TUGAS AKHIR DANDI WENLY SILAEN

PENGUJIAN NILAI KUAT GESER DAN KONSOLIDASI PADA TANAH GAMBUT DESA PALUPAKE KECAMATAN PADANG

TUALANG KABUPATEN LANGKAT

TUGAS AKHIR

diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

DANDI WENLY SILAEN 17 0404 136

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2021

ABSTRAK

Tanah gambut mempunyai sifat-sifat fisik yang kurang baik bagi keperluan konstruksi, mengingat tanah tersebut memiliki kekuatan geser yang rendah dan memiliki kembang susut yang tinggi disebabkan kurangnya kandungan mineral di dalamnya. Masalah utama pada tanah gambut adalah kadar air yang tinggi, kandungan mineral tanah yang rendah, kemampuan daya dukug rendah, kompressibilitas tinggi serta terdapat zat humic acid (COOH) di dalam bahan organik dari tanah gambut sehinga menyebabkan sulitnya dilakukan stabilisasi pada tanah gambut. Di tengah tuntutan kebutuhan kawasan pembangunan yang meningkat terus untuk pembangunan infrastruktur baru, maka meningkat pula pemanfaatan kawasan lahan gambut untuk kebutuhan konstruksi baik kebutuhahan industri maupun pemukiman. Tanah gambut memiliki karakteristik yang berbeda di setiap daerah dan karena itu perlu dilakukan penelitian tanah gambut terlebih dahulu pada lokasi perencanaan pembangunan diatas tanah gambut.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dan klasifikasi dari tanah gambut, menentukan nilai kadar air optimum dan berat volume kering maksimum berdasarkan uji proctor, mengetahui nilai kohesi (c) serta besar sudut geser dalam (𝜙) tanah gambut dengan menggunakan uji geser langsung (direct shear test), dan menentukan nilai indeks pemampatan (Cc) serta koefisien konsolidasi tanah gambut Desa Palupake Kecamatan Padang Tualang Kabupaten Langkat. Tanah gambut Desa Palupake Kecamatan Padang Tualang Kabupaten Langkat memiliki kadar air yang cukup tinggi (w) yaitu: 426,666%, berat spesifik (Gs) 1,300, berat volume basah (γb) 1,106 gr/cm³, berat volume kering (γd) 0,368 gr/cm³ dan angka pori (e) 5,616. Berdasarkan ASTM D44427-84 (1998), sampel tanah gambut memiliki kadar abu 5,230 (Medium ash peat), sampel tanah gambut memiliki kadar organic 94,780 (Medium ash peat), dan tergolong dalam tanah gambut highly acidic peat karena nilai kandungan ph sebesar 4.

Dari hasil pengujian Proctor Standar diperoleh kadar air optimum sebesar 30,320 dan berat isi kering maksimum sebesar 0,620 gr/cm³. Pengaruh pemadatan tanah gambur dalah menaikkan nilai berat volume kering sampel undisturbed 0,368 gr/cm³ menjadi 0,620 gr/cm³, Nilai sudut geser dalam tanah gambut tertinggi adalah jenis sampel 85% γ𝑑𝑚𝑎𝑥 yaitu 2,158° dengan kohesi 0,021 Mpa. Adapun indeks pemampatan (Cc) terhadap penurunan akibat pembebanan bertahap dan waktu pada tanah gambut yaitu: sampel 1 sebesar 0,704 dan sampel 2 sebesar 0,594 dan koefisien konsolidasi (Cv) yaitu sampel 1 sebesar 0,094 cm²/detik dan sampel 2 sebesar 0,078 cm²/detik. Kecepatan penurunan tergantung pada besarnya pembebanan yang diberikan.

Kata kunci: klasifikasi tanah, tanah gambut, kuat geser tanah, konsolidasi.

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul

“PENGUJIAN NILAI KUAT GESER DAN KONSOLIDASI PADA TANAH GAMBUT DESA PALUPAKE KECAMATAN PADANG TUALANG KABUPATEN LANGKAT” ini dimaksudkan untuk melengkapi persyaratan dalam menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara.

Dalam Tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak luput dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada beberapa pihak penting, yaitu:

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., selaku Dosen Pembimbing yang telah sabar memberi bimbingan, arahan, saran, kepercayaan serta dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Wakil Dekan 1 Fakultas Teknik Univesitas Sumatera Utara.

3. Alm. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D, selaku Kepala Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Dr. M. Ridwan Anas, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T., dan Ibu Ika Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku Dosen Pembanding dan Penguji penulis di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Ibu Ika Puji Hastuty, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. Orang tua saya, Bapak Lorencus Silaen dan Ibu Hotma Napitupulu yang selalu memberi doa, dukungan, kasih sayang, motivasi dan materi kepada saya sehingga saya bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Saudara-saudara saya : Daniel Silaen, Dahlia Wahyu Silaen, dan Dedi Wesly Silaen yang selalu memberikan semangat dan dukungan kepada saya.

11. Kepada seluruh Asisten Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan pengarahan kepada penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

12. Abangda Yogi alumni Teknik Sipil yang telah memberikin izin penulis untuk melakukan pengujian di Laboratorium CV. Lima Saudara dan Abangda Febriansyah yang telah membantu dan memberika penjelasan kepada penulis selama melakukan pengujian di Laboratorium CV. Lima Saudara.

13. Elisabet Kristin Rumahorbo, Josua Simatupang, William Edward Sihombing, Yoga Permana Putra Ambarita, dan Yogi Octavianda Surbakti sebagai teman seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

14. Sahabat saya Christian Vandinata Silaban yang telah membantu saya dalam pengambilan sampel untuk Tugas Akhir ini.

15. Teman setongkrongan saya di Warkop Gundaling yang selalu memberikan saya support dan dukungan dalam mengerjakan Tugas akhir ini.

16. Kontrakan uyee yang beranggotakan Charal Exelindo Silitonga, Bryan Victor Nugraha, Harry Pascha Sinaga, dan Yogi Hutauruk yang selalu mendukung saya.

17. Seluruh keluarga besar sipil stambuk 2017 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu yang telah memberikan bantuan, dukungan dan semangat dari awal hingga akhir perkuliahan di Teknik Sipil.

18. Abangda Alfonsus Hasugia, Yongkrisman Zebua dan Daniel Stephanes Siregar yang telah membantu dan memberikan penjelasan kepada penulis selama pekerjaan Tugas Akhir ini.

19. Kepada adik-adik stambuk 2020, terutama Endrico, Paul, Albert yang

20. Seluruh pihak yang membantu dan mendukung saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, saya sangat mengharapkan kritik serta saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf Pengajar serta rekan–

rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.Akhir kata, saya berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar–besarnya bagi kita semua.

Amin.

