خاک را می توان مواد آلی و غیرآلی روی سطح زمین تعریف کرد که محیطی را برای رشد گیاهان فراهم می کند. خاک که در طول زمان و به کندی ایجاد می شود، از مواد مختلف زیادی تشکیل شده است. در خاک مواد غیرآلی و نیز موادی که حیات ندارند وجود دارد که شامل سنگ های فرسایش یافته و مواد معدنی هستند.
طبقه بندی خاک ها
طبقه‌بندی خاک یعنی خاک‌های با خواص مشابه را به گروه‌های مختلف بر اساس کاربردشان تقسیم بندی کنیم. در بحث طبقه بندی آنچه که بر خواص خاک‌ها تاثیر می‌گذارد درصد خاک رس است که رفتار خاک را به کلی متفاوت و غیر قابل پیش‌بینی می‌کند. برای طبقه بندی خاک‌ها از دو سیستم رایج آشتو و متحد استفاده می‌شود.
سیستم طبقه بندی خاک
عبارت است از مرتب کردن خاک های مختلف با خواص مشابه به گروه ها و زیرگروه هایی برحسب کاربردشان. سیستم های طبقه بندی یک زبان مشترک برای بیان مشخصات خاک به طور خلاصه به وجود می آورند. اغلب سیستم های طبقه بندی خاک که برای مقاصد مهندسی تدوین یافته اند، بر پایه خواص ساده ای از خاک نظیر دانه بندی و خواص خمیری قرار دارند.
طبقه بندی خاک بر دو نوع است:
۱ .طبقه بندی بافت خاک:
در این طبقه بندی ملاک حدود اندازه ذرات خاک می باشد و ابتدا نام گروه اصلی و بعد نام گروه فرعی به صورت صفت ذکرمی گردد. مثل رس لای دار، رس ماسه دار و غیره. طبقه بندی USDA از این نوع است.
۲ .طبقه بندی خاک ها بر حسب استفاده:
اگر چه طبقه بندی بافت خاک نسبتا ساده است، لیکن کاملا متکی بر دانه بندی خاک می باشد. مقدار کانی رسی که در خاک های ریزدانه ظاهر می شود، تاثیر بسیار عمده ای بر خواص فیزیکی خاک دارد. بنابراین برای تفسیر خواص یک خاک باید به خواص خمیری آن توجه داشت.
از آنجایی که طبقه بندی های بافتی خاک توجهی به خواص خیری خاک ندارند، بنابراین برای اغلب کاربردهای مهندسی کافی نیستند. در حال حاضر استفاده از دو سیستم طبقه بندی پیچیده بین مهندسان خاک معمول است، که هر دو سیستم دانه بندی و حدود اتربرگ را در طبقه بندی منظور می کنند. این دو سیستم عبارتند از: سیستم طبقه بندی آشتو و سیستم طبقه بندی متحد. سیستم طبقه بندی آشتو اغلب توسط مهندسان راه و سیستم طبقه بندی متحد، اغلب توسط مهندسان ژیوتکنیک مورد استفاده قرار می گیرد.
سیستم طبقه‌بندی خاک به روش آشتو
خاک‌ها در هر سیستمی به دو دسته‌ی عمده‌ی درشت دانه و ریزدانه تقسیم بندی می‌شوند که اندازه‌ی الک ۲۰۰ تعیین کننده‌ی نوع درشت دانه و ریزدانه بودن آن است. برای نامگذاری به دو پارامتر مهم LL و PI یا همان حد روانی و نشانه‌ی خمیری خاک نیازمند هستیم که از آزمایش به دست می‌آیند.در ﺟﺪول زیر ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪی آﺷﺘﻮ ﻛﻪ در ﺣﺎل ﺣﺎﻇﺮ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮد، ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻃﺒﻖ اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ، ﺧﺎک ﺑﻪ ﮔﺮوه ﻫﺎی اﺻﻠﻲ ۱- A ﺗﺎ ۷- A ﺗﻘﺴﻴﻢ ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ. ﺧﺎک ﻫﺎی ﮔﺮوه ۱- A-2 ،A و ۳- A ﻣﺼﺎﻟﺢ داﻧﻪ ای ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ درﺻﺪ ﻋﺒﻮری آن ﻫﺎ از اﻟﻚ ﻧﻤﺮه ۲۰۰ ﻛﻤﺘﺮ از ۳۵ درﺻﺪ اﺳﺖ. ﺧﺎک ﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ درﺻﺪ ﻋﺒﻮرﻳﺸﺎن از اﻟﻚ ﻧﻤﺮه ۲۰۰ ﺑﻴﺸﺘﺮ از ۳۵ درﺻﺪ اﺳﺖ در ﮔﺮوه ﻫﺎی A-7، A-6 ،A-5 ، A-4 ﻗﺮار ﻣﻲ ﮔﻴﺮﻧﺪ. اﻳﻦ ﮔﺮوه ﻫﺎ اﻏﻠﺐ ﻣﺼﺎﻟﺢ ﻻی و رس ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.
سیستم طبقه‌بندی خاک به روش متحد
در این روش طبقه بندی خاک نیز همانند روش آشتو ملاک جدایی ریزدانه و درشت دانه ها درصد عبوری از الک نمره ی ۲۰۰ است، بدین صورت که اگر کمتر از ۵۰ درصد دانه ها از الک نمره ۲۰۰ عبور کنند آنگاه خاک ما ریزدانه است. ملاک جدایی شن و ماسه نیز الک شماره‌ی ۴ و با همان نسبت ۵۰ درصد می‌باشد. برای نامگذاری به این روش علایم اختصاری تعریف شده است. این نام گذاری بدین صورت است که نام هر خاک را با دو حرف مشخص می کنیم که حرف اول آن مشخصا نوع خاک را بیان می‌کند و حرف دوم آن ویژگی آن را نشان می‌دهد. خاک‌ها بر اساس اندازه قطر ذراتشان طبقه‌بندی می‌شوند و به دو دسته درشت دانه و ریزدانه تقسیم می‌شوند.
انواع خاک در این نوع طبقه‌بندی عبارت‌اند از: شن، ماسه، لای و رس که شن و ماسه خاک‌های درشت دانه و لای و رس ریزدانه نامیده می‌شوند.
ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪی ﺳﺎزﻣﺎن ﻛﺸﺎورزی آﻣﺮﻳﻜﺎ (USDA)
اﻳﻦ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻃﺒﻘﻪ ﺑﻨﺪی ﺑﺮ ﭘﺎﻳﻪ ﺣﺪود اﻧﺪازه ذرات ﻃﺒﻖ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﻗﺮار دارد:
- ﻣﺎﺳﻪ: ﻗﻄﺮ داﻧﻪ ﻫﺎ ﺑﻴﻦ ۲ ﺗﺎ ۰.۰۵ میلی متر
• ﻻی: ﻗﻄﺮ ذرات ﺑﻴﻦ ۰.۰۵ ﺗﺎ ۰.۲۰۰ میلی متر
• رس: ﻗﻄﺮ ذرات ﻛﻮﭼﻜﺘﺮ از ۰.۲۰۰ میلی متر
انواعی از خاک بر حسب دانه‌های تشکیل دهنده خاک و هم‌چنین شرایط میزالوژی و پتروگرافی زمین وجود دارد که عبارتند از: خاک رسی، خاک‌های سیلتی، خاک‌های ماسه‌ای و خاک‌های اسکلتی.
