Топурак механикасында топурактын үч негизги түрү айырмаланат: чачыранды, байланышкан жана органикалык келип чыгыштагы топурактар. Мындан тышкары дагы тоо тектери бар, бирок алар топурак механикасында эмес, тоо тектерин механикасы деген илимий тармакта изилденет.
Байланышпаган топурактар
Байланбаган же кохезиясы жок топурактар — алардын курамындагы бөлүкчөлөр эч кандай байлагыч зат менен байланышпаган топурактар. Кургак абалда, нымдуулуктун таасиринде болбогондо, байланбаган топурактын катуу бөлүкчөлөрү топурак массасында толугу менен эркин болот жана алардын ортосунда ички сүрүлүү деп аталган сүрүлүү гана бар. Байланбаган топурактарга төмөнкүлөр кирет:
- Блоктор, бүртүкчө өлчөмү 200 – 2000 mm
- Дробина, дан өлчөмү 60 – 200 mm
- Шагыл, бүртүк өлч. 2 – 60 mm
- Кум, бүртүкчө өлчөмү 0,02 – 2 mm
- Чаң, дан өлчөмү 0,002 – 0,02 mm.
Белгилеп өтөбүз, чаң фракциясы кээде ылай деп аталат (англ. silt, нем. Schluff). Бирок бизде ылай органикалык келип чыгыштагы топурактын белгилүү бир түрүн билдиргендиктен, бул фракция үчүн мындай аталыш түшүнбөстүк жаратышы мүмкүн.
Сүр. 1 - Кумдуу топурак
Байланышкан топурактар
Байланышкан же когеренттүү топурактар — катуу бөлүкчөлөрү өз ара когезия менен байланышкан топурактар. Когеренттүү топурактардын физикалык касиеттери өтө туруксуз болушу мүмкүн, алар суунун таасири астында оңой өзгөрөт. Байланышкан топуракка өлчөмү 0,002 mm төмөн болгон катуу бөлүкчөлөрдү камтыган топурактар кирет. Негизинен өлчөмү 0,002 – 0,0002 mm болгон бөлүкчөлөрдү камтыган топурак чопо деп аталат, ал эми бул бөлүкчөлөрдүн өлчөмү 0,0002 – 0,00002 mm болсо, анда ал коллоиддик чопо деп аталат.
Табиятта таза чопо сейрек кездешет, ал көбүнчө кум жана чаң сыяктуу башка кошулмалар менен аралаш болот, муну иловача деп аташат; акиташ аралашкан чопо мергелдүү чопо (мергель), ал эми магний кошулган чопо ума деп аталат. Адатта, курамында 50% ашык чополуу бөлүкчөлөрү бар топурак майлуу чопо же жөн эле чопо деп аталат, ал эми чополуу бөлүкчөлөрү 50% дан аз болгон топурак чополуу топурак деп аталат. Курамында чополуу бөлүкчөлөрү 5% дан аз болгон топурак бирикпеген топурактын касиеттерине ээ деп эсептелет.
Кайсы топко таандык экенин баалоонун эң ылдам жана эң жөнөкөй жолу — үлгүнү кургатып, аны манжалардын ортосунда майдалап көрүү. Бири-бирине жабышпаган топурактар дароо урап түшөт. Чополуу топурак манжалардын астында майда бөлүктөргө майдаланат, ал эми чопо дээрлик таштай катуу болуп калат.
Сүр. 2 - Чополуу топурак
Органикалык келип чыгыштагы топурактар
Бул топурактар негизинен органикалык же өсүмдүк тектүү материалдардын чоң бөлүгүнөн, ошондой эле чополуу жана башка кошулмалардан турат. Органикалык кошулмалардын көптүгүнөн бул топурактар өтө туруксуз жана сууну катуу сиңирет, ошондуктан туруктуу эмес болуп, ни көтөрүүчү топурак катары, ни топурактан курулуштарды жасоочу материал катары кызмат кыла албайт. Бул топурактарга гумус, ылай жана торф кирет.
Гумус — жер кыртышынын үстүңкү катмарында жайгашкан, калыңдыгы адатта бир нече дециметр болгон түшүмдүү топурак. Ал органикалык жана минералдык заттардын көп бактериялар менен аралашмасынан турат. Топурактагы дамба, жол каптамаларын жана ушуга окшогон иштерди аткарууда, ошондой эле жер жумуштары үчүн материал алынуучу карьерлерде казууда, гумустун бүт катмарын казып алып салуу керек, анткени ал суу менен жууп кетүүдөн жер капталдарын коргоо үчүн гана колдонулушу мүмкүн.
