În mecanica pământurilor se deosebesc trei tipuri principale de sol: ne__consolidate, coezive și soluri de origine organică. În afară de acestea există și roci, dar acestea nu sunt studiate în mecanica pământurilor, ci în disciplina științifică mecanica rocilor.
Soluri necoezive
Solurile nelegate sau necoerente sunt acelea ale căror componente nu sunt legate prin niciun mijloc de legătură. În stare uscată, când nu sunt influențate de umiditate, componentele solide ale solului nelegat sunt complet libere în masa de pământ și între ele există doar frecare, numită frecare internă. În categoria solurilor nelegate intră:
- Blocuri, dim. granule 200 – 2000 mm
- Dărmătură, dim. granulelor 60 – 200 mm
- Pietriș, dim. granule 2 – 60 mm
- Nisip, dim. granulelor 0,02 – 2 mm
- Praf, dim. granulelor 0,002 – 0,02 mm.
Se menționează că fracția de praf este uneori numită mâl (engl. silt, germ. Schluff). Totuși, întrucât la noi mâlul înseamnă un anumit tip de sol de origine organică, această denumire pentru fracția menționată ar putea provoca neînțelegeri.
Fig. 1 - Sol nisipos
Soluri coezive
Pământurile coezive sau coerente sunt acelea ale căror constituenți solizi sunt legați între ei prin coeziune. Pământurile coerente pot avea proprietăți fizice foarte instabile, care se schimbă ușor sub acțiunea apei. În pământurile coezive intră acelea care conțin constituenți solizi cu dimensiuni sub 0,002 mm. Solul care conține predominant constituenți de dimensiuni 0,002 – 0,0002 mm se numește argilă, iar dacă acești constituenți au dimensiuni de 0,0002 – 0,00002 mm, atunci se numește argilă coloidală.
În natură, argila curată se găsește rar, fiind cel mai adesea amestecată cu alte componente, cum ar fi nisipul și praful, ceea ce se numește argilă nisipoasă; argila cu calcar se numește argilă marnosă (marnă), iar argila cu magneziu este uma. De obicei se adoptă că solul care conține mai mult de 50% componente argiloase se numește argilă grasă sau pur și simplu argilă, în timp ce solul cu mai puțin de 50% componente argiloase se numește sol argilos. Solul care conține mai puțin de 5% componente argiloase este considerat a avea proprietățile unui sol necoeziv.
Cel mai rapid și cel mai simplu mod de a aprecia din ce grupă face parte un sol este să se usuce proba și să se încerce sfărâmarea ei între degete. Solurile necoezive se dezagregă imediat. Solurile argiloase se sfărâmă între degete în fragmente mai mici, iar argila devine tare aproape ca piatra.
Fig. 2 - Sol argilos
Soluri de origine organică
Aceste soluri sunt alcătuite în mare parte din materiale organice sau vegetale, cu componente argiloase și alte componente. Datorită conținutului de substanțe organice, aceste soluri sunt foarte instabile și absorb puternic apa, motiv pentru care sunt nestabile și nu pot servi nici ca teren portant, nici ca material pentru realizarea lucrărilor de pământ. Din aceste soluri fac parte humusul, mâlul și turbă.
Humusul este un sol fertil, care se află în stratul superficial al scoarței terestre, cu o grosime de obicei de câțiva decimetri. El este alcătuit dintr-un amestec de materii organice și minerale, cu multe bacterii. La executarea terasamentelor, a carosabilelor pe drumuri și a unor lucrări similare pe teren, precum și la săparea în cariera de material pentru realizarea construcțiilor de pământ, trebuie excavat și îndepărtat întregul strat de humus, care poate fi folosit numai pentru protecția taluzurilor de pământ împotriva spălării de către apă.
Fig. 3 - Humus
Nămolul este alcătuit dintr-un amestec de materii organice sub formă de particule foarte fine, cu materii minerale precum argila, praful și nisipul. Se găsește pe fundul fostelor râuri și lacuri.
Turba este alcătuită dintr-o cantitate mare de materii vegetale și organice sub formă de fibre, cu un conținut mai redus de materii minerale.
Geneza solului
Dacă am face o secțiune prin scoarța terestră, am constata că ea se compune, de regulă, din solul de suprafață – humus cu strat subțire, apoi solul subsuperficial format din unul sau mai multe straturi de compoziție diferită și grosimi variate, și, în cele din urmă, din rocă solidă. Solul de suprafață s-a format în principal prin descompunerea materiei vegetale și organice, în timp ce solul subsuperficial s-a format prin descompunerea rocii solide.
Dezagregarea rocii dure apare din cauza influențelor atmosferice sau din cauza acțiunii vulcanice. Influențele atmosferice pot fi mecanice sau chimice. Dacă procesul de dezagregare a rocii dure constă în combinarea mineralelor cu oxigenul, atunci este dezagregare prin oxidare, iar dacă este combinarea cu apa, atunci este dezagregare prin hidratare. Acțiunea vulcanică este chimică. Din cauza căldurii mari, roca dură se transformă în cenușă vulcanică.