Medan, Agustus 2021

Dandi Wenly Silaen 17 0404 136

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 4

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Tanah ... 6

2.2 Tanah Gambut ... 7

2.2.1 Persebaran tanah gambut di Indonesia... 8

2.2.2 Klasifikasi tanah gambut ... 9

2.2.3 Karakteristik fisik tanah gambut ... 11

2.3 Pengujian Pemadatan dan Kuat Geser Tanah ... 14

2.3.1 Pemadatan tanah ... 14

2.3.2 Uji geser langsung (Direct Shear Test) ... 17

2.3.3 Kuat geser tanah ... 19

2.3.4 Daya Dukung Batas ... 21

2.4 Pengujian Konsolidasi ... 24

2.4.1 Penurunan konsolidasi ... 24

2.4.2. Konsolidasi tanah ... 26

2.4.3 Uji konsolidasi ... 27

2.5 Tinjauan Penelitian Terkait ... 29

3.1 Kegiatan Penelitian ... 33

3.2 Contoh Tanah Uji ... 35

3.3 Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Gambut ... 35

3.4 Instalasi Alat dan Penganbilan Sampel ... 36

3.4.1 Intalasi alat ... 36

3.4.2 Pengambilan sampel ... 36

3.5 Pelaksanaan Pengujian ... 37

3.5.1 Pengujian sifat fisik tanah ... 37

3.5.2 Pengujian compaction test ... 38

3.5.3 Direct shear test ... 40

3.5.4 Uji konsolidasi ... 41

3.6 Tahap Pengolahan Data dan Penyajian Data ... 43

3.7 Analisa Data ... 43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHSAN ... 44

4.1 Pendahuluan ... 44

4.2 Data Indeks Propertis ... 44

4.3 Klasifikasi Tanah Gambut ... 45

4.4 Unsur Mineral Tanah Gambut ... 45

4.5 Hasil Pengujian Kuat Geser Tanah Gambut ... 46

4.5.1 Compaction test ... 46

4.5.2 Direct shear test ... 47

4.5.3 Variasi nilai berat isi kering tanah gambut ... 52

4.5.4 Pengaruh kepadatan relative terhadap sudut geser dalam dan kohesi .. 53

4.5.5 Normal stress dan shear stress pada jenis sampel tanah gambut ... 56

4.6 Hasil Pengujian Konsolidasi... 57

4.6.1 Pengaruh pembebanan langsung dan bertahap terhadap kadar air ... 57

4.6.2 Pengaruh pembebanan langsung dan bertahap terhadap berat volume basah ... 59

4.6.3 Pengaruh pembebanan langsung dan bertahap terhadap berat volume kering ... 61

4.6.4 Hubungan waktu terhadap penurunan pada pembebanan bertahap ... 64

4.6.5 Hubungan waktu terhadap penurunan pada pembebanan langsung .... 66

4.6.6 Koefisien konsolidasi (Cv) pada Pembebanan bertahap ... 68

4.6.7 Kurva angka pori dengan tekanan efektif pada beban bertahap ... 69

4.6.8 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan ... 70

4.6.9 Indeks Pemampatan (Cc) pada Pembebanan Bertahap ... 72

4.7 Perbandingan data penelitian tanah gambut Desa Palupake Kecamatan Padang Tualang kabupaten Langkat, Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardingding Kabupaten Karo dan Desa Pulo Tagor Baru Kecamatan Galang Kabupaten Deli Serdang ... 73

4.8 Perbandingan Daya Dukung Tanah Gambut Sebelum Dipadatkan dan Sesudah Dipadatkan ... 74

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 75

5.1 Kesimpulan ... 75

5.2 Saran ... 76

DAFTAR PUSTAKA ... 77

LAMPIRAN ... 80

DAFTAR TABEL

BAB II

Tabel 2.1 Nilai Berat Jenis (Bowles, 1999) ... 13

Tabel 2.2 Nilai-nilai faktor daya dukung Terzaghi pada general shear failure .... 24

BAB IV Tabel 4.1 Data hasil pengujian indeks propertis tanah gambut (hasil penelitian laboratorium ,2021) ... 44

Tabel 4.2 Hasil pengujian kadar abu,kadar organik dan pH/keasaman tanah gambut (hasil penelitian laboratorium 2021) ... 45

Tabel 4.3 Hasil pengujian kandungan mineral tanah gambut ... 45

Tabel 4.4 Hasil pengujian pemadatan tanah gambut ... 46

Tabel 4.5 Data hasil pengujian geser langsung tanah gambut disturbed 85%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ... 47

Tabel 4.6 Data perhitungan regresi linear tanah gambut 85% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ... 49

Tabel 4.7 Hasil perhitungan regresi linear tanah gambut 85% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ... 50

Tabel 4.8 Variasi nilai berat isi kering tanah gambut ... 52

Tabel 4.9 Pengaruh kepadatan relatif (Rc) terhadap sudut geser dalam dan nilai kohesi tanah gambut ... 53

Tabel 4.10 Rekapitulasi nilai normal stress dan shear stress pada jenis sampel tanah gambut ... 56

Tabel 4.11 Pengaruh pembeban langsung terhadap kadar air ... 57

Tabel 4.12 Pengaruh pembebanan bertahap kadar air ... 58

Tabel 4.13 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume basah ... 60

Tabel 4.14 Pengaruh pembebanan bertahap terhadap berat volume basah ... 60

Tabel 4.15 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume kering ... 61

Tabel 4.16 Pengaruh pembebanan bertahap terhadap berat volume kering ... 62

Tabel 4.17 Koefisien konsolidasi tanah gambut pada beban bertahap ... 68

Tabel 4.18 Angka pori pada sampel 1 dan sampel 2 pada pembebanan bertahap ... 69

Tabel 4.19 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan bertahap sampel 1 dan sampel 2 ... 70

Tabel 4.20 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan langsung sampel 1 dan sampel 2 ... 71

Tabel 4.21 Indeks Pemampatan tanah gambut pada pembebanan bertahap……..72

Tabel 4.22 Perbandingan data penelitian sifat fisik tanah gambut Desa Palupake, Desa Lau Mulgap dan Desa Pulo Tagor Baru ... 73

Tabel 4.23 Perbandingan klasifikasi tanah gambut Desa Palupake, Desa Lau Mulgap dan Desa Pulo Tagor Baru ... 73

Tabel 4.24 Perbandingan kandungan mineral tanah gambut Desa Palupake, Desa Lau Mulgap dan Desa Pulo Tagor Baru ... 74 Tabel 4.25 Perbandingan Hasil Pengujian Pada Desa Palupake, Desa Lau

Mulgap dan Desa Pulo Tagor Baru ... 74

DAFTAR GAMBAR

BAB I

Gambar 1.1 Peta Sebaran Tanah Gambut di Pulau Sumatera (kementrian

lingkungan hidup dan kehutanan, 2019) ... 2 BAB II

Gambar 2.1 Karakteristik warna tanah gambut ( Sumber: Google, 2021 ) ... 11 Gambar 2.2 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah (Das, 1995) ... 16 Gambar 2.3 alat pengujian geser langsung (Sumber: SNI 3420:2016) ... 18 Gambar 2.4 Alat uji geser langsung dengan bagian-bagiannya (SNI 3420:

2016, 2016) ... 20 Gambar 2.5 Garis keruntuhan (failure plane) (Das, 1995) ... 22 Gambar 2.6 Grafik waktu-pemampatan selama konsolidasi untuk suatu

penambahan beban yang diberikan ( Das, 1995) ... 26 Gambar 2.7 Metode akar waktu (Taylor, 1948) ... 28 Gambar 2.8 Alat konsolidasi ( Dokumentasi Laboratorium Mekanika Tanah

FT USU, 2021) ... 29 Gambar 2.9 Skema alat oedometer test (Sumber: SNI 2812:2011) ... 29 BAB III

Gambar 3.1 diagram alir kegiatan penelitian ... 35 Gambar 3.2 Peta lokasi pengambilan sampel tanah gambut(Google Earth,

2021) ... 36 Gambar 3.3 Model 3D lokasi pengambilan sampel (Google Earth, 2021) ... 36 Gambar 3.4 Kondisi lapangan lokasi pengambilan sampel (Google Earth,

2021) ... 37 BAB IV

Gambar 4.1 Grafik hasil uji pemadatan dengan Proctor Standar ... 47 Gambar 4.2 Grafik hubungan horizontal displacement dengan shear stress

pada tanah gambut disturbed 85% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ... 50 Gambar 4.3 Grafik hubungan normal stress dengan shear stress pada tanah

gambut disturbed 85% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ... 51 Gambar 4.4 Grafik variasi nilai berat isi kering tanah gambut ... 53 Gambar 4.5 Grafik pengaruh berat volume kering tanah gambut terhadap

kepadatan relatif (Rc) ... 54 Gambar 4.6 Grafik pengaruh kepadatan relatif (Rc) terhadap sudut geser

dalam tanah gambut ... 55 Gambar 4.7 Grafik pengaruh kepadatan relatif (Rc)terhadap nilai kohesi

tanah gambut ... 55 Gambar 4.8 Grafik hubungan antara normal stress dengan shear stress ... 57 Gambar 4.9 Kurva hubungan kadar air terhadap waktu pembebanan pada

pembebanan langsung ... 58

Gambar 4.10 Kurva hubungan kadar air terhadap waktu pembebanan pada

pembebanan bertahap ... 59 Gambar 4.11 Kurva hubungan berat volume basah terhadap waktu

pembebaban pada pembebanan langsung ... 60 Gambar 4.12 Kurva hubungan berat volume basah terhadap waktu

pembebaban pada pembebanan bertahap ... 61 Gambar 4.13 Kurva hubungan berat volume kering terhadap waktu

pembebanan pada pembebanan langsung ... 62 Gambar 4.14 Kurva hubungan berat volume kering terhadap waktu

pembebanan pada pembebanan bertahap ... 63 Gambar 4.15 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (1)

pembebanan bertahap ... 64 Gambar 4.16 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (2)

pembebanan bertahap ... 65 Gambar 4.17 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (3)

pembebanan langsung 9,81 N ... 66 Gambar 4.18 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (4)

pembebanan langsung 39,226 N ... 67 Gambar 4.19 Kurva Cv gabungan sampel 1 dan sampel 2 beban bertahap ... 68 Gambar 4.20 Kurva gabungan angka pori dengan tekanan pada pembebanan

bertahap sampel 1 dan sampel 2 ... 69 Gambar 4.21 Kurva gabungan angka pori dengan waktu pembebanan pada

beban bertahap sampel 1 dan sampel 2 ... 70 Gambar 4.22 Kurva gabungan angka pori dengan waktu pembebanan pada

beban langsung sampel 1 dan sampel 2 ... 71

DAFTAR NOTASI

𝑤 Kadar air (%)

