KAJIAN LITERATUR
2.8 Sifat-sifat Fizikal Tanah Baki
2.8.4 Graviti Tentu
Graviti tentu adalah nisbah jisim tanah berbanding jisim air pada suhu 20 °C. Penentuan graviti tentu tanah merupakan parameter yang berguna bagi pengiraan nisbah lompang, keliangan atau darjah ketepuan sesuatu tanah. Di samping itu ia juga penting dalam pengiraan pemadatan, pengukuhan, kebolehtelapan, ujian had pengecutan dan taburan saiz zarah menggunakan kaedah pengenapan. Tan & Ong (1993) menyatakan bahawa graviti tentu tanah baki ditentukan melalui pecahan pasir yang juga merupakan komponen utama dalam tanah baki granit. Perbezaan yang agak jauh bagi nilai graviti tentu adalah berkaitan dengan saiz sampel dan teknik penyediaan serta prosedur ujikaji (Gidigasu, 1976). Mengikut Todo & Pauzi (1989), nilai graviti tentu tanah baki tidak berubah dengan kedalaman.
Jadual 2.5 menunjukkan nilai graviti tentu di Malaysia dan beberapa negara lain. Secara purata, nilai graviti tentu di Malaysia berjulat di antara 2.50 sehingga 2.70. Namun begitu kajian oleh Tan (1995) bagi sampel dari lebuh raya Karak memperoleh nilai graviti tentu yang agak kecil sehingga 2.30. Kajian oleh Tan (1995) di Sungai Ara Pulau Pinang dan Chan & Chin (1972) di Kuala Lumpur menunjukkan nilai graviti tentu yang lebih besar daripada 2.7. Kajian di Singapura pula menunjukkan julat nilai graviti tentu di antara 2.55 sehingga 2.75. Nilai yang diperoleh dari Singapura juga menunjukkan persamaan dengan keputusan yang diperoleh dari tanah baki di Malaysia. Kajian Sinclair (1980) di Sri Lanka memberikan nilai yang tertinggi iaitu 2.85. Perbezaan yang ketara di antara nilai graviti tentu di Malaysia dan Singapura dengan Sri Lanka adalah disebabkan oleh lokasi yang berlainan.
2.8.5 Taburan Saiz Zarah
Ciri-ciri zarah tanah baki telah dibincangkan oleh Nixon and Skip (1957), Vallerga, et al. (1969), Gidigasu and Bhatia (1971) dan Gidigasu (1972). Kajian mereka mendapati ciri-ciri tanah baki dipengaruhi oleh bahan asal, mod
pembentukan, darjah luluhawa serta kedudukan sampel di tapak seperti kedalaman. Menurut Gidigasu (1976), ciri-ciri tekstur jenis batuan asal menggambarkan ciri-ciri saiz zarah tanah yang terbentuk. Sebagai contoh tanah yang terbentuk daripada granit mempunyai kandungan lempung yang tinggi berbanding tanah yang terbentuk
daripada batuan batu pasir. Namun begitu tanah yang terhasil daripada batuan batu pasir lebih seragam berbanding tanah batuan granit. Di samping itu, darjah atau tahap larut lesap juga turut mempengaruhi lengkung penggredan atau taburan saiz zarah (Gidigasu, 1971). Pitts & Kannan (1986) telah membuat perbandingan di antara taburan saiz zarah bagi tanah baki dari batuan igneus di Singapura dan tanah baki dari batuan metamorfik di Sri Lanka. Beliau mendapati bahawa tanah baki granit mempunyai kandungan lempung yang rendah berbanding tanah baki dari batuan asal jenis lain.
Keadaan topografi tanah baki juga mempengaruhi taburan saiz zarah. Dowling (1966) mendapati tanah baki di kaki cerun mempunyai saiz zarah tanah yang lebih kasar berbanding dengan tanah di kawasan tinggi. Ini kerana pemecahan batu berlaku dengan cepat menyebabkan permukaan curam terdedah dan terhakis bagi membentuk bahan yang kasar.
Taburan saiz zarah juga dipengaruhi oleh keadaan cuaca. Kajian yang
dijalankan oleh Jenny (1941) menunjukkan bahawa kandungan lempung dipengaruhi oleh suhu. Kandungan lempung akan berkadar terus dengan suhu di mana semakin tinggi suhu maka semakin tinggi nilai kandungan lempung. Mengikut Prescott & Hosking (1936) dan Jenny (1941) kandungan feldspar dan curahan hujan juga
mempengaruhi pembentukan lempung. Semakin tinggi nilai kandungan feldspar serta semakin tinggi nilai curahan hujan, maka semakin tinggi nilai kandungan lempung.
