Modul (MEKANIKA TANAH I)

Materi I Karakteristik Tanah

1. Proses pembentukan Tanah

Tanah dalam Mekanika Tanah mencakup semua endapan alam yang berhubungan dengan teknik sipil kecuali batuan. Tanah dibentuk oleh pelapukan fisika dan kimiawi pada batuan.

Pelapukan fisika yaitu terjadi proses penghancuran dan pengikisan oleh air, angin ataupun es.

Contohnya Lanau dan pasir. Pelapukan kimiawi yaitu proses penghancuran dan pengikisan

karena ada reaksi antara air dengan oksigen dan karbondioksida. Contoh nya Lempung. Proses

kimiawi mengubah mineral batuan menjadi mineral lain yang sifatnya sangat berbeda dengan

mineral asal, mineral proses kimiawi disebut mineral lempung, yang terkenal adalah Kaolinite,

Illite dan Montmorillonite yang mempunyai ukuran < 0.002 mm. Mineral lempung ini

menghasilkan sifat kohesi dan plastisitas.

2. Mineral Lempung

Struktur mineral ini disebut kristalin yaitu molekulnya tersusun sehingga membentuk “kesatuan dengan bentuk tertentu. Ada dua kesatuan khusus yaitu silica tetrahedron dan alumina tetrahedron.

Mineral lempung sangat aktif karena dapat mengembang dan menyusut akibat masuk keluarnya air. Monmorillonite memiliki sifat aktif yang paling tinggi diikuti illite dan kaollinite.

Lempung yang mengandung montmorillonite memiliki sifat teknik yang buruk, khususnya sering menyebabkan kerusakan pada pondasi gedung akibat pengembangan dan penyusutannya.

Walaupun sifat tekniknya buruk, tetapi ada kondisi dimana diperlukan tanah yang bersifat aktif tinggi misalnya pada bangunan untuk menahan air seperti bendungan tanah.

3. Karakteristik dan Deskripsi Tanah

Ukuran partikel tanah beragam antara lebih besar dari 100 mm sampai kurang dari 0.001 mm.

Lempung

Lanau Pasir Kerikil

Cobbles

Boulders Halus Medium Kasar Halus Medium Kasar Halus Medium Kasar

0.002 0.006 0.02 0.06 0.2 0.6 2 6 20 60 200

0.001 0.01 0.1 1 10 100

Ukuran Partikrl (mm)

Ikatan H Ikatan H

Ikatan H K

⁺

K

^-

H

2

O

H

2

O

Kaolinite Illite Montmorillonite

Deskripsi tanah sangat dibutuhkan untuk mengetahui komposisi dari tanah selain dari pengelompokan tanah berdasarkan ukuran partikel diatas, ada juga tanah campuran yang sering disebut tanah komposit. Penamaan tanah komposit dilakukan dengan cara komponen yang paling dominan ditulis dalam huruf besar.

Tabel 1. Deskripsi Tanah

KERIKIL sedikit berpasir Sampai 5% pasir

KERIKIL berpasir 5 % - 2% pasir

KERIKIL sangat berpasir Pasir diatas 20%

KERIKIL/PASIR Proporsinya sama

PASIR sangat berkerikil Kerikil diatas 20%

PASIR berkerikil 5% - 2% kerikil

PASIR sedikit berkerikil Sampai 5% kerikil PASIR(atau KERIKIL) sedikit berlanau Sampai 5% lanau PASIR(atau KERIKIL) berlanau 5% - 15% lanau PASIR(atau KERIKIL) sangat berlanau 15% - 35% lanau PASIR(atau KERIKIL) sedikit berlempung Sampai 5% lempung PASIR(atau KERIKIL) berlempung 5% - 15% lempung PASIR(atau KERIKIL) sangat berlempung 15% - 35% lempung LANAU (atau LEMPUNG) berpasir 35% - 65% pasir LANAU (atau LEMPUNG) berkerikil 35% - 65% kerikil

Tabel 2 Tipe dan Sifat Tanah

Tabel 3. Karakteristik Tanah

4. Sistem Klasifikasi Tanah

Sistem klasifikasi tanah yang telah dikembangkan untuk tujuan rekayasa didasarkan pada sifat- sifat indeks tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran dan plastisitas.