𝑒 Angka pori

𝑤wet Massa tanah basah (gr)

𝑤dry Volume tanah kering (gr)

V Volume total tanah (cm³)

W Berat tanah (gr)

𝑊s Berat butiran padat (gr)

𝑊w Berat air (%)

𝑉s Volume pori (cm³)

𝛾b Berat isi basah (gr/cm³) 𝛾d Berat isi kering (gr/cm³) 𝛾s Berat isi padat (gr/cm³) 𝛾w Berat isi air (gr/cm³)

𝐺s Berat spesifik tanah

𝜏𝑓 Kuat geser tanah (Mpa)

𝑐 Kohesi tanah (Mpa)

𝜎 Tegangan normal pada bidang yang ditinjau (Mpa)

𝜙 Sudut geser dalam tanah (°)

𝑞u Daya dukung tanah ultimit (kg/cm³)

𝐷𝑓 Kedalaman pondasi dari permukaan tanah (cm) 𝑁𝑐 , 𝑁𝑞 , 𝑁𝛾 Nilai-nilai daktor daya dukung yang tidak berdimensi

𝑅𝑐 Kepadatan relatif (%)

γdlapangan Berat isi kering dilapangan (gr/cm³)

γw(maks)-lab Berat isi kering maksimum dilaboratorium (gr/cm³)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A : INDEX PROPERTIES A-1 Kadar Air (Water Content)

A-2 Berat Spesifik (Spesific Gravity) LAMPIRAN B : CONSOLIDATION TEST

B-1 Uji Konsolidasi Beban Bertahap Sampel 1 (Consolidation Test) B-2 Uji Konsolidasi Beban Bertahap Sampel 2 (Consolidation Test) B-3 Uji Konsolidasi Beban Langsung Sampel 1 (Consolidation Test) B-4 Uji Konsolidasi Beban Langsung Sampel 2 (Consolidation Test) LAMPIRAN C : COMPACTION TEST

C-1 Compaction Test (Uji Pemadatan) LAMPIRAN D : DIRECT SHEAR TEST

D-1A Uji Berat Isi (Density Test) (Sampel Undisturbed)

D-1B Uji Geser Langsung Sampel Undisturbed (Direct Shear Test) D-2A Uji Berat Isi (Density Test) (Sampel Disturbed)

D-2B Uji Geser Langsung Sampel Disturbed (Direct Shear Test) D-3A Uji Berat Isi (Density Test) (Sampel Disturbed 85%)

D-3B Uji Geser Langsung Sampel Disturbed 85% (Direct Shear Test) D-4A Uji Berat Isi (Density Test) (Sampel Disturbed 83%)

D-4B Uji Geser Langsung Sampel Disturbed 83% (Direct Shear Test) D-5A Uji Berat Isi (Density Test) (Sampel Disturbed 80%)

D-5B Uji Geser Langsung Sampel Disturbed 80% (Direct Shear Test) LAMPIRAN E : ASTM

LAMPIRAN F : DOKUMENTASI

LAMPIRAN G : SERTIFIKAT HASIL UJI KANDUNGAN MINERALOGI

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Tanah merupakan lapisan teratas lapisan bumi, dalam pengertian teknik secara umum tanah didenifisikan sebagai material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk yang berpartikel padat disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel pada tersebut (Das, 1995).

Dalam dunia konstruksi, tanah memiliki peran yang sangat penting dalam sebuah konstruksi bangunan. Dimana fungsi utama dari tanah adalah sebagai pendukung pondasi untuk menahan beban yang ada diatasnya dan dapat memikul seluruh beban bangunan dan meneruskannya kedalam tanah sampai lapisan atau kedalaman tertentu. Kekuatan dari suatu tanah sangat mempengaruhi bangunan yang berdiri diatasnya. Sehingga saat melakukan pekerjaan konstruksi sangat penting dilakukannya penelitian terhadap jenis tanah yang akan dibangun. Salah satu jenis tanah yang sering menjadi persoalan adalah jenis tanah gambut.

Tanah gambut merupakan tanah yang terbentuk dari hasil dekomposisi vegetasi pepohonan yang tidak sempurna karena tanahnya anaerob atau digenangi air. Material organik dari proses dekomposisi tersebut menumpuk dalam waktu lama sehingga membentuk berbagai lapisan tanah. Tanah gambut terdapat pada lapisan tanah yang paling atas yang ketebalannya 50 cm dari permukaan tanah.

Tanah gambut mempunyai sifat-sifat fisik yang kurang baik bagi keperluan konstruksi, mengingat tanah tersebut memiliki kekuatan geser yang rendah dan memiliki kembang susut yang tinggi disebabkan kurangnya kandungan mineral di dalamnya. Masalah utama pada tanah gambut adalah kadar air yang tinggi, kandungan mineral tanah yang rendah, kemampuan daya dukug rendah, kompressibilitas tinggi serta terdapat zat humic acid (COOH) di dalam bahan organik dari tanah gambut sehinga menyebabkan sulitnya dilakukan stabilisasi pada tanah gambut. Di tengah tuntutan kebutuhan kawasan pembangunan yang

meningkat terus untuk pembangunan infrastruktur baru, maka meningkat pula pemanfaatan kawasan lahan gambut untuk kebutuhan konstruksi baik kebutuhahan industri maupun pemukiman.

Maka dari itu, karena sifat dari gambut yang kurang baik bagi keperluan kontruksi perlu dilakukan pengujian yang lebih lanjut dalam bidang Teknik sipil yaitu dengan melakukan pengujian di laboratorium. Penulis akan mencoba melakukan pengujian direct shear test dan konsolidasi untuk mengetahui nilai kohesi, nilai sudut geser dan besar penurunan yang terjadi pada tanah gambut.

Berikut peta sebaran tanah gambut yang ada di wilayah sumatera:

Gambar 1. 1 Peta Sebaran Tanah Gambut di Pulau Sumatera (kementrian lingkungan hidup dan kehutanan, 2019)

1.2 Perumusan Masalah

Dari latar belakang dapat dirumuskan suatu permasalahan sebagai berikut:

a. Bagaimana sifat-sifat (index properties) dan klasifikasi dari tanah gambut ? b. Berapa nilai kadar air optimum dan berat volume air kering maksimum

berdasarkan uji Proctor ?

c. Bagaimana pengaruh nilai berat isi kering tanah gambut terhadap nilai kohesi dan sudut geser dalamnya ?

d. Berapa besar nilai indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) tanah gambut ?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah:

a. Mengetahui sifat-sifat indeks (index properties) dan klasifikasi dari tanah gambut.

b. Menentukan nilai kadar air optimum dan berat volume kering maksimum berdasarkan uji proctor.

c. Mengetahui nilai kohesi (c) dan besar sudut geser dalam (𝜙) tanah gambut dengan menggunakan uji geser langsung (direct shear test).

d. Menentukan nilai indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) tanah gambut.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penilitian ini adalah:

a. Sebagai dasar acuan untuk perancang konstruksi di atas tanah gambut, mengamati dan memprediksi besarnya nilai kuat geser tanah serta besarnya penurunan dan daya rembes tanah gambut akibat pembebanan.

b. Dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat umum pada tanah gambut.

c. Pihak-pihak yang memerlukan informasi dan mempelajari hal-hal yang dibahas dalam laporan tugas akhir.

d. Sebagai bahan perbandingan tentang tanah gambut pada pengujian direct shear test dan konsolidasi selanjutnya.

