Na mecânica dos solos distinguem-se três tipos principais de solos: não_coesivos, cohesivos e solos de origem orgânica. Além disso, existem também rochas, mas estas não são estudadas na mecânica dos solos, e sim na disciplina científica da mecânica das rochas.
Solos não coesivos
Solos não coesivos ou não coerentes são aqueles cujos componentes não estão ligados por nenhum agente aglutinante. No estado seco, quando não estão sob a influência da humidade, os componentes sólidos do solo não coesivo estão totalmente livres na massa terrosa e entre eles existe apenas atrito, chamado atrito interno. Entre os solos não coesivos incluem-se:
- Blocos, dim. dos grãos 200 – 2000 mm
- Drobina, tamanho dos grãos 60 – 200 mm
- Cascalho, dim. dos grãos 2 – 60 mm
- Areia, tamanho dos grãos 0,02 – 2 mm
- Pó, dim. dos grãos 0,002 – 0,02 mm.
Observa-se que a fração poeira é por vezes chamada lodo (ingl. silt, alem. Schluff). No entanto, como entre nós lodo significa um determinado tipo de solo de origem orgânica, esse nome para a referida fração poderia causar mal-entendidos.
Fig. 1 - Solo arenoso
Solos coesivos
Coesivos ou solos coerentes são aqueles cujos componentes sólidos estão ligados entre si por coesão. Os solos coerentes podem ter propriedades físicas muito instáveis, que se alteram facilmente sob a ação da água. Incluem-se entre os solos coesivos aqueles que contêm partículas sólidas de tamanho inferior a 0,002 mm. O solo que contém predominantemente partículas de tamanho 0,002 – 0,0002 mm chama-se argila, e se essas partículas tiverem tamanho de 0,0002 – 0,00002 mm, então chama-se argila coloidal.
Na natureza, a argila pura encontra-se raramente; na maioria das vezes está misturada com outros componentes, como areia e poeira, o que se denomina marga; a argila com calcário chama-se argila margosa (marga), e a argila com magnésio é uma. Em geral, admite-se que o solo que contém mais de 50% de componentes argilosos se chama argila gorda ou simplesmente argila, enquanto o solo com menos de 50% de componentes argilosos se denomina solo argiloso. Considera-se que o solo que contém menos de 5% de componentes argilosos tem propriedades de solo não coesivo.
A forma mais rápida e simples de avaliar a que grupo pertence um solo é secar a amostra e tentar esfarelá-la entre os dedos. Os solos não coesivos desfazem-se imediatamente. Os solos argilosos esfarelam-se em pedaços menores entre os dedos, e a argila torna-se dura quase como pedra.
Fig. 2 - Solo argiloso
Solos de origem orgânica
Esses solos consistem em grande parte de materiais orgânicos ou vegetais, com componentes argilosos e outros. Devido ao teor de componentes orgânicos, esses solos são muito instáveis e absorvem fortemente a água, sendo por isso inadequados e não podendo servir nem como solo de fundação nem como material para a execução de obras de terra. Entre esses solos incluem-se húmus, lama e turfa.
Húmus é o solo fértil que se encontra na camada superficial da crosta terrestre, com espessura geralmente de alguns decímetros. É constituído por uma mistura de matérias orgânicas e minerais com muitas bactérias. Na execução de aterros, pavimentos de estradas e trabalhos semelhantes no solo, bem como na escavação em jazidas de empréstimo de material para a construção de obras de terra, deve ser escavada e removida toda a camada de húmus, que só pode ser utilizada para a proteção dos taludes de terra contra a erosão pela água.
Fig. 3 - Húmus
Lodo consiste numa mistura de matérias orgânicas sob a forma de partículas muito finas com matérias minerais como argila, poeira e areia. Encontra-se no fundo de rios e lagos antigos.
A turfa é constituída por uma grande quantidade de matérias vegetais e orgânicas sob a forma de fibras, com menor teor de matérias minerais.
Formação do solo
Se fizéssemos um corte através da crosta terrestre, constataríamos que ela é constituída, na maioria das vezes, por solo superficial – húmus de pequena espessura de camada, depois por solo subjacente composto por uma ou mais camadas de composição diferente e de várias espessuras, e por fim por rocha sólida. O solo superficial formou-se principalmente pela decomposição de matérias vegetais e orgânicas, enquanto o solo subjacente se formou pela decomposição da rocha sólida.
A desagregação da rocha sólida ocorre devido a ações atmosféricas ou devido a ação vulcânica. As ações atmosféricas podem ser mecânicas ou químicas. Se o processo de desagregação da rocha sólida for a combinação dos minerais com o oxigénio, então trata-se de desagregação por oxidação, e se for a combinação com água, então é desagregação por hidratação. A ação vulcânica é química. Devido ao grande calor, a rocha sólida transforma-se em cinza vulcânica.
