Priroda tla i osnovni pokazatelji

POSTANAK TLA
Sa građevinske tačke gledišta, tlo je prirodna mešavina mineralnih zrna, koja se mogu razdvojiti mehaničkim postupkom, na primer, mešanjem u vodi. Tlo je, najčešće, necementirani skup granularnog (zrnastog) materijala mineralnog i organskog porekla. Cementne veze između zrna mogu u izvesnoj meri uticati na mehaničko ponašanje mase tla ali se podrazumeva da su cementne veze između zrna relativno slabe. Ukoliko su cementne veze znatne čvrstoće, tada se najčešće može govoriti o steni, a ne o tlu, i zato je takav materijal predmet razmatranja u Mehanici stena. Granice između Mehanike tla i Mehanike stena, dve srodne geotehničke discipline, nisu veoma oštre. Mehanika stena se bavi medijem koji se sastoji od stene izdeljene na komade diskontinuitetima a Mahanika tla se bavi materijalom koji se sastoji od relativno čvrstih zrna između kojih su šupljine, pore tla, u potpunoj komunikacionoj vezi.
Zrna tla mogu biti različitih veličina, oblika i mineralnog sastava, pri čemu se podrazumeva da u ukupnoj zapremini znatan prostor zauzimaju intergranularne šupljine – pore. U porama se može nalaziti vazduh, voda ili mešavina vazduha i vode. Stena se od tla razlikuje po tome što se sastoji od relativno kompaktnih blokova stenske mase koja je izdeljene praznim ili zapunjenim diskontinuitetima. Tlo nastaje kao proizvod mnogih hemijskih i fizičkih, mehaničkih procesa raspadanja površinskih delova stena koji su izloženi spoljnim uticajima. Genezom tla bi trebalo da se bavi geologija. Zrna tla nastaju u cikličnom procesu raspadanja čvrstih stena usled uticaja temperaturnih promena, sunca, vode i hemijskih procesa. Prema tome,
destruktivni procesi u formiranju tla od osnovne stene mogu biti fizički i hemijski.

FIZIČKI PROCESI izazivaju raspadanje osnovne stene na fragmente, komade stena različitih veličina. Zamrznuta voda u prslinama, usled delimično sprečenog širenja, izaziva velike napone povećavajući prslinu koja je odvaja od mase stene. Ciklično mržnjenje i kravljenje može izazvati degradaciju do znatne dubine. Ukoliko se proces odvija na padini, komadi se odvajaju i pomeraju nizbrdo ostavljajući novu površinu izloženu procesu daljeg raspadanja. U drugim ekstremnim uslovima visokog zagrevanja površine u pustinjama kamen se zagreje do relativno visoke temperature u toku dana, a posle se u toku noći ponovo relativno brzo hladi. Temperaturne razlike izazivaju promene napona, a one mogu izazvati raspadanje komada stena. Fizički procesi pri nastanku tla nakon degradacije osnovne stene mogu se opisati erozijom usled dejstva vetra, vode ili glečera. Rezultat fizičkog raspadanja su čestice koje imaju isti sastav kao i stena od koje su nastale i proporcije karakterističnih dimenzija zrna su relativno bliske. Dalja modifikacija oblika i veličine zrna nastaje pri njihovom transportu i deponovanju do mesta na kojima ih nalazimo.

HEMIJSKI PROCESI izazivaju promenu tipa minerala osnovne stene usled dejstva vode. Hemijsko raspadanje proizvodi nove minerale, mehanički slabije i veće zapemine od minerala u zdravoj steni. Krupnija zrna su čvršća i mineral je najčešće kvarc. Manja zrna su verovatno slabija. Gline čine tla sastavljena od mekih sitnih čestica da se optičkim mikroskopom ne mogu jasno videti. Ove pokazuje da se može očekivati izvesna razlika u mehaničkom ponašanju. Peskovi, u kojima je predominantan kvarc, su manje stišljivi od glina. Svi zrnasti materijali poseduju osobine trenja, koje zavise od tipa minerala i najmanje je kod glina. Da trenja nema, tlo bi se ponašalo kao teška tečnost. Kakva se nalaze u prirodi, tla se dele se na transportovana i rezidualna. Transportovana tla su nastala na jednom mestu, a zatim su transportovana i deponovana na drugo, dok su rezidualna tla ostala na mestu gde su nastala raspadanjem stene.