Procesul de dezagregare a rocii compacte și transformarea ei în sol poate avea loc pe loc, „in situ”, sau cu transport. Transportul fragmentelor dezagregate se face prin apă, caz în care se formează soluri aluvionare, prin vânt, când devin soluri eoliene, sau prin gheață, când se formează soluri glaciare. În timpul transportului fragmentelor și bucăților de rocă compactă are loc o mărunțire suplimentară prin lovire, frecare și spălare, la care acestea sunt supuse în timpul transportului. Din cauza acestei acțiuni, muchiile fragmentelor sparte se rotunjesc, noile bucățele se mărunțesc, muchiile lor se rotunjesc din nou și așa mai departe, atât timp cât durează transportul. Dimensiunea și forma componentelor solide depind de rezistența rocii, de lungimea transportului, de tipul transportului etc. Din acest motiv, forma particulelor solide din sol este foarte diferită: rotundă, ovală, cu muchii ascuțite sau rotunjite, triunghiulară etc. Componentele solide cu dimensiuni de 0,02 – 0,002 mm, fracțiune care în mecanica solurilor se numește praf, sunt în general de formă rotundă sau ovală. Astfel de componente cu dimensiuni mai mici de 0,002 mm, fracțiune numită argilă, au formă lamelară. Particulele mai mari de nisip, pietriș și bolovăniș pot avea forme diferite: cubice, rotunjite, plate etc. Particulele cubice își schimbă mai greu forma, cele plate mai ușor. De aceea solurile alcătuite preponderent din particule plate își pot schimba ușor compoziția.
Se menționează că anumite soluri, a căror formare este complet încheiată, sunt uneori acoperite ulterior cu noi depuneri, astfel încât solul format anterior rămâne în adâncime, iar pe noua depunere se formează un alt sol, care nu trebuie să aibă nicio legătură cu cel precedent. Un asemenea sol format anterior și acoperit ulterior cu o nouă depunere se numește sol îngropat. Acestea sunt cel mai adesea terenuri cultivate, care au fost lucrate și apoi acoperite de depuneri de praf de loess adus de vânt, dar depunerile pot fi și fluviale. Solul îngropat se recunoaște după culoarea închisă, iar asemenea straturi de sol pot fi mai multe dacă acest proces s-a repetat de mai multe ori.
Soluri aluvionare
Solurile aluviale se formează prin depunerea particulelor solide în timpul transportului de către apă. Depunerea depinde de mai mulți factori, dintre care cei mai importanți sunt viteza curentului de apă, granulația materialelor transportate și conținutul altor componente precum săruri, var etc. La viteze mari ale curentului de apă se depun numai componentele grosiere, în timp ce cele fine nu se depun, ci sunt transportate mai departe. De aceea, componentele solide mai grosiere se depun în partea superioară a curentului de apă, mai aproape de izvor, unde viteza curentului este mare. Odată cu scăderea vitezei curentului de apă se depun componente din ce în ce mai fine. În apa liniștită, fără curent, se depun de regulă cele mai fine componente solide. Oriunde apare încetinirea curentului de apă, au loc depuneri importante, cum este cazul în zona inundată la revărsarea apei din albia râului, apoi la vărsarea râurilor, în fața barajelor etc.
Sedimentarea particulelor foarte fine de argilă coloidală poate dura un timp nelimitat, din cauza acțiunii electrochimice care apare între particulele fine cu dimensiuni sub 0,0002 mm atunci când sunt scufundate în apă. În acest caz, particulele solide poartă pe ele o sarcină electrică de același semn (negativă), din cauza căreia se resping între ele și se deplasează în masa lichidă cu viteze cu atât mai mari cu cât sunt mai mici. Acestea sunt mișcări Browniene. Din cauza acestor mișcări, depunerea particulelor solide în apă este mult încetinită și poate dura un timp nelimitat.
Fig. 4 - Sol aluvial
Soluri eoliene
Solurile eoliene se formează prin depunerea particulelor solide transportate de vânt. Se disting două tipuri de soluri eoliene: loessul și dunele. Loessul este alcătuit din particule solide de granulație de aproximativ 0,05 mm sau puțin mai mici, lipite între ele prin carbonat de calciu. Din acest motiv, în stare uscată, loessul are o rezistență mare. Tăieturile în loess pot fi menținute cu fețe verticale la înălțimi foarte mari. Totuși, dacă loessul se umezeste puternic, își pierde rezistența și se poate pune ușor în mișcare. Sunt cunoscute cazuri ale depunerilor de loess de pe Bežanijska kosa, lângă Belgrad, care se mențin cu fețe verticale la înălțimi de peste 20m. Totuși, în porțiunile unde au fost ridicate așezări în apropierea marginilor, cum este cazul străzii Čunarska din Zemun, unde are loc o umezire permanentă chiar lângă panta platoului de loess din cauza împrăștierii apelor uzate, pantele de loess se prăbușesc, iar stabilitatea solului de loess din apropierea marginii este amenințată.
Dunele sunt coline mobile din nisip neconsolidat, depus de vânt. Aceste coline sunt rapid risipite și reconstituite sub acțiunea vântului, motiv pentru care prezintă pericol de îngropare și de dărâmare a caselor și a mijloacelor de transport.
Sl. 5 - Sol eolic
Soluri glaciare
Solurile glaciare se formează prin transportarea particulelor solide ale solului de către gheață. Solurile glaciare au o compoziție diferită de cea aluvionară, deoarece sunt alcătuite din particule solide de mărime aproximativ asemănătoare, și anume bolovani, pietriș (morene) sau nisip, rămase după topirea gheții. În straturile fostelor lacuri glaciare există argilă glaciară.
Fig. 6 - Sol glaciar