KARAKTERISTIK NILAI KUAT GESER DAN UJI KONSOLIDASI PADA TANAH GAMBUT DESA PULO TAGOR BARU KECAMATAN GALANG KABUPATEN DELI SERDANG TUGAS AKHIR

KARAKTERISTIK NILAI KUAT GESER DAN UJI KONSOLIDASI PADA TANAH GAMBUT DESA PULO TAGOR BARU KECAMATAN GALANG KABUPATEN DELI

SERDANG

TUGAS AKHIR

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

WILLIAM EDWARD SIHOMBING 17 0404 093

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2021

ABSTRAK

Tanah gambut adalah sisa-sisa tumbuhan mati yang terdapat di rawa-rawa membentuk lumpur coklat hitam, mengalami proses anaerobik terjadi pembusukan (dekomposisi), yang memiliki kandungan organik yang sangat tinggi, pemampatan yang tinggi dan memiliki kemampuan daya dukung rendah. 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.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisik (index properties) dari tanah gambut, menentukan klasifikasi tanah gambut, menentukan nilai indeks pemampatan (Cc), koefisien konsolidasi (Cv) dan mengetahui perubahan nilai parameter kuat geser tanah gambut seperti kohesi dan sudut gesernya setelah mengalami pemadatan yang diuji dengan Direct Shear Test.

Peneliti menggunakan sampel dari Desa Pulo Tagor Baru Kecamatan Galang Kabupaten Deli Serdang yang dilakukan melalui pengujian konsolidasi dengan pemberian beban secara langsung, sebesar 9,810 N dan 39,226 N dan pemberian beban secara bertahap sebesar 9,810 N, 19,613 N, 39,226 N, dan 78,453 N. Peneliti juga menggunakan sampel undisturbed, disturbed, dan sampel yang mengalami compaction terlebih dahulu yaitu disturbed 99%, disturbed 97% dan disturbed 95%

dari kadar air optimum.

Tanah gambut Desa Pulo Tagor Baru Kecamatan Galang Kabupaten Deli Serdang memiliki kadar air cukup tinggi (𝑤) yaitu 288,861 %, berat spesifik (Gs) 1,340, berat volume basah (γ_𝑏) yaitu 12,209 kN/m³, berat volume kering (γ_𝑑) yaitu 2,418 kN/m³, angka pori (𝑒) 5,015. Berdasarkan ASTM D4427-84 (1989), sampel tanah gambut berkadar abu sedang (low ash peat) karena memiliki kadar abu 2,3%

dan kadar organik sebesar 97,7 %. Dan menurut kadar keasamannya dengan pH yaitu 4,000, sampel digolongkan tanah gambut Highly acidic. Dari uji pemadatan Proctor Standar diperoleh kadar air optimum sebesar 27,45% dan berat volume kering maksimum sebesar 0,7 gr/cm³. Pengaruh pemadatan pada tanah gambut adalah menaikkan nilai berat volume kering sampel undisturbed 0,162 gr/cm³ menjadi 0,692 gr/cm³, pada sampel 99% Proctor Standar sehingga kepadatan relative juga meningkat dari 23,195% pada sampel undisturbed menjadi 99% pada sampel 99% Proctor Standard. Nilai sudut geser dalam tanah gambut tertinggi adalah jenis sampel 99% Proctor Standar yaitu 4,424° dengan kohesi 0,021 MPa dibandingkan jenis sampel undisturbed yang memiliki sudut geser dalam sebesar 0,469° dengan kohesi 0,018 MPa. Adapun indeks pemampatan (Cc) terhadap penurunan akibat pembebanan dan waktu pada tanah gambut yaitu: sampel 1 sebesar 0,682 dan sampel 2 sebesar 0,678 dan koefisien konsolidasi (Cv) yaitu sampel 1 sebesar 0,190 cm²/detik dan sampel 2 sebesar 0,199 cm²/detik.

Kata Kunci: klasifikasi tanah, tanah gambut, konsolidasi, indeks pemampatan, koefisien konsolidasi, pemadatan tanah, kuat geser tanah, uji geser tanah

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia–

Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “Karakteristik Nilai Kuat Geser dan Waktu Pembebanan Pada Tanah Gambut Desa Pulo Tagor Baru Kecamatan Galang Kabupaten Deli Serdang”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Dengan rendah hati penulis mohon maaf jika dalam penulisan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dalam penulisan maupun perhitungan. Penulis juga sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini

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 memberi bimbingan, arahan, saran, kepercayaan serta dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T., dan Ibu Ika Puji Hastuti, S.T., M.T., selaku Dosen Pembanding dan Penguji penulis di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas 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. Ibu Ika Puji Hastuti, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. 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.

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

8. Para 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.

9. Kedua orang tua penulis Bapak Erwin Marolop Sihombing dan Ibu Tiambun Simanjuntak yang selalu memberikan doa, kasih sayang, motivasi dan materi kepada saya sehingga saya bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10. Saudara-saudara penulis; Trisna Sarah Sihombing dan Andrew Benjamin Sihombing yang selalu memberikan dukungan, motivasi, dan bantuan kepada saya.

11. 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.

12. Yang terkasih Erika Duma Lestari Siallagan S.Ked yang selalu memberikan motivasi dan dukungan moril kepada penulis.

13. Yoga Permana Putra Ambarita, Josua Simatupang, Dandi Wenly Silaen, Yogi Octavianda Surbakti dan Elisabeth Kristin Rumahorbo yang telah berjuang bersama-sama dengan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

14. Teman penulis Christian Vandinata Silaban yang telah membantu penulis dalam pengambilan sampel untuk Tugas Akhir ini

15. Seluruh keluarga besar sipil stambuk 2017 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah memberikan bantuan, dukungan dan semangat penulis dari awal hingga akhir perkuliahan di Teknik Sipil 16. Abangda Alfonsus Hasugia, Yongkrisman Zebua dan Daniel Stephanes

Siregar yang telah membantu dan memberikan penjelasan kepada penulis selama pekerjaan Tugas Akhir ini

17. Hendrico, Paul, Albert dan adik-adik stambuk 2020 lainnya yang membantu penulis selama proses penelitian

18. Seluruh pihak yang mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

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

Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.

