Grunts mehānikā izšķir trīs galvenos grunts veidus: nesaistītās, saistītās un organiskas izcelsmes grunti. Turklāt ir arī ieži, taču tos neizpēta grunts mehānikā, bet gan zinātnes disciplīnā iežu mehānika.
Nesaistītās grunts
Nesaistītas jeb nekoherentas augsnes ir tādas, kuru sastāvdaļas nav saistītas ar nekādu saistvielu. Sausā stāvoklī, kad tās neietekmē mitrums, nesaistītas augsnes cietās sastāvdaļas augsnes masā ir pilnīgi brīvas, un starp tām pastāv tikai berze, ko sauc par iekšējo berzi. Pie nesaistītām augsnēm pieder:
- Bloki, graudu izm. 200 – 2000 mm
- Šķembas, graudu izm. 60 – 200 mm
- Šķembas, graudu izm. 2 – 60 mm
- Smiltis, graudu lielums 0,02 – 2 mm
- Putekļi, graudu izmērs 0,002 – 0,02 mm.
Tiek norādīts, ka putekļu frakciju dažkārt sauc par dūņām (angl. silt, vācu Schluff). Tomēr, tā kā pie mums dūņas nozīmē noteiktu organiskas izcelsmes grunts veidu, šis nosaukums minētajai frakcijai varētu radīt pārpratumus.
Att. 1 - Smilšaina augsne
Saistītās augsnes
Saistītās vai koherentās augsnes ir tās, kuru cietās daļiņas savā starpā ir saistītas ar kohēziju. Koherentajām augsnēm var būt ļoti nestabilas fizikālās īpašības, kas viegli mainās ūdens iedarbībā. Saistītajās augsnēs ietilpst tās, kas satur cietās daļiņas, kuru izmērs ir mazāks par 0,002 mm. Augsni, kas pārsvarā satur daļiņas 0,002 – 0,0002 mm izmērā, sauc par māli, bet, ja šīs daļiņas ir 0,0002 – 0,00002 mm izmērā, tad to sauc par koloidālo mālu.
Dabā tīrs māls sastopams reti; parasti tas ir sajaukts ar citiem piemaisījumiem, piemēram, smiltīm un putekļiem, ko sauc par mālsmilti; māls ar kaļķakmeni tiek saukts par merģeļainu mālu (merģelis), bet māls ar magniju ir uma. Parasti pieņem, ka augsni, kas satur vairāk nekā 50% mālaino sastāvdaļu, sauc par trekno mālu vai vienkārši mālu, savukārt augsni ar mazāk nekā 50% mālaino sastāvdaļu sauc par mālainu augsni. Augsne, kas satur mazāk nekā 5% mālaino sastāvdaļu, tiek uzskatīta par tādu, kurai piemīt nekoherentas augsnes īpašības.
Ātrākais un vienkāršākais veids, kā noteikt, kurai grupai pieder konkrēta augsne, ir paraugu izžāvēt un mēģināt to sabrucināt starp pirkstiem. Nekoherentas augsnes uzreiz sairīst. Mālainas augsnes starp pirkstiem sadalās mazākos gabalos, bet māls kļūst ciets gandrīz kā akmens.
Att. 2 - Māla augsne
Organiskas izcelsmes augsnes
Šīs augsnes sastāv galvenokārt no organiskām jeb augu izcelsmes vielām, kā arī no mālainām un citām sastāvdaļām. Orgānisko sastāvdaļu satura dēļ šīs augsnes ir ļoti nestabilas un spēcīgi uzsūc ūdeni, tāpēc tās ir nestabilas un nevar kalpot ne kā nesoša grunts, ne kā materiāls zemes būvju izveidei. Pie šādām augsnēm pieder humuss, dūņas un kūdra.
Humuss ir auglīga augsne, kas atrodas zemes garozas virsējā slānī, kura biezums parasti ir vairāki decimetri. Tas sastāv no organisko un minerālvielu maisījuma ar daudz baktērijām. Veicot zemes uzbērumu, ceļu brauktuvju un līdzīgus zemes darbus, kā arī rokot materiālu ieguves vietā zemes būvju izgatavošanai, jāizrok un jānoņem viss humusa slānis, ko var izmantot tikai zemes nogāžu aizsardzībai pret ūdens noskalošanu.
