BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah
Tanah mempunyai peranan penting dalam ilmu teknik sipil, karena tanah sebagai pendukung kekuatan konstruksi dasar bangunan. Tanah juga merupakan media yang paling ideal bagi penerus gaya yang bekerja di atasnya. Berdasarkan letak geografis suatu tempat, jenis tanah, karakteristik dan sifat tanah, tidak semua tanah itu sama sehingga belum tentu tanah tersebut baik digunakan untuk pendukung kekuatan struktur. Kita sering melihat naik dan turunnya tanah pada pondasi bangunan ataupun jalan raya yang diakibatkan keruntuhan geser tanah (shear failure). Oleh karena itu perlu dilakukan perbaikan sifat-sifat tanah agar sesuai dengan sifat-sifat yang di inginkan.
diklasifikasikan sebagai tanah lempung (Raflesia, 2007), sering bermasalah lain retak- retak, keras pada musim kemarau dan pada musim hujan tanah bersifat lembek, lengket daya dukungnya menjadi rendah, hal ini mengakibatkan jalan bergelombang, dan penurunan badan jalan. Sehingga perlu pengkajian sifat-sifat tanah agar kekuatan konstruksi bangunan sesuai dengan sifat-sifat tanah yang layak digunakan sebagai pendukung kekuatan konstruksi dasar bangunan dengan cara distabilisasi. Stabilisasi tanah merupakan perbaikan tanah yang memungkinkan tanah tersebut menjadi lebih baik. Stabilisasi dilakukan dengan cara pemadatan dengan alat-alat mekanis. Dapat
I- 2
juga dilakukan dengan menambahkan bahan pencampur additive), misalnya bahan pencampur kimiawi seperti semen, kapur, kerikil untuk tanah kohesif, dan lain sebagainya.Tanah Podsolik merah kuning atau sering di singkat PMK adalah tanah yang berbentuk karena curah hujan yang tinggi dan suhu yang sangat rendah dan juga merupakan jenis tanah yang mineral tua yang memiliki warna kekuningan atau kemerahan. Warna dari tanah podsolik ini menandakan tingkat kesuburan tanah yang relative rendah karena pencucian warna kuning dan merah ini di sebabkan oleh longsorang besi dan aluminum yang teroksidasi mineral lempung yang terdapat pada tanah ini penyusunannya di dominasi oleh silikat.
Tanah podsolik merah kuning ini adalah bagian dari tanah ultisol.USDA ( United states department of agriculture). Ultisol adalah tanah yang sudah mengalami pencucian ketika iklim tropis dan sub tropis. Karakter utamatanah ultisol adalah memiliki horizon A yang tipis. Terakumulasi lempung pada bagian B dan memiliki sifat agak masam . tanah ultisol sendiri bersifat agak lembab dengan radar lengos tertinggi pada ultisol yang berbentuk bongkah.
Dari uraian tersebut diatas menjadi latar belakang untuk mengadakan penelitian di laboratorium dan menuliskannya dalam bentuk tugas akhir yang berjudul
“ANALISI KARAKTERISTIK FISIK DAN MEKANIS TANAH YANG DICAMPUR DENGAN PASIR LAUT DAN PODSOLIK KAPUR TOHOR”
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah penelitian ini adalah :
1) Seberapa besar perubahan kuak teristis fisik tanah yang di campur dengan pasir laut dan Podsolik kapur tohor?
2) Seberapa besar perubahan Analisis mekanis tanah yang di campur dengan pasir laut dan podsolik kapur Tohor?
1.3 . Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan sebagai berikut :
1) Mengetahui Seberapa besar perubahan kuak teristis fisik tanah lempung yang di campur dengan pasir laut dan Podsolik kapur tohor?
2) mengetahui berapa besar perubahan Analisis mekanis tanah yang di campur dengan pasir laut dan podsolik kapur
1.4. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah :
1. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi pengetahuan tentang perubahan kuak teristis fisik tanah lempung yang di campur dengan pasir laut dan Podsolik kapur tohor.
2. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi pengetahuan tentang perubahan Analisis mekanis tanah yang di campur dengan pasir laut dan podsolik kapur
3. Penelitian ini akan bermanfaat bagi penulis dalam perencanaan konstruksi lebih aman dan baik.
I- 4 1.5. Ruang Lingkup Penelitian
a. Melakukan penelitian laboratorium untuk mengetahui karakteristik fisik dan mekanis tanah yang dicampur dengan pasir laut
b. Melakukan penelitian laboratorium untuk mengetahui karakteristik fisik dan mekanis tanah yang dicampur dengan podsolik kapur tohor.
1.6. Batasan Masalah
Penulisan skripi ini dibatasi pada hal – hal sebagai berikut :
a. Pengujian dilakukan di laboratorium Mekanika Tanah Universitas Bosowa Makassar.
b. Jenis tanah yang digunakan yaitu tanah berbutir Halus(podsolik) dari Kabupaten Sarmi Desa Amsira.
1.7. SistematikaPenulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari tiga bab yang berurutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, maksud dan tujuan penulisan, ruang lingkup penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.
BAB II : KAJIAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang teori-teori pendukung mengenai penelitian yang dilakukan.
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang bagan alir penelitian, bahan, lokasi, dan waktu penelitian, metode pengambilan sampel, persiapan bahan campuran dan pembuatan benda uji.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Umum Tanah
Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefinisikan sebagai material yang terdiri dari agregat ( butiran ) mineral – mineral padat yang tidak tersementasi ( terikat secara kimia ) satu sama lain dan bahan – bahan organik yang telah melapuk ( yang berpartikel padat ) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang – ruang kosong di antara dari butiran – butiran hasil pelapukan massa batuan massive, dimana ukuran tiap butirannya dapat sebesar kerikil – pasir – lanau – lempung dan kontak antar butir tidak tersementasi termasuk bahan organik
.
Gambar 2.1 Diagram fase tanah ( Das, 1994 )
Tanah terdiri dari tiga komponen yaitu udara, air dan bahan padat (Gambar 2.1).Udara dianggap tak mempunyai pengaruh teknis sedangkan air sangat mempengaruhisifat-sifat teknis tanah. Ruang di antara butiran- butiran (ruang ini disebut pori atauvoids) sebagian atau seluruhnya dapat terisi oleh air atau udara. Bila rongga tersebutterisi air seluruhnya tanah
dikatakan dalam kondisi jenuh. Sehingga jika bebanditerapkan pada tanah kohesif yang jenuh maka pertama kali beban tersebut akandidukung oleh tekanan air dalam rongga pori tanahnya.
Pada kondisi ini butiran-butiranlempung tidak dapat mendekat satu sama lain untuk meningkatkan tahanan geser selamapori di dalam rongga pori tidak keluar meninggalkan rongga tersebut. Karena ronggapori tanah lempung sangat kecil, keluarnya air pori meninggalkan rongga porimemerlukan waktu yang lama. Jika sesudah waktu yang lama setelah air dalam ronggapori berkurang butiran-butiran lempung dapat mendekat satu sama lain sehingga tahanangeser tanahnya meningkat. Masalah ini tak dijumpai pada tanah granuler yang rongga porinya relatif besar karena sewaktu beban diterapkan air langsung keluar dari rongga pori dan butiran dapat menedekat satu sma lain yang mengakibatkan tekanan gesernyalangsung meningkat.
Menurut Jenny (1941) 5 Faktor yang mempengaruhi Proses PembentukanTanah (Genesis) dan Perkembangan Tanah (Differensiasi Horison), yaitu:
1. Bahan Induk (b) = Batuan Beku, B.Sedimen, B.Metamorf, Bhn.Organik;
(mempengaruhi perbedaan dari sifat kimia dan sifat fisik tanah).
2. Iklim (i) = curah hujan dan suhu (temperatur).
3. Organisme (o) atau Jasad Hidup (h) = Tumbuhan & Hewan.
4. Relief (r ) atau Topografi (t) : Kecuraman Lereng.
5. Waktu (w) = Tingkat Perkembangan (muda, dewasa, tua) dan Umur (dalam tahun).
Tidak semua faktor lingkungan mempunyai pengaruh yang sama dalam prosespembentukan tanah, kadang-kadang satu atau dua faktor berpengaruh lebih dominan sementara faktor yang lain mempunyai pengaruh yang minimum.Keragaman faktor-faktor lingkungan pembentukan tanah ini akan menyebabkansifat-sifat tanah bervariasi baik ke arah vertikal maupun horizontal.