Medan, Juli 2021

William Edward Sihombing 17 0404 093

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Tanah ... 5

2.2 Tanah Gambut ... 7

2.2.1 Penyebaran Gambut di Indonesia ... 7

2.2.2 Pembentukan Tanah Gambut ... 9

2.2.3 Klasifikasi Tanah Gambut ... 10

2.2.4 Karakteristik Tanah Gambut ... 12

2.2.5 Sifat Fisik Tanah Gambut ... 13

2.3 Pemadatan Tanah ... 18

2.4 Kuat Geser Tanah Gambut ... 21

2.5 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) ... 22

2.6 Daya Dukung Batas Menurut Terzaghi ... 24

2.7 Konsolidasi Tanah Gambut ... 25

2.7.1 Teori Konsolidasi ... 25

2.7.2 Uji Konsolidasi ... 28

2.7.3 Indeks Pemampatan (Cc) ... 30

2.7.4 Koefisien Konsolidasi (Cv) ... 30

2.8 Tinjauan Penelitian Konsolidasi Tanah Gambut ... 31

BAB III METODE PENELITIAN ... 36

3.1 Kegiatan Penelitian ... 36

3.2 Contoh Tanah Uji ... 38

3.3 Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Gambut ... 38

3.4 Instalasi Alat dan Pengambilan Sampel Tanah Gambut ... 39

3.4.1 Instalasi Alat ... 39

3.4.2 Pengambilan Sampel... 39

3.5 Pelaksanaan Pengujian ... 40

3.5.1 Pengujian Sifat Fisik (Index Properties) ... 40

3.5.2 Pengujian Konsolidasi ... 40

3.5.3 Compaction Test ... 42

3.5.4 Direct Shear Test ... 44

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 46

4.1 Pendahuluan ... 46

4.2 Sifat Fisik Tanah (Index Properties) ... 46

4.3 Klasifikasi Tanah Gambut ... 47

4.4 Unsur Mineral Tanah Gambut ... 48

4.5 Pengaruh Pembebanan Langsung dan Bertahap Terhadap Kadar Air .. 48

4.6 Pengaruh Pembebanan Langsung dan Bertahap Terhadap Berat Volume Basah ... 50

4.7 Pengaruh Pembebanan Langsung dan Bertahap Terhadap Berat Volume Kering ... 52

4.8 Hubungan Waktu Terhadap Penurunan Pada Pembebanan Bertahap ... 54

4.9 Hubungan Waktu Terhadap Penurunan Pada Pembebanan Langsung.. 56

4.10 Koefisien Konsolidasi (Cv) Pada Pembebanan Bertahap ... 58

4.11 Kurva Angka Pori dengan Tekanan Efektif Pada Beban Bertahap ... 59

4.12 Hubungan Angka Pori Terhadap Waktu Pembebanan ... 60

4.13 Indeks Pemampatan (Cc) Pada Pembebanan Bertahap... 62

4.14 Hasil Pengujian Sifat Mekanis Tanah Gambut ... 62

4.14.1 Compaction Test ... 62

4.14.2 Pengujian direct shear test pada tanah gambut ... 63

4.15 Variasi Nilai Berat Isi Kering Pada Jenis Sampel Tanah Gambut ... 68

4.16 Pengaruh Kepadatan Relatif Terhadap Nilai Sudut Geser Dalam dan Kohesi Tanah Gambut ... 70

4.17 Normal Stress dan Shear Stress pada Jenis Sampel Tanah Gambut ... 72

4.18 Perbandingan Data Penelitian Tanah Gambut Desa Pulo Tagor Baru, Desa Lau Mulgap dan Desa Palupake ... 73

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 77

5.1 Kesimpulan ... 77

5.2 Saran ... 78

DAFTAR PUSTAKA ... 79 LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

BAB II

Tabel 2.1 Luas lahan gambut di Indonesia (juta hektar) ...8

Tabel 2.2 Klasifikasi tanah gambut ...11

Tabel 2.3 Specific Gravity untuk berbagai jenis tanah ………...15

Tabel 2.4 Elemen-elemen uji pemadatan Proctor ……..….….………...22

Tabel 2.5 Nilai-nilai faktor daya dukung Terzaghi pada general shear failure …25 BAB IV Tabel 4.1 Hasil pengujian indeks properties tanah gambut ………...………....45

Tabel 4.2 Hasil pengujian kadar abu kadar organik dan pH/keasaman tanah gambut ...46

Tabel 4.3 Unsur-unsur mineral tanah gambut ………47

Tabel 4.4 Pengaruh pembeban langsung terhadap kadar air ………..47

Tabel 4.5 Pengaruh pembebanan bertahap terhadap kadar air ………....48

Tabel 4.6 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume basah ...49

Tabel 4.7 Pengaruh pembebanan bertahap terhadap berat volume basah ...50

Tabel 4.8 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume kering ...51

Tabel 4.9 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume kering ……..52

Tabel 4.10 Koefisien konsolidasi tanah gambut pada beban bertahap ...57

Tabel 4.11 Angka pori pada sampel 1 dan sampel 2 pada pembebanan Bertahap ………..58

Tabel 4.12 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan bertahap sampel 1 dan sampel 2 ………..…………..………....59

Tabel 4.13 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan langsung sampel 3 dan sampel 4 ……….60

Tabel 4.14 Data angka pori dan tekanan pada pembebanan bertahap ………62

Tabel 4.15 Hasil pengujian pemadatan tanah gambut ………..63

Tabel 4.16 Data hasil pengujian geser langsung tanah gambut 99% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ...64

Tabel 4.17 Data perhitungan regresi linear tanah gambut 99% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 …………..66

Tabel 4.18 Hasil perhitungan regresi linear tanah gambut 99% 𝛾𝑑𝑚𝑎x ………...67

Tabel 4.19 Variasi nilai berat isi kering pada jenis sampel gambut ………69 Tabel 4.20 Pengaruh kepadatan relatif (Rc) terhadap sudut geser dalam dan nilai kohesi tanah gambut ………...………...70 Tabel 4.21 Rekapitulasi nilai normal stress dan shear stress pada jenis

sampel tanah gambut ………..72 Tabel 4.22 Perbandingan data penelitian sifat fisik tanah gambut Desa Pulo Tagor Baru, Desa Lau Mulgap dan Desa Palupake ………....73 Tabel 4.23 Perbandingan klasifikasi tanah gambut Desa Pulo Tagor Baru, Desa Lau Mulgap dan Desa Palupake ……….………….………...74 Tabel 4.24 Perbandingan unsur mineral tanah gambut Desa Pulo Tagor Baru, Desa Lau Mulgap dan Desa Palupake ………...….74 Tabel 4.25 Perbandingan nilai kohesi (c) dan besar sudut geser dalam (𝝓) tanah Desa Pulo Tagor Baru, Desa Lau Mulgap dan Desa Palupake ……...75 Tabel 4.26 Perbandingan indeks pemampatan (Cc) dan koefisien konsolidasi (Cv) tanah gambut Desa Pulo Tagor Baru, Desa Lau Mulgap dan Desa Palupake …………...……….……….76

DAFTAR GAMBAR

BAB II

Gambar 2.1 Peta sebaran lahan gambut di Pulau Sumatera dan Kalimantan

tahun 2003-2004 …………...9

Gambar 2.2 Karakteristik kandungan tanah gambut ...13

Gambar 2,3 Perakaran yang muncul di atas permukaan lahan sebagai indikasi terjadinya subsiden di lahan gambut ….………...17

Gambar 2.4 Kondisi tanah gambut yang telah mengalami kering tak balik ...18

Gambar 2.5 Alat uji geser langsung dengan bagian-bagiannya ……...21

Gambar 2.6 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah ……...23

Gambar 2.7 Kurva regangan – log waktu pada tanah gambut ...28

Gambar 2.8 Alat konsolidasi ………...………..29

Gambar 2.9 Sketsa konsolidometer (oedometer) ……..………...…..29

BAB III Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ...36

Gambar 3.2 Peta lokasi pengambilan sampel tanah gambut ...37

Gambar 3.3 Model 3D peta pengambilan sampel tanah gambut ………...….37

BAB IV Gambar 4.1 Kurva hubungan kadar air terhadap waktu pembebanan pada pembebanan langsung ...48

Gambar 4.2 Kurva hubungan kadar air terhadap waktu pembebanan pada pembebanan bertahap ...49

Gambar 4.3 Kurva hubungan berat volume basah terhadap waktu pembebaban pada pembebanan langsung ……...50

Gambar 4.4 Kurva hubungan berat volume basah terhadap waktu pembebaban pada pembebanan bertahap ...50

