V mehaniki tal razlikujemo tri glavne vrste tal: nevezana, vezana in tla organskega izvora. Poleg tega obstajajo tudi kamnine, vendar jih ne obravnava mehanika tal, temveč znanstvena disciplina mehanika kamnin.
Nesprijeta tla
Nevezana ali nekoherentna tla so tista, katerih sestavine niso vezane z nobenim vezivnim sredstvom. V suhem stanju, ko niso pod vplivom vlage, so trdni sestavni deli nevezanega tal popolnoma prosti v zemeljski masi, med njimi pa je le trenje, imenovano notranje trenje. Med nevezana tla spadajo:
- Bloki, velikost zrn 200 – 2000 mm
- Drobina, velikost zrn 60 – 200 mm
- Gramoz, velikost zrn 2 – 60 mm
- Pesek, velikost zrn 0,02 – 2 mm
- Prah, velikost zrn 0,002 – 0,02 mm.
Opozarja se, da se frakcija prah včasih imenuje mulj (angl. silt, nem. Schluff). Ker pa pri nas mulj pomeni določeno vrsto tal organskega izvora, bi lahko ta izraz za navedeno frakcijo povzročil nesporazum.
Sl. 1 - Peščena zemlja
Povezana tla
Vezana ali koherentna tla so tista, katerih trdni sestavni deli so med seboj vezani s kohezijo. Koherentna tla lahko imajo zelo nestabilne fizikalne lastnosti, ki se zlahka spreminjajo pod vplivom vode. V vezana tla spadajo tista, ki vsebujejo trdne sestavine velikosti pod 0,002 mm. Tla, ki vsebujejo pretežno sestavine velikosti 0,002 – 0,0002 mm, se imenujejo glina, če pa so te sestavine velikosti 0,0002 – 0,00002 mm, se imenujejo koloidna glina.
V naravi se čista glina redko nahaja, temveč je najpogosteje pomešana z drugimi sestavinami, kot sta pesek in prah, kar se imenuje ilovica; glina s krednjakom se imenuje laporasta glina (lapor), glina z magnezijem pa je uma. Običajno se sprejema, da se tla, ki vsebujejo več kot 50% glinenih sestavin, imenujejo mastna glina ali preprosto glina, medtem ko se tla z manj kot 50% glinenih sestavin imenujejo ilovnata tla. Za tla, ki vsebujejo manj kot 5% glinenih sestavin, se šteje, da imajo lastnosti nekoherentnih tal.
Najhitrejši in najpreprostejši način za oceno, kateri skupini pripada neko tla, je, da vzorec posušimo in ga poskusimo zdrobiti s prsti. Nekohesivna tla se takoj razpadejo. Glinasta tla se pod prsti zdrobijo v manjše kose, glina pa postane trda skoraj kot kamen.
Sl. 2 - Glinena tla
Tla organskega izvora
Ta tla so sestavljena iz velikega deleža organskih oziroma rastlinskih materialov, z glinenimi in drugimi sestavinami. Zaradi vsebnosti organskih sestavin so ta tla zelo nestabilna in močno vpijajo vodo, zato so nestabilna in ne morejo služiti niti kot nosilna tla niti kot material za izdelavo zemeljskih objektov. Med ta tla spadajo humus, mulj in šota.
Humus je rodovitna tla, ki se nahajajo v površinski plasti zemeljske skorje, običajno debeli nekaj decimetrov. Sestavljena so iz mešanice organskih in mineralnih snovi z veliko bakterijami. Pri izvedbi zemeljskih nasipov, vozišč na cestah in podobnih del na tleh, pa tudi pri izkopu v izposojeni izkopni jami za izdelavo zemeljskih objektov, je treba izkopati in odstraniti celotno plast humusa, ki se lahko uporabi le za zaščito zemeljskih brežin pred izpiranjem z vodo.
Slika 3 - Humus
Blato je sestavljeno iz zmesi organskih snovi v obliki zelo drobnih delcev z mineralnimi snovmi, kot so glina, prah in pesek. Nahaja se na dnu nekdanjih rek in jezer.
Šota je sestavljena iz velike količine rastlinskih in organskih snovi v obliki vlaken, z manjšo vsebnostjo mineralnih snovi.
Nastanek tal
Če bi naredili prerez skozi zemeljsko skorjo, bi ugotovili, da je ta najpogosteje sestavljena iz površinske prsti – humusa majhne debeline sloja, nato iz podpovršinske prsti, ki je sestavljena iz enega ali več slojev različne sestave in različnih debelin, in nazadnje iz trdne kamnine. Površinska prst je nastala predvsem z razpadanjem rastlinskih in organskih snovi, medtem ko je podpovršinska prst nastala z razpadanjem trdne kamnine.
Razpadanje trdne kamnine nastane zaradi vremenskih vplivov ali zaradi vulkanskega delovanja. Vremenski vplivi so lahko mehanski ali kemični. Če je proces razpadanja trdne kamnine spojina mineralov s kisikom, je to razpadanje z oksidacijo, če pa je spojina z vodo, je to razpadanje z hidratacijo. Vulkansko delovanje je kemično. Zaradi velike toplote se trdna kamnina pretvori v vulkanski pepel.