Kebanyakan klasifikasi tanah menggunakan indeks pengujian yang sangat sederhana untuk memperoleh karakteristik tanah. Karakterisitik tanah akan menentukan klasifikasi tanah yang didasarkan atas hasil analisa saringan (dan uji sedimentasi) dan plastisitas.

a. Sistem Klasifikasi Tanah Inggris (British Standard)

Klasifikasi tanah dalam sistem ini berdasarkan persentase lolos saringan pada uji analisa saringan dan uji batas plastisitas yang digambarkan dalam sebuah grafik.

Gambar 2. Grafik Indeks Plastisitas Berdasarkan sistem British Standard

Tabel 4 Penamaan Kelompok Tanah British Standard

Tabel 5. Sistem Klasifikasi Tanah Menurut British Standard untuk tujuan Rekayasa

b. Sistem Klasifikasi Unified

Sistem ini dikembangkan di Amerika Serikat yang pertama kali diusulkan oleh Casagrande (1942), kemudian direvisi oleh kelompok teknisi USBR (United State Bureau of Reclamation).

Pada sistem Unified, tanah diklasifikasikan ke dalam tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika kurang dari 50% lolos saringan no 200, dan berbutir halus (lanau/lempung) jika lebih dari 50%

lolos saringan no# 200.

Simbol yang digunakan : S pasir (sand) G kerikil (gravel) M lanau (silt) anorganik C lempung (clay) anorganik O lanau organik/lempung organik

Pt gambut (peat), muck dan tanah dengan kadar organik tinggi W well graded (gradasi baik)

P poorly graded (gradasi buruk)

L low plasticity (plastisitas rendah LL< 50) H high plasticity (plastisitas tinggi LL> 50)

Sistem ini mengelompokkan tanah ke dalam 2 kelompok besar, yaitu:

1. Tanah berbutir kasar (coarse grained soil) yaitu tanah kerikil dan pasir dimana < 50% berat total contoh tanah lolos ayak No 200. Yang termasuk dalam kalsifikasi ini adalah kerikil (gravel) dan pasir (sand).

2. Tanah berbutir halus (fined grained soil) yaitu tanah dimana > 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No. 200, yang termasuk dalam klasifikasi ini adalah lanau anorganik, lempung anorganik dan lanau/lempung organik.

Tabel 6. Sistem Klasifikasi Tanah Unified

Divisi Utama

Kriteria Laboratorium Butiran

halus(%) Kualitas Plastisitas Catatan

Tanah berbutir kasar Lebih dari 50% butiran tertahan ayakan No. 200 Kerikil (lebih dari 50% fraksi kasar lolos ayakan No. 4) Kerikil bersih (hanya kerikil) GW

kerikil begradasi baik, kerikil berpasir, dengan sedikit atau tanpa butiran halus

0 - 5 Cu > 4 ; 1 < Cc< 3

Simbol rangkap dua jika butiran halus 5% - 12%. Simbol rangkap dua jika diatas garis A da 4 < PI<7

GP

kerikil berlanau, kerikil berpasir, dengan sedikit atau tanpa butiran halus

0 - 5 tidak memenuhi syarat GW

Kerikil dengan butiran halus GM Kerikil berlanau, Kerikil

Berpasir Berlanau > 12

Dibawah garis A atau PI <

4 GC Kerikil berlempung, Kerkil

Berlempung Berpasir > 12

Diatas garis A dan PI > 7

Pasir lebih dari 50% fraksi kasar tertahan ayakan No 4 Pasir bersih (hanya pasir)

SW

Pasir bergradasi baik, pasir berkerikil, dengan sedikit atau tanpa butiran halus

0 - 5

Cu > 6 ; 1 < Cc < 3

SP

Pasir bergradasi buruk, pasir berkerikil, dengan sedikit atau tanpa butiran halus

0 - 5

ti dak memenuhi syarat SW

Pasir dengan Butiran Halus

SM Pasir berlanau > 12

Dibawah garis A atau PI <

4

SC Pasir berlempung > 12

Diatas garis A dan PI > 7

Tanah Berbutir Halus, 50 % atau lebih lolos ayakan No. 200 Lanau dan lempung (batas cair kurang dari 50%)

ML

lanau anorganik, pasir halus berlanau atau berlempung plastisitas tinggi

CL

Lempung anorganik, lempung berlanau, Lempung berpasir plastisitas rendah

OL

Lanau organik dan lempung berlanau organik plastisitas rendah

Lanau dan Lempung (batas cair lebih dari 50%)

MH Lanau anorganik plastisitas tinggi

CH Lempung anorganik plastisitas tinggi

OH Lempung organik plastisitas tinggi

Tanah - tanah dengan kandungan organik

sangat tinggi

Ga mbu

t P

t Peat (Gambut), muck, dan tanah dengan kandungan organik tinggi

c.

