Mekanika Tanah r f Craig.1

MEKANIKA TANAH

EDISI

KEEMPAT-R.F. CRAIG Department of Civil Engineering University of�-1989 PENERBIT ERLANOOA Jl. Kraruat IV No. 11 Jakarta 10430 (Anggota IKAPI)

r-··

Kata Pengantar

Buku ini ditujukan terutama untuk memenuhi kebutuhan mahasiswa Teknik Sipil S-1 dan dimaksudkan untuk memberi pengertian yang cukup mendalam akan prinsip-prinsip mekanika tanah. Pemahaman akan prinsip-prinsip ini merupakan dasar penting bagi praktek lebih lanjut dalam rekayasa tanah. Materi yang dipilih mencakup unsur opini pribadi tetapi isi buku ini kiranya telah mencakup persyaratan bagi bahan pelajaran untuk tingkat S-1.

Dalam hal ini dianggap bahwa para mahasiswa tidak memiliki pengetahuan akan subyek yang diberikan tetapi telah memahami dasar-dasar ilmu mekanika. Buku ini berisi sejumlah contoh dan soal beserta penyelesaiannya yang diberikan agar para mahasiswa lebih mema­ harni akan prinsip-prinsip dasar dan mampu menggambarkan penerapannya dalam keadaan yang praktis sederhana. Satuan SI digunakan pada seluruh buku ini. Daftar buku acuan dicantumkan pada akhir setiap bab sebagai pertolongan bagi studi lebih lanjut tentang topik yang diberikan. Selain itu buku ini ditujukan juga sebagai sumber acuan yang ber­ manfaat bagi para insinyur praktisi.

Dalam edisi ke-4 ini tidak ada perubahan dalam tujuan ataupun struktur isi buku. Akan tetapi, telah dilakukan beberapa perbaikan dan tambahan. Khususnya bagian tentang analisis dinding turap telah direvisi, beberapa bagian pada bab tentang daya dukung tanah telah diperbaharui, dan bagian baru tentang uji pengukuran-tekanan telah ditambahkan.

Penulis sangat berterima kasih kepada berbagai penerbit, organisasi dan individu yang telah memberi izin digunakannya gambar-gambar dan tabel-tabel dalam buku ini, dan juga berterima kasih kepada penulis-penulis lain yang hasil karyanya telah digunakan sebagai sumber bagi isi buku ini. Penulis juga menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Dr. Ian Christie dari University of Edinburg atas bantuannya membaca naskah asli buku ini dan memberikan sejumlah saran perbaikan. Terima kasih juga diucapkan kepada Nn. Evelyn Clark dan Ny. Sandra Nicoll atas bantuan mereka mengetik naskah buku ini.

Materi dari BS 8004: 1986 (Peraturan Praktek untuk Pondasi) dan BS 5930: 1981 (Peraturan Praktek untuk Penyelidikan Lapangan) direproduksi atas izin British Standard Institution, 2 Park Street, London WIA 2BS, yang menyediakan salinan lengkap peraturan­ peraturan tersebut.

Dundee

September

1986

Robert

F.

Craig

Kata Pengantar dari Penerjemah

Buku Soil Mechanics dengan penulis R.F. Craig telah diterbitkan hingga Edisi ke-4 ta­ hun 1987, dan hampir setiap tahun semenjak tahun 1974 dicetak ulang karena permintaan yang cukup banyak di kalangan mahasiswa teknik sipil dan geoteknik di luar negeri.

Tulisan R.F. Craig tentang Mekanika Tanah disajikan dengan cara yang mudah dan memberikan banyak pengetahuan yang berkaitan dengan peralatan, prosedur penggunaan alat, metode perbaikan tanah, contoh-contoh soal, latihan dan lain-lain, sehingga buku ini merupakan salah satu referensi utama di Fakultas Teknik Universitas Indonesia dan Institut Sains dan Teknologi Nasional - Jakarta.

Mengingat dorongan dari rekan sejawat di Institut Sain dan Teknologi Nasional {ISTN) Jakarta serta Workshop lkatan Mahasiswa Sipil FTUI untuk menerbitkan buku referensi da­ lam bahasa Inggris ke dalam bahasa Indonesia, maka kami berusaha menerjernahkan buku ini.

Ucapan terima kasih kami berikan kepada Sdr. Zaki, Evita, Ir. Herold H, yang telah membantu proses terjemahan serta turut memberikan terminologi yang tepat, dan kepada Ir. Gito Purnomo, Ir. Ari Adji yang memberikan dorongan serta saran, kritikan terhadap buku ini. Jika ternyata ada kekurangan atau kesalahan, dengan tangan terbuka kami akan menerirna saran dan kritikan.

Daftar Isi

Kata Pengantar V

Karakteristik Dasar Tanah

l.l Sifat Alamiah Tan ab

1.2 Analis� Ukuran Partike1 5

l.3 Plast�itas Tanah Berbutir-Halus 6

1.4 Deskripsi dan Klasifikasi Tanah 8

1.5 Hubungan Antarfase 20 1.6 Pemadatan Tanah 24 Soal-soal 30 Referensi 31 2 Rembesan 33 2.1 Air Tanah 33 2.2 Permeabilitas 34 2.3 Teori Rembesan 40 2.4 Jaringan Aliran 44

2.5 Kond�i Tanah An�otropik 52

2.6 Kond�i Tanah Tidak Homogen 54

2. 7 Kond�i Transfer 56'

2.8 Rembesan Melalui Bendungan Tanah 57

2.9 Grouting 66

2.10 Pengangkatan Akibat Pembekuan 67

Soal-soal 68

Referensi 7 1

3 T egangan Efek tif 72

3.1 Pendahu1uan 12

3.2 Prinsip Tegangan Efektif 72

3.3 Reaksi Tegangan Efektif Akibat Perubahan Tegangan Total "75

3.4 Tanah Jenuh Sebagi.an 79

3.5 Pengaruh Rembesan Terhadap Tegangan Efektif 80

Soal-soal 88

viii Daj[ar /si

4 kekuatan Geser 9]

4.1 Kriteria Keruntuhan Mohr-Coulomb 9 1

4.2 Pengujian Kekuatan Geser 94

4.3 Kekuatan Geser Pasir 103

4.4 Kekuatan Geser Lempung Jenuh 105

4.5 Konsep Kondisi Kritis 1 17

4.6 Kekuatan Sisa 123

4.7 Koefisien Tekanan Pori 125

4.8 Pengukuran Pizometer di Lapangan 130

Soal-soal 132

Referensi 134

5 Tegangan dan Perpindahan 136

5. 1 Elastisitas dan Plastisitas 136

5.2 Tegangan Berdasarkan Teori Elastis 144

5.3 Perpindahan Berdasarkan Teori Elastis 15 4

Soal-soal 158

Referensi 159

6 Tekanan Tanah Lateral 160

6.1 . Pendahuluan 160

6.2 .: , Teori Rankine ten tang Tekanan Tanah 161

6.3 Teori Coulomb tentang Tekanan Tanah 175

6.4 Penyelesaian Lain 180

Desain Struktur Dinding Penahan Tanah 18 1

6.5 Dinding Gravitasi dan Dinding Kantilever 181

6.6 Dinding Turap Kantilever 187

6.7 Dinding Turap Dengan Angkur dan Penyangga 188

6.8 Galian yang Diperlukan 20 1

6.9 Dinding Diafragma 203 6.10 Tanah Bertulang 205 Soal-soal 208 Referensi 211 7 Teori Konsolidasr 213 7.1 r-endahuluan 2 13 7.2 Uji Oedometer 2 13

