus. Ladestumine sõltub mitmest tegurist, millest kõige olulisemad on veevoolu kiirus, transporditavate koostisosade jämedus ja muude koostisosade, nagu soolad, lubi jne, sisaldus. Suure veevoolukiiruse korral ladestuvad ainult jämedad osakesed, peened aga ei ladestu, vaid kantakse edasi. Seetõttu ladestuvad jämedamad tahked osakesed veevoolu ülemises osas, allika lähedal, kus veevoolu kiirus on suur. Voolukiiruse vähenedes ladestuvad üha peenemad osakesed. Seisvas vees, ilma vooluta, ladestuvad tavaliselt kõige peenemad tahked osakesed. Kuhu iganes veevool aeglustub, tekivad suured ladestused, nagu see on üleujutatud alal, kui vesi jõekaldast üle voolab, samuti jõgede suudmetes, tammide ees jne.
Väga peente kolloidsaviosakeste settimine võib elektrokeemilise toime tõttu, mis tekib vees olevate osakeste vahel, mille suurus on alla 0,0002 mm, kesta määratult kaua. Sellisel juhul kannavad tahked osakesed endaga sama märgiga elektrilaengut (negatiivset), mistõttu nad tõukuvad üksteisest ja liiguvad vedelikus seda suurema kiirusega, mida väiksemad nad on. Need on Browni liikumised. Nende liikumiste tõttu on tahkete osakeste settimine vees märgatavalt aeglustunud ja võib kesta määratult kaua.
Joon. 4 - Alluviaalne pinnas
Eoolsed pinnased
Eoolsed pinnased tekivad tuule toimel tahkete osakeste kuhjumisel. Eristatakse kahte eoolse pinnase liiki: löss ja düünid. Löss koosneb umbes 0,05 mm suurustest või veidi väiksematest tahketest osakestest, mis on omavahel seotud kaltsiumkarbonaadiga. Seetõttu on löss kuivana väga tugev. Lössis tehtud lõikepinnad võivad püsida vertikaalsete külgedega väga suurtes kõrgustes. Kui aga löss tugevasti läbimärjaks muutub, kaotab ta oma tugevuse ja hakkab kergesti liikuma. On teada juhtumeid Bežanijska Kosa lössikihistustest Belgradi lähedal, mis püsivad vertikaalsete külgedega kõrgustel üle 20m. Kuid kohtades, kus serva lähedale on rajatud asulaid, nagu näiteks Zemuni Čunarska tänava puhul, kus kasutatud vete laialivalgumise tõttu toimub pidev läbivettimine otse lössiplatoo nõlva kõrval, varisevad lössinõlvad ja lösspinnase stabiilsus serva lähedal on ohustatud.
Düünid on tuule kuhjatud lahtise liiva liikuvad künkad. Tuule toimel kanduvad need künkad kiiresti laiali ja kujunevad uuesti, mistõttu kujutavad need endast ohtu majade ja transpordivahendite mattumiseks ja purunemiseks.
Joon. 5 - Eoolne pinnas
Liustikutulbad
Liustikupinnased tekivad pinnase tahkete osakeste transportimisel jääga. Liustikupinnaste koostis erineb alluviaalsetest, sest need koosnevad umbes ühesuurustest tahketest osakestest, nimelt rändrahnudest, kruusast (moreenist) või liivast, mis jäid alles jää sulamisel. Endiste liustikujärvede kihtides esineb liustikusavi.
Joon. 6 - Liustikutuld