Koefisien Permeabilitas

II. TINJAUAN PUSTAKA

1. Koefisien Permeabilitas

menyulitkan pekerjaan galian tanah pondasi yang dipengaruhi air tanah, karena tebing galian menjadi mudah longsor. Lagi pula, aliran yang terlalu cepat dapat merusak struktur tanah dengan menimbulkan rongga-rongga yang dapat mengakibatkan penurunan pondasi (Hardiyatmo, 2001).

Permeabilitas suatu massa tanah penting untuk :

1. Mengevaluasi jumlah rembesan (seepage) yang melalui bendungan dan tanggul sampai ke sumur air.

2. Mengevaluasi gaya angkat atau gaya rembesan di bawah struktur hidrolik untuk analisis stabilitas.

3. Menyediakan kontrol terhadap kecepatan rembesan sehingga partikel tanah berbutir halus tidak tererosi dari massa tanah.

4. Studi mengenali laju penurunan (konsolidasi) dimana perubahan volume tanah terjadi pada saat air tersingkir dari rongga tanah pada saat proses terjadi pada suatu gradien energi tertentu.

5. Mengendalikan rembesan dari tempat penimbunan bahan-bahan limbah dan cairan-cairan sisa yang mungkin berbahaya bagi manusia.

1. Koefisien Permeabilitas

Hukum Darcy menunjukkan bahwa permeabilitas tanah ditentukan oleh koefisien permeabilitasnya. Koefisien permeabilitas tanah bergantung pada beberapa faktor (http://www.anneahira.com/permeabilitas-tanah.htm).

Setidaknya ada enam faktor utama yang mempengaruhi permeabilitas tanah, yaitu :

18

a. Visikositas cairan, semakin tinggi viskositasnya, koefisien permeabilitas tanahnya semakin kecil.

b. Distribusi ukuran pori, semakin merata distribusi ukuran porinya, koefisien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.

c. Distribusi ukuran butiran, semakin merata distribusi ukuran butirannya, koefisien permeabilitasnya cenderung semakin kecil.

d. Rasio kekosongan (void), semakin besar rasio kekosongannya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.

e. Semakin besar partikel mineralnya, semaik kasar partikel mineralnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.

f. Derajat kejenuhan tanah. semakin jenuh tanahnya, koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin tinggi.

Beberapa harga koefisien permeabilitas tanah diberikan dalam Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Nilai Koefisien Permeabilitas Tanah dari beberapa jenis, Das 1988.

Jenis Tanah ^k cm/dt ft/menit Kerikil bersih Pasir kasar Pasir halus Lanau Lempung 1,0 – 100 1,0 – 0,01 0,01 – 0,001 0,001 – 0,00001 < 0,000001 2,0 – 200 2,0 – 0,02 0,02 – 0,002 0,002 – 0,00002 < 0,000002 Sumber : Das, 1988

Koefisien permeabilitas dapat ditentukan secara langsung di lapangan ataupun dengan cara lebih dahulu mengambil contoh tanah di lapangan dengan menggunakan tabung contoh kemudian diuji di laboratorium.

19

2. Uji Permeabilitas di Laboratorium

Untuk menentukan koefisien permeabilitas di laboratorium, ada 2 macam cara pengujian yang sering digunakan, yaitu Uji Tinggi Energi Tetap (Constant Head) dan Uji Tinggi Energi Turun (Falling Head). Namun pada penelitian kali ini menggunakan alat yang telah dimodifikasi dan mengggunakan pemodelan (diorama) dengan prinsip kerja Uji Tinggi Energi Tetap (Constant Head) dan Uji Tinggi Energi Turun (Falling Head).

Uji permeabilitas Constant Head cocok untuk tanah granular, seperti pasir, kerikil atau beberapa campuran pasir dan lanau. Umumnya tanah jenis ini memiliki nilai permeabilitas yang tinggi, karena janis tanah ini mempunyai angka pori tinggi, yang bergantung pada distribusi ukuran butiran, susunan serta kerapatan butiran.

Uji permeabilitas Falling Head cocok digunakan untuk mengukur permeabilitas tanah berbutir halus. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode Falling Head, karena contoh tanah yang digunakan adalah tanah lempung.