Gambar 4.5 Kurva hubungan berat volume kering terhadap waktu

pembebanan pada pembebanan langsung ………...……...51 Gambar 4.6 Kurva hubungan berat volume kering terhadap waktu

pembebanan pada pembebanan bertahap ...52 Gambar 4.7 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (1)

pembebanan bertahap ...53 Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (2)

pembebanan bertahap ...54 Gambar 4.9 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (3)

pembebanan langsung 9,81 N ...55 Gambar 4.10 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (4)

pembebanan langsung 39,226 …………...………...56 Gambar 4.11 Kurva Cv gabungan sampel 1 dan sampel 2 beban bertahap ...57 Gambar 4.12 Kurva gabungan angka pori dengan tekanan pada

pembebanan bertahap sampel 1 dan sampel 2 ……….…...59 Gambar 4.13 Kurva gabungan angka pori dengan waktu pembebanan pada

beban bertahap sampel 1 dan sampel 2 ...60 Gambar 4.14 Kurva gabungan angka pori dengan waktu pembebanan pada

beban langsung sampel 3 dan sampel 4 ………...…..61 Gambar 4.15 Grafik hasil uji pemadatan tanah gambut ……….…62 Gambar 4.16 Grafik hubungan horizontal displacement dengan shear stress pada tanah gambut 99% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ………...……...66 Gambar 4.17 Grafik hubungan normal stress dengan shear stress pada tanah gambut disturbed 99% 𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 ...67 Gambar 4.18 Grafik variasi nilai berat isi kering tanah gambut …………..….…...69 Gambar 4.19 Grafik pengaruh berat volume kering tanah gambut terhadap

kepadatan relatif (Rc) ………...……..…………...……..70 Gambar 4.20 Grafik pengaruh kepadatan relatif (Rc) terhadap sudut

geser dalam tanah gambut ………..………...……...71 Gambar 4.21 Grafik pengaruh kepadatan relatif (Rc) terhadap nilai kohesi

tanah gambut ………..………...…….71

Gambar 4.22 Grafik hubungan antara normal stress dengan shear stress ……..73

DAFTAR NOTASI

w kadar air (%)

e angka pori

𝑒₀ angka pori awal

ei angka pori pada beban

ep angka pori saat waktu konsolidasi primer selesai ef angka pori akhir atau angka pori pada beban 𝜎′_𝑛 Tekanan prakonsolidasi efektif (kPa)

𝛥𝐻 Penurunan tanah (cm)

Δ𝑒 Perubahan angka pori

𝐶_𝑐 Indeks pemampatan

𝐶_𝑣 Koefisien konsolidasi (cm²/detik) 𝑤_𝑤𝑒𝑡 massa tanah basah (gr)

𝑤_𝑑𝑟𝑦 massa tanah kering (gr)

V Volume tanah (cm³)

W Berat tanah (gr)

Ws Berat butiran padat (gr)

Ww Berat air (gr)

Vv Volume pori (cm³)

Vs Volume butiran padat (cm³) 𝛾_𝑏 Berat isi basah (gr/cm3) 𝛾_𝑑 Berat isi kering (gr/cm³) 𝛾_𝑠 Berat isi butir tanah (gr/cm³) 𝛾_𝑤 Berat isi air (gr/cm³)

Gs Berat jenis tanah

𝜏_𝑓 kuat geser tanah (MPa)

c kohesi tanah (MPa)

𝜎 tegangan normal pada bidang yang ditinjau (MPa) 𝜙 sudut geser dalam tanah (angle of internal friction) (°)

𝑞_𝑢 daya dukung tanah ultimit (kg/cm³)

𝐷_𝑓 kedalaman pondasi dari permukaan tanah (cm) 𝑁_𝑐, 𝑁_𝑞, 𝑁_𝑦 nilai-nilai faktor daya dukung yang tidak berdimensi

𝑅𝑐 kepadatan relatif (%)

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

γd(max)-lab berat isi kering maksimum di laboratorium(gr/cm³)

DAFTAR LAMPIRAN

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

A-2 Berat Spesifik (Specific 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 99%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥)

D-3B Uji Geser Langsung Sampel 99%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 (Direct Shear Test) D-4A Uji Berat Isi (Density Test) (Sampel 97%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥)

D-4B Uji Geser Langsung Sampel 97%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 (Direct Shear Test) D-5A Uji Berat Isi (Density Test)(Sampel 95%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥)

D-5B Uji Geser Langsung Sampel 95%𝛾𝑑𝑚𝑎𝑥 (Direct Shear Test)

LAMPIRAN E : ASTM LAMPIRAN F : DOKUMENTASI LAMPIRAN G : SURAT-SURAT

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Lahan gambut di Indonesia tergolong cukup luas tersebar di beberapa daerah di antaranya wilayah Sumatra yang sebagian besar berada di daerah Sumatera Utara. Perlu disadari bahwa pembangunan di atas tanah gambut menimbulkan banyak permasalahan dan dikhawatirkan kontruksi akan mengalami kegagalan karena daya dukung tanah gambut yang sangat rendah.

Tanah gambut dikategorikan sebagai tanah jelek karena mempunyai karakteristik yang sangat merugikan kontruksi yang dibangun diatasnya, dari sifat fisik nya mempunyai kadar organik tinggi, kadar air tinggi, angka pori besar, mengandung serat sehingga mempunyai sifat plastis yang kecil sedangkan dari sifat teknis tanah gambut memiliki sifat pemampatan (kompresibilitas) tinggi dan daya dukung rendah akibatnya pemampatan pada tanah gambut sangat besar

Gambut terbentuk dari timbunan sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik yang sudah lapuk maupun belum. Timbunan terus bertambah karena proses dekomposisi terhambat oleh kondisi anaerob dan/atau kondisi lingkungan lainnya yang menyebabkan rendahnya tingkat perkembangan biota pengurai. 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.

Keberadaan air pada tanah gambut dapat menyebabkan tanah menjadi lembek sehingga tanah gambut tersebut memiliki daya dukung yang rendah.

Permasalahan mendasar yang timbul pada lapisan tanah gambut adalah pemampatan (kompresibilitas) yang tinggi dan kekuatan geser yang rendah.

Penambahan beban di atas permukaan tanah gambut dapat menyebabkan lapisan tanah di bawahnya mengalami pemampatan dengan keluarnya air pori dari dalam rongga tanah dan relokasi partikel tanah.

Pada kondisi di lapangan melakukan penggantian tanah gambut dengan tanah yang lebih baik tentunya memerlukan biaya yang sangat besar. Maka dari itu

keberadaan tanah gambut haruslah diterima untuk menopang konstruksi sipil pada lapisan tanah dasar. Untuk memperbaiki sifat tanah gambut maka dilakukan suatu penelitian dengan melakukan pemampatan awal, sehingga diharapkan penurunan yang terjadi akibat pembebanan semakin berkurang serta bertambahnya nilai kuat geser terhadap beban yang dipikulnya.

Berdasarkan uraian-uraian yang telah dipaparkan diatas, penulis akan mencoba meninjau karakteristik nilai kuat geser tanah dan waktu pembebanan tanah gambut pada Desa Pulo Tagor Baru Kecamatan Galang Kabupaten Deli Serdang untuk mengetahui seberapa besar peningkatan kuat geser tanah gambut dan meninjau nilai penurunan atau konsolidasi tanah gambut tersebut.

Penelitian ini diharapkan berguna untuk pengembangan ilmu pengetahuan dalam bidang geoteknik terutama pembangunan kontruksi di atas tanah gambut dan bisa menjadi acuan untuk penelitian selanjutnya tentang masalah- masalah yang berhubungan dengan tanah gambut.

1.2. Rumusan Masalah

a. Bagaimana sifat-sifat (index properties) dan klasifikasi pada tanah gambut?

b. Berapa nilai kadar air optimum dan berat volume 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

a. Mengetahui akan sifat-sifat indeks (index properties) dan klasifikasi pada 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 (Ø) 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

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:

a. Dasar acuan untuk perancang konstruksi di atas tanah gambut dalam mengamati dan memprediksi besarnya penurunan dan daya rembes tanah gambut akibat pembebanan

b. Memberikan informasi alternatif material konstruksi sipil bagi pekerja bahwa nilai kuat geser tanah gambut yang diteliti dapat ditingkatkan.

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

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

1.5. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Tanah gambut yang digunakan berasal dari Desa Pulo Tagor Baru Kecamatan Galang Kabupaten Deli Serdang Provinsi Sumatera Utara.

b. Uji geser langsung (direct shear test) dengan parameter kuat geser untuk tanah gambut undisturbed, tanah gambut disturbed dan tanah gambut yang telah dipadatkan dengan kepadatan relatif yang berbeda.

c. Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat konsolidasi oedometer dengan pembacaan dial waktu 24 jam dan 7 hari dengan pemberian beban yang bervariasi.