Pelapukan adalah proses alterasi dan fragsinasi batuan dan material tanahpada dan/atau dekat permukaan bumi yang disebabkan karena proses fisik, kimiadan biol ogi. Hasil dari pelapukan ini merupakan asal (source) dari batuan sedimendan tanah (soil). Kiranya penting untuk ketahui bahwa proses pelapukan akanmenghacurkan batuan atau bahkan melarutkan sebagian dari mineraluntukkemudian menjadi tanah atau diangkut dan diendapkan sebagai batuan sedimenklastik. Sebagian dari mineral mungkin larut secara menyeluruh dan membentukmineral baru (Graha, 1987)
Komposisi tanah tidak hanya tergantung pada batuan induk (asal) nya,tetapi juga dipengaruhi oleh alam, intensitas, dan lama (duration) pelapukan danproses jenis pembentukan tanah itu sendiri.Pelapukan dipengaruhi oleh faktoriklim yang bersifat merusak. Faktor-faktor iklim yang turut menentukan adalahsinar matahari, perbedaan temperatur antara siang dan malam, keadaan musimkemarau dan musim penghujan.
Pada awalnya batuan pecah dalam bentukpecahan-pecahan batuan dan mineral-mineral penyusunnya. Selanjutnya olehadanya air, asam dan senyawa-senyawa yang larut dalam air, pecahan- pecahanbantuan dan mineral ini menjadi lunak dan terurai ke dalam unsur-unsurpenyusunnya. Dari bahan-bahan sisa penguraian dan senyawa kembalimembentuk mineral-mineral baru (Foth, 1999).
2.1.1. Komposisi dan Istilah Tanah
Pada bidang ilmu teknik sipil, mendefinisikan tanah sebagai semua bahan pada kulit yang tidak terkonsolidasi ( unconsolidated). Dan menganggap bahwa batuanmerupakan mineral agregat yang dihubungkan oleh berbagai kekuatan besar, sedangkantanah merupakan partikel-partikel alam yang dapat dihancurkan dengan kekuatanrendah.
Dengan perkataan lain, tanah merupakan bahan lepas di luar lapisan batuan,yang terdiri atas kumpulan butir-butir mineral dengan berbagai ukuran dan bentuk sertakandungan bahan organik, air dan udara. Sesuai dengan klasifikasi USCS, ukurantekstur tanah seperti di bawah ini:
a. Kerikil (gravel): yaitu partikel tanah berbutir kasar yang berukuran 4,76 (No. 4)sampai 75 mm (No. 3).
b. Pasir (sand): yaitu partikel tanah berbutir kasar yang berukuran 0,074 (No. 200)sampai 4,76 mm (No. 4). Berkisar dari kasar (3 sampai 5 mm) sampai halus (< 1mm).
c. Lanau (silt) dan Lempung (clay): yaitu tanah berbutir halus yang berukuran lebihkecil dari 0,074 mm (No. 200). Lanau (dan lempung)
dalam jumlah besarditemukan dalam deposit yang disedimentasikan ke dalam danau atau dekat garispantai pada muara sungai. Deposit loess terjadi bila angin mengangkut partikel – partikellanau ke suatu lokasi. Angkutan oleh angin ini membatasi ukuranpartikel sedemikian rupa sehingga deposit yang dihasilkan mempunyai ukuranbutir yang hampir sama.
d. Koloid (colloids): yaitu partikel mineral yang ”diam”, berukuran lebih kecil dari0,001 mm.
Adapun batasan-batasan interval dari ukuran butiran/partikel tanah lempung,lanau, pasir, dan kerikil menurut Bureau of Soil USDA, ASTM, M.I.T, International Nomenclature, dan British Standard BS 6930 dapat dilihat pada Gambar 2.2.
Banyak deposit tanah yang mengandung berbagai persentase dari partikel-partikeltersebut di atas. Apabila suatu partikel merupakan deposit yang terbanyak, makadeposit tersebut akan diberi nama partikel tadi, misalnya: pasir, kerikil, kerikil kepasiran,lempung, dan sebagainya. Jadi partikel yang memiliki persentase yang paling banyakdalam suatu tanah, maka akan menjadi nama dari tanah tersebut.
Gambar 2.2 Klasifikasi butiran menurut sistem USDA, ASTM, MIT InternationalNomenclature dan British Standard BS 6930 (Kovacs,
1981).
Tanah yang rentang partikelnya terdiri dari rentang ukuran kerikil dan pasirdisebut tanah berbutir kasar (coarse grained) dan bila partikelnya kebanyakan berukuranpartikel lanau dan lempung disebut tanah berbutir halus (fine grained). Jika minerallempung terdapat pada suatu tanah, biasanya akan sangat mempengaruhi sifat tanahtersebut, meskipun persentasenya tidak terlalu besar. Secara umum tanah disebut kohesifbila partikel-partikelnya saling melekat setelah dibasahi kemudian dikeringkan dandiperlukan gaya yang cukup besar untuk meremas tanah tersebut, dan
ini tidak termasuk tanah yang partikel-partikelnya saling melekat ketika dibasahi akibat tegangan permukaan.
Tanah termasuk tipe pasir atau kerikil (disebut juga tanah berbutir kasar) jikasetelah kerakal atau berangkalnya disingkirkan, lebih dari 50%
material tersebut tertahanpada ayakan No. 200 (0,075 mm). Tanah termasuk tipe lanau atau lempung (disebut jugatanah berbutir halus) jika setelah kerakalnya atau berangkalnya disingkirkan, lebih dari50% material tersebut lolos ayakan No. 200. Pasir dan kerikil dapat dibagi lagi menjadifraksi-fraksi kasar, medium, dan halus. Pasir dan kerikil juga dapat dideskripsikansebagai bergradasi baik, bergradasi buruk, bergradasi seragam, atau bergradasi timpang(gap-graded).
Istilah pasir, lempung, lanau, dan sebagainya, selain digunakan untuk menggambarkan ukuran partikel pada batas yang telah ditentukan, dapat juga digunakan untuk menggambarkan sifat tanah yang khusus, seperti istilah ”lempung” untuk jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis, dan ”pasir” untuk jenis tanah yang non kohesifdan tidak plastis.
2.1.2. Tekstur Tanah
Tekstur tanah menunjukkan perbandingan butir-butir pasir (diameter 2,00 -0,05 mm), debu (0,005 - 0,02 mm) dan liat (<0,002 mm) di dalam tanah. Teksturtanah adalah sifat tanah yang sangat penting yang mempengaruhi sifat kimia,fisika dan biologi tanah yang berguna bagi penetrasi akar dan kemampuanpengikatan air oleh tanah (Arsyad. 1989).
Menurut Haridjadja (1980) tekstur tanah adalah distribusi besar butir-butirtanah atau perbandingan secara relatif dari besar butir-butir tanah. Butir-butirtersebut adalah pasir, debu dan liat. Gabungan dari ketiga fraksi tersebutdinyatakan dalam persen dan disebut sebagai kelas tekstur. Pada umumnya tanahasli merupakan campuran dari butiran- butiran yang mempunyai ukuran yangberbeda-beda (Braja 1993).
Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah. Kelas tekstur tanahdikelompokkan berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu danliat. Tanah-tanah yang bertekstur pasir mempunyai luas permukaan yang kecilsehingga sulit menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah-tanah bertekstur liatmempunyai luas permukaan yang besar sehingga kemampuan menahan air danmenyediakan unsur hara tinggi (Hardjowigeno, 1985).
Dalam sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur, tanah diberi nama atasdasar komponen utama yang dikandungnya, misalnya lempung berpasir (sandyclay), lempung berlanau (silty clay), dan seterusnya (Braja 1993). Terdapathubungan yang erat antara tekstur tanah dengan sifat- sifat tanah yang lain, sepertikapasitas tukar kation (KTK), porositas, kecepatan infiltrasi dan permeabilitas(Soedarmo dan Prayoto 1985).
Komposisi ketiga fraksi tanah akan menentukansifat-sifat fisika, fisika- kimia dan kimia tanah. Sebagai contoh, besarnya lapanganpertukaran dari ionion di dalam tanah amat ditentukan oleh tekstur tanah(Hakim et al, 1986).
Sifat fisik dan kesuburan tanah sanggat dipengaruhi oleh tekstur tanah.Dari segi fisis tanah, tekstur berperan pada struktur, rumah tangga, air dan udaraserta suhu tanah. Dalam segi kesuburan, tekstur memegang peranan penting dalampertukaran ion, sifat penyangga, kejenuhan basa dan sebagainya. Fraksi liatmerupakan fraksi yang paling aktif sedangkan kedua fraksi yang lain disebutkurang aktif (Haridjadja 1980).
Braja (1993) menyatakan bahwa kelas tekstur dapat ditetapkan denganmenggunakan diagram segi tiga tekstur menurut USDA dalam Gambar 2.3. Sistemini didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah yang meliputi:
a. Pasir : butiran dengan diameter 2.0 s.d. 0.05 mm b. Debu : butiran dengan diameter 0.05 s.d. 0.002 mm c. Liat: butiran dengan diameter lebih kecil dari 0.002 mm
Gambar 2.3 Diagram segitiga tekstur tanah dan sebaran besaran butiran
Fraksi pasir terdiri dari pecahan-pecahan batu dengan berbagai ukuran danbentuk. Butiran-butiran pasir hampir selalu terdiri dari satu macam zat mineral,terutama kwartz (Wesley 1973). Partikel-partikel pasir memiliki ukuran yang jauhlebih besar dan memiliki luas permukaan yang kecil (dengan berat yang sama)bandingkan dengan partikel-partikel debu dan liat. Oleh karena luas permukaanpasir adalah kecil, maka peranannya dalam ikut mengatur sifat-sifat kimia tanahadalah kecil sekali. Disamping itu, disebabkan fraksi pasir itu memiliki luas permukaan yang kecil, tetapi memiliki ukuran yang besar, maka fungsi utamanya adalah sebagai penyokong tanah dalam di sekelilingnya terdapat partikel debu dan liat yang lebih aktif. Kecuali terdapat dalam jumlah yang lebih kecil, maka jikasemakin tinggi persentase pasir dalam tanah, makin banyak ruang pori-pori
diantara partikel tanah semakin dapat memperlancar gerakan udara danair(Hakim et al,1986).
