Maamekaniikassa erotetaan kolme päämaalajia: sitoutumattomat, sidotut ja orgaanisperäiset maat. Sen lisäksi on myös kiviä, mutta niitä ei tutkita maamekaniikassa, vaan tieteenalassa kalliomekaniikka.
Sitoutumattomat maat
Löyhät eli koheesiottomat maat ovat sellaisia, joiden ainesosat eivät ole sitoutuneet millään sideaineella. Kuivassa tilassa, kun kosteus ei vaikuta niihin, löyhän maan kiinteät ainesosat ovat täysin vapaita maa-aineksessa, ja niiden välillä on vain kitka, jota kutsutaan sisäiseksi kitkaksi. Löyhiin maihin kuuluvat:
- Lohkot, raekoko 200 – 2000 mm
- Rakeet, raekoko 60 – 200 mm
- Sora, raekoko 2 – 60 mm
- Hiekka, raekoko 0,02 – 2 mm
- Pöly, raekoko 0,002 – 0,02 mm.
Huomautetaan, että pölyfraktiota kutsutaan joskus lietteeksi (engl. silt, saks. Schluff). Koska meillä lietteellä tarkoitetaan kuitenkin tietynlaista orgaanista alkuperää olevaa maata, tämä nimitys kyseiselle fraktiolle voisi aiheuttaa väärinkäsityksen.
Kuva 1 - Hiekkainen maaperä
Sidosmaat
Sidotut tai koheesiomaat ovat maita, joiden kiinteät ainekset ovat sitoutuneet toisiinsa koheesion avulla. Koheesiomailla voi olla hyvin epävakaita fysikaalisia ominaisuuksia, jotka muuttuvat helposti veden vaikutuksesta. Sidottuihin maihin kuuluvat ne, jotka sisältävät kiinteitä ainesosia kooltaan alle 0,002 mm. Maa, joka sisältää pääasiassa kooltaan 0,002 – 0,0002 mm olevia ainesosia, kutsutaan saveksi, ja jos nämä ainesosat ovat kooltaan 0,0002 – 0,00002 mm, sitä kutsutaan kolloidisaveksi.
Luonnossa puhdasta savea esiintyy harvoin; useimmiten se on sekoittunut muihin aineksiin, kuten hiekkaan ja pölyyn, mitä kutsutaan saviliejuksi; kalkkikiveä sisältävää savea kutsutaan mergelisaviksi (mergeli), ja magnesiumia sisältävä savi on uma. Yleensä hyväksytään, että maata, joka sisältää yli 50% saviainesosia, kutsutaan rasvasaveksi tai yksinkertaisesti saveksi, kun taas maata, jossa on alle 50% saviainesosia, kutsutaan saviseksi maaksi. Maaperää, რომელიც sisältää alle 5% saviainesosia, pidetään ominaisuuksiltaan koossapysymättömän maan kaltaisena.
Nopein ja yksinkertaisin tapa arvioida, mihin ryhmään jokin maa kuuluu, on kuivattaa näyte ja yrittää murskata se sormien välissä. Koheesiottomat maat murenevat heti. Savimaat murskautuvat sormien välissä pienemmiksi kappaleiksi, ja savi kovettuu melkein kuin kivi.
Kuva 2 - Savimaa
Orgaanisperäiset maat
Nämä maat koostuvat suurelta osin orgaanisista eli kasviaineksista, joiden joukossa on savi- ja muita ainesosia. Orgaanisen aineksen takia nämä maat ovat hyvin epävakaita ja imevät vettä voimakkaasti, minkä vuoksi ne ovat epävakaita eivätkä voi toimia kantavana maaperänä eivätkä materiaalina maarakenteiden tekemiseen. Näihin maihin kuuluvat humus, liete ja turve.
Humus on hedelmällistä maata, joka sijaitsee maankuoressa pintakerroksessa, yleensä muutaman desimetrin paksuisena. Se koostuu orgaanisten ja mineraalisten aineiden seoksesta, jossa on paljon bakteereja. Maavallien, teiden päällysteiden ja muiden vastaavien maanrakennustöiden yhteydessä sekä kaivettaessa maa-aineksen ottopaikassa maanrakennuskohteita varten on kaivettava ja poistettava koko humuskerros, jota voidaan käyttää ainoastaan maanpintojen suojaamiseen veden aiheuttamalta huuhtoutumiselta.