Proces razpadanja trdne kamnine in njenega spreminjanja v tla je lahko na mestu, „in situ“, ali pa s transportom. Transport razpadlih delov poteka z vodo, pri čemer nastanejo aluvialna tla, z vetrom, ko nastanejo eolska tla, ali z ledom, ko se oblikujejo ledeniška tla. Med transportom razpadlih kosov in drobcev trdne kamnine poteka njihovo nadaljnje drobljenje zaradi udarcev, trenja in izpiranja, katerim so izpostavljeni med transportom. Zaradi tega delovanja se robovi zdrobljenih kosov zaokrožijo, novi drobci se drobijo, njihovi robovi se znova zaokrožijo in tako naprej vse dokler transport traja. Velikost in oblika trdnih sestavin sta odvisni od trdnosti kamnine, dolžine transporta, vrste transporta itd. Zato je oblika trdnih delcev v tleh zelo različna: okrogla, ovalna, z ostrimi ali zaobljenimi robovi, trikotna itd. Trdne sestavine velikosti 0,02 – 0,002 mm, katere frakcija se v mehaniki tal imenuje prah, so večinoma okrogle ali ovalne oblike. Takšne sestavine velikosti manjše od 0,002 mm, katere frakcija se imenuje glina, so luskaste oblike. Grobejši delci peska, gramoza in prodnikov imajo lahko različne oblike: kockaste, zaobljene, ploščate itd. Kockasti delci težje spreminjajo svojo obliko, ploščati lažje. Zato se lahko tla, ki so pretežno sestavljena iz ploščatih delcev, zlahka spreminjajo po svoji sestavi.
Navaja se, da so posamezna tla, katerih nastajanje je povsem končano, včasih naknadno prekrita z novimi naplavinami, tako da prej že oblikovano tla ostane v globini, na novi naplavini pa nastane drugo tla, ki morda nima nobene zveze s prejšnjim. Tako prej oblikovano tla, naknadno prekrito z novo naplavino, imenujemo pogrebeno tla. To so najpogosteje kulturna zemljišča, ki so bila obdelovana, nato pa prekrita z naplavinami lesnega prahu, ki ga je prinesel veter, lahko pa so naplavine tudi rečne. Pogrebena tla prepoznamo po temni barvi, takšnih talnih plasti pa je lahko več, če se je ta proces večkrat ponovil.
Aluvialna tla
Aluvialna tla nastajajo z odlaganjem trdnih delcev med prenosom z vodo. Odlaganje je odvisno od več dejavnikov, med katerimi so najpomembnejši hitrost vodnega toka, velikost transportiranega materiala in vsebnost drugih sestavin, kot so soli, apno itd. Pri velikih hitrostih vodnega toka se odlagajo samo večji delci, medtem ko se drobni ne odlagajo, temveč se prenašajo naprej. Zato se grobejši trdni delci odlagajo v zgornjem delu vodotoka, bliže izviru, kjer je hitrost vodnega toka velika. S padanjem hitrosti vodnega toka se odlagajo vse drobnejši delci. V mirni vodi, brez toka, se praviloma odlagajo najdrobnejši trdni delci. Kjer koli pride do upočasnitve vodnega toka, nastajajo velika odlaganja, kot je primer na poplavljenem območju ob izlitju vode iz rečnega korita, nato pri izlivu rek, pred jezovi itd.
Usedanje zelo drobnih delcev koloidne gline lahko zaradi elektrohemijskega delovanja, ki nastane med drobnimi delci velikosti pod 0,0002 mm, ko so potopljeni v vodo, traja neomejeno dolgo. V tem primeru imajo trdni delci na sebi električni naboj istega znaka (negativen), zato se med seboj odbijajo in se v tekoči masi gibljejo s hitrostmi, ki so toliko večje, kolikor manjši so. To so Brownova gibanja. Zaradi teh gibanj je usedanje trdnih delcev v vodi znatno upočasnjeno in lahko traja neomejeno dolgo časa.
Sl. 4 - Aluvialna tla
vetrovno odložena tla
Eolska tla nastanejo z nanosom trdnih delcev, ki jih prenaša veter. Ločimo dve vrsti eolskih tal: les in dine. Les je sestavljen iz trdnih delcev velikosti okoli 0,05 mm ali nekoliko manjših, ki so med seboj zlepljeni s kalcijevim karbonatom. Zato ima les v suhem stanju veliko trdnost. Izkopi v lesu lahko ostanejo s pokončnimi stenami na zelo velikih višinah. Če pa se les močneje namoči, izgubi svojo trdnost in se zlahka premakne. Znani so primeri lesnih nanosov na Bežanijski kosi pri Beogradu, ki se držijo s pokončnimi stenami na višinah nad 20m. Vendar pa na delih, kjer so v bližini robov zgrajena naselja, kot je primer Čunarske ulice v Zemunu, kjer zaradi razsipavanja uporabljenih voda ob samem pobočju lesne planote prihaja do stalnega namakanja, se lesna pobočja rušijo in stabilnost lesne zemlje v bližini roba je ogrožena.
Dine so premični griči iz nevezanega peska, ki ga je nanosil veter. Ti griči se pod vplivom vetra hitro raznašajo in znova oblikujejo, zaradi česar predstavljajo nevarnost zasipanja in rušenja hiš ter prevoznih sredstev.
Sl. 5 - Eolska tla
Ledeniška tla
Ledeniška tla nastajajo s transportom trdnih delcev tal z ledom. Ledeniška tla imajo drugačno sestavo kot aluvialna, ker so sestavljena iz trdnih delcev približno podobne zrnavosti, in sicer iz prodnikov, gramoza (morene) ali peska, ki so ostali po taljenju ledu. V plasteh nekdanjih ledeniških jezer je ledeniška ilovica.
Sl. 6 - Ledeniško tla