In de grondmechanica onderscheidt men drie hoofdtypen grond: ongebonden, gebonden en grond van organische oorsprong. Daarnaast zijn er ook gesteenten, maar die worden niet bestudeerd in de grondmechanica, maar in de wetenschappelijke discipline rotsmechanica.
Niet-gebonden gronden
Niet-gebonden of niet-coherente bodems zijn bodems waarvan de bestanddelen niet door enig bindmiddel zijn verbonden. In droge toestand, wanneer zij niet door vocht worden beïnvloed, zijn de vaste bestanddelen van niet-gebonden grond volledig vrij in de grondmassa en bestaat er slechts wrijving tussen hen, zogenaamde inwendige wrijving. Tot de niet-gebonden bodems behoren:
- Blokken, korrelgrootte 200 – 2000 mm
- Steenslag, korrelgrootte 60 – 200 mm
- Grind, korrelgrootte 2 – 60 mm
- Zand, korrelgrootte 0,02 – 2 mm
- Stof, korrelgrootte 0,002 – 0,02 mm.
Er zij op gewezen dat de fractie stof soms slib wordt genoemd (eng. silt, du. Schluff). Omdat slib bij ons echter een bepaalde grondsoort van organische oorsprong aanduidt, zou deze benaming voor de genoemde fractie tot misverstanden kunnen leiden.
Afb. 1 - Zandgrond
Gebonden gronden
Gebonden of coherente gronden zijn gronden waarvan de vaste bestanddelen onderling door cohesie zijn verbonden. Cohereerde gronden kunnen zeer instabiele fysische eigenschappen hebben, die gemakkelijk veranderen onder invloed van water. Tot de gebonden gronden behoren die welke vaste bestanddelen bevatten met een grootte kleiner dan 0,002 mm. Een grond die overwegend bestanddelen bevat met een grootte van 0,002 – 0,0002 mm wordt klei genoemd, en als deze bestanddelen een grootte hebben van 0,0002 – 0,00002 mm, dan wordt zij colloïdale klei genoemd.
In de natuur komt zuivere klei zelden voor; meestal is zij vermengd met andere bestanddelen, zoals zand en stof, wat leem wordt genoemd; klei met kalksteen heet mergelachtige klei (mergel), en klei met magnesium is uma. Gewoonlijk gaat men ervan uit dat grond die meer dan 50% kleibestanddelen bevat vette klei of gewoon klei wordt genoemd, terwijl grond met minder dan 50% kleibestanddelen kleigrond wordt genoemd. Grond die minder dan 5% kleibestanddelen bevat, wordt geacht de eigenschappen van niet-cohesieve grond te hebben.
De snelste en eenvoudigste manier om te beoordelen tot welke groep een bepaalde grond behoort, is het monster te laten drogen en te proberen het tussen de vingers te verkruimelen. Niet-cohesieve gronden vallen onmiddellijk uiteen. Kleigronden verkruimelen tussen de vingers in kleinere stukken, en klei wordt hard, bijna als steen.
Afb. 2 - Kleigrond
Gronden van organische oorsprong
Deze gronden bestaan voor een groot deel uit organische of plantaardige materialen, met klei en andere bestanddelen. Door het gehalte aan organische bestanddelen zijn deze gronden zeer instabiel en nemen zij sterk water op, waardoor zij onstabiel zijn en niet kunnen dienen als dragende grond noch als materiaal voor de aanleg van grondwerken. Tot deze gronden behoren humus, slib en turf.
Humus is een vruchtbare grondlaag die zich bevindt in de oppervlaktelaag van de aardkorst, gewoonlijk enkele decimeters dik. Zij bestaat uit een mengsel van organische en minerale stoffen met veel bacteriën. Bij het uitvoeren van grondophogingen, wegverhardingen en soortgelijke grondwerken, evenals bij het ontgraven in een ontginningslocatie voor materiaal voor grondconstructies, moet de gehele humuslaag worden uitgegraven en verwijderd; deze kan alleen worden gebruikt ter bescherming van taluds tegen uitspoeling door water.