1) Pembebanan bertahap dengan waktu pembebanan 24 jam.

2) Pembebanan langsung dengan waktu pembebanan selama 7 hari, dengan satu kali pembebanan.

d. Perilaku sifat-sifat indeks tanah gambut meliputi kadar air (w), specific gravity (Gs), angka pori (e), berat isi basah (𝜸_𝒃) dan berat isi kering (𝜸_𝒅).

1.6. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisi uraian landasan teori umum dan khusus tentang pengertian dan jenis tanah gambut, pengujian konsolidasi yang akan dilakukan berdasarkan referensi-referensi yang diperoleh.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi uraian tentang tahapan-tahapan penelitian yang mencakup pekerjaan dilapangan sampai penelitian yang dilakukan di laboratorium hingga analisis data laboratorium yang telah diperoleh.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi tentang analisis sifat fisik tanah gambut dan pembahasan mengenai hasil pengujian kadar air (w), specific gravity (Gs), angka pori (e), berat isi basah (𝛾_𝑏)dan berat isi kering (𝛾_𝑑) serta hasil uji konsolidasi bertahap dan konsolidasi langsung.

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 merupakan himpunan mineral, bahan organik dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose) yang terletak di atas batu dasar (bedrock) (Hardiyatmo, H.C., 1997). Tanah merupakan material yang terdiri dari agregat (butiran) padat yang tersementasi satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel- partikel padat tersebut (Braja M Das, 1988).

Tanah juga merupakan akumulasi partikel mineral yang ikatan partikelnya lemah dan terbentuk karena adanya pelapukan dari batuan. Lemahnya ikatan partikel-partikel tanah disebabkan karena adanya material organik atau karena terdapat karbonat dan oksida yang tersenyawa diantara partikel-partikel tersebut.

Jika hasil pelapukan tetap berada di tempat semula maka disebut tanah sisa sedangkan jika hasil pelapukan terangkut ke tempat lain dan mengendap di beberapa tempat maka disebut tanah bawaan. Gravitasi, angin, air, dan gletsyer adalah media pengangkut tanah. Ukuran dan bentuk partikel-partikel terbagi beberapa ukuran serta dapat berubah ketika berpindah tempat.

Kebanyakan jenis tanah terdiri dari banyak campuran, atau lebih dari satu macam ukuran partikel. Ukuran partikel tanah dapat bervariasi dari lebih besar 100 mm sampai dengan lebih kecil dari 0,001 mm.

Pelapukan mekanis mengakibatkan pecahnya butiran batuan sehingga terbentuk ukuran yang lebih kecil seperti menjadi kerikil, pasir dan lanau.

Sedangkan pelapukan kimia, menghasilkan kelompok partikel koloida berbutir halus dengan ukuran butirnya lebih kecil dari 0,002 mm. Ada berbagai macam jenis-jenis tanah untuk klasifikasi tanah dilapangan antara lain :

1. Pasir dan kerikil

Pasir dan kerikil yaitu agregat tak berkohesi yang tersusun dari regmin- regmin sub anguler atau angular. Partikel berukuran sampai 1/8 inchi dinamakan pasir sedangkan partikel yang berukuran 1/8 inchi sampai 6/8

inchi disebut kerikil. Fragmen bergaris tengah lebih besar dari 8 inchi disebut boulders (bongkah).

2. Hardpan

Hardpan merupakan tanah yang tahanan terhadap penetrasi alat pemboran besar sekali. Cirinya sebagian besar dijumpai dalam keadaan bergradasi baik, luar biasa padat, dan merupakan agregat partikel mineral yang kohesif.

3. Lanau

Lanau sebagian besar merupakan fraksi mikroskopis (berukuran sangat kecil) dari tanah yang terdiri butiran quartz yang sangat halus, dan sebagian berbentuk lempengan-lempengan pipih yang merupakan pecahan dari mineral mika.

4. Lempung

Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran mikroskopik dan submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimiawi unsur-unsur penyusun batuan, dan bersifat plastis dalam selang kadar air sedang sampai luas. Dalam keadaan kering sangat keras, dan tak mudah terkelupas hanya dengan jari tangan. Permebilitas lempung sangat rendah.

5. Lempung organik

Tanah lempung organik merupakan lempung yang sebagian sifat-sifat fisis pentingnya dipengaruhi adanya bahan organik yang terpisah dalam keadaan jenuh lempung organik cenderung bersifat sangat kopresibel tapi pada keadaan kering kekuatannya sangat tinggi. Warnanya abu-abu tua atau hitam, dan berbau.

6. Gambut (peat)

Tanah gambut merupakan agregat agak berserat yang berasal dari serpihan makroskopik dan mikroskopik tumbuh-tumbuhan. Warnanya coklat terang dan hitam bersifat kompresibel, sehingga tidak mungkin menopang pondasi.

2.2 Tanah Gambut

Tanah gambut adalah sisa-sisa tumbuhan mati yang terdapat di rawa-rawa membentuk lumpur coklat hitam, mengalami proses anaerobik terjadi pembusukan (dekomposisi). Tanah gambut adalah campuran heterogen zat organik yang tertimbun dalam kondisi jenuh air, warnanya dari kuning sampai coklat tua, tergantung tingkat pembusukannya. Tanah Gambut adalah tanah yang mempunyai kandungan organik yang cukup tinggi dan pada umumnya terjadi dari campuran fragmen-fragmen material organik yang berasal dari tumbuh tumbahan yang telah menjadi fossil.

Dalam Taksonomi Tanah USDA,2010, tanah gambut disebut Histosols (histos = tissue = jaringan). Terbentuk dalam keadaan jenuh air selama 30 hari atau lebih pada tahun-tahun normal, dengan ketebalan secara kumulatif minimal 40 cm atau 60 cm tergantung dari tingkat dekomposisi bahan gambut dan bobot jenisnya.

2.2.1 Penyebaran Gambut di Indonesia

Penyebaran tanah gambut di Asia Tenggara berada di daerah Indonesia dan Malaysia. Di Indonesia, luas tanah gambut sekitar 16 hingga 26 juta hektar (Trisurya, 2008). Adanya perbedaan dalam mengenai perkiraan luas tanah gambut di Indonesia diakibatkan oleh perbedaan dalam menentukan kriteria tanah gambut, deskripsi tanah gambut itu sendiri, serta metode yang berbeda dalam pemetaan tanah gambut.

Berikut adalah tabel yang menggambarkan prakiraan luas tanah gambut di Indonesia menurut beberapa sumber diantaranya :

Tabel 2.1 Luas lahan gambut di Indonesia (juta hektar) (Trisurya,2008)

Sumber

Luasan dalam juta Hektar

Sumatra Kalimantan Papua Lainnya Total

Polak (1952) - - - - 16,35

Andriesse (1974) - - - - 16,50

Driessen dan Soepraptohardjo

(1978)

9,7 6,3 0,1 - 16,1

Puslittanah (1981) 8,9 6,5 10,9 0,78 27,06

Sukardi dan

Hidayat (1988) 4,5 9,3 4,6 0,26 18,4

Departemen Transmigrasi

(1990)

8,2 4,6 4,6 0,4 20,1

Nugroho et al.,

(1992) 4,8 5,6 4,9 0,14 15,4

Dwiyono dan

Rahman (1996) 7,16 8,4 8,4 0,1 20

Pusat Penelitian

tanah (1997) 6,7 5.2 4,2 0,2 16,26

Subagjo et al.,

(2000) 6,59 4,44 3,32 0,15 14,5

Wahyunto et, AL,

2004 dan 2005 7,2 5,6 7,97 - 20,94

Tabel 2.1 menyajikan bahwa pada tahun 2004 dan 2005 yang dipublikasikan oleh Wetland International program melaporkan hasil pemetaan lahan gambut berbasis citra satelit luas lahan gambut di Pulau Sumatera, Kalimantan dan Papua 20,94 juta ha. Peta ini diperbaharui setiap 6 bulan sekali sesuai dengan mekanisme PIPIB antara lain dengan menghimpun masukan/klaim perusahaan konsesi

perkebunan, dan hasil pemetaan tanah semi detil yang dilakukan oleh BBSDLP (Inpres No.6/2013).