7.3 Penurunan Konsolidasi: Metode Satu-Dimensi 220

7.4 Penurunan Menurut Metode Skempton-Bjerrum 223

7.5 Metode Lintasan Tegangan 228

7.6 �rajad Konsolidasi 229

7.7 Teori Terzaghi tentang Konsolidasi Satu-Dimensi 230

7.8 Penentuan Koefisien Konsolidasi 236

7.9 Koreksi Selama Periode Pelaksanaan Pembangunan 244

7.10 Penyelesaian Numerik 249

7. 11 Drainasi Vertikal 252

Soal-soal 257

Daftar /si

8 Daya Dukung Tanah 8.1 Penctahuluan

8.2 Daya Dukung Ultimit

8.3 Daya Dukung Izin pacta Lempung . 8.4 Day a Dukung Izin pacta Pasir

8.5 Day a Dukung Tiang Pancang 8.6 Teknik-teknik Perbaikan Tanah 8.7 Galian 8.8 Angkur Tanah Soal-soal Referensi ix 261 26I 263 273 273 29I 310 3II 3I3 316 3I8 9 Stabilitas Lereng 321

9.I Penctahuluan 32I

9.2 Analisis untuk Kasus ctengan c/>, :=: 0 322

9.3 Metocte lrisan 324

9.4 Analisis Kelongsoran Translasi Bictarrg 330

9.5 Metocte Analisis Umum 332

9.6 Stabilitas pacta Akhir Pe1aksanaan Pembangunan ctan Stabilitas Jangka

Panjang 334

9.7 Stabilitas Benctungan Tanah ., 336

Soal-soal 339

Referensi

1 0 Penyelidikan Tanah I 0.1 Penctahu1uan

I 0.2 Metocte-metocte Penyelict*an I0.3 Pengambilan Contoh 10.4 Log Lubang Bor

10.5 Metocte Geofisis Referensi Notasi Utama Jawaban Soal-soal Indeks 34I 341 341 �<m 3f1 1J6 358 362 363 367 370

1.1. Sifat Alamiah Tanah

BAB l

Karakteristik Dasar

Tanah

Bagi para lnsinyur Sipil, tanah adalah akumu}asi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan antarpartikelnya, yang terbentuk karena pelapukan dari batuan. Di antara partikel-partikel tanah terdapat ruang kosong yang disebu t pori-pori (void space) yang berisi air dan/atau udara. Ikatan yang lemah antara partikel-partikel tanah disebabkan oleh pengaruh karbonat atau oksida yang tersenyawa di antara partikel-partikel tersebut, atau dapat juga disebabkan oleh adanya material organik. Bila hasil dari pelapukan ter­ sebut di atas tetap berada pada temp at semula, maka bagian ini disebut tanah sisa (residual soil). Hasil pelapukan yang terangkut ke tempat lain dan mengendap di beberapa tempat yang berlainan disebut tanah bawaan (transportation soil). Media pengangkut tanah berupa gaya gravitasi, angin, air, dan gletsyer. Pada saat berpindah tempat, ukuran dan bentuk partikel-partikel dapat berubah dan terbagi dalam beberapa rentang ukuran.

Proses penghancuran dalam pembentukan tanah dari batuan terjadi secara fisis atau kimiawi. Proses fisis antara lain berupa erosi akibat tiupan angin, pengikisan oleh air dan gletsyer, atau perpecahan akibat pembekuan dan pencairan es dalam batuan. Tanah yang t�::rjadi akibat penghancuran terse but di atas tetap mempunyai komposisi yang sama dengan batuan asalnya. Tanah tipe ini mempunyai ukuran partikel yang hampir sama rata dan dideskripsikan berbentuk 'utuh' (bulky): yaitu bentuk-bentuknya bersudut agak bersudut, ataupun bulat. Partikel-partikel tanah terdapat dalam rentang ukuran yang cukup lebar, mulai dari berangkal (boulder) sampai serbuk batu halus yang berbentuk akibat penggerus­ an oleh gletsyer. Susunan struktural dari partikel 'bulky' (Gambar 1.1) ini dideskripsikan se­ bagai butiran tunggal (single grain) di mana setiap partikel saling berhubungan dengan partikel-partikel di sekitarnya tanpa ada suatu ikatan atau kohesi di antara mereka. Kekom­ pakan struktur partikel ini, baik yang lepas, agak padat, ataupun padat, tergantung dari proses pemadatan antarpartikel pada saat pembentukan strukturnya.

Proses kimiawi menghasilkan perubahan pada susunan mineral batuan asalnya. Salah satu penyebabnya adalah air yang mengandung asam atau alkali, oksigen, dan karbondiok­ sida. Pelapukan kimiawi menghasilkan pembentukan kelompok-kelompok partikel kristal berukuran koloid (< 0,002 mm) yang dikenal sebagai minerallempung (clay mineral). Mineral lempung kaolinit, sebagai contoh, terbentuk dari pecahan felSpar akibat pengaruh

Mekanika Tanah

Gambar 1.1. Sii!ktur butiran tu11t;gal.

air dan karbondioksid' Hampir samua mlleral lempung berben tuk lempengan yang m em· punya permukaan speDtlk (perban�an antara luas permukaan dengan massa) yang tinggi. Akibatnya sifat·sifaf padiief· uti _{QQgat rlipengaruhi oleh gaya-gaya permukaan.} Bentuk lain dari partikel mineral lempung adalah seperti jarum, tetapi jarang terdapat di· bandingkan dengan bentuk lempengan.

Satuan struktural dasar dari struktural mineral lempung terdiri dari silika tetrahedron dan alumina oktahedron (Gambar 1.2a). Silikon dan aluminium mungkin juga diganti se· ·bagian dengan unsur lain, yang disebut substitusi isomorfis. _{Satuan-satuan dasar tersebut} bergabung membentuk struktur lembaran yang secara simbolis terlihat pada Gambar 1.2b. Jenis-jenis mineral lempung tergantung dari kombinasi susunan satuan lembaran dasar. Yang membedakan jenis-jenis mineral di atas adalah kombinasi tumpukan lembaran dan macam ikatan antara masing·masing lembaran. Struktur·struktur utama mineral lempung dapat dilihat pada Gambar 1.3.

Kaolinit adalah salah satu struktur utama mineral lempung. Bagian dasar struktur ini adalah lembaran tunggal silika tetrahedron yang digabung dengan alumina oktahedron.

e Silikon e Aluminium

0 Oksigen 0 Hidroksil

Sil ika tetrahedron Aluminium oktahedron

la)

Lembaran sil ika Lembaran aluminium

(b)

Karakteristik Dasar Tanah 3

··�

J (

_{- -}

H20 lkatan H K•

-

-·

)

(

lkatan H lkatan H K.

