Konsistensi tanah menunjukkan kekuatan daya kohesi butir-butir tanah dengan benda lain. Hal ini ditunjukkan oleh daya tahan tanah terhadap gaya yang akan mengubah bentuk. Tanah yang mempunyai konsistensi baik umumnya mudah diolah dan tidak melekat pada alat pengolah tanah (Hardjowigeno, 1995).
Konsistensi digambarkan oleh istilah-istilah seperti keras, kaku, rapuh, lengket, plastis dan lunak. Jika tanah semakin mendekati karakteristik lempung, maka makin besar variasi keadaan konsistensi yang mungkin dijumpai (Terzaghi dan Peck, 1987).
Konsistensi tanah biasanya dinyatakan dengan batas cair dan batas plastis (disebut juga batas Atterberg). Konsistensi tanah tergantung pada tekstur, sifat, jumlah koloid-koloid anorganik dan organik, struktur dan terutama kandungan air tanah. Dengan berkurangnya kandungan air, umumnya tanah-tanah akan kehilangan sifat melekatnya (stickness) dan plastisitasnya sehingga dapat menjadi gembur (friabel), lunak (soft), dan akhirnya jika kering menjadi coherent (Hakim, et al., 1986).
Tabel 3. Nilai indeks plastisitas (PI) dan jenis tanah
PI Sifat Jenis tanah Kohesi 0 Nonplastis Pasir Nonkohesif
< 7 Plastisitas rendah Debu Kohesif sebagian 7 – 17 Plastisitas sedang Liat berdebu Kohesif
> 17 Plastisitas tinggi Liat Kohesif Sumber : Hakim, et al., (1986).
Konsistensi digambarkan untuk tiga tingkat, yaitu kelembaban basah, lembab, dan kering. Tanah tertentu dapat menjadi lekat bila basah, teguh bila lembab, dan keras bila kering (Foth, 1988).
2. Potensial Airtanah
Muka airtanah (water table) atau phreatic surface, adalah suatu batas dalam tanah dimana tekanannya sama dengan tekanan atmosfir. Daerah di atas muka airtanah disebut zone tak jenuh, meskipun sedikit
batas tersebut tanah masih dalam keadaan jenuh karena adanya proses kenaikan kapiler (capillary fringe). Air dalam zone tak jenuh disebut lengas tanah (soil moisture), sedangkan istilah airtanah (ground water) umumnya berkaitan dengan air dalam daerah jenuh di bawah muka airtanah (Kalsim dan Sapei, 2003).
Tingkat energi airtanah bervariasi sangat besar. Perbedaan tingkat energi airtanah tersebut memungkinkan air bergerak dari satu zone ke zone yang lainnya dalam tanah. Airtanah akan bergerak dari tempat dengan tingkat energi yang tinggi (misalnya muka airtanah) ke tempat dengan energi yang lebih rendah (misalnya tanah kering). Dengan mengetahui tingkat energi dari beberapa tempat di dalam profil tanah, maka dapat diprediksi pergerakan airtanah (Hakim, et al., 1986).
Potensial airtanah menurun dengan meningkatnya kandungan air (makin banyak airtanah, makin berkurang energi yang diperlukan untuk memegang air dalam tanah). Liat yang memiliki nilai pF = 2.0, menggambarkan kenyataan bahwa tanah liat kehilangan air secara lebih berangsur-angsur dibandingkan pasir, yang tentunya berarti bahwa liat mengikat lebih banyak air.
Daya ikat tanah (pF) terhadap air setelah pemadatan lebih kecil dibandingkan daya ikat tanah terhadap air (pF) tanah kapasitas lapang. Hal ini ditunjukkan dengan kadar air untuk pF yang sama pada kedalaman yang sama, antara pada kapasitas tanah lapang dengan tanah yang sudah mengalami pemadatan, maka akan terlihat bahwa kadar air tanah yang telah dipadatkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan tanah kapasitas lapang (Herlina, 2003).