Debu merupakan bahan peralihan antara liat dan pasir halus.
Fraksi inikurang plastis dan lebih mudah ditembus air daripada liat dan memperlihatkansifat dilatasi yang tidak terdapat pada liat. Luas permukaan debu lebih besar dariluas permukaan pasir per gram, tingkat pelapukan debu dan pembebasan unsur- unsurhara untuk diserap akar lebih besar dari pasir. Partikel-partikel debu terasalicin sebagai tepung dan kurang melekat. Tanah yang mengandung fraksi debuyang tinggi
dapat memegang air tersedia untuk tanaman (Hakim 1986).sifat dilatasi yang tidak terdapat pada liat.
Fraksi liat pada kebanyakan tanah terdiri dari mineral-mineral yang berbeda-beda komposisi kimianya dan sifat-sifat lainnya dibandingkan dengandebu dan pasir. Fraksi liat memiliki luas permukaan yang besar. Di dalam tanahmolekul-molekul air mengelilingi partikel-partikel liat berbentuk selaput tipis,sehingga jumlah liat akan menentukan kapasitas memegang air dalam tanah.Permukaan liat dapat mengadsorbsi sejumlah unsur- unsur hara dalam tanah.Dengan demikian liat yang permukaannya
bermuatan negatif dianggap sebagaipenyimpan air dan makanan tanaman. Liat terdiri dari butiran-butiran yangsanggat kecil dan menunjukkan sifat plastisitas dan kohesi. Kohesi menunjukkan kenyataan bahwa bagian-bagian bahan itu melekat satu sama lainnya, sedangkan plastisitas adalah sifat yang memungkinkan bentuk bahan itu dirubah- rubah tanpa perubahan isi atau tanpa kembali ke bentuk asalnya, dan tanpa terjadi retakan atauterpecah-pecah (Wesley, 1973).
Dalam penetapan tekstur tanah ada tiga jenis metode yang biasa digunakan yaitu metode feeling yang dilakukan berdasarkan kepekaan indra perasa (kulit jari jempol dan telunjuk), metode pipet atau biasa disebut dengan metode kurang teliti dan metode hydrometer atau disebut dengan metode lebih teliti yang didasarkan pada perbedaan kecepatan jatuhnya partikel-partikel tanahdi dalam air dengan asumsi bahwa kecepatan jatuhnya partikel yang berkerapatan sama dalam suatu larutan
akan meningkat secara linear apabila radius partikelbertambah secara kuadratik (Hardjowigeno, 1985).
2.1.3. Struktur Tanah
Menurut Haridjadja (1980) struktur tanah adalah susunan butiran tanahsecara alami menjadi agregat dengan bentuk tertentu dan dibatasi oleh bidang-bidangdan Hardjowigeno (1995) mendefinisikan struktur tanah sebagai gumpalankecil dari butiran-butiran tanah. Gumpalan struktur ini terjadi karena butir-butirpasir, debu dan liat terikat satu sama lain olehsuatu perekat seperti bahan organik,oksida-oksida besi dan lain- lain. Gumpalan-gumpalankecil ini mempunyaibentuk, ukuran, dan kemantapan (ketahanan) yang berbeda-beda.
Struktur tanah merupakan sifat fisik tanah yang menggambarkan susunankeruangan partikel-partikel tanah yang bergabung satu dengan yang lainmembentuk agregat. Dalam tinjauan morfologi, struktur tanah diartikan sebagaisusunan partikel-partikel primer menjadi satu kelompok partikel (cluster) yangdisebut agregat, yang dapat dipisah-pisahkan kembali serta mempunyai sifat yangbebeda dari sekumpulan partikel primer yang tidak teragregasi. Dalam tinjauanedafologi, sejumlah faktor yang berkaitan dengan struktur tanah jauh lebih pentingdari sekedar bentuk dan ukuran agregat. Dalam hubungan tanah-tanaman, agihanukuran pori, stabilitas agregat, kemampuan teragregasi kembali saat kering, dankekerasan (hardness) agregat jauh lebih penting dari ukuran dan bentuk agregat itusendiri (Handayani dan Sudarminto, 2002).
De Boodt (1978) menyatakan bahwa struktur tanah berpengaruh terhadap gerakan air, gerakan udara, suhu tanah, dan hambatan mekanik perkecambahan biji serta penetrasi akar tanaman. Karena kompleksnya peran struktur, makapengukuran struktur tanah didekati dengan sejumlah parameter. Beberapaparameter tersebut antara lain bentuk dan ukuran agregat, agihan ukuran agregat,stabilitas agregat, persentase agregat, porositas (BV, BJ), agihan ukuran pori, dankemampuan menahan air.
Menurut Utomo dan Dexter (1982) menyatakan bahwa macam macamstruktur tanah adalah sebagai berikut:
1. Struktur tanah berbutir (granular): Agregat yang membulat,biasanyadiameternya tidak lebih dari 2 cm. Umumnya terdapat padahorizon A yang dalam keadaan lepas disebut “Crumbs”
atau Spherical.
2. Kubus (Bloky): Berbentuk jika sumber horizontal sama dengan sumbu vertikal. Jika sudutnya tajam disebut kubus (angular blocky) dan jika sudutnya membulat maka disebut kubus membulat (sub angular blocky).Ukuranya dapat mencapai 10 cm.
3. Lempeng (platy): Bentuknya sumbu horizontal lebih panjang dari sumbu
vertikalnya. Biasanya terjadi pada tanah liat yang baru terjadi secara deposisi (deposited).
4. Prisma: Bentuknya jika sumbu vertikal lebih panjang dari pada sumbu horizontal. Jadi agregat terarah pada sumbu vertikal. Seringkali
mempunyai 6 sisi dan diameternya mencapai 16 cm. Banyak terdapat padahorizon B tanah berliat. Jika bentuk puncaknya datar disebut prismatik danmembulat disebut kolumner.
Selanjutnya tanah yang partikel-partikelnya belum tergabung, terutamayang bertekstur pasir disebut tanpa struktur atau bertekstur lepas, sedangkan tanahyang bertekstur liat terlihat massif (padu tanpa ruang pori, yang lembek jika basahdan kering jika kering) atau apabila dilumat dengan air membentuk pasta. Tanahyang bertekstur baik akan mempunyai drainase dan aerase yang baik pula,sehingga lebih memudahkan sistem perakaran tanaman untuk berpenetrasi danmengapsorbsi hara dan air sehingga pertumbuhan dan produksi menjadi lebihbaik. Dilapangan struktur tanah sendiri dideskripsikan menurut:
1. Tipe, indikator bentuk dan susunan ped, yaitu bulat, lempeng, balok, dan
prisma.
2. Kelas, indikator bentuk struktur yang terbentuk dari ped-ped penyusunnyamenghasilkan tujuh tipe struktur tanah.
3. Gradasi, indikator derajat agregasi, atau perkembangan struktur yang dibagimenjadi:
a) Tanpa struktur, jika agregasi tidak terlihat atau terbatas, tidak jelas atauberbaur dengan batas-batas alamiah.
b) Lemah, jika ped sulit terbentuk tetapi terlihat
c) Sedang, jika ped dapat terbentuk dengan baik, tanah lama dan jelas,
tetapi tak jelas pada tanah utuh.
d) Kuat, jika ped kuat, pada tanah utuh jelas terlihat dan antar ped terikatlemahnamun tahan jika dipindahkan dan hanya terpisah apabila tanahterganggu
(Hanafiah, 2005).
Umumnya tanah yang dikehendaki tanaman adalah tanah yang berstrukturramah dengan perbandingan bahan padat dan pori seimbang.
Struktur tanah,terutama mengandung debu dan lempung. Keduanya berpengaruh padapertumbuhan akar dan tanaman akan tetapi pengaruh struktur tersebut secara tidak langsung yaitu melalui pengaruhnya terhadap pemampatan, kadar lengas, dantemperatur tanah (Kohnke, 1968).
2.1.4. Warna Tanah
Hanafiah (2005) mengungkapkan bahwa warna tanah merupakan:
1) Sebagai indikator dari bahan induk untuk tanah yang beru berkembang,
2) Indikator kondisi iklim untuk tanah yang sudah berkembang lanjut, dan 3) Indikator kesuburan tanah atau kapasitas produktivitas lahan.