Kuva 3 - Humus
Muta koostuu orgaanisten aineiden ja erittäin hienojakoisten hiukkasten seoksesta yhdessä mineraalisten aineiden, kuten saven, pölyn ja hiekan, kanssa. Sitä esiintyy entisten jokien ja järvien pohjalla.
Turve koostuu suuresta määrästä kasvi- ja orgaanisia aineita kuitumaisessa muodossa, ja siinä on vähemmän mineraaliaineita.
Maaperän synty
Jos tekisimme leikkauksen maankuoren läpi, havaitsisimme, että se koostuu useimmiten pintamaasta – ohuehkon kerroksen humuksesta, sitten alapinnasta joka koostuu yhdestä tai useammasta eri koostumuksen ja eri paksuuden kerroksesta, ja lopuksi kiinteästä kalliosta. Pintamaa on syntynyt pääasiassa kasvi- ja orgaanisten aineiden hajoamisesta, kun taas alapinta on syntynyt kiinteän kallioperän rapautumisesta.
Kovan kallion rapautuminen tapahtuu ilmakehän vaikutusten tai vulkaanisen toiminnan seurauksena. Ilmakehän vaikutukset voivat olla mekaanisia tai kemiallisia. Jos kovan kallion rapautumisprosessi on mineraalien yhdistyminen hapen kanssa, kyseessä on hapettumisrapautuminen, ja jos kyseessä on yhdistyminen veden kanssa, kyseessä on hydratoitumisrapautuminen. Vulkaaninen toiminta on kemiallista. Suuren kuumuuden vaikutuksesta kova kallio muuttuu vulkaaniseksi tuhkaksi.
Kiinteän kallion hajoamisprosessi ja sen muuttuminen maaperäksi voi tapahtua paikan päällä „in situ” tai kuljetuksen kautta. Hajonneiden osien kuljetus tapahtuu vedellä, jolloin muodostuu alluviaalisia maita, tuulella, jolloin syntyy eolisia maita, tai jäällä, jolloin muodostuu jäätikkömaita. Hajoavien kallion kappaleiden ja murtumaosien kuljetuksen aikana ne hienontuvat edelleen iskujen, hankauksen ja huuhtoutumisen seurauksena, joille ne altistuvat kuljetuksen aikana. Tämän vaikutuksen seurauksena rikkoutuneiden kappaleiden reunat pyöristyvät, uudet sirut hienontuvat, niiden reunat pyöristyvät uudelleen ja niin edelleen niin kauan kuin kuljetus jatkuu. Kiinteiden ainesten koko ja muoto riippuvat kallion lujuudesta, kuljetusmatkasta, kuljetustavasta jne. Siksi maaperän kiinteiden hiukkasten muoto on hyvin vaihteleva: pyöreä, ovaali, teräväreunainen tai pyöristynyt, kolmiomainen jne. Kiinteät aineet, joiden koko on 0,02 – 0,002 mm, jota fraktiota maanmekaniikassa kutsutaan pölyksi, ovat pääasiassa pyöreitä tai ovaalinmuotoisia. Tällaiset, kooltaan alle 0,002 mm olevat aineet, joita fraktiota kutsutaan savi, ovat suomumaisia. Hiekka-, sora- ja pyöreäkivihiukkaset voivat olla eri muotoisia: kuutiomaisia, pyöristyneitä, levymaisia jne. Kuutiomaiset hiukkaset muuttavat muotoaan vaikeammin, levymaiset helpommin. Siksi maat, jotka koostuvat pääasiassa levymaisista hiukkasista, voivat helposti muuttaa koostumustaan.
On syytä huomauttaa, että jotkin maat, joiden kehittyminen on täysin päättynyt, ovat joskus myöhemmin peittyneet uusien kerrostumien alle, niin että aiemmin muodostunut maa jää syvyyteen, kun taas uudessa kerrostumassa muodostuu toinen maaperä, jolla ei välttämättä ole mitään yhteyttä edelliseen. Tällainen aiemmin muodostunut maa, joka on myöhemmin peittynyt uudella kerrostumalla, kutsutaan haudatuksi maaksi. Ne ovat useimmiten viljelymaita, joita on muokattu ja jotka sen jälkeen ovat peittyneet tuulen kuljettamilla lössipölyn kerrostumilla, mutta kerrostumat voivat olla myös jokiperäisiä. Haudattu maa tunnistetaan tummasta väristä, ja tällaisia maakerroksia voi olla useita, jos tämä prosessi on toistunut useita kertoja.