- ----

- -

_H20

) (

(a) (b) (c)

Gambar 1.3. Minerallempung (a) kaolin it, (b) ilit, (c) montrnorilonit

Substitusi isomorfis praktis tidak teijadi dalam struktur ini. Kombinasi lembaran silika­ alumina diperkuat oleh hidrogen sebagai perekat. Sebuah partikel kaolinit bisa mencapai lebih dari seratus tingkat. flit mempunyai struktur dasar sebuah lembaran alumina okta­ hedron yang diapit oleh dua lembaran silika tetrahedron. Pada bagian oktahedral terjadi substitusi sebagian aluminium oleh magnesium dan besi, sedangkan pada bagian tetrahedral terjadi substitusi sebagian silikon oleh aluminium. Kombinasi lembaran-lembaran tersebut di atas berikatan satu sama lain dengan perekat (tidak dapat diganti) yang berkekuatan rendah akibat pengaruh ion potasium yang terdapat di antara mereka. Montmorilonit mem­ punyai struktur dasar yang sama dengan ilit, tetapi pada bagian oktahedral hanya magne­ sium yang menggantikan sebagian aluminium. Ruangan di antara kombinasi-kombinasi lembaran di atas diisi oleh molekul air dan kation-kation (dapat diganti) selain potasium. Kekuatan ikatan antara kombinasi-kombinasi lembaran ini sangat lemah. Pada montmori­ lonit dapat terjadi pemuaian (swelling) bila ada penambahan air yang terserap di antara kombinasi-kombinasi lembaran terse but.

Permukaan mineral lempung mengandung muatan Iistrik tambahan yang bersifat negatif, terutama akibat substitusi isomorfis dari atom-atom aluminium atau silikon oleh atom-atom dengan valensi yang lebih rendah. Sebab lain ialah disasosiasi ion-ion hidroksil. Muatan-muatan yang tidak diharapkan akibat rusaknya rekatan pada sisi-sisi lembaran partikel dapat pula terjadi. Muatan negatif teijadi akibat penarikan kation-kation dari air

pori ke dalam partikel-partikel yang bersangkutan. Ikatan antara kation-kation dengan partikel tidak terlalu kuat sehingga bila air pori berubah sifat, kation-kationnya juga akan digantikan oleh kation-kation yang lain. Kejadian tersebu t disebu t pertukaran kation.

Karena permukaan partikel bersifat negatif, maka kation-kation tertarik ke arah par­ tikel terse but. Tetapi pada saat yang sama, kation-kation ini cenderung bergerak menjauhi partikel karena pengaruh energi panas yang dirnilikinya. Akibat gerakan yang berlawanan tersebut, kation-kation akan membentuk suatu lapisan yang menyebar ke arah partikel yang berada di dekatnya, sehingga konsentrasi kation berkurang dengan bertambahnya jarak kation terse but dari permukaan partikel, sampai suatu saat akan tercapai konsentrasi kation yang sama dengan yang terdapat dalam air pori. Istilah lapisan ganda (double layer) dideskripsikan sebagai lapisan permukaan partikel oleh muatan-muatan negatif dan lapis­ an kation yang terdispersi. Untuk sebuah partikel, ketebalan lapisan kation tergantung ter­ utama pada valensinya dan juga konsentrasi kationnya. Kenaikan nilai valensi (akibat per­ tukaran kation) atau kenaikan konsentrasi akan mengakibatkan berkurangnya teballapis­ an. Suhu juga mempengaruhi tebal lapisan kation, di mana kenaikan suhu mengakibatkan berkurangnya tebal lapisan.

Lapisan-lapisan molekul air tetap tertahan mengelilingi sebuah partikel minerallem­ pung oleh perekat hidrogen dan (karena molekul air adalah dipolar) akibat tarikan ke arah

Mekanika Tanah

permukaan bermuatan negatif. Sebagai tambahan, kation-kation yang dapat dipertukarkan dapat menarik air (terhidrasi). Jadi partikel terse but dikelilingi oleh suatu lapisan air yang dihisapnya (air terserap). Molekul air yang berada paling dekat dengan partikel akan ter­ tahan dengan kuat dan mempunyai viskositas yang tinggi. Viskositas berkurang dengan ber­ tambahnya jarak antara permukaan partikel dan air 'bebas' pada batas air terserap. Molekul air terserap dapat bergerak relatif bebas sejajar dengan permukaan partikel, tetapi gerak­ annya yang tegak lurus terhadap permukaan sangat terbatas.

Gaya-gaya tolak-menolak dan tarik-menarik bekerja antara partikel-partikel mineral lempung yang berdekatan. Tolak-menolak terjadi antara muatan-muatan yang sejenis pada lapisan-lapisan ganda. Kenaikan valensi kation atau konsentrasinya akan mengakibatkan berkurangnya gaya tolak-menolak, dan sebaliknya. Gaya tarik-menarik antar partikel ada­

lah akibat pendeknya rentang gaya-gaya van der Waals; gaya-gaya ini tidak tergantung pada karakteristik lapisan ganda dan makin berkurang besarnya bila jarak antar partikel makin besar. Gaya-gaya netto antar partikel mempengaruhi bentuk struktural partikel, seperti partikel-partikel mineral lempung. Jika terdapat tolak-menolak netto, partikel-partikel cen­ derung diasumsikan berorientasi sisi ke sisi, yang disebut struktur terdispersi Bila, pada ke­ adaan lain, terdapat tarik-menarik pada partikel, orientasi partikel-partikel tersebut cen­ derung mengarah ke ujung sisi atau ujung-ujung yang disebu t struktur terflokulasi. Struktur­ struktur ini, yang melibatkan interaksi antara partikel-partikel mineral lempung tunggal, dilukiskan dalam Gambar 1.4a dan b.

Pada lempung asli, yang biasanya mengandung partikel-partikel u tuh dan besar dengan proporsi yang cukup berarti, susunan struktural dapat. saja menjadi sangat kompleks. In­ . teraksi antara partikel-partikel mineral lempung tunggal jarang terjadi, dan cenderung mem­ bentuk agregasi elementer dari partikel-partikel (disebut juga domain) dengan orientasi sisi-sisi Selanjutnya agregasi elementer ini bergabung untuk membentuk hirnpunan yang lebih besar, yaitu struktur yang dipengaruhi oleh endapan di sekelilingnya. Dua bentuk hirnpunan partikel yang sudah dikenal ialah bookhouse dan turbostratic, seperti terlihat pada Gambar 1.4c dan d. Hirnpunan-himpunan ini dapat juga berbentuk penghubung atau matriks antar partikel-partikel besar. Sebuah contoh struktur lempung asli terlihat pada Gruv)2�r 1.4e.

�uran partikel tanah beragam antara lebih besar dari _{,._,} 100 mm sampai kurang dari 0,001 mm. Gambar 1.5. adalah rentang ukuran partikel tanah berdasarkan British Standard.

Dalam gambar tersebut, istilah lempung (clay), lanau (silt), dan lain-lain hanya dipakai untuk mendeskripsikan ukuran partikel pada bata&-batas tertentu. Tetapi istilah yang sama juga dipakai untuk mendeskripsikan jenis tanah penting yang lain. Sebagai contoh: lem­ pung adalah salah satu tanah yang memiliki kohesi dan plastisitas serta ukuran partikelnya termasuk dalam rentang ukuran 1empung-lanau' pada Gambar 1.5. Jika proporsi lanau cukup besat, tanah tersebut dapat dikatakan sebagai lempung kelana�(silty clay).