Secara umum dikatakan bahwa: makin gelap tanah berarti makin tinggi produktivitasnya, selain ada berbagai pengecualian, namun secara berurutansebagai berikut: putih, kuning, kelabu, merah, coklat-
kekelabuan, coklatkemerahan,coklat, dan hitam. Kondisi ini merupakan integrasi dari pengaruh:
1) Kandungan bahan organik yang berwarna gelap, makin tinggi kandunganbahan organik suatu tanah maka tanah tersebut akan berwarna makin gelap,
2) Intensitas pelindihan (pencucian dari horison bagian atas ke horison bagian bawah dalam tanah) dari ion-ion hara pada tanah tersebut, makin intensif proses pelindihan menyebabkan warna tanah menjadi lebih terang, sepertipada horison eluviasi, dan
3) Kandungan kuarsa yang tinggi menyebabkan tanah berwarna lebih terang.
Menurut Hardjowigeno (1992) bahwa warna tanah berfungsi sebagai
penunjuk dari sifat tanah, karena warna tanah dipengaruhi olehbeberapa faktor yang terdapat dalam tanah tersebut. Penyebab perbedaan warna permukaan tanah umumnya dipengaruhi oleh perbedaan kandungan bahanorganik. Makin tinggi kandungan bahan organik, warna tanah makin gelap.Sedangkan dilapisan bawah, dimana kandungan bahan organik umumnya rendah,warna tanah banyak dipengaruhi oleh bentuk dan
banyaknya senyawa Fe dalamtanah. Di daerah berdrainase buruk, yaitu di daerah yang selalu tergenang air,seluruh tanah berwarna abu-abu karena senyawa Fe terdapat dalam kondisireduksi (Fe2+). Pada tanah yang berdrainase baik, yaitu tanah yang tidak pernahterendam air, Fe terdapat
dalam keadaan oksidasi (Fe3+) misalnya dalam senyawaFe2O3 (hematit) yang berwarna merah, atau Fe2O3. 3H2O (limonit) yang berwarnakuning cokelat. Sedangkan pada tanah yang kadang-kadang basah dan kadang- kadang kering, maka selain berwarna abu-abu (daerah yang tereduksi) didapat pula becak-becak karatan merah atau kuning, yaitu di tempat- tempat dimana udara dapat masuk, sehingga terjadi oksidasi besi ditempat tersebut. Keberadaan jenismineral kwarsa dapat menyebabkan warna tanah menjadi lebih terang.
Menurut Hardyatmo (1992) bahwa intensitas warna tanah dipengaruhi tigafaktor berikut: (1) jenis mineral dan jumlahnya, (2)
kandungan bahan organiktanah, dan (3) kadar air tanah dan tingkat hidratasi. Tanah yang mengandungmineral feldspar, kaolin, kapur, kuarsa dapat menyebabkan warna putih padatanah. Jenis mineral feldspar
menyebabkan beragam warna dari putih sampaimerah. Hematit dapat menyebabkan warna tanah menjadi merah sampai merahtua. Makin tinggi kandungan bahan organik maka warna tanah makin gelap(kelam) dan sebaliknya makin sedikit kandungan bahan organik tanah makawarna tanah akan tampak lebih terang. Tanah dengan kadar air yang lebih tinggi atau lebih lembab hingga basah menyebabkan warna tanah menjadi lebih gelap(kelam). Sedangkan tingkat hidratasi berkaitan dengan kedudukan terhadappermukaan air tanah, yang ternyata mengarah ke warna reduksi (gleisasi) yaituwarna kelabu biru hingga kelabu hijau.
2.1.5. Permeabilitas Tanah
Permeabilitas adalah kemampuan bahan yang berpori untuk melewatkan aliran ( rembesan ) dari fluida ( air / minyak ) melalui rongga pori – porinya. Jamulya dan Suratman Woro Suprodjo (1983), mengemukakan bahwa permeabilitas adalah cepat lambatnya airmerembes ke dalam tanah baik melalui pori makro maupun pori mikro baik ke arah horizontal maupun vertikal. Tanah adalah kumpulan partikel padat dengan rongga yang saling berhubungan.Rongga ini memungkinkan air dapat mengalir di dalam partikel melalui ronggadari satu titik yang lebih tinggi ke titik yang lebih rendah. Sifat tanah yangmemungkinkan air melewatinya pada berbagai laju alir tertentu disebutpermeabilitas tanah. Sifat ini berasal dari sifat alami granuler tanah, meskipundapat dipengaruhi oleh faktor lain (seperti air terikat di tanah liat). Jadi, tanahyang berbeda akan memiliki permeabilitas yang berbeda.
Koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata poriyang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan strukturtanah. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuranpori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya. Berarti suatu lapisan tanahberbutir kasar yang mengandung butiran-butiran halus memiliki harga k yanglebih rendah dan pada tanah ini koefisien permeabilitas merupakan fungsi angkapori. Kalau tanahnya berlapis-lapis permeabilitas untuk aliran sejajar lebih besardari pada permeabilitas untuk
aliran tegak lurus. Lapisan permeabilitas lempungyang bercelah lebih besar dari pada lempung yang tidak bercelah (unfissured)(Hakim, 1982).
Gambar 2.4. Perkiraan koefisien permeabilitas dan karakteristik drainase ( Sumber : Merrit, 1976 )
Menurut N.Suharta dan B. H Prasetyo (2008) faktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas adalah sebagai berikut:
1. Tekstur tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan antara pasir, liat, dan debu yang menyusunsuatu tanah. Tekstur sangat berppengaruh pada permeabilitas. Apabila teksturnyapasir maka permeabilitas tinggi, karena pasir mempunyai pori-pori makro.Sehingga pergerakan air dan zat-zat tertentu bergerak dengan cepat.
2. Struktur tanah
Struktur tanah adalah agregasi butiran primer menjadi butiran sekunder yangdipisahkan oleh bidang belah alami. Tanah yang mempunyai struktur mantapmaka permeabilitasnya rendah, karena mempunyai pori-pori yang kecil.Sedangkan tanah yang berstruktur lemah, mempunyai pori besar sehinggapermeabilitanya tinggi.(Semakin kekanan semakin rendah)
3. Porositas
Permeabilitas tergantung pada ukuran pori-pori yang dipengaruhi oleh ukuranpartikel, bentuk partikel, dan struktur tanah. Semakin kecil ukuran partikel, makasemakin rendah permeabilitas.
4. Viskositas cairan
Viskositas merupakan kekentalandari suatu cairan. Semakin tinggi viskositas,maka koefisien permeabilitas tanahnya akan semakin kecil.
5. Gravitas
Gaya gravitasi berpengaruh pada kemampuan tanah untuk mengikat air. Semakinkuat gaya gravitasinya, maka semakin tinggi permeabilitanya.
6. BI dan BJ
Jika BI tinggi, maka kepadatan tanah juga tinggi, sehingga permeabilitasnyalambat atau rendah
Ada empat macam pengujian untuk menentukan koefisien permeabilitas di laboratorium :
a) Uji tinggi energy tetap ( constant – head )
b) Uji tinggi energy turun ( falling – head )
c) Penentuan secara tidak langsung dari uji konsolidasi d) Penetuan secara tidak langsung dari uji kapiler horizontal.
2.1.6. Hubungan Permeabilitas dengan Angka Pori Tanah Granuler Nomor
Pengujian
Angka
Pori e K20( mm/det ) 𝒆𝟑 𝟏 + 𝒆
𝒆𝟐
𝟏 + 𝒆 𝒆𝟐 1
2 3 4 5 6 7 8 9
0,797 0,704 0,606 0,804 0,688 0,617 0,755 0,687 0,582
0,504 0,394 0,303 0,539 0,356 0,286 0,490 0,436 0,275
0,282 0,205 0,139 0,228 0,193 0,144 0,245 0,192 0,125
0,353 0,291 0,229 0,358 0,280 0,235 0,325 0,280 0,214
0,635 0,496 0,367 0,646 0,473 0,381 0,570 0,472 0,339 Tabel 2.1 Koefisien permeabilitas pasir seragam Madison 2.1.7. Gangguan Pada Tanah
Permasalahan yang akhir-akhir ini ditemui adalah menurunnya fungsi danpotensi hutan seiring dengan makin berkurangnya luasan yang dapatdipertahankan. Berbagai aktivitas manusia dilakukan untuk mengubahfungsihutan secara ekologis menjadi pemanfaatan lahan secara ekonomis.Terdapatbeberapa faktor yang menyebabkan perusakan hutan, namun umumnyafaktor-faktor tersebut berkaitan erat dengan praktek- praktek pembangunan dengansistemproduksi yang tidak berkelanjutan.