Pada gambar 2.1 merupakan Contoh peta lahan gambut Pulau Sumatera dan Kalimantan yang diterbitkan Wetland International Indonesia program tahun 2003- 2004, disusun berbasis hasil analisis data satelit Landsat TM disertai validasi lapangan secara terbatas pada daerah pewakil (key areas) pada sekitar 10-15%

wilayah bergambut.

Gambar 2.1 Peta sebaran lahan gambut di Pulau Sumatera dan Kalimantan tahun 2003-2004 (Wahyunto,2004)

2.2.2 Pembentukan Tanah Gambut

Gambut terbentuk dari timbunan sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik yang sudah lapuk maupun belum. Timbunan terus bertambah karena proses dekomposisi terhambat oleh kondisi anaerob dan/atau kondisi lingkungan lainnya yang menyebabkan rendahnya tingkat perkembangan biota pengurai. Pembentukan tanah gambut merupakan proses geogenik yaitu pembentukan tanah yang disebabkan oleh proses deposisi dan tranportasi, berbeda dengan proses pembentukan tanah mineral yang pada umumnya merupakan proses pedogenik (Hardjowigeno, 1986).

Proses pembentukan gambut dimulai dari adanya danau dangkal yang secara perlahan ditumbuhi oleh tanaman air dan vegetasi lahan basah. Tanaman yang mati dan melapuk secara bertahap membentuk lapisan yang kemudian menjadi lapisan transisi antara lapisan gambut dengan lapisan di bawahnya berupa tanah mineral. Tanaman berikutnya tumbuh pada bagian yang lebih tengah dari danau dangkal ini dan secara membentuk lapisan-lapisan gambut sehingga danau tersebut menjadi penuh (Agus dan Subiksa, 2008).

Bagian gambut yang tumbuh mengisi danau dangkal tersebut disebut dengan gambut topogen karena proses pembentukannya disebabkan oleh topografi daerah cekungan. Gambut topogen biasanya relatif subur (eutrofik) karena adanya pengaruh tanah mineral. Bahkan pada waktu tertentu, misalnya jika ada banjir besar, terjadi pengkayaan mineral yang menambah kesuburan gambut tersebut.

Tanaman tertentu masih dapat tumbuh subur di atas gambut topogen. Hasil pelapukannya membentuk lapisan gambut baru yang lama kelamaan membentuk kubah (dome) gambut yang permukaannya cembung (Agus dan Subiksa, 2008).

2.2.3 Klasifikasi Tanah Gambut

Dalam klasifikasi tanah gambut, ada beberapa jenis klasifikasi yang umum digunakan seperti :

1. Klasifikasi Tanah Gambut Berdasarkan ASTM D4427-92 (2002) a. Kadar abu

1) Low-ash-peat : Kadar abu < 5%

2) Medium ash-peat : Kadar abu 5-15%

3) High ash-peat : Kadar abu > 15%

b. Kadar serat

1) Fibric peat : Kadar serat > 67%

2) Hemic peat : Kadar serat 33-67%

3) Sapric peat : Kadar serat > 67%

c. Kadar Asam:

1) Highly acidic dengan kadar asam < 4,5.

2) Moderately acidic dengan kadar asam 4,5-5,5.

3) Slightly acidic dengan kadar asam 5,5-7.

4) Basic dengan kadar asam > 7.

2. Klasifikasi tanah gambut berdasarkan ASTM D2607-69 (1989) Tabel 2.2 Klasifikasi tanah gambut (ASTM D2607-69,1989)

No. Nama Keterangan

1. Sphagnum Moss Peat ( Peat Moss )

Apabila dikeringkan pada 105°C, kandungan serat dari sphagnum moss minimum 66 2/3%

2. Hypnum Moss Peat

Apabila dikeringkan pada 105°C, kandungan seratnya minimum 33 1/3% dimana lebih dari 50% dari serat- serat tersebut berasal dari bermacam-macam jenis hypnum moss

3. Reed Sedge Peat

Apabila dikeringkan pada 105°C, kandungan seratnya 33,3% dimana 50% dari reed-sedge dan dari non- moss yang lain

4. Peat Humus

Apabila dikeringkan pada 105°C, kandungan seratnya kurang dari 33,3%

5. Peat-peat yang lain

Gambut yang dikelompokkan disini adalah semua tanah gambut yang tidak termasuk dalam 4 kelompok di atas.

3. Klasifikasi tanah gambut menurut Najiyati et al. (1997) dan Muslihat (2003) Najiyati mengklasifikasikan tanah gambut dibagi menjadi empat tipe berdasarkan kedalamanya, yaitu:

a. lahan gambut dangkal, yaitu lahan dengan ketebalan gambut 50-100 cm, b. lahan gambut sedang, yaitu lahan dengan ketebalan gambut 100-200 cm, c. lahan gambut dalam, yaitu lahan dengan ketebalan gambut 200-300 cm d. lahan gambut sangat dalam, yaitu lahan dengan ketebalan gambut lebih

dari 300 cm.

4. Menurut lingkungan pembentukan dan fisiografi lahan tanah gambut dibedakan menjadi 4 bagian yaitu:

a. Gambut cekungan (basin peat), yaitu tanah gambut yang terbuka di daerah cekungan, lembah sungai atau rawa belakang.

b. Gambut sungai (river peat), yaitu tanah gambut yang terbentuk di sepanjang sungai yang masuk ke daerah lembah kurang dari 1 Km.

c. Gambut dataran tinggi (highland peat), yaitu tanah gambut yang terbentuk di punggung-punggung bukit atau pegunungan.

d. Gambut dataran pesisir/pantai (coastal peat), yaitu tanah gambut yang terbentuk di sepanjang garis pantai.

2.2.4 Karakteristik Tanah Gambut

Dari pengamatan visual dapat dikatakan gambut mempunyai warna coklat sampai kehitam-hitaman. Selain itu gambut juga berserat, hal ini disebabkan karena tanah gambut berasal dari sisa-sisa tumbuhan atau vegetasi yang mengalami pelapukan.

Gambut biasanya dihubungkan dengan material alam yang memiliki kompresibilitas yang tinggi. Material tersebut terdiri terutama jaringan nabati yang memiliki warna coklat tua sampai hitam, dan karena berasal dari tumbuh-tumbuhan yang mengalami pembusukan maka akan memiliki bau yang khas. Tanah ini terdapat di daerah yang berair sperti rawa, sehingga memiliki kandungan air yang tinggi berkisar 100-1300% dari berat keringnya (Gambar 2.2)

Gambar 2.2 Karakteristik kandungan tanah gambut (Alat uji Indonesia, 2017)

2.2.5 Sifat Fisik Tanah Gambut

Sifat fisik (index properties) merupakan karakteristik fisik tanah yang digunakan untuk mengklasifikasi jenis tanah dan juga sifat mekanis tanah atau sifat keteknikan (engineering properties) (Ginting, 2018). Beberapa parameter penting untuk menentukan sifat fisik tanah gambut antara lain berat volume, specific gravity, kadar air, dan angka pori.