�� _�-

<��/

72:K\<(---=- ...::::::=-(a)

�

�n'

(b)

�A?�

��� _-�� � (c) (d)

-L

��� a,J?c?

�/lo�

_{�c:::> �}

.c..� e:> ...

�¥�

�� �0 c:::>� (e)

Gambar 1.4. Struktur lempung: (a) terdispersi, (b) tert1okulasi, (c) bookhouse, (d) turbostratic, (e) contoh lempung asli.

Karakteristik Dasar Tanah

Ukuran partikel (mm)

Gambar l.S. Rentang ukuran partikel.

Kebanyakan jenis tanah terdiri dari campuran dari beberapa ukuran, dan biasanya lebih dari dua rentang ukuran. Namun partikel yang berukuran lempung tidak selalu me­ rupakan rnineral lempung: bubuk batu yang paling halus mungkin berukuran partikel lem­ pung. Jika mineral lempung terdapat pada suatu tanah, biasanya akan sangat mempe­ ngaruhi sifat tanah tersebut, meskipun persentasenya tidak terlalu besar.

Secara umum, tanah disebut kohesi[bila partikel-partikelnya saling melekat setelah dibasahi kemudian dikeringkan dan diperlukan gaya yang cukup besar untuk meremas tanah tersebut: ini tidak termasuk tanah yang partikel-partikelnya saling melekat ketika dibasahi akibat tegangan permukaan.

Tanah yang partikelnya terdiri dari rentang ukuran kerikil dan pasir disebut tanah berbutir kasar (coarse grained). Sebaliknya, bila partikelnya kebanyakan berukuran partikel lempung dan lanau, disebut tanah berbutir halus (fine grained�

1.2. Analisis Ukuran Partikel

Analisis ukuran partikel dari sebuah contoh tanah melibatkan penentuan persentase berat partikel dalam rentang ukuran yang berbeda. Distribusi ukuran partikel tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan metode pengayakan (sieving). Contoh tanah dilewatkan melalui satu set saringan standar yang memiliki lubang yang makin kecil ukurannya dari atas ke bawah. Berat tanah yang tertahan Ji tiap saringan ditentukan dan persentai8e kumu­ latif dari berat tanah yang melewati tiap saringan dihitung. Jika terdapat partikel-partikel berbutir halus pada tanah, contoh tanah tersebut harus dibersihkan terlebih dahulu dari butiran halus tersebut dengan cara mencucinya dengan air melalui saringan berukuran ter­ kecil.

Distribusi ukuran partikel tanah berbutir halus atau fraksi butir halus dari tanah berbutir kasar dapat ditentukan dengan metode pengendapan (sedimentasi). Metode ini didasarkan atas hukum Stokes yang mengatur kecepatan pengendapan partikel berbentuk bola dalam suatu suspensi: makin besar partikel, makin besar pula kecepatan mengendap­ nya, dan sebaliknya. Hukum terse but tidak berlaku untuk partikel-partikel yang berukuran lebih kecil dari 0,0002 mm, di mana pergerakannya dipengaruhi oleh gerak Brown. Ukuran partikel ditentukan sebagai diameter sebuah bentuk bola yang akan turun mengendap dengan kecepatan yang sama dengan partikel. Contoh tanah yang akan diuji terlebih dahulu dibersihkan dari material-material organik dengan menggunakan hidrogen peroksida. Contoh tersebut kemudian dibuat menjadi suspensi di dalam air suling dari larutan pe­ misah butir-butir ditambahkan agar partikel-partikel satu sama lain sating terpisahkan. Suspensi yang telah jadi ditempatkan di dalam tabung pengendap. Dari hukum Stokes, dapat dihitung waktu turun

(t)

partikel berukuran D (diameter yang ekivalen dengan penurunan) sejauh kedalaman tertentu dalam suspensi. Jika setelah waktu tertentu

t

6 Mekanika Tanah tersebut hanya akan mengandung partikel-partikel yang ukurannya lebih kecil dari D dengan konsentrasi yang sama dengan pada awal pengendapan. Jika. dalam sua tu waktu diambil contoh dari beberapa kedalaman yang berbeda, maka dapat ditentukan distribusi ukuran butiran partikel dari berat tanah yang terambil. Alternatif lain selain pengambil­ an contoh dengan pipet adalah pengukuran suspensi tersebut dengan alat hidrometer. Berat jenis (specific gravity) tergantung pada berat partikel tanah dalam suspensi pada saat pengukuran. Rincian lengkap penentuan distribusi ukuran partikel dengan metode penyaringan dan pengendapan diberikan dalam BS 1377 _{[1 .2].}

Distribusi ukuran butiran partikel tanah dapat digambarkan dengan sebuah kurva di atas kertas semi logaritmik, di mana ordinatnya adalah persentase berat partikelnya yang lebih kecil dari ukuran absisnya yang diketahui. Makin landai kurva distribusi, makin besar rentang distribusinya; makin curam kurva, makin kecil rentang distribusinya. Tanah berbutir·kasar dideskripsikan bergradasi baik jika tidak ada partikel-partikel yang ukuran­ nya menyolok dalam suatu rentang distribusi dan jika masih terdapat partikel-partikel yang berukuran sedang. Secara umum tanah bergradasi-baik diwakili oleh kurva distribusi yang cembung dan mulus. Tanah berbutir-kasar dideskripsikan bergradasi burnk, (a) jika ukurannya seragam a tau (b) jika tidak a tau jarang terdapat partikel berukuran sedang (terdapat loncatan ukuran tanah*). Ukuran partikel digambar (pada kurva) dengan skala logaritmik sebagai absis. Jadi jika ada dua jenis tanah yang memiliki derajat keseragaman (uniformity) yang sama, maka akan terdapat dua kurva yang sama bentuknya meskipun 1etak ordinatnya berlainan. Contoh kurva distribusi ukuran partikel diperlihatkan pada . Gambar 1.8. _{Hubungan antara ukuran partike1 dan persentase lebih kecil dari ukuran terse­}

but dapat dibaca pada kurva distribusi. D10 menyatakan persentase partikel yang ukuran­ nya lebih kecil dari ukuran yang ditinjau, yaitu sebesar 10%. _{D30 dan D60 didefinisikan ana­} log dengan D10• D10 biasa disebut sebagai ukuran efektif. Secara umum kemiringan dan bentuk kurva distribusi dapat digambarkan dengan bantuan koefisien keseragaman ( Cu = uniformity coefficient) dan koefisien kelengkungan (Cc= c oefficient of curvature), yang dirumuskan sebagai berikut:

D6o Cu=­ DIO D�o Cc=----'--D6oDto (1.1) (1.2)

Makin tinggi harga Cu, makin besar rentang distribusi partikel tanah. Tanah bergradasi­ baik biasanya memiliki nilai Cc sekitar 1 sampai 3.

i.3. Plastisitas Tanah Berbutir-Halus

Plastisitas merupakan karakteristik yang penting dalam hal tanah berbutir-halus. Istilah plastisitas melukiskan kemampuan tanah untuk berdeformasi pada volume tetap tanpa terjadi retakan atau remahan. Plastisitas terdapat pada tanah yang memiliki mineral lem­ pung a tau bahan organik. Suatu kondisi fisis dali tanah berbutir-halus pada kadar air (dide­ finisikan sebagai perbandingan antara massa air dengan massa padat sua tu partikel) tertentu dikenal sebagai konsistensi. Berdasarkan kadar airnya, tanah digolongkan dalam tiga kon-. disi yaitu kondisi cair, plastis, semi-padat, atau padat (solid)kon-. Kadar air di mana terjadi per­ ubahan kondisi tanah bervariasi antara tanah yang satu dengan yang lain. Konsistensinya

Karakteristik Dasar Tanah

7�

tergantung pada interaksi antar partikel-partikel mineral lempung. Penurunan kadar air mengakibatkan penipi8an tebal lapisan kation dan juga menyebabkan naiknya nilai gaya t::orik-menarik antar partikel. Untuk suatu jenis tanah yang akan mencapai kondisi plastis, besa.:oya gaya-gaya antar partikel harus sedemikian rupa sehingga partikel-pertikel tersebut bebas tergelincir relatif terhadap sesamanya, dengan tetap mempertahankan kohesi di an tar a mereka. Penurunan kadar air juga mengakibatkan reduksi volume tanah, baik dalam ke­ adaan cair, plastis, maupun semi padat.