1.5 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini tentunya banyak parameter yang berkaitan dan perlu di lakukan batasan masalah yang hanya dilakukan dalam penelitian ini. Adapun batasan masalah tersebut antara lain:

a. Tanah gambut yang digunakan diambil dari Desa Palupake, Kecamatan Padang tualang, Kabupaten Langkat.

b. Pengujian Direct Shear Test untuk tanah gambut yang tidak terganggu, tanah gambut yang terganggu dan tanah gambut yang telah dipadatkan dengan nilai kadar air optimum yang berbeda.

c. Pengujian sifat fisis (tahap pemeriksaan) yang dilakukan:

x Kadar air (2 sampel tanah undisturbed) x Berat jenis (2 sampel tanah undisturbed) x Kadar abu (1 sampel tanah disturbed) x Kadar serat (1 sampel tanah disturbed) x Kadar organik (1 sampel tanah disturbed)

d. Pengujian konsolidasi dilakukan dengan menggunakan alat konsolidasi dengan pembacaan dial dalam waktu 24 jam selama 1 minggu dan pemberian beban bervariasi:

x Pembebanan bertahap (2 sampel tanah undisturbed, dengan beban 9,806 N, 19,613 N, 39,226, 78,453 N, 156,906, 78,453 N, 39,226 N, 19,613 N dan 9,806 N)

x Pembebanan langsung (2 sampel tanah undisturbed, dengan beban 9,806 N dan 39,226 N)

1.6 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sitematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi uraian umum dan khusus tentang jenis tanah gambut, pengujian direct shear test dan pengujian konsolidasi yang akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang diperoleh.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang uraian persiapan dan tahapan-tahapan penelitian yang mencakup penyediaan dan proses pengambilan sampel hingga pelaksanaan pengujian di laboratorium, hingga analisis hasil yang diperoleh dari data laboratorium.

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang klasifikasi tanah gambut yang diteliti dan pembahasan mengenai sifat-sifat indeks tanah gambut, mengetahui nilai kohesi (c) dan besar sudut geser dalam (𝜙) tanah gambut dengan menggunakan uji geser langsung (direct shear test ), menentukan nilai indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) tanah gambut.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dan beberapa saran untuk penelitian selanjutnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanah

Tanah adalah lapisan teratas lapisan bumi, yang merupakan bahan bangunan yang berasal dari alam. 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 dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut (Das, 1995).

Tanah berasal dari pelapukan batuan, yang prosesnya dapat secara fisis maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat batuan induk yang merupakan material asalnya juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menyebabkan terjadinya pelapukan batuan tersebut (Hardiyatmo, 2002). Secara fisis dapat diakibatkan dengan erosi oleh air, angin atau perpecahan akibat pembekuan dan pencairan es dalam batuan. Sedangkan cara kimiawi, mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui reaksi kimia. Air dan karbon dioksida dari udara membentuk asam-asam karbon yang kemudian bereaksi dengan mineral-mineral batuan dan membentuk mineral-mineral baru ditambah garam-garam terlarut. Akibat dari pembentukan tanah secara kimiawi, maka tanah mempunyai struktur dan sifat-sifat yang berbeda (Das, 1985).

Tanah merupakan material yang sangat penting dalam bidang teknik sipil.

Semua sistem pembebanan produk teknik sipil berhubungan langsung dengan tanah serta sifat – sifatnya, baik itu sifat fisik, mekanis, maupun kimiawi. Fungsi tanah bagi konstruksi bangunan sipil yaitu sebagai:

1. Media dukung bangunan bagi semua bangunan.

2. Sumber gaya luar bagi bangunan dinding penahan tanah.

3. Bahan konstruksi (misal: pada tanggul dan bendungan).

2.2 Tanah Gambut

Tanah gambut merupakan salah satu jenis tanah dimana material atau bahan organik yang tertimbun secara alami mengandung banyak air dan bersifat tidak mampat. Namun bukan berarti seluruh tanah yang mengandung banyak air merupakan tanah gambut. Menurut Andriesse (1992) dalam Noor (2001), gambut adalah tanah organik tetapi tidak berarti bahwa tanah organik adalah tanah gambut.

Gambut memiliki banyak istilah padanan dalam bahasa asing, antara lain peat, bog, moor, mire atau fen.

Secara alamiah tanah gambut memiliki tingkat kesuburan rendah, karena kandungan unsur haranya rendah dan mengandung beragam asam-asam organik yang sebagian bersifat racun bagi tanaman. Namun demikian asam-asam tersebut merupakan bagian aktif dari tanah, yang menentukan kemampuan gambut untuk menahan unsur hara. Karakteristik dari asam-asam organik ini akan menentukan sifat kimia gambut. Untuk mengurangi pengaruh buruk asam-asam organik yang beracun, dapat dilakukan dengan menambahkan bahan-bahan yang banyak mengandung kation polivalen seperti Fe, Al, Cu, dan Zn. Kation-kation tersebut membentuk ikatan koordinasi dengan ligan organik membentuk senyawa kompleks/khelat (Hartatik et al, 2011).

Tanah gambut umumnya memiliki kapasitas tukar kation (KTK) tinggi dan kejenuhan basa (KB) rendah. Kapasitas tukar kation tanah gambut lebih tinggi10 dibandingkan dengan tanah mineral dan semakin tinggi dengan meningkatkannya kandungan bahan organik. Nilai KTK memegang peranan penting dalam pengelolaan tanah dan dapat menjadi penciri sebuah kesuburan tanah. Kapasitas tukar kation pada tanah umumnyatergantung pada jumlah muatan negative yang berada pada kompleks jerapan (Agus dan Subika, 2008).

Ciri-ciri tanah gambut yang mudah dikenali adalah strukturnya yang mudah dihancurkan pada keadaan kering, berat isi gambut sangat rendah jika dibandingkan dengan tanah mineral yaitu 0,2 kn/m³ hingga 0,3 kn/m³. Sifat ini menunjukkan bahwa bila terjadi pengeringan yang berlebih maka ketika diberikan air kembali terhadap tanah gambut maka tidak dapat basah lagi seperti semula yang menyebabkan pengurangan kemampuan retensi air dan rentan mengalami erosi.

Tanah gambut mempunyai warna coklat tua sampai kehitaman karena mengalami

proses dekomposisi yaitu proses penguraian kembali oleh mikroorganisme sehingga muncul senyawa-senyawa humus yang berwarna agak gelap (Trisurya, 2008).

2.2.1 Persebaran tanah gambut di Indonesia

Persebaran tanah gambut di Indonesia sangat beragam menurut para peneleti, sehingga mengakibatkan adanya perbedaan mengenai perkiraan luas tanah gambut di Indonesia. Adanya perbedaan perkiraan luas tanah gambut tersebut didasari oleh perbedaan dalam menentukan kriteria tanah gambut, deskripsi tanah gambut itu sendiri, serta metode yang berbeda dalam pemetaan tanah gambut.

Luas lahan rawa gambut di Indonesia diperkirakan 20,6 juta hektar atau sekitar 10,8 persen dari luas daratan Indonesia. Dari luasan tersebut sekitar 7,2 juta hektar atau 35% nya terdapat di Pulai Sumatera. Lahan rawa gambut merupakan bagian dari sumberdaya alam yang mempunyai fungsi untuk pelestarian sumberdaya air, peredam banjir, pencegah intrusi air laut, pendukung berbagai kehidupan atau keanekaragaman hayati, pengendali iklim (melalui kemampuannya dalam menyerap dan menyimpan karbon) dan sebagainya (Wahyunto dkk, 2003).

Menurut Euroconsult (1984) Indonesia merupakan negara keempat dengan luas lahan rawa gambut terluas di dunia yaitu sekitar 17 juta hektar, setelah Kanada (170 juta hektar), Rusia 150 juta hektar, dan Amerika Serikat 40 juta hektar.

Menurut (Polak, 1975 dan Andriesse, 1988) luas lahan gambut di Indonesia antara 16-17 juta hektar. Sebagian besar dari bahan gambut masih terlihat jelas bentuk asalnya, terutama yang berasal dari kayu dan daun. Hanya sebagian kecil saja berupa komponen tumbuhan sudah tidak lagi terlihat secara jelas bentuk tumbuhan asalnya. Namun demikina, apabila diamati secara lebih cermat ternyata bahan yang mendominasi gambut di Indonesia umumnya berasal dari kayu.

Sebagian dari proses akumulasi bahan gambut dipengaruhi proses “erosi- transportasi-deposisi” tanah mineral halus (fine-textured weathering products) berasal dari Tertiary Facies (Furukawa dan Sabiham, 1985).

2.2.2 Klasifikasi tanah gambut

Secara umum dalam klasifikasi tanah, tanah gambut dikenal sebagai Organosol atau Histosols yaitu tanah yang memiliki lapisan bahan organik dengan berat jenis (BD) dalam keadaan lembab < 0,1 g/cm³ dengan tebal > 60 cm atau lapisan organik dengan BD > 0,1 g/cm³ dengan tebal > 40 cm (Soil Survey Staff, 2003).