Menurut Dariah et al. (2014), secara umum sifat fisik tanah gambut sebagai berikut:

2.2.5.1 Kadar Air

Tanah gambut mempunyai kemampuan menyerap dan menyimpan air yang cukup tinggi, dikarenakan komposisi bahan organik yang dominan. Menurut Elon et al. (2011), Kandungan air yang terkandung dalam tanah gambut bisa mencapai 300-3.000% bobot keringnya, namun Mutalib et al. (1991) menyatakan kisaran yang lebih rendah mengenai kadar air pada tanah gambut yaitu 100 -1.300% yang artinya gambut mampu menyerap air 1 sampai 13 kali bobotnya.

Kadar air atau water content (W) didefenisikan sebagai perbandingan antara berat air dan berat padat butiran dan volume tanah yang diteliti seperti persamaan berikut :

w =

^𝑤𝑤

𝑤_𝑠

X 100

(2.1)

Dimana :

𝑤 = Kadar air (%) Ww = Berat air (gr)

Ws = Berat butiran padat (gr)

2.2.5.2 Angka Pori

Menurut Mochtar (1985), Angka pori pada tanah gambut sangat bervariasi yakni berkisar 5 s/d 15. Tanah gambut (amorphous granular) memiliki angka pori yang sangat kecil yaitu sebesar 2, dibandingkan dengan jenis tanah gambut lainnya seperti tanah gambut berserat (fibrous peat) dengan angka pori sebesar 25.

Angka pori (e) merupakan perbandingan antara volume pori dengan volume butiran padat, dengan persamaan sebagai berikut:

𝑒 =

^𝑉𝑣_𝑉𝑠

(2.2)

Dimana :

𝑒 = Angka pori

𝑉𝑣 = Volume pori (cm³)

𝑉s = Volume butiran padat (cm³)

2.2.5.3 Berat Jenis (Specific gravity)

Berat spesifik tanah atau specific gravity (𝐺s) merupakan perbandingan antara berat volume butiran tanah (𝛾_𝑠) dengan berat volume air (𝛾_𝑤) dengan isi yang sama pada temperatur tertentu, dinyatakan dalam persamaan berikut:

G

s

=

^𝜸𝒔

𝜸_𝒘 (2.3)

Dimana :

𝐺s = Berat jenis

𝜸_𝒔 = Berat volume butiran padat tanah (gr/cm³) 𝜸_𝒘 = Berat volume air (gr/cm³)

Besaran specific gravity tanah gambut dari setiap daerah di Indonesia bervariasi antara 1,0 - 2,0. Tabel 2.1 dibawah memaparkan bahwa tanah gambut tergolong tanah organik dengan specific gravity ≤ 2,00.

Tabel 2.3 Specific gravity untuk berbagai jenis tanah (Bowles, 1999)

2.2.5.4 Berat Isi (Bulk Density)

Berat isi (bulk density) sering disebut juga dengan istilah berat volume, merupakan sifat fisik tanah yang menunjukkan berat massa padatan dalam suatu volume tertentu. Tanah dengan nilai BD relatif rendah umumnya mempunyai porositas yang tinggi, sehingga potensi menyerap dan menyalurkan air menjadi tinggi, hal tersebut menyebabkan tanah mempunyai daya menahan beban (bearing capacity) yang rendah.

Berat isi (BD) tanah gambut umumnya sangat rendah, baik gambut fibrik (mentah) yang terletak di lapisan bawah (BD: <0,1 gr/cm³) maupun gambut pantai atau gambut yang terletak di jalur aliran sungai (BD : > 0,2 gr/cm³), dibandingkan dengan BD tanah mineral yang berkisar 0,7-1,4 gr/cm³.

Berat isi (bulk density) tanah gambut dapat dihitung dengan persamaan berikut:

𝛾 =

^W

V (2.4)

Dimana :

𝛾 = berat isi (gr/cm³) W = berat tanah (gr) V = volume tanah (cm³)

Jenis Tanah Gs

Pasir (Sand) 2,650 – 2,670

Pasir Kelanauan (Silty Sand) 2,670-2,700

Lempung Anorganik ( Inorganic Clay) 2,700-2,800

Tanah dengan Kandungan Mica atau Besi (Soil with Mica and Iron)

2,750-2,800

Tanah Organik (Organic Soil) ≤ 2

2.2.5.5 Subsiden

Subsiden (subsidence) atau penurunan permukaan lahan merupakan kondisi fisik yang sering dialami lahan gambut yang telah didrainase. Proses drainase menyebabkan air yang berada di antara massa gambut mengalir keluar sehingga menyebabkan gambut mengempis dan mengalami penyusutan atau pengerutan, yang diakibatkan karena berkurangnya kadar air di dalam gambut. Proses lainnya yang dapat menyebabkan subsiden adalah proses pelapukan atau dekomposisi.

Proses subsiden gambut dapat dibagi menjadi empat komponen, yaitu :

a. Konsolidasi yaitu pemadatan gambut karena pengaruh drainase. Dengan menurunnya muka air tanah, maka terjadi peningkatan tekanan dari lapisan gambut di atas permukaan tanah terhadap gambut yang berada di bawah muka air tanah sehingga gambut terkonsolidasi (menjadi padat).

b. Dekomposisi atau oksidasi yaitu proses menyusutnya massa gambut akibat dekomposisi gambut yang berada dalam keadaan aerobik.

c. Pengkerutan merupakan pengurangan volume gambut di atas muka air tanah karena proses drainase atau pengeringan.

d. Kebakaran yang dapat menyebabkan menurunnya volume gambut.

Indikasi terjadinya subsiden di lapangan ditunjukkan oleh perakaran tanaman yang muncul di atas permukaan lahan (lihat gambar 2.3). Pengukuran tingkat subsiden bisa dilakukan dengan memasang patok atau stick terbuat dari paralon sampai kedalaman satu meter di bawah batas lapisan tanah mineral (substratum). Berdasarkan metode tersebut, di dapati hasil penelitian Maswar et al.

(2014) yang menyatakan bahwa lahan gambut di Papua belum mengalami subsidensi (0 cm/tahun), sedangkan lahan yang telah didrainase dan digunakan untuk pertanaman sawit di Riau dan Jambi, nenas di Kalimantan Barat, dan karet di Kalimantan Tengah, laju subsiden berkisar antara 2,7-5,6 cm tahun-1.

Gambar 2.3 Perakaran yang muncul di atas permukaan lahan sebagai indikasi terjadinya subsiden di lahan gambut (kiri) dan tingkat subsiden selama 2 tahun

(kanan) (Dariah et al.2014) 2.2.5.6 Daya Menahan Beban (Bearing Capacity)

Daya menahan beban tanah gambut dipengaruhi oleh tingkat kematangan gambut. Gambut yang relatif lebih matang umumnya lebih padat sehingga daya menahan bebannya menjadi lebih tinggi. Daya menahan beban tanah gambut yang rendah umunya dipengaruhui oleh berat isi gambut rendah dan kondisi gambut yang terlalu lunak/lembek akibat kadar air yang terlalu tinggi. Oleh karena itu drainase selain bertujuan untuk menghilangkan kelebihan air, juga untuk meningkatkan daya menahan beban.

2.2.5.7 Kering Tidak Balik (Irreversible Drying)

Proses kering Tidak Balik umumnya terjadi pada tanah gambut dengan kadar air <100% berdasarkan berat umumnya. Hal ini berkaitan dengan kemampuan gambut dalam menyimpan, memegang, dan melepas air. Gambut menjadi tidak mempunyai kemampuan lagi untuk menyerap air dan unsur hara, sehingga pada kondisi ini gambut cenderung menjadi rawan terbakar. Penurunan kemampuan gambut menyerap air berkaitan dengan penurunan ketersediaan gugus karboksilat dan OH-fenolat dalam bahan gambut. Kedua komponen organik ini merupakan senyawa yang bersifat hidrofilik, sehingga jika fase cair telah hilang

maka gambut yang pada mulanya bersifat hidrofilik berubah menjadi bersifat hidrofobik (menolak air) (Sabiham, 2000).