Sl. 3 - Humuss
Dūņas sastāv no organisko vielu un ļoti smalku daļiņu maisījuma ar minerālvielām, piemēram, mālu, putekļiem un smiltīm. Tās atrodas agrāko upju un ezeru dibenā.
Kūdra sastāv no lielā daudzumā augu un organisko vielu šķiedru veidā, ar mazāku minerālvielu saturu.
Augsnes veidošanās
Ja mēs izdarītu griezumu cauri zemes garozai, konstatētu, ka tā visbiežāk sastāv no virsējās augsnes – plāna humusa slāņa, pēc tam no apakšējās augsnes, kas sastāv no viena vai vairākiem dažāda sastāva un dažāda biezuma slāņiem, un visbeidzot no cietā ieža. Virsējā augsne galvenokārt veidojusies augu un organisko vielu sairšanas rezultātā, savukārt apakšējā augsne veidojusies cietā ieža sairšanas rezultātā.
Cietas ieža sairšana notiek atmosfēras ietekmju dēļ vai vulkāniskas darbības dēļ. Atmosfēras ietekmes var būt mehāniskas vai ķīmiskas. Ja cietas ieža sairšanas process ir minerālu savienošana ar skābekli, tad tā ir sairšana oksidējoties, bet, ja savienošana ar ūdeni, tad tā ir sairšana hidrējoties. Vulkāniskā darbība ir ķīmiska. Lielā karstuma dēļ cietais iezis pārvēršas vulkāniskajos pelnos.
Cietas klints sairšanas process un tās pārvēršana gruntī var notikt uz vietas „in situ” vai ar transportēšanu. Sairušo daļu transports notiek ar ūdeni, un šādā gadījumā veidojas aluvālas augsnes, vēju, kad veidojas eolās augsnes, vai ledāju, kad veidojas ledāja augsnes. Transportēšanas laikā sairušo klints gabalu un daļiņu tālāka sadrupināšana notiek triecienu, berzes un skalošanas ietekmē, kam tie ir pakļauti transporta laikā. Šīs iedarbības rezultātā salauzto gabalu malas noapaļojas, jaunās daļiņas sadrūp, to malas atkal noapaļojas un tā tālāk tikmēr, kamēr notiek transports. Cieto sastāvdaļu lielums un forma ir atkarīga no klints stiprības, transportēšanas garuma, transporta veida utt. Tāpēc cieto daļiņu forma gruntī ir ļoti dažāda: apaļa, ovāla, ar asām vai noapaļotām malām, trīsstūrveida utt. Cietās sastāvdaļas ar lielumu 0,02 – 0,002 mm, kuru frakciju augsnes mehānikā sauc par putekļiem, pārsvarā ir apaļas vai ovālas formas. Šādas sastāvdaļas, kas ir mazākas par 0,002 mm, kuru frakciju sauc par māli, ir pārslu veida. Rupjākām smilšu, grants un oļu daļiņām var būt dažādas formas: kubiskas, noapaļotas, plakanas u. c. Kubiskas daļiņas grūtāk maina savu formu, plakanas — vieglāk. Tāpēc gruntis, kas pārsvarā sastāv no plakanām daļiņām, var viegli mainīt savu sastāvu.
Jāpiezīmē, ka atsevišķas augsnes, kuru veidošanās ir pilnībā noslēgusies, dažkārt vēlāk ir pārklātas ar jauniem nogulumiem, tā ka agrāk izveidojusies augsne paliek dziļumā, bet uz jaunā noguluma veidojas cita augsne, kurai var nebūt nekādas saistības ar iepriekšējo. Šādu agrāk izveidojušos augsni, ko vēlāk pārklājis jauns nogulums, sauc par apbedīto augsni. Tās visbiežāk ir kultivētas zemes, kas bijušas apstrādātas un pēc tam pārklātas ar vēja nestiem lesa putekļu nogulumiem, taču nogulumi var būt arī upju nogulumi. Apbedītā augsne ir atpazīstama pēc tumšās krāsas, un šādu augsnes slāņu var būt vairāki, ja šis process ir atkārtots vairākas reizes.