Umumnya tanah berbutir-halus secara alamiah berada dalam kondisi plastis. Batas atas dan bawah dari rentang kadar air di mana tanah masih bersifat plastis berturut-turut disebut

batas cair

(U atau wL) dan

batas plastis

(PL atau wp). Rentang kadar air itu sendiri didefinisikan sebagai

indeks plastisitas

(PI atau lp). yaitu:

Tetapi perubahan antara kondisi yang satu dengan yang lain terjadi secara lambat laun dan batas cair serta batas plastis dapat ditentukan berdasarkan kondisi yang ada. Kadar air

(w)

suatu tanah relatif terhadap batas cair dan batas plastis dapat diwakili oleh

indeks

kecairan

(LI a tau h), di mana:

Derajat plastisitas sua tu fraksi ukuran lempung dinyatakan sebagai perbandingan an tar a indeks plastisitas dan persentase ukuran butiran partikel lempung dalam tanah: perbanding­ an ini disebut

aktivitas.

Peralihan antara kondisi semi padat dan padat terjadi pada

batas susut

(shrinkage limit) yang didefinisikan sebagai besar kadar air tanah di mana tanah terse but mempunyai volume terkecil pada saat airnya mengering.

Batas cair dan batas plastis ditentukan dengan beberapa percobaan tergantung dari kondisi tanah. Rincian lengkapnya terdapat dalam BS 1377. Contoh tanah dikeringkan seperlunya ( di bawah sinar matahari) agar contoh tanah dapat diremah dengan martil karel tanpa merusak partikel tanahnya sendiri: tanah yang dipakai dalam percobaan adalah tanah yang lolos saringan BS 425 J,Lm.

Alat untuk uji batas cair terdiri dari sebuah penetrometer yang disambung dengan sebuah kerucut baja tahan karat bersudut 30° sepanjang 35 mm: kerucut dan batang luncur tempat kerucut diikatkan yang mempunyai massa 80 g. Tanah uji dicampur dengan air suling untuk membuat pasta kental homogen dan disirnpan selama 24 jam. Sebagian pasta diletakkan dalam cangkir metal silindris, diameter dalam 55 mm dan tebal 40 mm, dan diratakan pada mulut cangkir agar permukaannya mulus. Kerucut diturunkan sampai tepat menyentuh permukaan tanah dalam cangkir. Pada posisi ini kerucut dikunci pada penahannya. Kemu.dian kerucut dilepas selama 5 detik dan kedalaman penetrasi pada tanah diukur. Kemudian pada cangkir tersebut ditambahkan sedikit pasta lagi dan dilaku­ kan uji ulang sampai didapat harga penetrasi yang konsisten. (Daimbil rata-rata dari 2

nilai yang berbeda 0,5 mm atau 3 harga yang berbeda 0,1 mm). Keseluruhan prosedur pengujian diulang paling sedikit 4 kali dengan menggunakan contoh tanah yang sama tetapi kadar airnya dinaikkan dengan menambahnya dengan air suling. Nilai penetrasi harus berada dalam rentang 15 mm sampai 25 mm, pengujian dilakukan dari kondisi kering sampai basah. Penetrasi kerucut (penetrasi konis) diplot terhadap kadar air dan ditarik garis lurus melalui titik-titik yang berdekatan. Sebagai contoh ditunjukkan pada Gambar 1-9. Batas cair didefinisikan sebagai persentare kadar air (dibulatkan) yang bersesuaian dengan penetrasi kerucut sedalam 20 mm.

Mekanika Tanah Alat uji batas cair yang lain terdiri dari sebuah mangkuk kuningan, yang diberi engsel di salah satu tepinya agar dapat digerakkan naik-turun: posisi awal mangkuk adalah terletak horizontal di atas alas yang terbuat dari karet keras. Cara bekerja alat tersebut adalah sebagai berikut: mangkuk, dengan suatu mekanisme tertentu, diangkat setinggi 10 mm dari alasnya lalu dijatuhkan di atas alas tersebut. Tanah yang akan diuji dicampur dengan air suling menjadi pasta kental dan didiamkan selama 4 jam. Setelah itu diambil pasta secukupnya dan dioleskan di dalam mangkuk secukupnya sampai merata dan horizontal. Lalu dengan grooving tool contoh tanah tersebut digurat menjadi dua bagian yang sama (berpangkal pada engsel mangkuk, sepanjang diametemya). Kedua belahan tersebut di atas secara bertahap akan merapat, bila secara berulang-ulang mangkuk dijatuhkan dengan kelajuan dua kali jatuh (selanjutnya disebut ketukan) setiap detik. Banyaknya ketukan yang diperlukan agar celah guratan pada dasar mangkuk merapat sampai panjangnya 13 mm

harus dicatat. Pengujian diulang-ulang sampai tercapai hasil sama antara dua set pengujian: kemudian kadar air tanah tersebut dihitung. Pengujian ini sebaiknya dilakukan paling sedikit 4 kali, dan kadar air perlu dinaikkan pada setiap uji selanjutnya: banyaknya ketukan biasanya 10-50 kali. Kadar air diplot sebagai ordinat, sementara jumlah ketukan diplot ( dalam skala logaritmik) sebagai absis. Dari titik-titik hasil plot terse but ditarik garis lurus yang melalui koordinat titik-titik tersebut. Untuk uji ini, batas cair didefinisikan sebagai kadar air pada 25 ketukan yang menyebabkan merapatnya adalah sepanjang 13 mm. Pada BS 1377 juga dirinci uji batas cair dengan uji tunggal, yang besamya 35 sampai 15 ketukan.

Untuk menentukan batas plastis, tanah yang diuji, dicampur dengan air suling sampai cukup plastis untuk digelintir menjadi bola-bola kecil. Sebagian contoh tanah (kira-kira

2,5 g) dibentuk menjadi seperti benang, dengan diameter kira-kira 6 m, dengan cara di­ gelintir antara telunjuk dan ibu jari tangan. Benang tanah tersebut kemudian ditempatkan di atas pelat kaca dan digelintir lagi sampai diameternya menjadi 3 mm: tekanan gelintir harus merata pada keseluruhan pengujian. Benang tersebut kemudian diremas diantara jari-jari tangan (kadar air tereduksi oleh hangatnya jari-jari tangan) dan prosedur peng­ gelintiran diulangi lagi sampai benang-benang terseJ?ut retak secara longitudinal dan trans­ versal pada diameter 3 mm. Prosedur penggelintiran di atas diulang dengan menggunakan tiga bagian lain dari contoh tanah, dan persentase kadar air dari semua contoh yang meng­

alami retakan perlu ditentukan. Kadar air (dibulatkan) inilah yang didefinisikan sebagai batas plastis tanah. Keseluruhan prosedur uji batas plastis di atas hams dilakukan kembali dengan menggunakan contoh tanah lainnya (empat kali) dan diambil nilai rata-rata dari dua nilai batas plastis: Pengujian harus diulang jika kedua nilai tersebut berbeda lebih dari 0,5%.