Kerusakan hutan pada umumnyadiakibatkanoleh penebangan besar- besaran dan pembukaan lahan untukperkebunan,transmigrasi maupun pertambangan. Hal ini tentu saja akanmenimbulkanfenomena baru bagi kawasan yang selama ini menggantungkan padakeberadaanhutan (Baiquni dan Susilawardani, 2002)
Deforestasi Hutan merupakan penurunan luas hutan baik secara kualitasdan kuantitas. Deforestasi secara kualitas berupa penurunan ekosistem flora danfauna yang terdapat pada hutan tersebut. Deforestasi secara kuantitas (sangatjelas) berupa penurunan luas hutan. Dapat disebutkan bahwa Deforestasi adalahperubahan secara permanen dari areal berhutan menjadi tidak berhutan yangdiakibatkan oleh kegiatan manusia. Sedangkan Degradasi hutan adalah penurunankuantitas tutupan hutan dan stok carbon selama periode tertentu yang diakibatkanoleh kegiatan manusia. Perusakan hutan tidak sekedar berarti kehilangan keindahan dan poduk yang dihasilkannya. Mutu air juga terpengaruh.
Karenapepohonan hilang, humus juga hilang, akibatnya air hujan tidak lagi meresapkedalam tanah tetapi langsung mengalir, sehingga air bawah tanah tidak diganti.Permukaan tanah juga terbawa oleh air. Tanah subur ini akhirnya mengendap diparit dan sungai(Nawir,et.al.,2008).
Kerusakan tanah dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain sebagaiberikut:
a. Kerusakan hutan
Hutan yang rusak dapat mengakibatkan kurangnya daya serapan tanah sertamengurangi kemampuan tanah dalam menampung air, sehingga tanah akanmudah mengalami erosi.
b. Erosi
Pergerakan tanah dapat disebabkan oleh air hujan, misalnya tanah labil yangada di pinggir-pinggir sungai apabila tertimpa hujan lebat akanlepas dan jatuhke sungai. Erosi dapat juga di sebut pengikisan atau kelongsoran, danmerupakan proses penghanyutan tanah oleh desakan-desakan kekuatan airatau angin,baik yang berlangsung secara alamiah ataupun sebagai akibattindakan/ perbuatan manusia.
c. Kehilangan unsur hara dan bahan organik dari daerah perakaran.
Kehilangan hara atau bahan organik dari daerah perakaran terjadi karenatanaman mengambil hara dan bahan organik tersebut secara berlebihan tanpadiimbangi dengan pemasukan (pemupukan).
d. Tersingkapnya unsur beracun ke daerah perakaran
Unsur hara yang mengalami proses oksidasi-reduksi dalam tanah bisa berubah menjadi unsur yang dapat menguap ke udara. Unsur yang tidakberbahaya bisa berubah menjadi senyawa yang mematikantanaman. Mineral pirit (FeS2) yang berada di lapisan bawah tanah gambutdapat teroksidasi bila didrainase secara berlebihan, sehingga meracuni akartanaman.
e. Terkumpulnya garam di daerah perakaran (salinisasi).
f. Penjenuhan tanah oleh air (waterlogging).
Air yang menggenang berpengaruh buruk terhadap perakaran tanaman karenamenghambat sirkulasi udara ke dalam tanah. Keadaan kekurangan udarakemudian akan menyebabkan perubahan keseimbangan hara tanah danmikroba di sekitar perakaran, sehingga akan berdampak negative terhadap kesuburan tanah dan dapat mengubah sifat-sifat fisik tanah yangberperan dalam menjaga stabilitas agregat tanah. Kekurangan udara akanmenurunkan kemampuan tanaman dalam menyerap unsur hara.
(Bachri, 1995)
2.1.8. Restorasi Sifat Fisik Tanah
Menurut Adinugroho (2009) tindakan perbaikan kondisi sifat fisik tanahyang dapat dilakukan diantaranya adalah :
Apabila tanah kompak maka perlu dilakukan ripping (penggemburan) sehingga tanah menjadi remah, atau juga dapat dengan menambahkanTerabric.
Adanya genangan akan menghambat pertumbuhan tanaman, akar tanaman menjadi busuk dan mati sehingga diperlukan pembuatan drainage sehinggatanaman tidak tergenang.
Upaya perbaikan terhadap sifat tanah adalah dalam pemantapan agregattanah yang memiliki tekstur lepas dengan menggunakan polimer organik.Polyacrilamide (PAM) berberat molekul tinggi dan bermuatan negatif sedangmampu memantapkan permukaan tanah, menurunkan run-
of dan erosi.Rehabilitasi tanah terdegradasi dapat ditinjau dari sifat tanah yang mengalamipenurunan dan diupayakan dilakukan perbaikan dengan menggunakan amelioran.Bentuk degradasi tanah yang terpenting di kawasan Asia antara lain adalah erositanah, degradasi sifat kimia berupa penurunan bahan organik tanah dan pencucianunsur hara (Firmansyah, 2003).
2.1.9. Stabilisasi Tanah
Stabilisasi tanah secara kimiawi biasa juga disebut “ stabilisasi sementara ( Cementation Stabilization ). Ada berbagai macam stabilisasi tanah sementara anatar lain :
Stabilisasi dengan kapur ( lime stabilization )
Stabilisasi dengan semen ( cement stabilization )
Stabilisasi dengan larutan ( grouting / injection stabilization )
Dan lain – lain yang masih terus akan berkembang.
Bahan kapur yang digunakan dalam stabilisasi tanah adalah jenis bubuk kapur. Yang rumusan mineralnya Ca CO3dengan pemanasan ( ± 980ᵒ C ) karbon dioksidanya ke luar dan tinggal kapurnya saja ( CaO ).Metode ini mulai berkembang pada dekade antara Perang Dunia I dengan Perang Dunia II, yaitu pada saat angkatan perang negara – negara yang terlihat PD I dan sementara mempersiapkan kekuatan untuk PD II aktifkan membangun jalan – jalan guna mobilisasi peralatan perangnya. Akan tetapi perkembangan pesat baru tercapai pasca PD II, seiring dengan upaya pembangunan di berbagai Negara maju guna
mendirikan infrastruktur yang mengalami kehancuran dan kemunduran selama terjadinya PD II tersebut.
Kapur hasil pembakaran apabila ditambahkan air maka mengembang dan retak-retak. Banyak panas yang keluar (seperti mendidih) selama proses ini, hasilnya adalah kalsium hidroksida Ca(OH)2. Air yang dipakai untuk proses ini secara teoritis hanya 32 % berat kering kapur, tetapi karena faktor-faktor antara lain pembakaran, jenis kapur, dan sebagainya, kadang-kadang air yang diperlukan 2 atau 3 kali volume kapur.
Susunan batu kapur terdiri dari :
Jumlah karbonat (CO3) : 97%
Kapur tohor (CaO) : 29,77-55,5%
Magnesium(MgO) : 21-31%
Silika(SiO2) : 0,14-2,41%
Alumina (Al2O3) dan Oxid Besi (Fe2O3) : 0,5%
Proses kimia pembentukan kapur dapat ditulis sebagai berikut (Tjokrodimuljo,1992 dalam Fathani,1998) :
Ca + CO3 Ca O + CO2
CaO + H2O Ca(OH)2 + panas
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Kapur sebagai bahan stabilisasi, biasanya digunakan kapur mati (slake lime) atau kalsium hidroksida (Ca(OH)2), dan kapur hidup (quick lime) atau kalsium oksida (CaO). Kalsium oksida (CaO) lebih efektif pada
kasus-kasus tertentu, kapur jenis ini mempunyai kelemahan-kelemahan pada pelaksanaanya, yaitu menyebab alat-alat mudah berkarat dan berbahanya terhadap keselamatan pekerja. Dalam pelaksanaan stabilisasi, kapur yang sering digunakan adalah kalsium hidroksida (Ca(OH)2), sedangkan kalsium karbonat (CaCO3) kurang efektif sebagai bahan stabilisasi kecuali sebagai pengisi (Ingles dan Metcalf, 1992).
Dimana defenisi kapur itu adalah termasuk golongan bahan pengikat hidrolis, dimana bahan pengikat hidrolis adalah bahan yang dicampur dengan menjadi bentuk plastic dapat mengikat dan mengeras di bawah efek proses fisik dan kimia yang berlainan ( Daniel Sapan, 1983 ).
Ada beberapa jenis – jenis kapur :
Kapur Tohor ( Gumpalan )
Kapur Padam( Serbuk )
Kapur hidrolis ( Kapur Padam )
Kapur Udara
Kapur Magnesium.
Stabilisasi tanah adalah segala macam usaha untuk memperbaiki atau meningkat daya dukung tanah ( bearing capacity ). Tanah sehingga mampu memikul beban yang berada di atasnya baik dalam keadaan kering maupun basah, dapat mempertahankan bentuk dan sifat sebagai suatu massa yang mempunyai fungsi untuk memikul beban dinamis.
2.1.10. Kuat Geser Tanah
Kuat Geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir – butir tanah terhadap desakan atau butiran.Dengan dasar pengertian ini, bila tanah mengalami pembebanan akan ditahan oleh :
Kohesi tah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatannya, tetapi
tidak tergantung dari tegangan noemal yang bekerja pada bidang geser.