Gambut diklasifikasikan lagi berdasarkan berbagai sudut pandang yang berbeda; dari tingkat kematangan, kedalaman, kesuburan dan posisi pembentukannya. Berdasarkan tingkat kematangannya, gambut dibedakan menjadi:

1) Gambut saprik (matang) adalah gambut yang sudah melapuk lanjut dan bahan asalnya tidak dikenali, berwarna coklat tua sampai hitam, dan bila diremas kandungan seratnya < 15%.

2) Gambut hemik (setengah matang) adalah gambut setengah lapuk, sebagian bahan asalnya masih bisa dikenali, berwarma coklat, dan bila diremas bahan seratnya 15 – 75%.

3) Gambut fibrik (mentah) adalah gambut yang belum melapuk, bahan asalnya masih bisa dikenali, berwarna coklat, dan bila diremas >75% seratnya masih tersisa.

Berdasarkan tingkat kesuburannya, gambut dibedakan menjadi:

a) Gambut eutrofik adalah gambut yang subur yang kaya akan bahan mineral dan basa-basa serta unsur hara lainnya. Gambut yang relatif subur biasanya adalah gambut yang tipis dan dipengaruhi oleh sedimen sungai atau laut.

b) Gambut mesotrofik adalah gambut yang agak subur karena memiliki kandungan mineral dan basa-basa sedang.

c) gambut oligotrofik adalah gambut yang tidak subur karena miskin mineral dan basa-basa. Bagian kubah gambut dan gambut tebal yang jauh dari pengaruh lumpur sungai biasanya tergolong gambut oligotrofik.

Klasifikasi tanah gambut berdasarkan ASTM D4427-92 (2002) 1) Kadar Abu

a. Low-ash-peat : Kadar abu < 5%

b. Medium ash-peat : Kadar abu 5-15%

c. High ash-peat : Kadar abu > 15%

2) Kadar Serat

a. Fibric peat : Kadar serat > 67%

b. Hemic peat : Kadar serat 33-67%

c. Sapric peat : Kadar serat > 67%

3) Kadar Asam

a. Highly acidic dengan kadar asam < 4,5

b. Moderately acidic dengan kadar asam 4,5 - 5,5 c. Slightly acidic dengan kadar asam 5,5 - 7

d. Basic dengan kadar asam > 7.

Karakteristik gambut dari pengamatan visual yaitu memiliki warna coklat sampai kehitaman. Selain itu, gambut berserat dikarenakan tanah ini berasal dari dekomposisi sisa-sisa tumbuhan atau vegetasi sehingga memiliki bau dan tekstur yang khas.

2.2.3 Karakteristik fisik tanah gambut

Karakteristik fisik gambut yang penting dalam pemanfaatannya untuk pertanian meliputi kadar air, berat isi (bulk density, BD), daya menahan beban (bearing capacity), penurunan permukaan (subsiden), dan mengering tidak balik (irriversible drying).

Kadar air tanah gambut berkisar antara 100 – 1.300% dari berat keringnya (Mutalib et al., 1991). Artinya bahwa gambut mampu menyerap air sampai 13 kali bobotnya. Dengan demikian, sampai batas tertentu, kubah gambut mampu mengalirkan air ke areal sekelilingnya. Kadar air yang tinggi menyebabkan BD menjadi rendah, gambut menjadi lembek dan daya menahan bebannya rendah (Nugroho, et al, 1997; Widjaja-Adhi, 1997). BD tanah gambut lapisan atas bervariasi antara 0,1 sampai 0,2 g/cm³ tergantung pada tingkat dekomposisinya.

Gambut fibrik yang umumnya berada di lapisan bawah memiliki BD lebih rendah dari 0,1 g/cm³, tapi gambut pantai dan gambut di jalur aliran sungai bisa memiliki BD > 0,2 g cm-3 (Tie and Lim, 1991) karena adanya pengaruh tanah mineral.

Tanah pada dasarnya memiliki beberapa sifat fisik. Begitu juga halnya dengan tanah gambut. Secara umum, tanah gambut memiliki bebrapa sifat fisik, yaitu:

1. Kadar Air

Menurut Nasution (2004) lapisan tanah gambut terdapat di sekitar daerah hutan tropis dan dataran rendah dimana faktor genangan air, lembah, dan panas udara yang relatif kurang. Sehingga tanah gambut memiliki kadar air yang tinggi.

Kadar air ditentukan dengan cara menimbang tanah lalu dikeringkan di dalam oven dengan suhu 105°C-110°C selama 24 jam, kemudian tanah kembali ditimbang. Maka perbandingan antara berat air dan berat padat butiran yang sudah dioven tersebut disebut dengan kadar air (w). Untuk mencari kadar air, digunakan persamaan berikut:

𝑤(%) = ^𝑊𝑤

𝑊_𝑠 =^{𝑊−𝑊𝑠}

𝑊_𝑠 𝑥 100 (2.1)

Dimana :

w = Kadar Air W = Berat Total (gr)

Ws = Berat Butiran Padat (gr) 2. Berat Jenis

Berat jenis (Gs) merupakan perbandingan relatif antara massa jenis sebuah zat dengan massa jenis air murni. Air murni bermassa jenis 1 g/cm³ atau 1000 kg/m³. Berat jenis tidak mempunyai satuan atau dimensi. Untuk mencari berat jenis, digunakan persamaan berikut:

𝐺_𝑠 = ^𝛾𝑠

𝛾_𝑤 (2.2)

Dimana:

𝛾_𝑠 : berat volume padat (gr/cm³) 𝛾_𝑤 : berat volume air (gr/cm³) 𝐺_𝑠 : berat jenis tanah

Harga setiap jenis tanah dapat ditentukan melalui praktikum di laboratorium mekanika tanah. Berikut nilai masing-masing berat jenis tanah pada Tabel di bawah :

Tabel 2.1 Nilai Berat Jenis (Bowles, 1999)

Macam Tanah Berat Jenis

Kerikil 2,65 - 2,68

Pasir 2,65 - 2,68

Lanau tak organik 2,62 - 2,68 Lempung organik 2,58 - 2,65 Lempung tak organik 2,68 - 2,75

Humus 1,37

Gambut 1,25 - 1,80

3. Angka Pori (e)

Angka pori adalah perbandingan antara volume pori dan volume partikel padat. Angka pori untuk tanah gambut sangat besar, terutama tanah gambut berserat. Namun tanah gambut tidak berserat mempunyai angka pori sangat kecil sekitar 2,000. Persamaan untuk mencari angka pori yaitu :

𝑒 = ^𝑉𝑉

𝑉_𝑆 (2.3)

Dimana:

𝑒 : angka pori

𝑉_𝑣 : volume rongga (cm³) 𝑉_𝑠 : volume butiran (cm³) 4. Berat Volume

Berat volume (γ) adalah berat tanah per satuan volume. Berat volume tanah gambut berkisar antara 0,9 t/m³ –1.25 t/m³. Para ahli tanah kadang-kadang menyebut berat volume (unit weight) sebagai berat volume basah (moist unit weight). Persamaan untuk mencari berat volume, yaitu:

γ = ^𝑊

𝑉 (2.4)

Dimana:

𝛾 : berat volume basah (gr/cm³) 𝑊 : berat butiran tanah (gr) 𝑉 : volume total tanah (cm³)

2.3 Pengujian Pemadatan dan Kuat Geser Tanah 2.3.1 Pemadatan tanah

Pemadatan tanah adalah suatu proses memadatkan partikel tanah sehingga terjadi pengurangan volume udara dan volume air dengan memakai cara mekanis.

Pemadatan dilakukan bila tanah dilapangan membutuhkan perbaikan untuk mendukung konstruksi diatasnya, atau tanah akan digunakan sebagai bahan timbunan. Maksud dari pemadatan tanah adalah sebagai beriku :

1. Menambahkan nilai kuat geser tanah,

2. Mengurangi sifat mudah mampat (kompresibilitas), 3. Mengurangi sifat permeabilitas, dan

4. Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar air dan lainlainnya.