Jika batas plastis dari suatu contoh tanah tidak dapat ditentukan atau jika batas plastisnya sama atau lebih besar dari batas cair, maka tanah tersebut dilaporkan sebagai non-plastis (NP).

1 .4. Deskripsi dan Klasifikasi Tanah

Bahasa standar sangat penting dalam deskripsi tanah. Sebuah deskripsi yang lengkap harus menyebutkan karakteristik material tanah maupun massa tanah di lapangan. Karakteristik­ karakteristik material dapat ditentukan dari contoh tanah terganggu, yaitu contoh-contoh yang distribusi ukuran partikelnya sama dengan kondisi di lapangan tetapi keaslian struktur tanah di lapangan belum terjaga pada contoh tersebut. Karakteristik utama material adalah distribusi ukuran partikel (atau gradasi) dan plastisitas, yang digunakan sebagai pedoman penamaan. Distribusi ukuran partikel dan sifat-sifat plastisitas dapat ditentukan baik

de-Karakteristik Dasar Tanah

ngan menggunakan uji standar laboratorium maupun dengan pengamatan sederhana dan pro!lldur manual. Karakteristik-karakteristik material yang menunjang (sekunder) adalah warna tanah dan bentuknya, tekstur, serta komposi.si partikel tanah. Karakteristik-karakter­ istik massa tanah idealnya ditentukan di lapangan, tetapi dalarn beberapa kaws dapat dide­ teksi dengan memakai contoh tanah tak terganggu, yaitu contoh-contoh tanah yang sudah dipelihara sifat-sifat lapangannya. Deskripsi. karakteristik massa harus meliputi taksiran kekerasan atau kekuatannya di lapangan, dan rincian tempat, diskontinuitas; dan pelapuk­ an tanah tersebut. Susunan rincian geologis minor, yang disebut makro-fabrik tanah, harus dideskripsi dengan hati-hati karena ini dapat mempengaruhi perilaku teknis tanah di lapangan sampai luas tertentu. Contoh-contoh ciri-ciri makro-fabrik adalah adanya lapisan-lapisan pasir halus dan lanau tipis dalam lempung; lanau pengisi. celah-celah lempung; lensa-lensa lempung kecil pada pasir; adanya bahan-bahan organik dan lubang-lubang akar. Nama susunan geologis, jika telah terdefinisi, harus dirnasukkan dalam deskripsi; sebagai tambahan, tipe endapan dapat disebutkan (misalnya till, alluvium, teras sungai), karena dapat secara umum mengindikasikan perilaku tanah.

Deskripsi dan klasifikasi tanah perlu dibedakan. Deskripsi tanah sudah termasuk karakteristik-karakteristik, baik massa maupun material tanah, karena itu tidak akan ada dua jenis tanah dengan deskripsi yang benar-benar sama. Pada klasiflkasi tanah, se­ baliknya, tanah ditempatkan dalam salah satu dari beberapa kelompok berdasarkan hanya pada karakteristik material saja (yaitu distribusi ukuran partikel dan plastisitas). Jadi, klasifikasi tanah tidak tergantung pada kondisi massa di lapangan. Jika tanah akan di­ kerjakan pada kondisi tak terganggu, misalnya untuk mendukung pondasi, deskripsi leng­ kap akan sangat memadai dan bila dikehendaki dapat ditambahkan klasiftkasi tanah sem­ barang. Akan tetapi, klasiftkasi cukup penting dan berguna jika tanah yang ditinjau akan dipakai untuk material konstruksi. Contohnya tirnbunan atau urugan.

Prosedur Penaksiran-cepat

Deskripsi dan klasiftkasi tanah membutuhkan pengetahuan tentang gradasi dan plastisitas. Ini dapat ditentukan dengan prosedur laboratorium melalui pengujian-pengujian standar, seperti diterangkan pada Bagian 1.2 dan 1.3, di mana nilai-nilai distribusi ukuran partikel, batas cair, dan batas plastis didapat. Dengan cara lain, gradasi dan plastisitas dapat di­ taksir dengan menggunakan prosedur yang cepat yang melibatkan keputusan personal, yang didasarkan atas penampilan tanah dan rabaan pada tanah. Prosedur cepat dapat digunakan di lapangan atau pada situasi lain di mana tidak mungkin dilakukan prosedur laboratorium. Pada prosedur cepat, petunjuk-petunjuk berikut ini dapat digunakan.

Partikel 0,06 mm, batas ukuran terkecil untuk tanah berbutir-kasar, dapat dilihat dengan mata telanjang dan teraba kasar tetapi tidak seperti pasir bila diremas-remas di antara jari-jari tangan; material yang lebih halus terasa halus bila disentuh. Batas ukuran antara pasir dan kerikil adalah 2 mm, dan ini kira-kira .mewakili ukuran terbesar dari partikel-partikel yang akan tetap bersatu karena adanya gaya-gaya tarik kapiler bila lembab. Keputusan berdasarkan pengamatan yang paling buruk pun harus dibuat, apakah tanah yang bersangkutan bergradasi baik atau buruk, dan ini lebih sulit dilakukan pada pasir daripada kerikil.

Jika pada tanah berbutir-kasar terdapat proporsi material berbutir halus yang cukup besar, sangat penting diketahui apakah material halus tersebut plastis atau non-plastis (yaitu, berturut-turut, apakah tanah itu lebih dominan lempung atau lanaunya). Selanjut­ nya kohesi dan plastisitas tanah dapat ditentukan. Sejumlah kecil tanah yang partikel­ partikel terbesarnya telah disingkirkan diremas-remas dengan tanah, dan bila perlu. di­ tambaltkan air. Kohesi dapat ditentukan jika tanah, pada kadar air tertentu, dapat

di-�-

Mekanika Tanah

bentuk menjadi suatu massa yang relatif keras. Plastisitas tanah dapat dilihat jika tanah dapat diubah-ubah bentuknya tanpa terjadi retakan maupun remahan, yaitu tanpa ke­ hilangan kohesi. Jika butiran halus suatu tanah dikatakan merniliki kohesi dan pastisitas, maka butiran tersebut bersifat plastis. Jika kohesi dan plastisitas tidak ada atau sangat lemah, maka butiran halus tersebut bersifat non-plastis.

Plastisitas tanah berbutir-halus dapat ditaksir dengan pengujian-pengujian kekuatan kering, kekerasan, dan dilatansi seperti diterangkan pada paragraf-paragraf berikut. Par­ tikel-partikel kasar harus disingkirkan terlebih dahulu kemudian satu contoh tanah di­ remas-remas di tangan. Untuk mendapatkan konsistensi yang diinginkan, bila perlu tanah di tambah air atau dibiarkan kering, sampai tercapai konsistensi yang sedikit lebih besar dari batas plastis.