Alluviaaliset maat
Aluviaaliset maat syntyvät kiinteiden hiukkasten laskeutuessa veden kuljettamana. Laskeutuminen riippuu useista tekijöistä, joista tärkeimmät ovat veden virtausnopeus, kulkeutuvien ainesten raekoko ja muiden ainesosien, kuten suolojen, kalkin jne., määrä. Suurilla virtausnopeuksilla laskeutuvat vain karkeat aineet, kun taas hienot eivät laskeudu vaan kulkeutuvat eteenpäin. Siksi karkeammat kiinteät aineet laskeutuvat vesivirran yläosaan, lähemmäs lähdettä, missä virtausnopeus on suuri. Virtausnopeuden pienentyessä laskeutuu yhä hienompia aineksia. Seisovassa vedessä, ilman virtausta, laskeutuvat yleensä hienoimmat kiinteät aineet. Aina kun veden virtaus hidastuu, syntyy suuria kasaumia, kuten tulva-alueella, kun vesi tulvii joenuomasta, sekä jokisuilla, patojen edessä jne.
Hyvin hienojen kolloidisen saven hiukkasten laskeutuminen voi elektrokemiallisen vaikutuksen vuoksi kestää rajattoman pitkään; tämä syntyy alle 0,0002 mm kokoisten pienhiukkasten välillä, kun ne upotetaan veteen. Tällöin kiinteillä hiukkasilla on samanmerkkinen sähkövaraus (negatiivinen), minkä vuoksi ne hylkivät toisiaan ja liikkuvat nesteessä sitä suuremmilla nopeuksilla, mitä pienempiä ne ovat. Näitä ovat Brownin liikkeet. Näiden liikkeiden vuoksi kiinteiden hiukkasten laskeutuminen vedessä hidastuu huomattavasti ja voi kestää rajattoman pitkään.
Kuva 4 - Aluviaalinen maa
Eoliset maat
Eolinen maaperä syntyy, kun tuuli kerrostaa kiinteitä hiukkasia. Eolista maaperää on kahta tyyppiä: les ja dyynit. Les koostuu kiinteistä hiukkasista, joiden koko on noin 0,05 mm tai hieman pienempi, ja jotka ovat sitoutuneet toisiinsa kalsiumkarbonaatin avulla. Siksi lesillä on kuivana suuri lujuus. Lesiin tehtyjen leikkausten seinämät voivat säilyä pystysuorina hyvin suurissa korkeuksissa. Jos les kuitenkin kastuu voimakkaasti, se menettää lujuutensa ja alkaa helposti liikkua. Tunnettuja ovat Bežanijska kosan lesikerrostumat Belgradin lähellä, jotka pysyvät pystysuorina yli 20m korkeudella. Kuitenkin niissä kohdissa, joissa asutuksia on rakennettu reunojen lähelle, kuten Čunarskan kadun tapauksessa Zemunissa, missä käytettyjen vesien valuminen jyrkänteen viereen aiheuttaa jatkuvaa kastumista lesitasanteen aivan reunalla, lesijyrkänteet sortuvat ja lesimaaperän stabiliteetti reunan lähellä vaarantuu.
Dyynit ovat tuulen kasaamia irtonaisen hiekan liikkuvia kumpuja. Tuuli hajottaa ja muodostaa nämä kummut nopeasti uudelleen, minkä vuoksi ne aiheuttavat vaaraa talojen ja kuljetusvälineiden hautautumiselle ja sortumiselle.
Kuva 5 - Eolinen maaperä
Jäätikkömaat
Jäätikkömaat syntyvät, kun jää kuljettaa kiinteitä maalajihiukkasia. Jäätikkömaat ovat koostumukseltaan erilaisia kuin alluviaalimaat, koska ne koostuvat suunnilleen samankokoisista kiinteistä hiukkasista, nimittäin kivistä, sorasta (moreenista) tai hiekasta, jotka ovat jääneet jäljelle jään sulaessa. Entisten jäätikköjärvien kerroksissa esiintyy jäätikösavea.
Kuva 6 - Jäätikkömaa