Afb. 3 - Humus
Modder bestaat uit een mengsel van organische stoffen in de vorm van zeer fijne deeltjes met minerale stoffen zoals klei, stof en zand. Het bevindt zich op de bodem van vroegere rivieren en meren.
Turf bestaat uit een grote hoeveelheid plantaardige en organische stoffen in de vorm van vezels, met een geringer gehalte aan minerale stoffen.
Ontstaan van de bodem
Als we een doorsnede door de aardkorst zouden maken, zouden we vaststellen dat deze meestal bestaat uit de oppervlaktegrond – humus met een kleine laagdikte, vervolgens uit de ondergrond, die bestaat uit één of meer lagen van verschillende samenstelling en uiteenlopende dikten, en ten slotte uit vast gesteente. De oppervlaktegrond is voornamelijk ontstaan door verwering van plantaardige en organische stoffen, terwijl de ondergrond is ontstaan door verwering van vast gesteente.
Het uiteenvallen van vast gesteente ontstaat als gevolg van atmosferische invloeden of als gevolg van vulkanische werking. Atmosferische invloeden kunnen mechanisch of chemisch zijn. Als het proces van uiteenvallen van vast gesteente een verbinding van mineralen met zuurstof is, dan is dat uiteenvallen door oxidatie, en als het een verbinding met water is, dan is het uiteenvallen door hydratatie. Vulkanische werking is chemisch. Door de hoge temperatuur verandert het vaste gesteente in vulkanische as.
Het proces van verwering van vaste rots en de omzetting ervan in grond kan plaatsvinden ter plaatse „in situ” of met transport. Transport van de verweerde delen geschiedt door water, in welk geval alluviale gronden ontstaan, door wind, wanneer ze eolische gronden worden, of door ijs, wanneer gletsjergronden worden gevormd. Tijdens het transport van verweerde brokken en deeltjes van vaste rots vindt verdere verkleining plaats door schokken, wrijving en uitspoeling, waaraan zij tijdens het transport worden blootgesteld. Door die werking ronden de randen van de gebroken stukken af, worden nieuwe deeltjes kleiner, hun randen ronden opnieuw af, en zo verder zolang het transport duurt. De grootte en vorm van de vaste bestanddelen hangen af van de sterkte van de rots, de transportafstand, het type transport enz. Daarom is de vorm van vaste deeltjes in de grond zeer verschillend: rond, ovaal, met scherpe of afgeronde randen, driehoekig enz. Vaste bestanddelen met een grootte van 0,02 – 0,002 mm, welke fractie in de grondmechanica stof wordt genoemd, zijn overwegend rond of ovaal van vorm. Bestanddelen van dergelijke grootte kleiner dan 0,002 mm, welke fractie klei wordt genoemd, zijn schilferig van vorm. Grotere deeltjes zand, grind en keien kunnen verschillende vormen hebben: kubisch, afgerond, plaatvormig, enz. Kubische deeltjes veranderen moeilijker van vorm, plaatvormige gemakkelijker. Daarom kunnen gronden die overwegend uit plaatvormige deeltjes bestaan gemakkelijk van samenstelling veranderen.
Er wordt opgemerkt dat sommige bodems, waarvan de vorming volledig is voltooid, later soms door nieuwe afzettingen worden bedekt, zodat de eerder gevormde bodem in de diepte achterblijft, terwijl op de nieuwe afzetting een andere bodem ontstaat die niets met de vorige hoeft te maken te hebben. Zo’n eerder gevormde bodem die later door een nieuwe afzetting wordt bedekt, noemt men begraven bodem. Het gaat meestal om cultuurgronden die zijn bewerkt en vervolgens door afzettingen van lössstof door de wind zijn bedekt, maar de afzettingen kunnen ook rivierafzettingen zijn. Een begraven bodem is te herkennen aan zijn donkere kleur en van zulke bodemlagen kunnen er meerdere zijn als dit proces meermaals is herhaald.
