U mehanici tla razlikuju se tri glavne vrste tla: neve__zana, vezana i tla organskog podrijetla. Osim toga postoje i stijene, ali se one ne proučavaju u mehanici tla, nego u znanstvenoj disciplini mehanici stijena.
Nevezano tlo
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 unutarnje trenje. U nevezana tla spadaju:
- Blokovi, veličina zrna 200 – 2000 mm
- Drobina, veličina zrna 60 – 200 mm
- Šljunak, veličina zrna 2 – 60 mm
- Pijesak, vel. zrna 0,02 – 2 mm
- Prašina, veli. 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 podrijetla, ovaj bi naziv za navedenu frakciju mogao izazvati nesporazum.
Sl. 1 - Pjeskovito tlo
Koherentna tla
Vezana ili koherentna tla su ona čiji su čvrsti sastojci međusobno vezani kohezijom. Koherentna tla mogu imati vrlo nestabilna fizička svojstva, koja se lako mijenjaju pod djelovanjem 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 zove 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 vapnencem naziva se laporovita glina (lapor), a glina s magnezijem je uma. Obično se usvaja da se tlo koje sadrži više od 50% glinovitih sastojaka zove masna glina ili jednostavno glina, dok se tlo s manje od 50% glinovitih sastojaka naziva glinovito tlo. Tlo koje sadrži manje od 5% glinovitih sastojaka smatra se da ima svojstva nekoherentnog tla.
Najbrži i najjednostavniji način za ocjenu kojoj grupi pripada neko tlo jest da se uzorak osuši i pokuša zdrobiti među prstima. Nevezana tla se odmah raspadaju. Glinasta tla se pod prstima drobe u manje komade, a glina postaje tvrda gotovo kao kamen.
Slika 2 - Glineno tlo
Tla organskog podrijetla
Ova tla sastoje se najvećim dijelom od organskih ili biljnih materijala, s glinovitim i drugim sastojcima. Zbog sadržaja organskih sastojaka ova su tla vrlo nestalna i jako upijaju vodu, pa su zbog toga nestabilna i ne mogu služiti ni kao nosivo tlo ni kao materijal za izradu zemljanih objekata. U ta tla spadaju humus, mulj i treset.
Humus je plodno tlo, koje se nalazi u površinskom sloju zemljine kore, debljine obično nekoliko decimetara. Ono se sastoji od mješavine organskih i mineralnih materija s mnogo bakterija. Pri izradi zemljanih nasipa, kolnika na cestama i sličnih radova na tlu, kao i pri kopanju u posuđenom materijalu za izradu zemljanih objekata, treba iskopati i ukloniti cijeli sloj humusa, koji se može upotrijebiti samo za zaštitu zemljanih kosina od ispiranja vodom.
Slika 3 - Humus
Mulj se sastoji od smjese organskih tvari u obliku vrlo sitnih čestica s mineralnim tvarima kao što su glina, prašina i pijesak. Nalazi se na dnu nekadašnjih rijeka i jezera.
Treset se sastoji od velike količine biljnih i organskih materija u obliku vlakana, s manjim sadržajem mineralnih materija.
Nastanak tla
Ako bismo načinili presjek kroz zemljinu koru, utvrdili bismo da se ona sastoji najčešće od površinskog tla – humusa male debljine sloja, zatim od podpovršinskog tla koje se sastoji od jednog ili više slojeva različitog sastava i različitih debljina, i naposljetku od čvrste stijene. Površinsko tlo nastalo je uglavnom raspadanjem biljnih i organskih tvari, dok je podpovršinsko tlo nastalo raspadanjem čvrste stijene.
Raspadanje čvrste stijene nastaje uslijed atmosferskih utjecaja ili uslijed vulkanskog djelovanja. Atmosferski utjecaji mogu biti mehanički ili kemijski. Ako je proces raspadanja čvrste stijene spajanje minerala s kisikom, onda je to raspadanje oksidacijom, a ako je spajanje s vodom, onda je to raspadanje hidriranjem. Vulkansko djelovanje je kemijsko. Zbog velike topline čvrsta se stijena pretvara u vulkanski pepeo.