Uji Kekuatan Kering.

Secuil tanah, tebal 6 mm, dibiarkan kering secara alamiah ataupun dalam oven. Kekuatan tanah kering tersebut ditaksir dengan mematahkan dan meremas­ remas dengan jari-jari tangan. Lempung anorganik memiliki kekuatan kering yang relatif lebih besar, makin besar kekuatan kering makin tinggi batas cairnya. Lempung anorganik dengan batas cair rendah memiliki kekuatan kering yang kecil sekali bahkan ada yang tidak memiliki kekuatan kering, dan mudah sekali diremas-remas.

Uji Kekerasan.

Sepotong kecil tanah digulung berbentuk benang di atas permukaan datar atau di atas telapak tangan, diremas, lalu digulung lagi sampai mengering dan hancur menjadi serpihan-serpihan kecil pada diameter 3 mm. Pada kondisi ini, lempung anorganik

dengan batas cair tinggi cukup kaku dan keras; sementara yang batas caimya rendah lebih lembek dan lebih mudah hancur. Lanau anorganik menghasilkan benang-benang yang lembek dan lemah yang sulit dibentuk dan mudah patah dan hancur.

Uji dilatansi.

Secuil kecil tanah, ditambah air seperlunya sehingga menjadi lembek tetapi tidak lengket, ditempatkan di atas telapak tangan terbuka (horizontal), telapak tangan digeser-geserkan di atas telapak tangan lainnya beberapa kali. Dilatansi ditunjukkan dengan munculnya munculnya lapisan air tipis yang bercahaya pada permukaan tanah: jika tanah diperas dan ditekan dengan jari-jari tangan, permukaan tersebut menjadi suram dan tanah­ pun menjadi kaku dan tiba-tiba hancur. Reaksi-reaksi ini hanya terdapat pada material­ material yang ukuran lanaunya lebih dominan dan untuk pasir yang sangat halus. Lempung plastis sama sekali tidak bereaksi pada uji ini.

'/ Tanah organik mengandung material-material tumbuhan yang tersebar dan cukup

banyak yang biasanya menghasilkan bau tersendiri dan kebanyakan berwarna coklat gelap, abu-abu gelap, atau abu-abu kebiruan. Humus mengandung sisa-sisa tumbuhan yang cukup banyak, biasaeya berwarna coklat gelap atau hitam dan baunya khas.

Detail Deskripsi Tanah

BS 5930 [ref 1.3] memberikan petunjuk rincian deskripsi tanah. Berdasarkan standar tersebut, tipe-tipe dasar tanah adalah

berangkal

(boulders),

kerakal

(cobbles),

kerikil

(gravel),

pasir

(sand),

lanau

(silt), dan

lempung

(clay), yang didefinisikan berdasarkan rentang ukuran partikel seperti terlihat pada Gambar 1.5: sebagai tambahan dari penamaan di atas adalah lempung organik, lanau atau pasir, dan

gambut

(peat). Nama-nama ini selalu ditulis dalam huruf besar dalam deskripsi tanah. Campuran dari tipe-tipe tanah dasar disebut tipe komposit.

Karakteristik Dasar Tanah 11 "fanah termasuk tipe pasir atau kerikil (disebut juga tanah berbutir-kasar) jika, setelah kerakal atau berangkalnya disingkirkan, lebih dari 65% material tersebut berukuran pasir dan kerikil. Tanah termasuk tipe lanau atau lempung (disebut juga tanah berbutir-halus) jika, setelah kerakal atau berangkalnya disingkirkan, lebih dari 35% material tersebut berukuran lanau dan lempung. Pasir dan kerikil dapat- dibagi lagi menjadi fraksi-fraksi kasar, medium, dan halus, seperti didefinisikan dalam Gambar 1.5. Pasir dan kerikil dapat dideskripsi sebagai bergradasi baik, bergradasi buruk, bergradasi seragam, atau bergradasi timpang (gap-graded) seperti didefinisikan pada Bagian 1.2. _{Pada kerikil, bentuk partikel} (persegi, agak persegi, bulat, agak bulat, datar, memanjang) dan tekstur (kasar, mulus, mengkilat) dapat juga dideskripsi bila perlu. Komposisi partikel dapat juga dideskripsi. Partikel-partikel kerikil biasanya merupakan pecahan dari batu (misalnya pasir-batu ); partikel pasir biasanya mengandung butiran-butiran mineral (contoh kuartz).

Tipe-tipe tanah komposit diberi penamaan seperti dalam Tabel I .I, di mana komponen yang paling dominan ditulis dalam huruf besar. Endapan yang mengandung lebih dari 50% _{berangkal dan kerakal disebut sangat kasar dan biasanya hanya dideskripsi pada} galian (excavation) atau bukaan (exposure). Campuran material yang sangat kasar dengan tanah halus dapat dideskripsi dengan menggabungkan deskripsi-deskripsi dari dua kompo­ nen, contoh KERAKAL dengan sedikit MATERIAL HALUS (pasir); PASIR berkerikil dan kadang-kadang terdapat BERANGKAL berkerakal.

Kekerasan atau kekuatan tanah di tempat dapat ditaksir dengan pengujian-pengujian yang dideskripsi pada Tabel 1.2.

Sifat-sifat dalam Tabel 1.3 digunakan untuk menguraikan strultur endapan tanah. beberapa contoh deskripsi tanah:

Pad at, coklat kemerahan, agak persegi, bergradasi baik, P ASIR berkerikil.

Keras, abu-abu, LEMPUNG plastisitas rendah dan terlapisi, dengan beberapa bagian lanau 0,5-2,0 _mm.

Tabel 1.1

KERIKIL sedikit berpasir KERIKlL _berpasir KERIKIL sangat berpasir KERIKIL/PASIR PASIR sangat berkerikil PASIR _betkerikil PASIR sedikit berkerikil

PASIR (atau KERIKIL) sedikit berlanau P ASIR (atau KERIKI L)berlanau PASlR (a tau KERIKIL) sangat berlanau PASIR (atau KERIKIL) sedik1t _berlempung

PASIR.(atau KERIKI.

l.)

berl�rtiPUng PASIR (atau KERIKIL) sangat berlempung LANAU (a tau LEMPUNG) berpasir

LANAU (atau LEMPUNG) berkerikil

·�----

·-·---sampai 5% pasir 5% '""""" 2% pasir

pasir di atas20%

proporsinya kurang lebih sama kerikil di atas 20% 5% "'"""-20% kerikil sampai 5% kerikil " sampai 5% lanau 5% -::- _{15% lanau} · 15% -'- 35% lanau sampai 5% _lerl1pung 5% � 15% lempung . 15%.-_{35%. lerl1pung} 35%. -65% pasir 35% ·.,... 65% kerikil �---� """" -

-·----�12

� _{Tabel 1 .2} Tipe tanah Pasir, kerikil Lanau Lempung Organik, gambut Sifat Le pas Padat Sedikit terikat

Lunak atau lepas Keras atau padat Sangat lunak Lunak Keras Kaku Sangatkaku Keras Berongga Plastis Mekanika Tanah Uji lapangan

Dapat digali dengan sekop; pasak kayu 50 mm dapat ditancapkan dengan mudah.