Alluviale gronden
Alluviale bodems ontstaan door afzetting van vaste deeltjes tijdens transport door water. De afzetting hangt af van verschillende factoren, waarvan de belangrijkste de stroomsnelheid van het water, de korrelgrootte van de getransporteerde bestanddelen en het gehalte aan andere bestanddelen zoals zouten, kalk enz. zijn. Bij hoge stroomsnelheden bezinken alleen de grove bestanddelen, terwijl de fijne zich niet afzetten maar verder worden getransporteerd. Daarom bezinken de grovere vaste bestanddelen in het bovenste deel van de waterloop, dichter bij de bron, waar de stroomsnelheid groot is. Met het afnemen van de stroomsnelheid bezinken steeds fijnere bestanddelen. In stilstaand water, zonder stroming, bezinken gewoonlijk de allerkleinste vaste bestanddelen. Overal waar de waterstroom vertraagt, treden grote afzettingen op, zoals het geval is in overstroomde gebieden wanneer water uit de rivierbedding treedt, bij riviermondingen, voor dammen enz.
Het bezinken van zeer fijne deeltjes colloïdale klei kan onbeperkt lang duren als gevolg van een elektrochemische werking die ontstaat tussen fijne deeltjes met een grootte beneden 0,0002 mm wanneer zij in water zijn ondergedompeld. In dat geval dragen de vaste deeltjes een elektrische lading van dezelfde soort (negatief), waardoor zij elkaar afstoten en zich in de vloeistofmassa bewegen met snelheden die des te groter zijn naarmate zij kleiner zijn. Dat zijn Brownse bewegingen. Door deze bewegingen wordt het bezinken van vaste deeltjes in water aanzienlijk vertraagd en kan het onbeperkt lang duren.
Fig. 4 - Alluviale grond
Eolische bodems
Eolische gronden ontstaan door afzetting van vaste deeltjes door de wind. Er worden twee soorten eolische gronden onderscheiden: löss en duinen. Löss bestaat uit vaste deeltjes met een korrelgrootte van ongeveer 0,05 mm of iets kleiner, onderling aaneengekit door calciumcarbonaat. Daardoor heeft löss in droge toestand een hoge sterkte. Sleuven in löss kunnen met verticale wanden op zeer grote hoogten standhouden. Wanneer löss echter sterk nat wordt, verliest hij zijn sterkte en kan hij gemakkelijk in beweging komen. Bekend zijn de gevallen van de lösspakketten van Bežanijska kosa bij Belgrado, die met verticale wanden standhouden op hoogten van meer dan 20m. Op delen waar bebouwing nabij de randen is opgetrokken, zoals in het geval van de Čunarska-straat in Zemun, waar door het wegstromen van gebruikt water langs de helling van het lössplateau voortdurend vernattiging optreedt, storten de lösshellingen in en komt de stabiliteit van de lössgrond nabij de rand in gevaar.
Duinen zijn verplaatsbare heuvels van los zand dat door de wind is afgezet. Deze heuvels worden onder invloed van de wind snel verplaatst en opnieuw gevormd, waardoor zij een gevaar vormen van bedelving en instorting van huizen en vervoermiddelen.
Afb. 5 - Eolische grond
Glaciale gronden
Glaciale bodems ontstaan door het transport van vaste bodemdeeltjes door ijs. Glaciale bodems hebben een andere samenstelling dan alluviale bodems, omdat zij bestaan uit vaste deeltjes van ongeveer gelijke korrelgrootte, namelijk keien, grind (morene) of zand die achterbleven na het smelten van het ijs. In lagen van vroegere gletsjermeren komt glaciale leem voor.
Afb. 6 - Gletsjergrond