Sl. 3 - Гумус
Лапша органикалык заттардын өтө майда бөлүкчөлөр түрүндөгү аралашмасынан, ошондой эле чопо, чаң жана кум сыяктуу минералдык заттардан турат. Ал мурдагы дарыялардын жана көлдөрдүн түбүндө кездешет.
Чым өсүмдүк жана органикалык заттардын көп көлөмүн жипче түрүндө камтыйт, минералдык заттардын өлчөмү азыраак.
Топурактын келип чыгышы
Эгерде жер кыртышынан кесинди жасасак, анын көбүнчө үстүңкү топурактан — жука катмарлуу гумустан, андан кийин ар түрдүү курамдагы жана ар кандай калыңдыктагы бир же бир нече катмардан турган төмөнкү топурактан, жана акырында катуу тектен турарын көрмөкпүз. Үстүңкү топурак негизинен өсүмдүктүк жана органикалык заттардын чириши натыйжасында пайда болгон, ал эми төмөнкү топурак катуу тектин чиришинен пайда болгон.
Катуу тоо тектин ыдырашы атмосфералык таасирлердин же вулкандык таасирдин натыйжасында келип чыгат. Атмосфералык таасирлер механикалык же химиялык болушу мүмкүн. Эгер катуу тоо тектин ыдырашы минералдардын кычкылтек менен биригүүсү болсо, бул кычкылдануу аркылуу ыдыроо болот, ал эми суу менен биригүүсү болсо, гидратация аркылуу ыдыроо болот. Вулкандык таасир химиялык мүнөздө. Катуу тоо тек чоң жылуулуктун таасиринен вулкандык күлгө айланат.
Катуу тоо тектин бузулуу процесси жана анын топуракка айланышы ордунда «in situ» же ташуу менен жүрүшү мүмкүн. Бузулган бөлүктөрдүн ташылышы суу аркылуу, бул учурда аллювиалдык топурактар пайда болот, шамал аркылуу, анда алар эолдук топурактар болуп калат, же муз аркылуу, анда гляциалдык топурактар түзүлөт. Катуу тоо тектин бузулган бөлүктөрү менен майда үзүмдөрүнүн ташуу учурунда сокку, сүрүлүү жана жуулуп кетүү таасиринен улам андан ары майдаланышы жүрөт. Ушул таасирдин натыйжасында сынган бөлүктөрдүн кырлары тегеректелет, жаңы үзүмдөр майдаланат, алардын кырлары кайрадан тегеректелет ж. б. ташуу бүткүчө ушинтип улана берет. Катуу бөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана формасы тоо тектин бекемдигине, ташуу узактыгына, ташуу түрүнө ж.б. көз каранды. Ошондуктан топурактагы катуу бөлүкчөлөрдүн формасы абдан ар түрдүү: тегерек, сүйрү, курч же тегеректелген кырдуу, үч бурчтуу ж.б. Өлчөмү 0,02 – 0,002 mm болгон катуу бөлүкчөлөр, топурак механикасында чаң деп аталган фракция, негизинен тегерек же сүйрү формада болот. Өлчөмү 0,002 mm дан кичине болгон мындай бөлүкчөлөр, чопо деп аталган фракция, кабык сымал формада болот. Кумдун, шагылдын жана ташчалардын ири бөлүкчөлөрү ар кандай формада болушу мүмкүн: куб сымал, тегеректелген, плитка сымал ж.б. Куб сымал бөлүкчөлөр формасын өзгөртүүгө кыйыныраак, плитка сымалдары оңой. Ошондуктан негизинен плитка сымал бөлүкчөлөрдөн турган топурактар өз курамын оңой өзгөртө алат.
Белгилеп кетүү керек, калыптануусу толугу менен аяктаган айрым топурактар кийинчерээк жаңы чөкмөлөр менен капталып калышы мүмкүн, ошондо мурда эле түзүлгөн топурак тереңдикте калып, жаңы чөкмөдө башка топурак пайда болот, ал мурункусу менен эч кандай байланышы болбошу мүмкүн. Мындай кийин жаңы чөкмө менен капталган мурда түзүлгөн топурак көмүлгөн топурак деп аталат. Бул көбүнчө иштетилип келген маданий жерлер болуп саналат, кийин алар шамал алып келген лёсстүк чаң чөкмөлөрү менен жабылган, бирок чөкмөлөр дарыялык да болушу мүмкүн. Көмүлгөн топурак кара түсү менен айырмаланат жана мындай топурак катмарлары, эгер бул процесс бир нече жолу кайталанса, бир нече болушу мүмкүн.