Sistem Klasifikasi AASHTO

Sistem klasifikasi AASHTO pada umumnya dipakai oleh departemen jalan raya di semua Negara bagian Amerika Serikat. Pada sistem ini tanah dikelompokkan ke dalam 7 kelompok besar dengan symbol A1 – A7. Tanah yang diklasifikasikan ke dalam A1 – A3 adalah tanah berbutir dimana 35% atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No. 200. Sedangkan kelompok yang lainnya adalah tanah dengan butiran dimana leih dari 35% butirannya lolos ayakan No. 200.

Sistem klasifikasi ini didasarkan pada criteria : - Ukuran butiran :

Kerikil : lolos ayakan diameter 75 mm (3inc) dan tertahan pada ayakan No. 20 (2mm) Pasir : lolos ayakan No. 10 ( 2 mm) dan tertahan ayakan No. 200 ( 0.075 mm) Lanau dan Lempung : lolos ayakan No. 200

- Plastisitas Lanau : PI ≤ 10 Lempung : PI ≥ 11

- Apabila terdapat batuan (> 75 mm) pada contoh tanah maka batuan tsb dikeluarkan terlebih dahulu

Tabel 7. Sistem Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO

Klasifikasi umum Tanah berbutir

(≤ 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200) Klasifikasi Kelompok A-1

A-3 A-2

A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7

Analisis ayakan (%lolos)

No. 10 No.40 N0.200

Maks 50 Maks 30 Maks 15

Maks 50 Maks 25

Maks 51

Maks 10 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Sifat fraksi yang lolos

ayakan No.40 Batas Cair (LL)

Indeks plastisitas (PI) Maks 6 NP

Maks 40 Maks 10

Min 41 Maks 10

Maks 40 Min 11

Min 41 Min 11 Tipe material yang

paling dominan

Batu pecah, kerikil dan

pasir Pasir halus Kerikil dan pasir yang berlanau atau berlempung

Penilaian sebagai

bahan tanah dasar Baik sekali sampai baik

Klasifikasi umum Tanah lanau – lempung

(≥ 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 200)

Klasifikasi Kelompok A-4 A-5 A-6

A-7 A-7-5*

A-7-6**

Analisis ayakan (%lolos)

No. 10 No.40

N0.200 Min 36 Min 36 Min 36 Min 36

Sifat fraksi yang lolos ayakan No.40 Batas Cair (LL) Indeks plastisitas (PI)

Maks 40 Maks 10

Maks 41 Maks 10

Maks 40 Min 11

Min 41 Min 11 Tipe material yang

paling dominan Tanah berlanau Tanah berlempung

Penilaian sebagai

bahan tanah dasar Biasa sampai jelek

Gambar 3. Grafik Indeks Plastisitas AASHTO

d. Sistem USDA (Departemen Pertanian Amerika Serikat)

Sistem klasifikasi ini berdasarkan tekstur tanah, didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah.

pasir: butiran dengan diameter 2,0 sampai dengan 0,05 mm lanau: butiran dengan diameter 0,05 sampai dengan 0,002 mm lempung: butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,002 mm

Sebagai contoh, apabiht tanah B mempunyai

pembagian ukuran butir : 20% kerikil, 1 0% pasir, 30% lanau, dan 40% lempung, komposisi tekstural yang dimodifikasi adalah:

Berdasarkan pada persentase butiran yang telah dimodifikasi tersebut, sistem klasifikasi USDA menunjukkan bahwa tanah B adalah terrnasuk tanah lempung. Tetapi, karena persentase kerikil yang dikandung oleh tanah B cukup besar, maka tanah tersebut dapat dinamakan sebagai lempung berkerikil (gravelly clay).