O processo de desagregação da rocha maciça e a sua transformação em solo pode ocorrer no local, “in situ”, ou com transporte. O transporte dos fragmentos desagregados é feito pela água, caso em que se formam solos aluviais, pelo vento, quando se tornam solos eólicos, ou pelo gelo, quando se formam solos glaciares. Durante o transporte dos fragmentos e partículas da rocha maciça, ocorre o seu fracionamento adicional devido a impactos, atrito e lavagem, a que ficam expostos ao longo do transporte. Devido a esse efeito, as arestas dos fragmentos partidos arredondam-se, novas partículas fragmentam-se, as suas arestas voltam a arredondar-se e assim sucessivamente enquanto durar o transporte. O tamanho e a forma dos constituintes sólidos dependem da resistência da rocha, do comprimento do transporte, do tipo de transporte, etc. Por isso, a forma das partículas sólidas no solo é muito variada: redonda, oval, com arestas vivas ou arredondadas, triangular, etc. Os constituintes sólidos com dimensão de 0,02 – 0,002 mm, fração que na mecânica dos solos se designa por poeira, são em geral de forma redonda ou oval. Esses constituintes, com dimensão inferior a 0,002 mm, cuja fração se designa por argila, são de forma lamelar. As partículas mais grossas de areia, cascalho e seixos podem apresentar formas שונות: cúbicas, arredondadas, lamelares, etc. As partículas cúbicas mudam mais dificilmente de forma, as lamelares com maior facilidade. Por isso, solos constituídos predominantemente por partículas lamelares podem alterar facilmente a sua composição.
Observa-se que alguns solos, cuja formação já está completamente concluída, são por vezes posteriormente cobertos por novos depósitos, de modo que o solo já anteriormente formado permanece em profundidade, enquanto no novo depósito se forma outro solo que não precisa de ter qualquer relação com o anterior. Esse solo anteriormente formado, posteriormente coberto por um novo depósito, chama-se solo enterrado. Tratam-se, na maioria das vezes, de solos cultivados, que foram trabalhados e depois cobertos por depósitos de poeira de loess transportados pelo vento, embora os depósitos também possam ser fluviais. O solo enterrado reconhece-se pela cor escura e pode haver várias dessas camadas de solo, se esse processo se tiver repetido várias vezes.
Solos aluviais
Os solos aluviais formam-se pela deposição de partículas sólidas durante o transporte pela água. A deposição depende de vários fatores, entre os quais os mais importantes são a velocidade da corrente, a granulometria dos materiais transportados e o teor de outros componentes, como sais, cal, etc. A velocidades elevadas da corrente deposita-se apenas o material grosseiro, enquanto o fino não se deposita e é transportado para jusante. Por isso, os materiais sólidos mais grossos depositam-se na parte superior do curso de água, mais perto da nascente, onde a velocidade da corrente é elevada. À medida que a velocidade da corrente diminui, depositam-se materiais cada vez mais finos. Em água parada, sem corrente, depositam-se, em regra, os materiais sólidos mais finos. Sempre que ocorre um abrandamento da corrente, formam-se grandes deposições, como é o caso da área inundada aquando do transbordo da água do leito do rio, assim como na foz dos rios, diante das barragens, etc.
A sedimentação de partículas muito finas de argila coloidal pode durar indefinidamente devido à ação eletroquímica que ocorre entre partículas de tamanho inferior a 0,0002 mm quando estas estão submersas em água. Nesse caso, as partículas sólidas transportam consigo uma carga elétrica do mesmo sinal (negativa), razão pela qual se repelem entre si e se movem na massa líquida com velocidades tanto maiores quanto menores forem. Esses são os movimentos brownianos. Devido a esses movimentos, a sedimentação de partículas sólidas na água é consideravelmente retardada e pode durar indefinidamente.
Fig. 4 - Solo aluvial
Solos eólicos
Os solos eólicos formam-se pelo transporte, pelo vento, de partículas sólidas. Distinguem-se dois tipos de solo eólico: loess e dunas. O loess é composto por partículas sólidas de granulometria de cerca de 0,05 mm ou ligeiramente menor, unidas entre si por carbonato de cálcio. Por isso, quando está seco, o loess tem grande resistência. Escavações em loess podem manter-se com paredes verticais a alturas muito grandes. No entanto, se o loess for fortemente encharcado, perde a sua resistência e desloca-se facilmente. São conhecidas as ocorrências dos depósitos de loess de Bežanijska kosa, perto de Belgrado, que se mantêm com paredes verticais a alturas superiores a 20m. Contudo, nas partes onde foram construídos bairros junto às bordas, como é o caso da Čunarska ulica, em Zemun, onde ocorre encharcamento contínuo junto à própria encosta do planalto de loess devido ao derrame de águas residuais, as encostas de loess desmoronam-se e a estabilidade do solo loess junto à borda fica comprometida.
Dunas são colinas móveis de areia solta depositada pelo vento. Sob a ação do vento, essas colinas se dispersam e se reconstituem rapidamente, razão pela qual representam perigo de soterramento e de desabamento de casas e meios de transporte.
Fig. 5 - Solo eólico
Solos glaciais
Os solos glaciais formam-se pelo transporte de partículas sólidas do solo pelo gelo. Os solos glaciais têm composição diferente dos aluviais, porque são constituídos por partículas sólidas de granulometria aproximadamente semelhante, nomeadamente seixos, cascalho (morenas) ou areia, que ficaram após o derretimento do gelo. Nas camadas de antigos lagos glaciares existe lodo glaciar.
Fig. 6 - Solo glaciar