Gesekan antara butir – butir tanah yangbesarnya berbanding lurus dengan tegangan normal pada bidang gesernya.
Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk analisis – analisis kapasitas dukung tanah, stabilitas lereng, dan gaya dorong pada dinding penahan tanah. Untuk mempelajari kuat geser tanah, istilah – istilah berikut ini sering dipakai, yaitu :
Kelebihan tekanan pori ( excess pore pressure ), adalah kelebihan tekanan air pori akibat dari tambahan tekanan yang mendadak.
Tekanan overburden efektif adalah tekanan akibat beban tanah da air di atasnya, dikurang tekanan air ( pori ).
Tanah normally consolidated ( terkonsolidasi normal ) adalah tanah di
mana tegangan efektif yang pernah membebaninya pada waktu lampau, lebih kecil daripada tegangan efektif yang bekerja pada waktu sekarang.
Tanah overconsolidated( terkonsolidasi berlebihan ) adalah tanah di mana tegangan efektif yang pernah membebaninya pada waktu
lampau, lebih besar daripada tegangan efektif yang bekerja waktu sekarang.
Tekanan prakonsolidasi ( preconsolidation pressure ) adalah nilai tekanan maksimum yang pernah dialami oleh tanah tersebut.
Nilai perbandingan overconsolidation (overconsolidation ratio = OCR
)adalah nilai banding antara tekanan prakonsolidasi dengan tekanan overburden efektif yang ada sekarang. Jadi, bila OCR = 1 tanah dalam kondisi normally consolidated, dan bila OCR > 1, tanah dalam kondisi overconsolidated.
2.1.11. Uji Kuat Geser Tanah
Parameter kuat geser tanah ditentukan dari uji – uji laboratorium pada benda uji yang diambil dari lapangan yaitu dari hasil pengeboran tanah yang dianggap mewakili. Tanah yang diambil dari lapangan harus diusahakan tidak berubah kondisinya, terutama pada contoh asli ( undisturbed), di mana masalahnya adalah harus menjaga kadar air dan susunan tanah di lapangannya supaya tidak berubah. Pengaruh kerusakan contoh benda uji berakibat fatal terutama pada pengujian tanah lempung. Umunya, contoh benda uji diperoleh baik dengan kondisi terganggu atau tidak asli ( disturbed-simple ) maupun di dalam tabung contoh ( undisturbed-simple ). Pada pengambilan tanah benda uji dengan tabung, biasanya kerusakan contoh tanah relative lebih kecil.
Kuat geser tanah dari benda uji yang diperiksa di laboratorium biasanya dilakukan dengan besar beban yang ditentukan lebih dulu dan dikerjakan dengan menggunakan tipe peralatan khusus. Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya kuat geser tanah yang diuji di laboratorium, adalah :
a. Uji geser langsung ( direct shear test ) b. Uji traksial ( traxial test )
c. Uji tekan bebas ( unconfined compression test ) d. Uji geser kipas ( vane shear test )
2.1.12. Kuat Geser Tanah Pasir ( Granuler )
Kuat geser tanah pasir dapat ditentukan dari salah satu uji traksial ( traxial test ) atau uji geser langsung ( direct shear teset ). Kelebihan tekanan air pori akibat adanya beban yang bekerja di atas tanah pasir dalam kondisi jenuh adalah nol. Hal ini disebabkan tanah pasir mempunyai permeabilitas besar, sehingga pada kenaikan beban, air pori relative cepat menghambur ke luar tanpa menimbulkan tekanan yang berarti. Jadi, dapat dianggap bahwa kondisi pembebanan pada tanah pasir akan berupa pembebanan pada kondisi terdrainase atau drained.
2.1.12.1. Uji Geser Langsung pada Tanah Pasir
Gambar 2.6 memperlihatkan sifat khusus dari hasil uji geser langsung pada tanah pasir tidak padat, sedang dan padat. Dari gambar tersebut dapat terlihat bahwa :
a. Pada tanah pasir padat dan sedang, tegangan geser bertambah oleh perpindahan akibat ∆L, pada suatu nilai maksimum Ԏmdan berkurang ke nilai yang mendekati konstan pada nilai Ԏt pada perpindahan akibat geser yang besar. Tegangan yang konstan (Ԏt ini merupakan tegangan geser batas ( unlimit ).
b. Pada tanah pasir tidak padat, tegangan, tegangan geser bertambah dengan ∆L, pada suatu nilai maksimum, dan kemudian konstan.
c. Untuk tanah pasir padat dan sedang, volume awal berkurang kemudian bertambah dengan ∆L – nya. Pada ∆L yang besar, volume benda uji mendekati konstan.
d. Untuk tanah pasir tidak padat, volume benda uji berangsur – angsur berkurang pada suatu nilai tertentu dan kemudian mendekati konstan.
Gambar 2.5 Hasil uji geser langsung pada tanah pasir
Pada pasir padat, butiran berhubungan saling mengunci satu sama lain dan rapat. Sebelum kegagaln geser terjadi, hubungan yang saling mengunci ini menambah perlawanan gesek pada bidang geser. Setelah tegangan puncak tercapai pada nilai ∆L yang rendah, tingkat penguncian antar buitrnya turun dan tegangan geser selanjutnya berkurang.
Pengurangan tingakat penguncian antar butir menghasilkan penambahan volume contoh benda uji selama geseran berlangsung. Kadang – kadang benda uji menjadi cukup mengembang sehingga meluap dari tempatnya.
Pada kondisi ini tergangtung geser menjadi konstan, yaitu pada nilai tegangan batasnya. Derajat hubungan saling mengunci antar butir akansangat besar pada tanah – tanah pasir yang bergradasi baik dengan bentuk butiran yang bersudut. Dalam keadaan ini, pasir akan mempunyai
kuat geser yang tinggi. Pada pasir yang tidak padat, derajat penguncianantar butir kecil, sehingga kenaikan tegangan geser secara berangsur – angsur akan menghasilakan suatu nilai yang menuju puncak.
Tiap kenaikan tegangan geser, akan diikuti oleh pengurangan volume benda uji. Pada tegangan vertikal dan tegangan geser yang sama, nilai tegangan geser batas dan angka pori untuk pasir tidak padat dan tanah pasir padat mendekati sama. Benda uji tanah pasir dikatakan pada nilai bandng pori kritis, jika tercapai keadaan volume benda uji yang tetap tak berubah pada proses penggeseran. Pada tanah pasir, hanya kuat geser dari pengujian drained, relevan digunakan dalam praktek. Nilai kuat geser φ’ ( c’ = 0 ) pada masing – masing kondisi pasir diperhatikan pada Tabel 2.2
Jenis Tanah Sudut geser dalam efektif ( ɸ’ ) Tidak Padat Padat
Pasir bulat – seragam
Pasir gradasi baik, bentuk bersudut
Kerikil berpasir
Pasir berlanau
27ᵒ 35ᵒ
33ᵒ 45ᵒ
35ᵒ 50ᵒ
27ᵒ - 30ᵒ 30ᵒ - 34ᵒ Tabel 2.2 Sudut geser dalam φ’ untuk tanah pasir
2.1.12.2. Faktor yang Mempengaruhi Kuat Geser Tanah Pasir
Karena tanah pasir terdiri dari butira kasar, jika tahanan geser tanah pasir bertambah, maka akan bertambah pula sudut gesek dalamnya (φ ). Faktor – faktor yang mempengaruhi kuat geser tanah pasir adalah : a. Ukuran butiran,
b. Air yang terdapat di antara butiran, c. Kekerasan permukaan butiran
d. Angka pori ( e ) atau kerapatan relative ( relative density ) ( Dr ) e. Distribusi ukuran butiran,
f. Bentuk butiran
g. Tegangan utama tengah, dan
h. Sejarah tegangan yang pernah dialami ( overconsolidation).
Dari faktor – faktor yang mempengaruhi kuat geser tanah pasir di atas, yang paling besar pengaruhnya adalah angka pori ( e ). Karena angka pori akan berpengaruh pada kerapatan. Pada uji geser langsung maupun triaksial, bila angka pori rendah atau kerapatan relative tinggi kuat geser ( sudut geser dalam ) akan tinggi pula.
Pengaruh angka pori atau kerapatn relative, bentuk butiran, distribusi ukuran butiran dan ukuran partikel pada sudut gesek dalam tanah pasir yang disimpulkan oleh Casagrande ( 1936 ) diperlihatkan dalam Gambar 2.6. Nilai – nilainya diperoleh dari uji triaksial pada benda uji jenuh dengan besar tegangan sel sedang.
Jika dua macam tanah pasir mempunyai kerapatan relative ( Dr) yang sama, tetapi gradasinya berlainan, pasir yang bergradasi lebih baik akan mempunyai sudut gesek dalam ( φ ) yang lebih besar. Ukuran butiran, untuk pasir dengan angka pori yang sama tak kelihatan banyak berpengaruh besar pada sudut gesek dalamnya. Jadi, pasir halus dan pasir kasar pada angka pori yang sama tak mungkin mempunyai sudut gesek dalam yang sama ( Casagrande, 1936 ). Parameter yang tak disebutkan pada table Gambar 2.6 adalah kekasaran permukaan butiran.