Kepadatan tanah tergantung pada nilai kadar air, saat air ditambahkan pada pemadatan, air ini melunakan partikel-partikel tanah. Partikel-partikel tanah menggelincir satu sama lain dan bergerak pada posisi yang lebih rapat. Jika kadar air tanah sedikit maka tanah akan keras begitu pula sebaliknya, bila kadar air banyak maka tanah akan menjadi lunak atau cair. Pemadatan yang dilakukan pada saat kadar air lebih tinggi daripada kadar air optimumnya akan memberikan pengaruh terhadap sifat tanah.

Pemadatan tanah dinyatakan sebagai perubahan menurunnya volume atau naiknya kerapatan isi suatu massa tanah, yaitu makin merapatnya partikel-partikel padatan tanah. Dari segi stuktur, tanah sebagai suatu kerangka dimana partikel- partikel padatan yang melingkupi ruang-ruang yang terisi oleh gas-gas dan cairan, atau terjadinya perubahan ciri fisik tanah, dimana tanah menjadi lebih padat adalah karena hancurnya kerangka tanah oleh kerja gaya mekanis pada tanah (McKyes, 1985).

Uji pemadatan tanah atau Proctor Standard adalah metode laboratorium untuk menentukan eksperimental kadar air yang optimal dimana suatu jenis tanah tertentu akan menjadi paling padat dan mencapai kepadatan kering maksimum. Teori pemadatan pertama kali dikembangkan oleh R.R. Proctor. Empat variabel pemadatan tanah yang didefinisikan oleh Proctor yaitu usaha pemadatan atau energi

lain-lain), kadar air, dan berat isi kering.

Hubungan berat volume kering (𝛾d) dengan berat volume basah (𝛾b) dan kadar air (%) dinyatakan dalam persamaan :

γ_𝑑 = ^𝛾𝑏

1+𝑤 (2.5)

Dimana :

γd = berat volume kering (gr/cm³) γb = berat volume basah (gr/cm³) w = kadar air (%)

Grafik hubungan antara berat isi kering tanah dan kadar air dapat diperoleh dari persamaan di atas seperti pada Gambar 2.2. Dari grafik ini dapat ditentukan juga kadar air optimum (wopt) dan berat isi kering maksimum (γdmax).

Gambar 2.2 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah (Das, 1995)

Garis ZAV (Zero Air Void Line) adalah hubungan antara berat isi kering dengan kadar air bila derajat kejenuhan 100%, yaitu bila pori tanah sama sekali tidak mengandung udara. Grafik ini berguna sebagai petunjuk pada waktu menggambarkan grafik pemadatan. Grafik tersebut berada di bawah ZAV dan biasanya grafik tersebut tidak lurus tetapi agak cekung ke atas. Apabila kurva pemadatan yang dihasilkan berada lebih dekat di bawah dengan garis ZAV maka hal tersebut menunjukan tanah yang dipadatkan memiliki derajat kejenuhan mendekati 100% dan sedikit mengandung udara. Pada penelitian ini, percobaan pemadatan tanah di laboratorium yang digunakan untuk menentukan kadar air optimum dan berat isi kering maksimum adalah percobaan pemadatan standar (standard proctor).

Secara teoritis berat isi kering maksimum pada suatu kadar air tertentu dengan pori-pori tanah tidak mengandung udara sama sekali (zero air void/ZAV) dapat dirumuskan:

γ_𝑧𝑎𝑣 = ^{𝐺𝑠γ𝑤}

1+𝑤𝐺_𝑠 (2.6)

Dimana :

𝛾zav = berat volume pada kondisi ZAV (gr/cm³) 𝛾w = berat volume air (gr/cm³)

Gs = berat spesifik tanah

Pada hamper semua spesifikasi untuk pekerjaan tanah, kontraktor diharuskan untuk mencapai suatu kepadatan lapangan yang berupa berat isi kering sebesar 90 sampai 95% berat isi kering maksimum tanah tersebut. Berat isi kering maksimum itu didapat dari hasil percobaan dengan uji Proctor Standaratau dimodifikasi di laboratorium. Spesifikasi untuk pemadatan di lapangan dengan memakai pemadatan relatif ataupun kepadatan relatif adalah produk spesifikasi yang terakhir. Kepadatan relatif (relative compaction) adalah perbandingan berat isi kering pada kondisi yang ada dengan berat isi kering maksimumnya atau,

Dimana :

Rc = kepadatan relatif (%)

𝛾d-lapangan = berat isi kering di lapangan (gr/cm³)

𝛾d(max)-lab = berat isi kering maksimum di laboratorium(gr/cm³) 2.3.2 Uji geser langsung (Direct Shear Test)

Pengujian geser langsung adalah salah satu pengujian yang bertujuan untuk menentukan parameter kuat geser tanah yang berupa nilai kohesi dan sudut geser.

Peralatan pengujian geser langsung yaitu kotak geser dari besi yang berfungsi sebagai wadah benda uji. Kotak geser tersebut terbagi menjadi dua bagian yang sama. Tegangan normal pada benda uji diberikan dari atas kotak geser. Gaya geser diterapkan pada setengah bagian atau dari bagian kotak geser untuk memberikan geseran pada bagian tengah-tengah benda uji (Hardiyatmo, 2010).

Peralatan pengujian geser langsung meliputi kotak geser dari besi, yang berfungsi sebagai tempat benda uji. Kotak geser tempat benda uji dapat berbentuk bujursangkar maupun lingkaran, dengan luas kira-kira 19,35 cm² sampai 25,8 cm² dengan tinggi 2,54 cm². Kotak terpisah menjadi 2 bagian yang sama. Tegangan normal pada benda uji diberikan dari atas kotak geser. Gaya geser diterapkan pada setengah bagian atas dari kotak geser, untuk memberikan geseran pada tengahtengah benda uji. Skema dari pengujian kuat geser pada uji geser langsung dapat dilihat pada Gambar di bawah ini :

Gambar 2. 3 Alat pengujian geser langsung (Sumber: SNI 3420:2016)

Cara pengujian geser langsung ini terdapat dua cara yaitu, tegangan geser terkendali (stress controlled) dan regangan terkendali (strain controlled). Pada pengujian tegangan terkendali, tegangan geser diberikan dengan menambahkan beban mati secara bertahap dan dengan penambahan yang sama besarnya setiap kali sampai runtuh. Pada uji regangan terkendali, suatu kecepatan gerak mendatar tertentu dilakukan pada bagian belahan atas dari pergerakan geser horizontal tersebut dapat diukur dengan bantuan sebuah arloji ukur horizontal.

Setelah mendapatkan data-data arloji ukur horizontal, maka tegangan geser dapat dihitung dengan rumus:

τ = ^P

A (2.8)

Dimana :

τ : tegangan geser (MPa)

P : gaya geser (pembacaan dial x kalibrasi) A : luas penampang sampel (cm²)

Tegangan normal dapat dihitung dengan rumus:

σ =^N

A (2.9)

Dimana :

σ : tegangan normal (MPa) N : beban normal (N)

A : luas penampang sampel (cm²)

2.3.3 Kuat geser tanah

Kekuatan geser tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut persatuan luas terhadap keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalam tanah yang dimaksud (Das, 1985). Dalam buku yang lain juga telah disebutkan bahwa kekuatan geser tanah adalah kekuatan dalam memikul beban-beban atau gaya yang dapat menyebabkan terjadinya kelongsoran, keruntuhan, gelincir dan pergeseran tanah.

Tujuan dari percobaan Pemeriksaan ini dimaksudkan untuk menentukan parameter kuat geser tanah kohesi (c) dan sudut geser tanah (𝜙). Tanah diketahui bahwa apabila deformasi plastis dalam tanah berbutir halus menjadi lebih besar akibat pembebanan yang makin besar, maka dalam zona kritis mengalami orientasi butir. Apabila beban cukup besar dan butir tanah (dengan jumlah yang cukup) dalam zona kritis mengalami keruntuhan geser. Pada atau dekat daerah tersebut, tanah geser atau kekuatan tanah dikatakan telah dilampaui.

Gambar 2. 4 Alat uji geser langsung dengan bagian-bagiannya (SNI 3420:2016, 2016)

Kuat geser tanah dipengaruhi oleh tegangan normal dari masa tanah di sekitarnya, susunan kerangka butiran dan ikatan kohesi diantara butiran-butirannya, dimana faktor-faktor tersebutlah yang membentuk hambatan geser yang menahan terjadinya keruntuhan atau pergeseran pada masa tanah manakala mengalami tekanan beban (Imam Subekti, 2017).

Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakangaya tahanan internal yang bekerja per satuan luasmasa tanah untuk menahan keruntuhan ataukegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masatanah tersebut. Hubungan antara kedua tegangan tersebut :

𝜏f = f (σ) (2.10)

Pada tahun 1776, Coulomb mendefinisikan persamaan mengenai kuat geser tanah yang diuraikan dengan rumus:

𝜏f = c + 𝜎 𝑡𝑎𝑛 𝜙 (2.11) Dimana :

𝜏f = kuat geser tanah (MPa) c = kohesi tanah (MPa)

𝜎 = tegangan efektif pada bidang yang ditinjau (MPa) 𝜙 = sudut geser dalam tanah (angle of internal friction) (°) Ada beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain :

1. Pengujian geser langsung (direct sehar test) 2. Pengujian triaksial (triaxial test)

3. Pengujian kuat tekan bebas

4. Pengujian baling-baling (vane shear test)

Pengujian kuat geser ini dilakukan untuk mendapatkan parameter kuat geser.

Namun pada penelitian ini penulis akan menggunakan pengujian geser langsung (direct shear test) untuk menentukan kuat geser tanah gambut pada Desa Palupake Kecamatan Padang Tualang Kabupaten Langkat Provinsi Sumatera Utara.

2.3.4 Daya Dukung Batas

Daya dukung tanah adalah parameter tanah yang berkenaan dengan kekuatan tanah yang menopang suatu beban di atasnya. Daya dukung tanah dipengaruhi oleh jumlah air yang terdapat di dalamnya, kohesi tanah, sudut geser dalam, dan tegangan normal tanah. Menurut Terzaghi (1943) daya dukung tanah ditinjau sebagai suatu pondasi berbentuk menerus, dengan lebar ‘B’ yang terletak di atas tanah yang homogen dan dibebani dengan beban terbagi rata.

Daya dukung tanah merupakan salah satu faktor penting dalam perencanaan pondasi beserta struktur diatasnya. Daya dukung yang diharapkan untuk mendukung pondasi adalah daya dukung yang mampu memikul beban struktur, sehingga pondasi mengalami penurunan yang masih berada dalam batas toleransi.

Tanah memiliki sifat untuk meningkatkan kepadatan dan kekuatan gesernya apabila mendapat tekanan berupa beban. Apabila beban yang bekerja pada tanah pondasi telah melampaui daya dukung batasnya, tegangan geser yang ditimbulkan di dalam tanah melampaui ketahanan geser pondasi, maka akan terjadi keruntuhan geser pada tanah pondasi.

Menurut Terzaghi untuk menghitung daya dukung tanah. Teori Terzaghi berlaku untuk pondasi dangkal (d ≤ B). Bila dianggap pondasi panjang tak terhingga, maka garis keruntuhan (failure plane) dapat digambarkan seperti berikut:

Gambar 2.5 Garis keruntuhan (failure plane) (Das, 1995)

d

Dari penjabaran keseimbangan statika, Terzaghi mengemukakan rumus praktis untuk menghitung daya dukung tanah sebagai berikut :

1. Untuk pondasi menerus q_u = cNc + qNq+0,5γBNγ

2. Untuk pondasi bujur sangkar qu = 1,3 cNc + qNq +0,4γBNγ 3. Untuk pondasi melingkar

qu = 1,3 cNc + qNq +0,3γBNγ

dimana :

qu

c

= daya dukung tanah batas/ultimit (kg/cm²).

= kohesi tanah (kg/cm²).

q γ

= berat beban luar/subcharge load (γdf).

= berat volume tanah (kg/cm³).

d_f = kedalaman pondasi dari permukaan tanah (cm) B = lebar pondasi (cm).

Nc, Nq, Nγ = faktor daya dukung tanah (bearing capacity factors)

Tabel 2.2 Nilai-nilai faktor daya dukung Terzaghi pada general shear failure

ϕ Nc Nq Nγ

0 5,70 1,00 0,00

5 7,34 1,64 0,14

10 9,61 2,69 1,56

15 12,86 4,45 1,52

20 17,69 7,44 3,64

25 25,13 12,72 8,34

30 37,16 22,46 19,13

35 57,75 41,44 45,41

40 95,66 81,27 115,31

45 172,28 173,28 325,31

50 347,50 415,14 1072,80

Nc, Nq dan Nγ adalah faktor daya dukung tanah (bearing capacity factors) yang besarnya tergantung dari sudut geser tanah. Rumus daya dukung tanah Terzaghi tersebut berlaku pada kondisi general shear failure.

Dalam keruntuhan mengenai daya dukung, telah banyak ahli Mekanika Tanah yang mencoba mengembangkan teori daya dukung, seperti Terzaghi dan Meyerhof. Masing-masing dengan asumsi sendiri sehingga akibatnya masing- masing memberikan rumus daya dukung yang berbeda. Untuk merencanakan pondasi yang aman dan ekonomis harus dianalisis interaksi antara pondasi dan tanah, menenukan pola keruntuhan, memperkirakan pergerakan akibat beban statis dan sebagainya.

2.4 Pengujian Konsolidasi 2.4.1 Penurunan konsolidasi

Bila suatu lapisan tanah mengalami pembebanan akibat beban di atasnya, maka tanah di dibawah beban yang bekerja tersebut akan mengalami kenaikan tegangan, ekses dari kenaikan tegangan ini adalah terjadinya penurunan elevasi tanah dasar (settlement). Pembebanan ini mengakibatkan adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel tanah, dan keluarnya air pori dari tanah yang disertai berkurangnya volume tanah. Hal inilah yang mengakibatkan terjadinya penurunan tanah.

Pada umumnya tanah, dalam bidang geoteknik, dibagi menjadi 2 jenis, yaitu tanah berbutir dan tanah kohesif. Pada tanah berbutir (pasir/sand), air pori dapat mengalir keluar struktur tanah dengan mudah, karena tanah berbutir memiliki permeabilitas yang tinggi. Sedangkan pada tanah kohesif (clay), air pori memerlukan waktu yang lama untuk mengalir keluar seluruhnya. Hal ini disebabkan karena tanah kohesif memiliki permeabilitas yang rendah.

Jika tanah dibebani maka akan terjadi penurunan (settlement), penurunan akibat beban ini terdiri dari penurunan segera dan penurunan konsolidasi.

a. Penurunan segera

Penurunan segera terjadi pada tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus kering (tidak jenuh) terjadi segera setelah beban bekerja. Penurunan ini bersifat elastis, dalam praktek sangat sulit diperkirakan besarnya penurunan ini. Penurunan segera ini banyak diperhatikan pada pondasi bangunan yang terletak pada tanah granuler atau tanah berbutir kasar.

b. Penurunan konsolidasi

Penurunan konsolidasi terjadi pada tanah berbutir halus yang terletak dibawah muka air tanah. Penurunan ini butuh waktu yang lamanya tergantung pada kondisi lapisan tanah.

Bila tanah mengalami pembebanan dan berkonsolidasi maka penurunan tanah tersebut berlangsung 3 fase yaitu :

a) Fase awal (Initial Consolidation)

Penurunan terjadi segera setelah beban bekerja, diakibatkan oleh keluarnya udara dari rongga pori. Proporsi penurunan awal dapat diberika dalam

penurunan dari uji konsolidasi.

b) Fase konsolidasi primer (Primary Consolidation)

Penurunan yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran air pori yang meninggalkan rongga pori tanah akibat beban. Sangat dipengaruhi sifat tanah.

c) Fase konsolidasi sekunder (Secondary Consolidation)

Penurunan setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Hal ini lebih disebabkan oleh proses pemampatan akibat penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah. Penurunan tanah akibat penambahan beban dapat dilihat pada Gambar di bawah :

Pada tanah gambut perubahan volume yang disebabkan oleh keluarnya air dari dalam pori (dikarenakan konsolidasi) akan terjadi sesudah penurunan segera.

Penurunan konsolidasi biasanya jauh lebih besar dan lebih lambat serta lebih lama dibandingkan dengan dengan penurunan segera (Das, 1995).

Gambar 2.6 Grafik waktu pemampatan selama konsolidasi untuk suatu penambahan beban yang diberikan ( Das,

1995)

2.4.2. Konsolidasi tanah

Konsolidasi adalah proses berkurangnya volume atau berkurangnya rongga pori dari tanah jenuh berpemeabilitas rendah akibat pembebanan. Proses ini terjadi jika tanah jenuh berpemeabilitas rendah dibebani, maka tekanan air pori tanah bertambah, akibatnya air mengalir kelapisan tanah dengan tekanan air pori yang rendah yang diikuti dengan penurunan tanah. karena permeabilitas tanah rendah, maka proses ini membutuhkan waktu.