Proces raspadanja čvrste stijene i njezino pretvaranje u tlo može biti na mjestu „in situ“ ili s transportom. Transport raspadnutih dijelova vrši se vodom, u kojem slučaju nastaju aluvijalna tla, vjetrom, kada postaju eolska tla ili ledom, kada se obrazuju glečerska tla. Tijekom transporta raspadnutih komada i dijelića čvrste stijene vrši se njihovo daljnje usitnjavanje uslijed udara, trenja i ispiranja, kojima su oni izloženi tijekom transporta. Uslijed tog djelovanja, rubovi razbijenih komada zaobljuju se, novi dijelići se usitnjavaju, njihovi rubovi se ponovno zaobljuju i tako redom sve dotle dok traje transport. Veličina i oblik čvrstih sastojaka ovisi o čvrstoći stijene, duljini transporta, vrsti transporta itd. Zbog toga je oblik čvrstih čestica u tlu vrlo različit: okrugao, ovalan, s oštrim ili zaobljenim rubovima, trokutast itd. Čvrsti sastojci veličine 0,02 – 0,002 mm, koja se frakcija u mehanici tla naziva prašina, uglavnom su okruglog ili ovalnog oblika. Ovakvi sastojci veličine manje od 0,002 mm, koja se frakcija naziva glina, ljuskastog 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 od 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 oblikovano tlo ostane u dubini, dok se na novom nanosu obrazuje drugo tlo koje ne mora imati nikakve veze s prethodnim. Takvo ranije oblikovano 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 prepoznaje se po tamnoj boji i takvih slojeva tla može biti više ako je taj proces više puta ponavljan.
Aluvijalni tipovi tla
Aluvijalna tla nastaju taloženjem čvrstih čestica tijekom transporta vodom. Taloženje ovisi o više čimbenika, među kojima su najvažniji brzina vodenog toka, krupnoća transportiranih sastojaka i sadržaj drugih sastojaka kao što su soli, vapno itd. Pri velikim brzinama vodenog toka talože se samo krupni sastojci, dok se sitni ne talože, već se dalje transportiraju. Zbog toga se krupniji čvrsti sastojci talože u gornjem dijelu vodenog toka, bliže izvoru, gdje je brzina vodenog toka velika. Sa smanjenjem brzine vodenog toka talože se sve sitniji sastojci. U mirnoj vodi, bez toka, po pravilu se talože najsitniji čvrsti sastojci. Gdje god dolazi do usporavanja vodenog toka, nastaju velika taloženja, kao što je slučaj na poplavljenom području pri izlijevanju vode iz riječnog korita, zatim na ušću rijeka, ispred brana itd.
Taloženje vrlo sitnih čestica koloidne gline može trajati neograničeno dugo zbog elektrohemijskog djelovanja koje nastaje između sitnih čestica veličine ispod 0,0002 mm kada su one uronjene u vodu. U tom slučaju čvrste čestice nose na sebi električni naboj istoga znaka (negativni), zbog čega se međusobno odbijaju i kreću u tekućoj masi brzinama tim većim što su manje. To su Brownova gibanja. Zbog tih gibanja je taloženje čvrstih čestica u vodi znatno usporeno i može trajati neograničeno dugo.
Slika 4 – aluvijalno tlo
Tla nastala djelovanjem vjetra
Eolska tla nastaju nanošenjem 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 kalcijevim karbonatom. Zbog toga, kada je u suhom stanju, les ima veliku čvrstoću. Zarezi u lesu mogu se držati s okomitim stranama na vrlo velikim visinama. Međutim, ako se les jače natopi, gubi svoju čvrstoću i lako se pokreće. Poznati su slučajevi lesnih naslaga Bežanijske kose kod Beograda, koje se drže s okomitim stranama na visinama preko 20m. Međutim, na dijelovima gdje su podignuta naselja u blizini rubova, kao što je slučaj Čunarske ulice u Zemunu, gdje dolazi do stalnog natapanja uz samu padinu lesnoga platoa uslijed rasipanja uporabljenih voda, lesne padine se ruše i stabilnost lesnoga tla u blizini ruba je ugrožena.
Dine su pokretni brežuljci od nevezanog pijeska nanesenog vjetrom. Ti se brežuljci pod djelovanjem vjetra brzo raznose i ponovno stvaraju, zbog čega predstavljaju opasnost od zatrpavanja i rušenja kuća i prijevoznih sredstava.
Slika 5 – Eolsko tlo
Glacijalna tla
Glacijalna tla nastaju prenošenjem čvrstih čestica tla ledom. Glacijalna tla imaju drukčiji sastav od aluvijalnih, jer se sastoje od čvrstih čestica približno slične krupnoće, i to oblutaka, šljunka (morene) ili pijeska koji su ostali nakon otapanja leda. U slojevima bivših glacijalnih jezera nalazi se glacijalna ilovača.
Slika 6 - Glečersko tlo