IDENTIFIKACIJA i KLASIFIKACIJA TLA
Klasifikovanje podrazumeva proces grupisanja i etiketiranja. Pri tome je moguće zamisliti više različitih klasifikacionih sistema zavisno od namene. Klasifikacioni sistem za potrebe mehanike tla mora da pruži informacije o očekivanim inženjerskim osobinama tla pošto se ono klasifikuje. Inženjerske osobine koje su od primarnog interesa u građevinarstvu su kompresibilnost, čvrstoća, vodopropusnost i ugradljivost. Direktno određivanje navedenih osobina zahteva dosta vremena, specijalnu opremu i kvalifikovanu radnu snagu. Ako bi se izvršila masovna ispitivanja inženjerskih svojstava na svim raspoloživim uzorcima, prestala bi potreba da se tlo klasifikuje. Krajnji cilj nije klasifikacija, već sagledavanje mogućeg ponašanja mase tla u uslovima od interesa. Prema tome, biraju se kriterijumi za klasifikaciju koji omogućuju klasifikovanje uz minimalni napor i trošak, tako da se nakon završene klasifikacije može dobiti orijentaciona predstava o mogućem ponašanju i svojstvima tla. Standardizovani klasifikacioni opiti omogućuju da se relativno jednostavnim opitima vrste tla rasporede u tipove sa sličnim geotehničkm osobinama. Rezultati klasifikacionih ispitivanja služe, između ostalog, i za izbor uzoraka za ispitivanje inženjerskih svojstava, kao i za ocenu reprezentativnosti rezultata u odnosu na masu tla i broj ispitanih uzoraka. Jedan od razloga za masovnu primenu klasifikacionih ispitivanja je mogućnost da se iz jednog skupa identifikacionih pokazatelja ocene geomehanički parametri primenom odgovarajućih empirijskih korelacija. Osnovni klasifikacioni pokazatelji za ove namene su, pre svega, veličina zrna tla a zatim eventualna “lepljivost” ili, striktnije, plastičnost tla. Rezidualna i transportovana tla se pojavljuju u beskonačnim varijacijama veličina zrna od hiljaditih delova milimetara do decimetarskih dimenzija. Kao generalna osnova za klasifikaciju normalnog, pretežno neorganskog tla, usvojena je podela na dve glavne klase sa graničnom vrednošću veličina zrna od 0,075 mm, a u nekim zemljama za granicu se usvaja veličina zrna od 0,074 ili 0,06 mm, tako da: † krupnozrna tla sadrže preko 50% zrna većih od 0,075 mm (ili 0,06 mm) † sitnozrna tla sadrže preko 50% zrna manjih od 0,075 mm (ili 0,06 mm) Ova granica od 0,075 mm, (odnosno 0,06 mm), prvo je potekla iz praktičnih razloga jer se kaže da prosečno ljudsko oko bez optičkog pojačanja prepoznaje u granularnoj masi individulana zrna veća od navedene granične vrednosti, dok se manja zrna vide samo kao amorfna masa. Iako ovaj kriterij izgleda sasvim proizvoljan sa mehaničke tačke gledišta, pokazalo se da postoje i znatne razlike u ponašanju ova dva tipa tla. Osim toga, u prirodi se nailazi i na treset, materijal koji ima vlaknastu strukturu i nepovoljne karakteristike, tako da se o njemu u ovom tekstu neće mnogo govoriti, jer se veoma retko ispituje u mehanici tla.