Gambar 2.4 Kondisi tanah gambut yang telah mengalami kering tak balik (Dariah et al. 2014)

2.3 Pemadatan Tanah

Pemadatan adalah proses naiknya kerapatan tanah dengan memperkecil jarak antar partikel sehingga terjadi reduksi volume udara, tidak terjadi perubahan volume air yang cukup berarti pada tanah dengan tujuan meningkatkan kuat geser tanah dan mengurangi kompresibilitas tanah.

Pemadatan adalah proses yang memakai tenaga dinamik untuk menjadikan tanah lebih padat dan sekaligus mengeluarkan udara. Kadar air tanah tidak berubah ketika tanah itu dipadatkan (Wesley, 2012). Teori pemadatan pertama kalinya dikembangkan oleh R.R. Proctor. Metode yang orisinil dilaporkan melalui serangkaian artikel dalam Engineering New Record. Oleh karena itu, prosedur dinamik laboratorium yang standar biasanya disebut dengan uji proctor. (Bowles, 1989).

Proctor (1933) telah mengamati bahwa ada hubungan yang pasti antara kadar air, dan berat isi kering tanah padat. Untuk berbagai jenis tanah pada umumnya, terdapat satu nilai kadar air optimum tertentu untuk mencapai berat isi kering maksimumnya. Proctor mendefinisikan empat variabel pemadatan tanah, yaitu:

1. Usaha pemadatan atau energi pemadatan

2. jenis tanah (gradasi, kohesif atau tidak kohesif, ukuran partikel dan sebagainya),

3. kadar air 4. berat isi tanah.

Pemadatan yang dilakukan di laboratorium terdiri dari dua metode yaitu:

1. Proctor Standar (ASTM D 698).

2. Proctor Modifikasi (ASTM D 1557).

Tabel 2.4 Elemen-elemen uji pemadatan Proctor (Bowles, 1991)

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

γ

_𝑑

=

^γ𝑏

1+𝑤 (2.5)

Dimana :

γ_𝑑 = berat volume kering (gr/cm³) γ_𝑏 = berat volume basah (gr/cm³) w = kadar air (%)

Uraian Standar (ASTM D698) Modifikasi (ASTM D1557)

Palu 24,5 N (5,5 lb) 44,5 N (10 lb)

Tinggi jatuh palu 304,8 mm (12 in) 457,2 mm (18 in)

Jumlah lapisan 3 5

Jumlah tumbukan 25 25

Volume cetakan 1/30 ft³ 1/30 ft³

Tanah Lolos saringan No.4 Lolos saringan No.4 Energi pemadatan

(CE)

592,5 kJ/m³ (12.375 ft.lb/ft³ )

2693,3 kJ/m³ (56.250 ft.lb/ft³ )

Dapat digambarkan grafik hubungan antara berat volume kering dengan kadar air. Dari grafik ini dapat ditentukan juga kadar air optimum (wopt) dan berat volume kering maksimum (γdmaks).

Gambar 2.6 Hubungan antara kadar air dan berat isi kering tanah (Hardiyatmo, 1992)

Kemungkinan berat volume kering maksimum dinyatakan sebagai berat volume kering dengan tanpa rongga udara (zero air void) atau berat volume kering saat tanah menjadi jenuh (γzav) dapat dihitung pada persamaan di bawah ini:

γ

_𝑧𝑎𝑣

=

^{𝐺𝑠γ𝑤}

1+𝑤𝐺_𝑠 (2.6)

Dimana :

γ_𝑧𝑎𝑣 = berat volume pada kondisii ZAV (gr/cm³) γ_𝑤 = berat volume air (gr/cm³)

𝐺_𝑠 = berat spesifik tanah

Dalam keadaan bagaimanapun kurva pemadatan tidak mungkin memotong kurva zero air void (ZAV). Derajat pemadatan suatu tanah diukur dalam berat isi kering. Derajat pemadatan suatu tanah diukur dalam berat isi kering. Pada hampir 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. Spesifikasi untuk pemadatan di lapangan dengan memakai pemadatan relatif. Kepadatan relatif (relative compaction) adalah

perbandingan berat volume kering di lapangan dengan berat volume kering maksimum di laboratorium ditunjukkan pada persamaan 2.7.

Rc = _γ^{γ𝑑−𝑙𝑎𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛}

𝑑−𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑢𝑚

𝑥100% (2.7)

Dimana :

Rc = kepadatan relatif (%)

γ_{𝑑−𝑙𝑎𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛} = berat isi kering di lapangan (gr/cm³)

γ𝑑−𝑙𝑎𝑏𝑜𝑟𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑢𝑚 = berat isi kering maksimum di laboratorium (gr/cm³)

2.4 Kuat Geser Tanah Gambut

Kuat geser (shear strength) ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjadi keruntuhan. Kuat geser tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor yang dapat menahan terjadinya keruntuhan atau pergeseran pada masa tanah manakala mengalami tekanan beban antara lain, tegangan normal dari masa tanah di sekitarnya, susunan kerangka butiran dan ikatan kohesi diantara butiran-butirannya (Imam Subekti, 2017).

Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakan gaya tahanan internal yang bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut. Hubungan antara kedua tegangan tersebut:

𝝉 f = f (𝝈)

^(2.8)

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

𝜏 f = c + 𝜎 𝑡𝑎𝑛 𝜃

^(2.9)

Dimana :

𝜏

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

𝜎 = tegangan efektif pada bidang yang ditinjau (MPa)

𝜃 = 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)

Adapun teknik yang digunakan pada penelitian ini untuk menentukan kuat geser tanah adalah pengujian geser langsung (direct shear test). Pengujian kuat geser ini dilakukan untuk mendapatkan parameter kuat geser.

2.5 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test)

Uji geser langsung merupakan salah satu cara pengujian kuat geser tanah yang paling mudah dan sederhana. Pengujian ini menggunakan kotak geser dari besi yang berfungsi sebagai tempat benda uji. Gaya geser diberikan pada bagian atas kotak, dan gaya horizontal ditempatkan pada bidang horizontal. Akibat adanya beban vertikal dan horizontal yang bekerja pada alat akan menyebabkan terjadinya tegangan pada tanah. Tegangan tersebut dibagi menjadi tegangan utama besar (major principal stress), tegangan utama kecil (minor principal stress) dan tegangan utama sedang (intermediate pricipal stress)

Cara pengujian geser langsung terdiri dari dua cara yaitu:

1. Tegangan geser terkendali (stress controlled): tegangan geser diciptakan dengan menambahkan beban mati secara bertahap dan dengan besar beban yang sama setiap kali sampai runtuh.

2. Regangan terkendali (strain controlled): suatu kecepatan gerak mendatar tertentu dilakukan pada bagian belahan atas dari pergerakan geser horizontal tersebut dapat diukur dengan bantuansebuah arloji ukur horizontal.

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

𝜏 =

^𝑃

𝐴

^(2.10)

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

(2.11)

Dimana:

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

A : luas penampang sampel (cm²)

Gambar 2.5 Alat uji geser langsung dengan bagian-bagiannya (SNI 3420:2016, 2016)

2.6 Daya Dukung Batas Menurut Terzaghi

Menurut Terzaghi, Daya dukung batas/ultimit merupakan kemampuan tanah untuk memikul tekanan maksimum yang bekerja diatasnya. Teori Terzaghi berlaku untuk pondasi dangkal (D ≤ B). Untuk mengetahui daya dukung batas suatu tanah, Terzaghi mengevaluasi besarnya daya dukung tanah dibawah pondasi dangkal yang memanjang, dan memperoleh persamaan berikut:

1. Untuk pondasi menerus:

q_u = N_c+ qN_q+0,5γBNγ (2.12) 2. Untuk pondasi bentuk bujur sangkar:

qu = 1,3 cNc + Df γNq +0,4γBNγ (2.13) 3. Untuk pondasi bentuk lingkaran:

qu = 1,3 cNc + Df γNq +0,3γBNγ (2.14)

Dimana :

qu = daya dukung tanah ultimit (kg/cm²) B = lebar pondasi (cm)

Df = kedalaman pondasi dari permukaan tanah (cm) γ = berat isi tanah (kg/cm³)

q = berat beban luar (subcharge load) c = kohesi tanah (kg/cm²)

ϕ = sudut geser dalam tanah (°)

Nc, Nq, Nγ = faktor daya dukung untuk keruntuhan geser menyeluruh menurut Terzaghi

Rumus daya dukung tanah Terzaghi tersebut berlaku pada kondisi general shear failure. Nilai-nilai faktor daya dukung Terzaghi pada general shear failure dapat dilihat pada Tabel 2.2 dibawah.