Mengikut Lee (1967), Tan & Ong (1993) dan Zhao (1994), kandungan lempung berkurang dengan kedalaman sementara kandungan kelodak dan pasir akan
meningkat dengan kedalaman. Ting (1976) mengatakan bahawa tanah baki granit boleh diklasifikasikan sebagai kerencaman pasir-kelodak-lempung. Kusnaeny (1973) (dalam Komoo (1989)) dan Todo, et al. (1994) pula mengklasifikasikan tanah baki sebagai kelodak berpasir atau pasir bertanah liat. Kebanyakan pengkaji menyatakan tanah baki adalah tanah liat berpasir. Winn, et al. (2001) telah membahagikan tanah baki kepada dua bahagian utama iaitu tanah berbutir halus dan tanah berbutir kasar. Tanah berbutir halus biasanya dikelaskan sebagai lempung kelodak berpasir yang mempunyai kandungan kelodak dan lempung sehingga 75 % sementara tanah berbutir kasar pula mempunyai kandungan kelodak dan lempung antara 50%-60%. Beliau juga menyatakan bahawa berlaku luluhawa sekunder pada lapisan atas tanah dan membentuk butiran halus. Namun begitu pada sesetengah tempat, lapisan atas tersebut hilang disebabkan oleh hakisan atau kerja tanah.
Kesukaran menentukan taburan zarah tanah baki telah dilaporkan oleh ramai penyelidik di mana keputusan ujikaji dipengaruhi oleh kaedah penyediaan dan prosedur ujian. Di antaranya Terzaghi (1958), Newill (1961) dan Townsend, et al. (1969), (1971). Sebagai contoh, kajian yang dijalankan oleh Towsend, et al. (1971) menunjukkan bahawa agen penyerakan yang digunakan semasa analisis ayakan juga mempengaruhi taburan zarah. Beliau mendapati bahawa sodium hexametaphosphate merupakan agen penyerakan yang terbaik. Kesan penggunaan agen penyerakan ini ditunjukkan dalam Rajah 2.11. Penggunaan sodium hexametaphosphate memberikan nilai kandungan lempung yang tinggi berbanding agen penyerakan sodium oxalate, ammonium oxalate dan di-sodium hydrogen phosphate. Ini menunjukkan sodium hexametaphosphate dapat menyerakkan zarah tanah yang kecil dengan lebih baik.
Mengikut Gidigasu (1976), dua faktor utama kesukaran mencapai keputusan yang seragam adalah disebabkan sifat yang mudah melerai bahan yang lemah dalam tanah baki dan kesan perekatan sesquioksida yang mengikat pecahan lempung dan kelodak seterusnya membentuk pecahan yang kasar. Bagi mengatasi masalah ini, beliau mencadangkan penggunaan agen penyerakan sodium hexametaphosphate digunakan bagi semua jenis tanah baki.
Jadual 2.6 menunjukkan taburan saiz zarah dan pengelasan tanah baki yang diperoleh daripada pengkaji-pengkaji lepas. Didapati peratus lempung, kelodak, pasir
dan kerikil berbeza-beza dan tidak seragam. Bagi tanah baki di Malaysia, kandungan lempung, kelodak, pasir dan kerikil masing-masing berjulat di antara 0% - 60%, 0.3% - 70%, 9% - 96.5% dan 0% - 60%. Kajian di Singapura dan Thailand pula didapati mempunyai julat yang hampir sama dengan kajian di Malaysia iaitu
kandungan lempung, kelodak, pasir dan kerikil masing-masing berjulat di antara 0%-60%, 5%-77%, 4%-60% dan 0%-40%. Kajian dari Afrika Selatan, Sri Lanka, dan Jepun menunjukkan peratus kandungan lempung dan kelodak yang lebih rendah kecuali keputusan dari India Barat. Kandungan lempung, kelodak, pasir dan kerikil masing-masing berjulat di antara 0%- 30%, 4%-32%, 28%-62% dan 0%-50%.
2.8.6 Had Atterberg
Air yang berada di dalam lompang sesuatu tanah boleh memberikan kesan terhadap kelakuan kejuruteraan tanah berzarah halus. Penentuan kandungan lembapan semulajadi adalah penting, namun begitu kaitan di antara kandungan air dengan beberapa aspek kejuruteraan yang piawai juga perlu diketahui. Oleh itu, penentuan had–had Atterberg adalah merupakan ujikaji penting bagi mengetahui kaitan serta kelakuan kejuruteraan sesuatu tanah.