3. Pemadatan Tanah
Pemadatan tanah adalah proses keluarnya udara dari pori-pori tanah dengan cara mekanis. Apabila tanah memadat maka porositas akan berkurang dan berat isi kering akan naik. Jika kadar air rendah maka tanah sukar dipadatkan karena tanah kaku. Jika kadar air terlalu tinggi maka tanah juga sukar dipadatkan karena pori-pori tanah menjadi penuh air.
Kadar air yang tepat untuk memperoleh kepadatan maksimum disebut kadar air optimum (Soetoto dan Aryono, 1980). Maksud dilakukan pemadatan tanah antara lain (Hardiyatmo, 1992) :
a. Mempertinggi kuat geser tanah.
b. Mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas). c. Mengurangi permeabilitas.
d. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air. Menurut Terzaghi dan Peck (1987), tingkat pemadatan tertinggi diperoleh apabila kadar air mempunyai suatu nilai tertentu yang disebut kadar kelembaban optimum (optimum moisture content) dan prosedur untuk mempertahankan agar kadar air mendekati nilai optimumnya selama pemadatan timbunan dikenal sebagai kontrol kadar kelembaban (moisture content control).
Bowles (1989) mendefinisikan 4 variabel pemadatan tanah yaitu:
a. Usaha pemadatan (energi pemadatan)
b. Jenis tanah (gradasi, kohesif atau tidak kohesif, ukuran partikel) c. Kadar air
d. Berat isi kering
4. Kuat Geser Tanah
Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis-analisis daya dukung tanah, stabilitas lereng, dan tegangan dorong untuk dinding penahan tanah.
Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir-butir tanah terhadap desakan atau tarikan (Hardiyatmo, 1992). Menurut Coloumb (1776) dalam Hardiyatmo (1992), ada dua proses mekanis yang bereaksi menentukan puncak kekuatan geser yaitu tekanan dan kohesinya. Total kekuatan geser adalah penjumlahan dari kedua komponen tersebut yang dinyatakan sebagai persamaan berikut (Hardiyatmo, 1992):
dimana : = kekuatan geser (kN/m2) c = kohesi tanah (kN/m2)
= tekanan normal pada permukaan geser (kN/m2) ø = sudut gesek dalam tanah (0)
Beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain:
a. Uji geser langsung (direct shear test) b. Uji triaksial (triaksial test)
c. Uji tekan bebas (unconfined compression test) d. Uji geser baling (vane shear test)
D. Model
Model adalah deskripsi struktur suatu fenomena yang dinyatakan dalam bentuk-bentuk media yang dapat dikomunikasikan (Saswinadi, 2007). Model adalah penyederhanaan (abstraksi) dari sesuatu yang mewakili sejumlah objek atau aktivitas. Model bisa diartikan sebagai penggambaran sesuatu sehingga lebih jelas memahaminya (Devadean, 2007).
Jenis-jenis model yaitu :
1. Model fisik adalah model yang penggambarannya dalam bentuk tiga dimensi atau bentuk nyata. Model ini biasanya berupa prototipe.
2. Model naratif adalah model yang penggambarannya secara lisan atau tulisan deskriptif.
3. Model grafik adalah model yang penggambarannya menggunakan sejumlah garis, simbol, atau bentuk.
4. Model matematik adalah model model yang digambarkan dalam persamaan matematika. Persamaan ini merupakan pendekatan terhadap suatu fenomena fisik. Kegunaan dari model ini adalah ketelitiannya dalam menjelaskan hubungan antara berbagai bagian dari suatu objek dengan persamaan matematika. Model matematika dapat menangani hubungan- hubungan yang berdimensi lebih banyak daripada model grafik yang dua dimensi maupun model fisik yang tiga dimensi, hal ini disebabkan oleh sifat model matematik yang multifungsional.
Kegunaan model adalah dapat mempersingkat waktu, meminimalisasi biaya dan mengurangi resiko. Model tanggul yang dibuat pada penelitian ini merupakan jenis model fisik. Model tanggul ini digunakan untuk mendeskripsikan karakteristik atau keadaan yang sama dengan hal yang diwakili atau di lapangan. Pembuatan model tanggul ini dibuat berdasarkan standar dimensi tanggul yang ditetapkan oleh DPU.