Aluviālas augsnes
Aluviālās augsnes veidojas, nogulsnējoties cietām daļiņām transportēšanas ar ūdeni laikā. Nogulsnēšanās ir atkarīga no vairākiem faktoriem, no kuriem svarīgākie ir ūdens plūsmas ātrums, transportējamo daļiņu rupjums un citu sastāvdaļu, piemēram, sāļu, kaļķa utt., saturs. Pie liela ūdens plūsmas ātruma nogulsnējas tikai rupjās daļiņas, bet sīkās nenogulsnējas, bet tiek aiznestas tālāk. Tāpēc rupjākās cietās daļiņas nogulsnējas ūdens plūsmas augšdaļā, tuvāk avotam, kur plūsmas ātrums ir liels. Ūdens plūsmas ātrumam samazinoties, nogulsnējas arvien smalkākas daļiņas. Stāvošā ūdenī, bez plūsmas, parasti nogulsnējas vissmalkākās cietās daļiņas. Visur, kur ūdens plūsma palēninās, notiek ievērojama nogulsnēšanās, kā tas ir applūdušā teritorijā, kad ūdens iztek no upes gultnes, tāpat upju grīvās, aiz dambjiem utt.
Ļoti sīku koloidāla māla daļiņu nogulsnēšanās var turpināties bezgalīgi ilgu laiku elektroķīmiskās iedarbības dēļ, kas rodas starp sīkām daļiņām, kuru izmērs ir zem 0,0002 mm, kad tās ir iegremdētas ūdenī. Šādā gadījumā cietās daļiņas nes uz sevis viena un tā paša zīmes elektrisko lādiņu (negatīvu), tāpēc tās savā starpā atgrūžas un šķidrā masā kustas ar jo lielāku ātrumu, jo mazākas tās ir. Tās ir Brauna kustības. Šo kustību dēļ cieto daļiņu nogulsnēšanās ūdenī ir ievērojami palēnināta un var ilgt bezgalīgi ilgu laiku.
Att. 4 - Aluviālā grunts
Eoliskās gruntis
Eoliskās augsnes veidojas, vējam pārnesot cietas daļiņas. Izšķir divus eoliskās augsnes veidus: lesu un kāpas. Less sastāv no cietām daļiņām, kuru izmērs ir apmēram 0,05 mm vai nedaudz mazāks, un tās savā starpā ir saistītas ar kalcija karbonātu. Tāpēc sausā stāvoklī less ir ļoti izturīgs. Iegāzes lesā var veidot ar vertikālām sienām ļoti lielā augstumā. Tomēr, ja less tiek stiprāk izmircināts, tas zaudē savu izturību un viegli sāk kustēties. Zināmi Bežanijas kose lesa nogulumu gadījumi pie Belgradas, kas turas ar vertikālām sienām vairāk nekā 20m augstumā. Taču tajās vietās, kur pie malas ir uzbūvētas apdzīvotas teritorijas, kā tas ir Čunarskas ielas gadījumā Zemūnā, kur līdzās pašai lesa plato nogāzei notiek pastāvīga izmirkšana notekūdeņu izplūdes dēļ, lesa nogāzes sabrūk un lesa augsnes stabilitāte malas tuvumā tiek apdraudēta.
Kāpas ir kustīgi, no irdenām smiltīm veidoti pauguri, ko uzpūš vējš. Vēja iedarbībā šie pauguri ātri tiek pārvietoti un atkal veidojas, tādēļ tie rada māju un transportlīdzekļu aprakšanas un sagraušanas risku.
Att. 5 - eoliska augsne
Ledāja augsnes
Ledājgrunts veidojas, ledum transportējot grunts cietās daļiņas. Ledājgruntīm ir citāds sastāvs nekā aluviālām gruntīm, jo tās sastāv no aptuveni vienāda izmēra cietām daļiņām, proti, oļiem, šķembām (morēnas) vai smiltīm, kas palikušas pēc ledus kušanas. Bijušo ledāja ezeru slāņos sastopama ledāja mālsmilts.
Att. 6 - Ledāja grunts