Karena faktor ini sulit diukur. Pada umumnya, semakin kasar permukaan butiran, semakin besar pula sudut gesek dalamnya. Telah terbukti pula bahwa pasir basah mempunyai sudut gesek dalam 1ᵒ sampai 2ᵒ leih rendah daripada pasri kering.
Faktor lain, yaitu pengauh tegangan utama tengah ( σ2 ). Nilai – nilai sudut gesek yang dibicarakan di tas adalah hasil uji gesek lagsung dan uji traksial, di mana σ3= σ2. Terdapat alat uji triaksial yang lain, yaitu uji triiksial bentuk kubus, di mana dengan alat ini dapat divariasikan penerapan tegangan utama tengah pada system tegangan yang bekerja.
Ladd dkk. ( 977 )telah menyelidiki bahwa sudut gesek dalam tanah pasir tidak padat yang diperoleh dari uji plane strain lebih besar 2ᵒ sampai 4ᵒ dari sudut geek dalam yang diperoleh dai uji triaksial. Untuk pasir yang padat, niali sudut gesek dalam dari pengujian plane strain lebih besar 4ᵒ dampai 9ᵒ. Faktor tegangan yang pernah dialami oleh tanah pasir tidak begitu berpengaruh terhadap sudut gesek dalam. Akan tetapi, sangat
mempengaruhi pada kelakuannya terhadap penurunan ( Lambrects dan Leoard, 1978 ).
Gambar 2.6. Hubungan angka pori, bentuk butiran, dan distribusi ukuran butiran terhadap sudut gesek dalam pasir ( Casagrande, 1936
)
Meyerhof ( 1956 ), mengusulkan sudut gesek dalam φ tanah pasir yang didasarkan pada bebrapa pengamatan di lapangan, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.7. Pengamatan ini didasarkan pada hubungan sudut gesek dalam, kerapatan relative dan hasil dari pengujian Standard Penetration Test ( SPT ) dan tahanan kerucut statis atau sondir.
Gambar 2.7 Hubungan kerapatn relative dan sudut gesek dalam tanah pasir dari penyelidikan di lapangan ( Meyerhof, 1956 )
2.1. 13. Karakteristik Tanah Podsolik
Seperti halnya tanah- tanah jenis lainnya, tanah podzol juga mempunyai ciri- ciri yang khusus dari tanah tersebut. Ciri- ciri ini akan menunjukkan ke khasan dari masing- masing tanah, dan juga menjadi perbedaan satu tanah dengan tanah yang lainnya. Sama halnya dengan tanah lainnya yang mempunyai ciri atau karakteristik khusus, tanah podsol mempunyai ciri- ciri atau karakteristik sebagai berikut:
1. Mempuyai warna merah kuning – Tanah podsolik merupakan yang memiliki warna pucat. Hal ini sudah dijelaskan sebelumnya bahwasannya tanah podsolik mempunyai warna merah kuning yang pucat dikearenakan ada kandungan A2 atau di setiap jengkal ataupun butiran- butiran tanah tersebut.
2. Mempunyai kandungan pasir kuarsa yang sangat tinggi
3. Memiliki tingkat keasaman yang tinggi – Reaksi tanah ini apabila dilihat dari keadaan pH atau keasamannya yakni memiliki pH 3,5 hingga 5,5 atau dari yang sangat asam hingga yang asam.
4. Sangat peka terhadap erosi – Tanah podsolik merupakan tanah yang peka terhadap erosi tanah karena daya menahan airnya yang masih sangat jelek.
5. Mempunyai sifat kurang subur – Tanah podsolik ini mepunyai kandungan usur hara yang rendah hingga yang sangat rendah.
Bahan induk dari tanah podsolik ini adalah tuff vulkan yang asam.
Sehingga berdasarkan sifat fisika maupun sifat kimianya, tanah ini bersifat jelek.
6. Tidak memiliki perkembangan profil
7. Mempunyai tekstur yang bersifat lempung hingga berpasir – Tekstur tanah podsolik ini secara umum memanglah bersifat seperti pasir yang bertekstur sedang hingga kasar. Tekstur inipun bersifat lepas di bagian atas dan pejal di bagian bawah.
8. Mempunyai sifat yang mudah basah, sehingga ketika tanah ini terkena air tanah maka tanah podsol ini akan menjadi subur.
2.1. 14. Proses Terbentuknya Tanah Podzolik
Tanah podsolik ini meruapkan salah satu jenis tanah yang proses pembentukannya sangat dipengaruhi oleh curah hujan serta suhu udara.
Tanah podsolik ini terbentuknya berada pada daerah yang memiliki suhu udara yang rendah dan juga skaligus memiliki suhu udara yang tinggi.
Proses terjadinya tanah podsoilk ini dinamakan sebagai proses podzolisasi. Proses terjadinya podsolisasi ini merupakan suatu proses yang disebabkan oleh beberapa faktor sebagai berikut:
Adanya tanah pasir kuarsa yang sangat permeabel.
Miskin akan basa
Curah hujan relatif tinggi dan juga tetap
Adanya vegetasi yang memungkinkan terbentuknya humus asam karena memiliki kadar basa yang rendah
Data Hasil
Analisis dan Evaluasi Pengujian
Kadar Air
Berat Jenis
Batas – batas Atterberg
Kompaksi
Kuat Geser
Permeabilitas
Curing : 3 , 7 , dan 14 hari
Pengujian
Kadar Air
Berat Jenis
Batas – batas Atterberg
Kompaksi
Kuat Geser
Permeabilitas Pencampuran ( Mixing )
Mulai
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alur Penelitian
Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian
Persiapan Bahan
Tanah podsolik merah kuning(
Berbutir halus ) Persiapan Bahan
Kapur tohor, pasir laut
Studi Pendahuluan
Latar belakang masalah
Perumusan masalah
Manfaat Studi
Selesai Simpulan
III - 2 3.2. Lokasi Material
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah berbutir halus ( podsolik merah kuning) didatangkan dari Kabupaten Sarmi Desa Amsira.
3.3. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada Laboratorium Mekanika Tanah Universitas Bosowa Makassar
3.4. Waktu Pelaksanaan
3.5. Persiapan Peralatan dan Pengambilan Sampel 3.5.1. Pengujian Kadar Air
a. Tujuan :
Pemeriksaan ini bertujuan untuk menentukan perbandingan antara berat air yang terkandung dalam tanah dan berat kering tanah, dinyatakan dalam persen.
b. Peralatan : 1. Oven 2. Cawan 3. Timbangan 4. Spatula c. Bahan :
Tanah Berbutir Halus ( Podsolik Merah Kuning) d. Prosedur Pengujian :
1. Membersihkan dan mengeringkan cawan timbang, kemudian menimbang dan mencatat beratnya ( W1)
2. Memasukan contoh tanah ke dalam cawan timbang, kemudian bersama tutupnya ditimbang ( W2 )
3. Dalam keadaan terbuka cawan bersama tanah dimasukkan dalam oven (105-110C) selama 16-24 jam,
4. Cawan dengan tanah kering diambil dari oven dan didinginkan 5. Cawan tertutup dengan tanah kering ditimbang ( W3 )
e. Rumus :
% Kadar air =𝑊𝑤
𝑊𝑑 x 100%
Ww =B. Cawan dan tanah basah – B. cawan dan tanah kering Wd = B. cawan dan tanah kering – B. Cawan
Dimana :
Ww : Berat Air
Wd : Berat Tanah Kering 3.5.2. Pengujian Berat Jenis a. Tujuan :
Pemeriksaan ini bertujuan untuk menentukan berat jenis tanah yang lolos saringan No. 40. Berat jenis tanah adalah perbandingan antara butir- butir dengan berat air destilasi di udara dengan volume yang sama pada temperatur tertentu.
b. Peralatan :
III - 4 1. Oven laboratorium
2. Saringan No. 40
3. Piknometer dengan kapasitas 50 ml 4. Timbangan dengan ketelitian 0,01 gr 5. Corong
6. Hot plate dan cwan yang berisi pasir 7. Cawan perendam
8. Termometer.
c. Benda uji
1. Tanah lolos saringan No. 40 d. Prosedur Percobaan
1. Siapkan benda uji yang lolos saringan No.40,masukan dalam oven selama 24 jam.
2. Setelah 24 jam, dikeluarkan dari dalam oven lalu dinginkan.
3. Cuci piknometer yang telah kering dalam keadaan kosong (W-1) 4. Timbang piknometer yang telah kering dalam keadaan kosong (W-1) 5. Isi piknometer dengan air suling sampai penuh lalu timbang (W-2) 6. Ambil sampel tanah sekitar 25 gram, masukkan dalam piknometer.
Pada saat dimasukkan, usahakan tidak ada tanah yang tersisa atau tumpah, lalu tambahkan air suling secukupnya.