Алювиалдык топурактар
Аллювиалдык топурактар суу менен ташуу учурунда катуу бөлүкчөлөрдүн чөгүшүнөн пайда болот. Чөгүү бир нече факторго көз каранды, алардын ичинен эң маанилүүлөрү — суу агымынын ылдамдыгы, ташылып жүргөн бөлүкчөлөрдүн көлөмү жана туздар, акиташ ж.б. сыяктуу башка кошулмалардын мазмуну. Суу агымынын ылдамдыгы жогору болгондо ири бөлүкчөлөр гана чөгөт, ал эми майда бөлүкчөлөр чөкпөй, андан ары ташылат. Ошондуктан ири катуу бөлүкчөлөр суу агымынын жогору бөлүгүндө, булакка жакыныраак жерде, агымдын ылдамдыгы чоң болгон аймакта чөгөт. Суу агымынын ылдамдыгы төмөндөгөн сайын улам майда бөлүкчөлөр чөгөт. Тынч сууда, агым жок учурда, эреже катары эң майда катуу бөлүкчөлөр чөгөт. Суу агымы жайлаган жерде кайсы гана болбосун чоң чөгүндүлөр пайда болот, мисалы дарыя нугуна толуп чыккандан кийин суу жайылган аймакта, андан кийин дарыялардын куймасында, дамбалардын алдында ж.б.
Коллоиддүү чопонун өтө майда бөлүкчөлөрүнүн чөгүшү сууда сүңгүлгөндө, 0,0002 mm өлчөмдөн төмөн майда бөлүкчөлөрдүн ортосунда пайда болгон электрохимиялык таасирден улам, чексиз узак убакытка созулушу мүмкүн. Бул учурда катуу бөлүкчөлөр бирдей белгилүү (терс) электр заряды алып жүрөт, ошондуктан алар бири-бирин түртүп, суюк чөйрөдө көлөмү канчалык кичине болсо, ошончолук чоң ылдамдык менен кыймылдашат. Бул — Броун кыймылдары. Ушул кыймылдардан улам сууда катуу бөлүкчөлөрдүн чөгүшү кыйла жайлайт жана чексиз узак убакытка созулушу мүмкүн.
Сүр. 4 - Алювий топурак
Эолдук топурактар
Эолдук топурактар шамал аркылуу катуу бөлүкчөлөрдүн чөгүшүнөн пайда болот. Эолдук топурактын эки түрү айырмаланат: лес жана дюналар. Лес болжол менен 0,05 mm же андан бир аз кичирээк өлчөмдөгү катуу бөлүкчөлөрдөн туруп, бири-бирине кальций карбонаты менен жабышкан болот. Ошондуктан кургак абалда лестин бекемдиги жогору. Лестеги кесиндилерди тик капталдар менен абдан чоң бийиктиктерде кармоого болот. Бирок лес катуу нымдалып калса, өзүнүн бекемдигин жоготуп, оңой жылат. Белград жанындагы Бежанийа кыркасынын лес катмарларынын тик капталдары 20m дан ашкан бийиктиктерде сакталган учурлар белгилүү. Бирок четине жакын жерлерде турак жайлар курулган бөлүктөрдө, мисалы Земундагы Чунарская көчөсүндө, пайдаланылган суулардын чачырап кетишинен улам лес платосунун эңкейишинин жанында дайыма нымдалып тургандыктан, лес капталдары урап, четке жакын лес топурагынын туруктуулугу коркунучка кабылат.
Диналар — шамал алып келген байланышы жок кумдан түзүлгөн жылма кум дөңдөрү. Бул дөңдөр шамалдын таасири менен тез таркап, кайра түзүлүп турат, ошондуктан үйлөрдү жана транспорт каражаттарын басып калуу жана урап түшүрүү коркунучун жаратат.
Сүр. 5 - Эолдук топурак
Мөңгүлүк топурактар
Мөңгү тектери муз тарабынан топурактын катуу бөлүкчөлөрү ташылып келгенде пайда болот. Мөңгү тектери аллювийдиктерден курамы боюнча айырмаланат, анткени алар муз эригиче калып калган, болжол менен бирдей ириликтеги катуу бөлүкчөлөрдөн, тактап айтканда жылма таштардан, шагылдан (моренадан) же кумдан турат. Буга чейинки мөңгү көлдөрүнүн катмарларында мөңгү кумшагы болот.
Сүр. 6 - Мөңгүлүк топурак