Penambahan beban di atas suatu permukaan tanah dapat menyebabkan lapisan tanah di bawahnya mengalami pemampatan. Pemampatan tersebut disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori, dan sebab-sebab lain. Beberapa atau semua faktor tersebut mempunyai hubungan dengan keadaaan tanah yang bersangkutan (Das, 1995).

Teori konsolidasi Terzaghi umumnya digunakan untuk memperkirakan pemampatan tanah, namun teori ini tidak dapat digunakan pada tanah gambut karena :

a) Koefisien permeabilitas berkurang dengan cepat

Pemampatan awal sangat cepat terjadi dan kofisien permeabiltas berkurang, sedangkan teori konsolidasi Terzaghi digunakan pada tanah yang mempunyai koefisien permeabilitas konstan.

b) Daya mampat tinggi

Pemampatan serat terjadi karena butiran tanah memampat, sedangkan pada teori konsolidasi Terzaghi butiran tanah tidak termampatkan.

Percobaan konsolidasi dilakukan dengan menambahkan beban pada setiap 24 jam. Setiap kali beban ditambah, pembacaan penurunan diambil pada jangka waktu tertentu sesudah beban diberikan. Karena itu, harga t90 (yaitu waktu sampai primary consolidation 90% selesai) ini biasanya dipakai untuk menghitung Cv cara mendapatkan t90 dapat dilihat pada Gambar 2.7. Grafik titik perpotongan garis dengan garis laboratorium adalah t90.

2.4.3 Uji konsolidasi

Pemampatan tanah disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori dan sebab-sebab lain.

Prosedur untuk melakukan uji konsolidasi satu dimensi pertama-tama diperkenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut dilakukan di dalam sebuah konsolidometer (oedometer test) ditunjukkan pada Gambar Skema konsolidometer ditunjukkan dalam Contoh Gambar 2.9, tanah di letakkan di dalam cincin logam dengan dua buah batu berpori diletakkan di atas dan di bawah contoh tanah tersebut.

Kemudian, cincin tersebut diletakkan ke dalam sel konsolidasi yang diisi oleh air agar tidak kering. Setelah sel konsolidasi dipasang pada alat, contoh tanah diberikan beban vertikal dengan berat tertentu dan penurunan yang terjadi diukur dengan arloji petunjuk. Pembebanan pada contoh tanah diberikan secara bertahap (sedikit demi sedikit), setiap beban dibiarkan sampai penurunan berhenti. Umumnya diberikan waktu 24 jam untuk tujuan ini, dan penurunan diukur serta dicatat selama 24 jam.

Gambar 2.7 Metode akar waktu (Taylor, 1948)

Gambar 2.8 Alat konsolidasi ( Dokumentasi Laboratorium Mekanika Tanah FT USU, 2021)

Gambar 2.9 Skema alat oedometer test (Sumber: SNI 2812, 2011)

2.5 Tinjauan Penelitian Terkait

Berikut ini merupakan beberapa penelitian yang telah dilakukan mengenai tanah gambut, dimana hasil dari penelitian akan dijadikan sebagai bahan acuan dalam melakukan tes terhadap nilai kuat geser dan konsolidasi pada tanah gambut yang sudah pernah dilakukan sebelumnya.

Waruwu (2012) melakukan penelitian mengenai pengaruh compaction test terhadap nilai kuat geser pada tanah gambut Bolungkut Kec. Marbau Labuhan Batu Utara. Pada penelitian ini disimpulkan bahwa terdapat pengaruh compaction terhadap sudut geser dalam tanah (𝜙) dan kohesi (c). Hasil test dari kuat geser langsung menunjukkan bahwa kohesi dan nilai sudut geser dalam tanah gambut mengalami peningkatan setelah mengalami compaction. Nilai kohesi dan sudut geser dalam tertinggi didapat pada sampel yang dipadatkan pada nilai kadar air optimum 95% . Hal itu juga menunjukkan bahwa ternyata compaction tidak memberikan dampak yang besar terhadap nilai kohesi dari tanah disturbed. Dari penelitian ini didapat nilai kohesi untuk tanah disturbed adalah 0,031 kg/cm² berbeda dengan meningkatnya sudut geser dalam tanah yaitu dari 8,920° pada sampel undisturbed menjadi 12,540° pada sampel disturbed lalu meningkat menjadi 30,010° pada pemadatan 95%.

Muslim dkk (2018) melakukan penelitian tentang pengaruh pemampatan terhadap peningkatan kuat geser pada tanah gambut dilakukan pengujian konsolidasi dan pengujian vane shear untuk mendapat metode yang tepat dalm pelaksanaan konstruksi diatas tanah gambut. Penelitian ini menggunakan contoh tanah gambut amorphous yang diambil dari kecamatan Tambang Kabupaten Kampar dalam kondisi disturb (terganggu) yang terdiri dari 2 (dua) variasi sampel yaitu kondisi asli dan kondisi tanpa serat. Alat yang digunakan adalah alat uji konsolidasi modifikasi dengan diameter 15 cm dan tinggi 15 cm dan vane shear.

Beban diberikan secara bertahap sebesar 10 kPa, 20 kPa, 40 kPa, 80 kPa, 160 kPa dan 320 kPa, masing-masing beban dinaikkan setiap ± 14 hari dan sebelum beban dinaikkan dilakukan pengujian kuat geser dengan vane shear. Hasil penelitian menunjukkan nilai kuat geser mengalami peningkatan akibat semakin besarnya pemampatan, begitu juga dengan angka pori, semakin kecil angka pori maka kuat geser semakin meningkat. Dengan meningkatya kuat geser maka daya dukung

tanah gambut meningkat pula.

Roesyanto and Shakila (2019) melakukan penelitian tentang klasifikasi dan uji konsolidasi pada tanah gambut di Kabupaten Asahan. Tujuan dari penelitian tersebut adalah untuk mengetahui sifat fisik dan klasifikasi tanah gambut dan untuk menganalisis indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) tanah gambut, dengan uji konsolidasi pembebanan bertahap dan pembebanan langsung selama 7 hari. Dari hasil penelitian, disimpulkan bahwa tanah gambut Desa Pertahan Kecamatan Sei Kepayang Kabupaten Asahan memiliki kadar air (w) 726,340%, berat jenis (Gs) 1,302, berat isi basah (γw) 0,764 gr/cm³ , berat isi kering (γd) 0,144 gr/cm³, angka pori (e) 8,060, kadar abu 45,032% dan pH 6. Indeks pemampatan (Cc) sebesar 0,659 dan koefisien konsolidasi (Cv) 0,317 cm²/detik. Tanah gambut di Kabupaten Asahan adalah tanah yang buruk untuk konstruksi bangunan karena memiliki kadar air yang tinggi dan tanah berserat dengan indeks pemampatan yang realtif besar.

Roesyanto and Ramayanti (2019) meneliti tentang tinjauan uji konsolidasi tanah gambut di Kabupaten Batubara. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa semakin besar pembebanan dan semakin lama waktu yang diberikan, maka kadar air, angka pori dan berat volume basah yang ada didalam tanah akan mengalami penurunan. Adapun hasil dari penelitian tentang tanah gambut tersebut ialah memiliki kadar air (w) 732 %, specific gravity (Gs) 1,533, angka pore (e) 8,235, berat isi basah (γw) 1,008 gr/cm³ , berat isi kering (γd) 0,166 gr/cm³ , kadar abu 22,424 %, kadar organic 77,576 % dan pH 6. Indeks pemampatan (Cc) sebesar 0,693 dan koefisien konsolidasi (Cv) sebesar 0,275 cm²/detik .

Roesyanto dan Putri (2020) melakukan penelitian mengenai perubahan nilai sudut geser dalam tanah gambut akibat pemadatan. Sampel tanah gambut yang diteliti berasal dari Kabupaten Batubara, Sumatera Utara. Alat yang digunakan untuk menentukan kekuatan geser gambut pada penelitian ini adalah direct shear test dan untuk uji pemadatan dilakukan menggunakan alat penumbuk Proctor Standar. Hasil dari pengujian ini diperoleh nilai kadar air optimum sebesar 37,235%

pada nilai berat isi kering maksimum 0,474 gr/cm³. Untuk pengujian geser langsung diperoleh nilai sudut geser dalam pada sampel undisturbed 0,885° dengan kohesi