Had-had Atterberg adalah merujuk kepada perubahan kandungan air pada had tertentu atau peringkat genting dalam kelakuan tanah. Perkaitan di antara kandungan air dan kelakuan tanah ditunjukkan dalam Rajah 2.12. Apabila kandungan air
semakin bertambah maka tanah berubah daripada pepejal rapuh kepada pepejal plastik dan kepada cecair. Rajah tersebut juga menunjukkan perkaitan kandungan air dengan lengkung tegasan-terikan yang sepadan dengan keadaan itu. Apabila
kandungan lembapan lebih kecil daripada had plastik tanah, maka tegasan dalam tanah maksimum akan tercapai dan berhenti secara tiba-tiba. Bagi keadaan kandungan lembapan yang bersamaan dengan nilai had plastik, didapati berlaku kegagalan puncak manakala apabila kandungan lembapan bersamaan dengan had cecair, maka tegasan maksimum sukar untuk dijangkakan. Bagi keadaan kandungan lembapan yang lebih besar dari had cecair, tegasan tidak akan berlaku apabila dikenakan ricihan.
Mengikut Holtz & Kovacs (1981), indeks kecairan (IL) menunjukkan hubungkait di antara kandungan air dengan had plastik dan had cecair.Dengan cara ini, sampel tanah dapat diketahui sama ada bertindak sebagai plastik, pepejal rapuh atau cecair. Indeks kecairan ditakrifkan sebagai
P P L I w w I = − (2.2) di mana, w = kandungan air wP = had plastik IP = indeks keplastikan
Had Atterberg berkait dengan saiz zarah dan komposisi mineral. Nilai Indeks keplastikan bergantung kepada pecahan lempung yang terdapat dalam sesuatu tanah. Hubungan di antara Indeks keplastikan dan pecahan lempung dikenali sebagai aktiviti (A) di mana
lempung
Peratus I
Aktiviti= P (2.3)
Lempung yang mempunyai keaktifan antara 0.75 dan 1.25 dikelaskan sebagai
‘biasa’, A< 0.75 sebagai lempung tak aktif dan A > 1.25 adalah lempung aktif (Holtz & Kovacs, 1981 dan Head, 1992). Apabila nilai A bertambah, kemungkinan sifat-sifat kejuruteraan tanah dipengaruhi oleh kandungan lempung adalah tinggi. Menurut Rollings & Rollings (1996), jenis mineral lempung dan jumlah kandungan lempung di dalam tanah mempengaruhi kelakuan sesuatu tanah. Mengikut Vaughan (1988), pertambahan aktiviti dalam tanah baki menjadikan nilai indeks mampatan semakin tinggi.
Tan & Ong (1993) telah menunjukkan bahawa had cecair dan had plastik tanah baki berkurang dengan kedalaman disebabkan oleh pengurangan kandungan lempung dengan bertambahnya kedalaman seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.13. Kajian mereka juga menunjukkan bahawa tanah baki granit gred VI
mempunyai keplastikan tinggi sehingga keplastikan tersangat tinggi dan kebanyakan titik terletak di bawah garisan ‘A’ seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.14. Titik-titik yang diperolehi adalah berselerak dan dalam julat yang agak besar. Menurut
Todo et al. (1994), keputusan ini berlaku disebabkan oleh perbezaan komposisi mineral dalam batuan asal serta perbezaan tahap luluhawa kimia.
Mengikut Zhao (1994), had plastik tidak mempunyai haluan atau nilai yang muktamad. Had cecair berkurang dengan kedalaman dan begitu juga dengan nilai Indeks keplastikan. Sinclair (1980) yang menjalankan kajian di Sri Lanka mendapati kebanyakan data yang diperoleh dari tanah baki adalah berplastikan sederhana sehingga keplastikan tinggi dan diplot di bawah garisan ‘A’ di atas carta keplastikan Casagrande. Beliau juga menyatakan bahawa pengeringan memberikan kesan yang kecil ke atas nilai had Atterberg. Namun begitu, kajian oleh Townsend (1985) pula mendapati titik-titik berada pada kedua-dua belah garis A dan mempunyai
keplastikan tinggi sehingga rendah.
Jadual 2.7 menunjukkan nilai had-had Atterberg tanah baki granit daripada pengkaji-pengkaji lepas dari Malaysia dan Singapura. Secara umumnya, tanah baki granit di Malaysia mempunyai nilai had cecair, had plastik dan indeks keplastikan masing-masing berjulat di antara 25-110%, 18-50% dan 1-74%. Sementara bagi tanah baki granit di Singapura pula nilai had cecair, had plastik dan indeks keplastikan masing-masing berjulat di antara 20-80%, 14-29% dan 5-60%.
Nilai-nilai had Atterberg yang diperoleh bagi tanah baki dari Malaysia dan Singapura adalah hampir sama. Ini disebabkan oleh Singapura terletak bersebelahan dengan Malaysia yang mempunyai iklim yang hampir sama. Justeru itu, ciri-ciri kejuruteraan tanah juga adalah hampir sama.