7. Keluarkan gelembung-gelembung udara yang tertangkap dalam tanah dengan cara memanaskan piknometer tersebut di atas hot plate.
8. Dinginkan, lalu tambahkan air suling sampai menyentuh garis batas piknometer. Ulangi berkali-kali sampai tidak terjadi penurunan air pada garis batas piknometer tersebut.
9. Catat suhunya, lalu timbang. (W-3).
e. Rumus :
Berat Jenis (Spesific Garvity ) 𝐺𝑠 = Ws
W 2+Ws −W3
3.5.3. Batas – batas Atterberg 3.5.3.1. Batas Cair
a. Tujuan :
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menetukan kadar air dari contoh tanah pada keadaan plastis dan keadaan cair.
b. Peralatan 1. Saringan No.40 2. Plat kaca
3. Spatula
4. Alat pengukur batas cair ciptaan cassagrande 5. Gtrooving tool
6. Container
7. Timbangn dengan ketelitian 0.01 gr 8. Oven.
c. Benda Uji
III - 6 1. Tanah Lolos saringan No. 40
d. Prosedur Percobaan : 1. Bersihkan akat batas cair
2. Atur tinggi jatuh mangkok dengan cara :
3. Kendurkan kedua baut penjepit lalu putar tuas pemutar sampai posisi mangkok mencapaiu tinggi maksimum. Putar baut belakang sehingga ujung tangkai atas pembuat alur tepat masuk diantara dasar mangkok dan alas.
4. Ambil contoh tanah secukupnya yang telah lolos saringan No. 40 lalu letakkan di atas plat kaca.
5. Dengan menggunakan spatula, aduklah contoh tanah sambil ditambahkan air suling sedikit demi sedikit. Pengadukan dilakukan secara sempurna agar didapat campuran tanah homogen.
6. Setelah didapat campuran homogen, ambil sedikit contoh tanah tersebut dengan spatula lalu masukkan kedalam manghkok batas cair.
Ratakan permukaannya sehingga sejajar dengan alas (mangkok dalam posisi menyentuh alas) lapisan tanah yang paling tebal kira-kira 1 cm 7. Buatlah alur dengan jalan membagi dua benda uji dalam mangkok
tersebut. Gunakan grooving tool melalui garis tengah mangkok dengan posis tegak lurus permukaan mangkok.
8. Putar tuas pemutar dengan kecepatan 2 putaran perdetik ( dalam 1 detik mangkok jatuh 2 kali) sampai kedua sisi tanah bertemu sepanjang
½” (12,7 mm). Catat jumlah pukulan yang diperlukan.
9. Tentukan kadar air pada bagian yang bersinggungan.
Ulangi dengan kadar air yang berbeda ( minimal 3x kadar air).
e. Rumus :
Berat Tanah Kering Wd = W2 – W3
Berat Air Ww = W1 – W2
Kadar Air 𝜔 = Ww
Ws 𝑥 100%
3.5.3.2. Batas Plastis a. Tujuan :
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk mengetahui cara menentukan kadar air dari suatu contoh tanah pada keadaan semi padat ke keadaan plastis.
b. Peralatan :
1. Oven laboratorium 2. Saringan No.40 3. Plat kaca yang bersih 4. Spatula
5. Container
6. Timbangan dengan ketelitian 0.01 gr c. Benda Uji :
1. Tanah yang lolos saringan No.40 2. Air Suling
d. Prosedur Percobaan :
III - 8
1. Ambil contoh tanah yang lolos saringan no 40 kemudian campur dengan air sampai merata (homogen) dengan bantuan spatula
2. Jika contoh tanah sudah tercampur/homogen, ambil sekitar 10 gram dan buat gulungan tanah diatas plat kaca dengan diameter 3 mm mulai menunjukkan retak-retak, maka tanah tersebut menunjukkan dalam keadaan batas plastis.
3. Ambil container/wadah timbang kosong, kemudian sampel dan container tersebut ditimbang untuk mencari kadar airnya.
4. Jika batangan tanah belum mencapai diameter 3mm sudah menunjukkan retak maka tanah terlalu basah dan perlu dikeringkan.
5. Ulangi percobaan tersebut sebanyak 2 kali.
e. Rumus :
Berat Tanah Kering Wd = W2 – W3
Berat Air Ww = W1 – W2
Kadar Air 𝜔 = Ww
Ws 𝑥 100%
3.5.3.3. Batas Susut a. Tujuan :
Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menetukan kadar air dari contoh tanah pada keadaan padat dan keadaan semi padat.
b. Peralatan :
1. Oven laboratorium
2. Saringan No.40 3. Plat kaca
4. Spatula
5. Monel (mangkuk Shrinkage limit) 6. Timbangan
7. Mangkuk porselin 8. Mangkuk peluber
9. Plat kaca dengan 3 lubang c. Benda Uji :
1. Tanah yang lolos saringan No.40 2. Air suling
3. Vaselin
4. Air raksa
d. Prosedur Percobaan :
1. Ambil contoh tanah yang sudah dikeringkan pada suhu ruangnan dan lolos saringan N0.40 secukupnya ke dalam mangkok porselin.
2. Tambahkan air pada tanah tersebut dan campur hingga merata, perlu diperhatikan kadar air dari pasta lebih tinggi dari batas cair tanah yang bersangkutan untuk memastikan campuran tanah dan air benar-benar telah jenuh.
3. Lapisi mangkok shrinkage limit dengan vaseline setipis mungkin secara merata dan timbang beratnya (W1)
III - 10
4. Isi mangkok dengan tanah yang telah di campur air kira-kira sepertiga dari volume mangkok. Getarkan mangkok yang telah terisi tanah dengan cara mengetuk-ngetuk mangkok tersebut pada suatu permukaan yang keras (meja) secara perlahan-lahan agar tanah dapat mengisi secara merata sampai kepinggiran-pinggiran mangkok dan tidak ada gelembung udara yang tertinggal atau terjebak.
5. Ulangi sekal lagi sampai mangkok terisi penuh
6. Ratakan permukaan tanah dalam mangkok dengan spatula sesuai dengan tinggi mangkok. Bersihkan sisi-sisi luar dari mangkok tersebut.
Timbang beratnya (W2).
7. Angin-anginkan tanah yang didalam mangkok tersebut selama kir-kira 6 jam, kemudian oven selama 24 jam.
8. Keluarkan tanah yang telah di oven dari mangkok,kemudian isi mangkok tersebut dengan air raksa, ratakan air raksa dengan menggunakan pelat kaca yang mempunyai 3 lubang. Kemudian timbang berat air raksa yang tertinggal dalam mangkok (W4)
9. Tanah yang telah dikeluarkan dalam mangkok dimasukkan kedalam mangkok peluberan yang berisiair raksa. Ratakan atau tekan plat kaca kedalam mangkok tersebut hingga kelebihan air raksa tumpah melalui luban pelat kaca tersebut. Hitung berat air raksa yang tumpah kedalam mangkok peluberan (W5). Berat ini dipakai untuk menentukan volume tanah yang ditest.
3.5.4. Pengujian Kompaksi a. Tujuan :
Pengujian ini dimaksud untuk mengetahui hubungan antara kadar air dan kepadatan tanah. Test ini disebut juga proctor test dan dapat dilakuan secara standart maupun modified.
b. Peralatan :
1. Satndart proctor mold 2. Standart proctor mammer 3. Alat pengeluar contoh 4. Square pan
5. Container
6. Graduated cylinder 7. Scoop
8. Trowel
9. Pisau pemotong 10. Rubber mallet 11. Steel wire brush c. Peralatan Penunjang
1. Moisture contyent test set 2. Saringan No.4
3. Heavy daty solution balance
III - 12 d. Prosedur Percobaan
1. Siapkan sampel tanah yang sudah dijemur lalu hancurkan dengan mnegghunakan palu karet lalu saring dengan mneggunakan saringan No.4
2. Tentukan kadar air tanah tersebut dengan menggunakan speedy 3. Pisahkan 5 buah sampel tanah masing-masing seberat 2 kg
kemudian masukkan ke dalam kantong plastik.
4. Diamkan selama 24 jam/ 1 hari
5. Ambil salah satu sampel tadi kemudian semprotkan dengan air sedikit demi sedikit sambil di aduk-aduk dengan tangan sampai merata. Penambahan air dilakukan sampai didapat campuran tanah bila dikepalakn dengan tangan yang jika di buka tidak hancur dan tidak lengket. Setelah didapat campuran tanah seperti ini, catat jumlah air yang di tambahkan tadi.
6. Hitung penambahan air yang diperlukan untuk membuat sample tanah dengan kadar air yang berbeda
7. Lakukan penambahan air sesuai dengan perhitungan lalu disimpan sample tanah tersebut selama 24 jam agar didapatkan kadar air yang benar-benar merata.
8. Timbang mold standar dalam keadaan bersih dan kosong dengan ketelitian 1 gr. Kemudian olesi dengan oli agar benda uji tersebut tidak melekat pada mold.