20

Gambar 2.1. Dua cara pengujian koefisien permeabilitas di laboratorium Pada pengujian ini, air dari dalam pipa tegak yang dipasang di atas contoh tanah mengalir melalui contoh tanah. Ketinggian air pada awal pengujian h1 pada saat waktu t1 = 0 dicatat, kemudian air dibiarkan mengalir melaiui contoh tanah hingga perbedaan tinggi air pada waktu t2 adalah h2.

Jumlah air yang mengalir melalui contoh tanah pada suatu waktu (t) dapat dituliskan sebagai berikut :

Q = (k.A.t.∆h)/L

Dari persamaan di atas, maka didapat:

Q = k x

x A = - a dimana :

Q = debit aliran yang mengalir melalui contoh tanah (cm³/dt) a = luas penampang melintang pipa pengukur (pipa tegak) A = luas penampang melintang contoh tanah (m² atau cm²)

21

L = panjang contoh tanah (m atau cm)

∆t = waktu tempuh fluida sepanjang L (s/detik)

∆h = selisih ketinggian (m atau cm)

Jika persamaan di atas diturunkan lagi, maka akan didapat :

=

Yang jika diintegralkan dengan batas kiri atas t = 0 dan batas kiri bawah t = t, batas kanan atas h = h1 dan batas kanan bawah h = h2 maka didapat :

Uji Tinggi Jatuh sangat cocok untuk tanah berbutir halus dengan koefisien rembesan kecil.

Gambar 2.2. Prinsip Uji Permeabilitas Metode Falling Head

Alat yang dipakai pada penelitian kali ini dengan menggunakan alat Falling Head yang ada di laboratorium, dengan menggunakan prinsip yg di pakai Uji

Area A Area a Saat

t

1 = 0 Saat

t

1 =

t

2 h1 h2

22

Tinggi Energi Turun (Falling Head). Prinsip kerja alat uji permeabilitas di laboratorium ini cukup mudah dan sederhana. Memadatkan sampel tanah yang telah ditambahkan additive abu sekam padi yang telah dicampurkan dengan komposisi 5%, 10%, dan 15% yang akan kita uji dengan 25 kali tumbukan untuk mendapatkan nilai CBR maksimum (8%) pada pelat baja dengan volume 24 m³, lalu mengisi tabung dengan air yang diletakkan diatas tanah uji yang telah dipadatkan kemudian dilakukan pembacaan penurunan ketinggian air dengan melihat nilai pengukuran yang terdapat pada tabung ukur.

E. Tinjauan Penelitian Terdahulu

Penelitian terdahulu yang menjadi bahan pertimbangan dan acuan

penelitian ini sebagai berikut:

Pengaruh Air Hujan Pada Tanah Berlempung Terhadap Muka Air Hujan Berdasarkan Hasil Uji Permeabilitas.

Terdapat kesamaan metode pengujian permeabilitas yang digunakan yaitu metode di laboratorium menggunkan metode Falling Head, dengan menggunakan tanah yang sama Pada penelitian terdahulu hasil pengujian permeabilitas di laboratorium diperoleh nilai k rata-rata 3,788 x 10^-7 cm/dt.

Berikut ini adalah Grafik hasil pengujian permeabilitas lapangan dan laboratorium.

23

Gambar 2.3. Grafik Nilai Permeabilitas Uji Lapangan, Hafidz Randi 2014.

Gambar 2.4. Grafik Nilai Permeabilitas Uji Laboratorium, Hafidz Randi 2014 Berikut adalah Tabel hasil uji sifat fisik tanah lempung yang dilakukan oleh Hafidz Randi.

24

Tabel 2.5. Hasil Pengujian Sampel Tanah Asli.

No Pengujian ^{Sample titik}

1 2 3 4 5 1 Kadar air (w) (%) 25,63 28,26 28,20 29,09 27,77 2 Berat Jenis ( Gs ) (gr) 2,36 2,33 2,02 2,40 2,37 3 Batas Atterberg : a. Batas Cair ( LL ) 55,12 52,32 44,89 47,26 49,50 b. Batas Plastis ( PL ) 38,86 38,86 38,86 32,79 35,00 c. Indeks Plastisitas ( PI ) ^{16,27 13,47 13,36 14,47 14,84}

4 ^{Gradasi Lolos saringan}

No. 200 (%) ^{82,29 80,57 79,50 81,65 80,70}

Sumber : Hafidz Randi 2014.

Dari hasil Tabel diatas menurut sistem klasifikasi USCS maka tanah digolongkan dalam kelompok ML, yaitu tanah lanau anorganik atau tanah berlempung.

25