Tabel 2.5 Nilai-nilai faktor daya dukung Terzaghi pada general shear failure (Das, 2007)

2.7 Konsolidasi Tanah Gambut 2.7.1. Teori 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.

Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori. Dengan kata lain, pengertian konsolidasi adalah proses terperasnya air

𝜙 (^o) Nc Nq Nγ

0 5,70 1,00 0,00

5 7,34 1,64 0,14

10 9,61 2,69 0,56

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

45 172,28 173,28 325,34

50 347,50 415,14 1072,80

tanah akibat bekerjanya beban, yang terjadi sebagai fungsi waktu karena kecilnya permeabilitas tanah (Simatupang, 2016).

Konsolidasi tanah dapat dibagi menjadi konsolidasi primer dan konsolidasi sekunder, dimana konsolidasi sekunder terjadi setelah proses konsolidasi primer selesai. Pada konsolidasi primer, tekanan air pori akan berkurang akibat keluarnya air dari pori-pori tanah, kemudian dilanjutkan dengan konsolidasi sekunder dengan tekanan air pori konstan (Rahayu, 2012).

Perpindahan permukaan tanah secara vertikal yang berhubungan dengan perubahan volume tanah pada suatu tingkat pada saat proses konsolidasi terjadi disebut sebagai penurunan konsolidasi. Secara umum, penurunan dapat diklasifikasikan menjadi 3 tahap, yaitu:

1. Immediate Settlement (penurunan seketika), diakibatkan dari deformasi elastis tanah kering, basah, dan jenuh air, tanpa adanya perubahan kadar air. Umumnya, penurunan ini diturunkan dari teori elastisitas. Immediate settlement ini biasanya terjadi selama proses konstruksi berlangsung. Parameter tanah yang dibutuhkan untuk perhitungan adalah undrained modulus dengan uji coba tanah yang diperlukan seperti SPT, Sondir (dutch cone penetration test), dan Pressuremeter test.

2. Primary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi primer), yaitu penurunan yang disebabkan perubahan volume tanah selama periode keluarnya air pori dari tanah. Pada penurunan ini, tegangan air pori secara kontinyu berpindah ke dalam tegangan efektif sebagai akibat dari keluarnya air pori.

Penurunan konsolidasi ini umumnya terjadi pada lapisan tanah kohesif (clay / lempung).

3. Secondary Consolidation Settlement (penurunan konsolidasi sekunder), adalah penurunan setelah tekanan air pori hilang seluruhnya. Hal ini lebih disebabkan oleh proses pemampatan akibat penyesuaian yang bersifat plastis dari butir-butir tanah.

Penurunan akibat konsolidasi diberikan menurut persamaan berikut (Endah dan Eding, 2000):

Sc =

^∆𝑒

1+𝑒ₒ

H

(2.15)

Dimana:

H = Tebal lapisan tanag yang menurun (m) Sc = ∆H = Penurunan tanah (cm)

∆𝑒 = Perubahan angka pori 𝑒ₒ = Angka pori awal

Pemampatan tanah gambut dapat diamati dengan melihat kurva regangan terhadap log waktu. Komponen-komponen pemampatan tanah gambut terdiri dari (Nursawemi et al., 2015):

a. regangan seketika (instantaneous strain, i) Terjadi dengan segera setelah beban diberikan karena tertekannya rongga udara.

b. Regangan primer (primary strain, p) Terjadi pada waktu yang relatif singkat sampai waktu tp dengan kecepatan pemampatan yang tinggi karena disipasi tekanan air pori, hal ini biasanya terjadi 10 menit.

c. Regangan sekunder (secondary strain, s) Terjadi setelah regangan primer berakhir dengan waktu yang relatif lama dimulai waktu (tp) sampai batas waktu (tk) dimana perubahan regangan linier.

d. Regangan tersier (tertiery strain, t) Dimulai setelah waktu tk dimana perubahan regangan mulai tidak linier lagi. Regangan tersier berlangsung terus untuk waktu yang takterhingga sampai seluruh proses pemampatan berakhir.

Adapun hubungan antara regangan dengan log waktu dapat dilihat pada gambardi bawah ini

Gambar 2.7 Kurva regangan – log waktu pada tanah gambut dengan beban 25 kPa (Soepandji dan Bharata, 1996)

Untuk tekanan efektif yang besar (25 kPa sampai dengan 400 kPa), penelitian yang telah dilakukan oleh Soepandji dan Bharata menunjukan hubungan vertikal dengan waktu terlihat pada Gambar 2.3. Respon tekanan air pori akibat peningkatan tekanan efektif dapat ditunjukkan pula dengan berkurangnya daya rembes secara cepat.

2.7.2. Uji Konsolidasi

Uji konsolidasi satu dimensi yang biasa digunakan untuk memprediksi penurunan tanah yang dikenalkan oleh Terzaghi. Uji tersebut menjelaskan bahwa deformasi dan arah aliran yang terjadi hanya pada satu arah yaitu hanya pada arah vertikal. Pengujian konsolidasi tanah di laboratorium, biasanya digunakan alat konsolidasi (Consolidated apparatus atau oedometer). Oedometer pertama kali diciptakan oleh Terzaghi (1936).

Gambar 2.8 Alat konsolidasi

(Dokumentasi Laboratorium Mekanika Tanah FT USU, 2019)

Gambar 2.9 Sketsa konsolidometer (oedometer)

Pada Gambar 2.9 diatas memperlihatkan prinsip alat konsolidasi oedometer, contoh tanah pada percobaan konsolidasi dimasukkan ke dalam suatu cincin dan diapit oleh batu berpori pada sisi atas dan bawah cincin. 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. Besarnya penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari pembacaan arloji (BSN, 2011).

2.7.3. Indeks Pemampatan (Cc)

Indeks Pemampatan Cc, merupakan nilai indeks dari kemampatan suatu tanah. Nilai Cc digunakan untuk mendapatkan besarnya penurunan yang terjadi di lapangan sebagai akibat dari konsolidasi yang terjadi pada tanah. Nilai Cc

merupakan kemiringan dari kurva e versus log p pada saat loading.

C

c

=

^{𝑒1−𝑒2}

log^𝑝2 𝑝1

(2.16)

Dimana :

Cc = indeks pemampatan

e1,e2 = angka pori pada tekanan p1’ dan p2’ p1,p2 = tekanan 1 dan 2

2.7.4. Koefisien Konsolidasi (Cv)

Koefisien Konsolidasi (Cv) merupakan nilai yang dapat digunakan untuk menentukan waktu lamanya konsolidasi akan berlangsung dan juga dapat menentukan tingkat penurunan yang akan terjadi. Semakin besar nilai koefisien ini, maka semakin cepat pula proses konsolidasi terjadi. Persamaan untuk mendapat nilai dari koefisien konsolidasi sebagai berikut:

C

v

=

^{0,848 (𝐻2)}

𝑡₉₀

^(2.17)

Dimana :

Cv : koefisien konsolidasi H² : jalan air terpanjang

t90 : waktu untuk mencapai konsolidasi 90 %.