Dibutuhkan c;mgkul untuk menggali; pasak kayu 50 mm sulit 'ditancapkan.

Pengujian secara visual; cangkul memindahkan gumpalan-gumpalan tanah yang dapat terkikis. Mudah diremas dengan jari.

Dapat diremas dengan tekanan yang kuat pada jari-jari tangan.

Meleleh diantara jari-jari tangan ketika diperas Dapat diremas dengan mudah.

Dapat diremas dengan tekanan jari yang kuat Tidak dapat diremas dengan jari; dapat digencet dengan ibu jari.

Dapat digencet dengan kuku ibu jari. Serat-serat telah tertekan

Sangat kompresibel dan struktur terbuka

Dapat diremas dengan tangan dan menyebar pad a jari-jari. --· --- ----�---·-- ---Tabel 1.3 Homogen Saling melapis Heterogen Lapukan

Endapan mengandung satu tipe tanah saja.

Lapisan-lapisan bolak-balik (alternating) dari beragam tipe atau dengan batas atau lensa dari material lain (skala interval untuk jarak-jarak alas a tau tebal lapisan dapat dipakai). Campuran dari beberapa tipe tanah.

Partikel-partikel kasar dapat melemah dan membentuk pelapisan satu-titik.

Tanah halus biasanya memiliki struktur kolom atau remah­ remah.

Bercelah (lempung) Pecah menjadi segi banyak sepanjang celah (skala interval dapat dipakai untutjarak diskontinuitas).

Sempurna (lempung) Tidak ada celah-celah.

· Berserat (humus) Tumbuh-tumbuhan yang tersisa dapat diterima dan me­ miliki sedikit kekuatan.

Tak berbentuk/ Tidak terdapat sisa-sisa tumbuhan. Amorfis (gambut)

Karakteristik Dasar Tanah

Padat, coklat, heterogen, bergradasi baik, PASIR sangat berlanau dan .KERIKIL dengan sedikit KERAKAL: Till.

Kak:u, coklat, LEMPUNG plastisitas tinggi bercelah sempit: I..empung London Berong­ ga, coklat gelap, GAMBUT berserat.

Sistem Klasifikasi Tanah Inggris

Klasifikasi Tanah Sistem Inggris ditunjukkan secara rinci pada Tabel 1.4. Grafik plastisitas (Gambar 1.6) juga hams dijadikan referensi. Kelompok tanah dalam klasifikasi ditandai dengan simbol kelompok yang terdiri dari huruf-huruf pertama dan deskripsi kualitas yang artinya dapat dilihat pada Tabel 1.5.

Sumbu-sumbu pada grafik plastisitas adalah indeks plastisitas dan batas cair; jadi jika parameter-parameter ini telah ditentukan di laboratorium, karakteristik plastisitas tanah halus dapat diwak:ili oleh sebuah titik pada graflk tersebut. Huruf-huruf klasifikasi diberikan pada tanah tergantung dari daerah di mana titiknya terdapat dalam grafik ter­ sebut. Grafik plastisitas dibagi menjadi Iima rentang batas cair; empat rentang tertinggi; (I, H, V, dan E) dapat dikombinasikan sebagai rentang plastisitas atas (V) jika tidak di­ perlukan petunjuk yang lebih de kat a tau jika telah dipakai prosedur cepat.

Huruf yang mendeskripsi frak:si ukuran yang dominan ditempatkan pada awal sirnbol kelompok. Jika tanah mengandung banyak material organik, akhiran 0 ditambahkan sebagai huruf terakhir sirnbol kelompok. Satu simbol kelompok dapat saja terdiri dari dua atau lebih huruf, contoh:

SW: SCL: CIS: MHSO: 70 60 ; 50 ·;;; ·= -5. 40 ., :.t � c: 30 20 10 6 0 0

--PASIR bergradasi baik.

PASIR sangat berlempung (lempung plastisitas rendah) LEMPUNG berpasir dengan plastisitas sedang

LANAU berpasir organik plastisitas tinggi.

CE

.��

CV

l/4

V

ME .rH _/ /

V

MV Cl

V

/ CL //

V

MH

V

---�

�I

1 0 ML 20 30 40 50 60 Batas cair 70 80 90 1 00 1 1 0 1 20

�4

Mckanika Tanah

Tabel 1.4 Sistem Klasifikasi Tanah Inggris untuk Tujuan Rekayasa

Kelompok tanah Pembagian dari identif"lkasi laboratorium KERIKIL dan PASIR yang mungkin

berubah menjadi KERIKIL berpasir dan PASIR berkerikil, yang ditentukan secara tepat � ..

< >.

!I) .::

� ] �

' " -e= � � E-< e .

;:J � O

� V) ·� � "' "Cl �

·�

:g ::t: "Cl ta

_<

oo ,.c: Z � :S

< ::s .o

E-< � ..sl !I)

;:,

.. ...l >. •

< .::

E o;: ] e e= .s � E; g o gj

�

·� l'o.l "' "Cl "' "' � ·� ::s ::X::

< "Cl ..C:

.... � ] ] � ..2 � ._a ,;; _{::s .O} .0 " _{.... c} .3 ] .... ·;:: ·;:: " $ � _{.. .::} e f!

� � e .

_{:;; 2 e} ·� .8 "' = "Cl .. ·� �

S "Cl

� ] � � � � � � ·.i3 _{::s .O} :5

.o .!l

.... � .8 .... .... ·� ·c: 0-t $ -_{.. �} e .. _{!3 ,_} � � E o 2 E

� .3 "'

"Cl

.. ·� �

>. "Cl

<n :S 5 :g

< .0 � ....

� � � ..c: ·a " .!;I 0. Z � E ;:, e � � .8 � i'O.l ::S M ...l .. "' ;; � � "Cl :;:� ,:::

� ]

§ z � ·.i3

�

<

" ::s V) ....l .0 .0 \0 §

�

� " ·� �

;:, � .0 :2 �

<

_� .:: 0 .. 0 z bO ;i � < l'o.l � '" ·a ...l ...l

"Cl

..c: 0. KERIKIL se-dikit berlanau atau KERIKIL sedikit ber-lempung KERIKIL ber-lanau KERIKIL ber-lempung KERIKIL sangat berlanau KERIKIL sangat berlempung P ASIR sedikit berlanau atau P ASIR sedikit berlempung P ASIR berlanau PASIR berlempung PASIR sangat berlanau PASIR sangat berlempung LANAU ber-kerikil LEMPUNG berkerikil LANAU berpasir LEMPUNG berpasir LANAU (TANAH-M) LEMPUNG Simbol Simbol kelompok sulrkelompok GW GW G GP GPu GPg G-M GWM GPM G-F G-C GWC GPC GM

k;

F GML, dan lain-lain GC GCL GCL GCH GCV GCE SW SW s SP SPu SPg S-M SWM SPM S-F S-C SWC SPL SM SML, dan lain-lain SF se SCL SCL SCH scv SCE MG MLG, dan lain-lain FG CG CLG CIG CHG CVG CEG MS MLS, dan lain-lain FS CS CLS, dan lain-lain M ML, dan lain-lain F c CL Cl CH CV CE TANAH Huruf deskriptif akhir '0' pada

ORGANIK setiap simbol kelompok atau sulrkelompok

GAMBUT Pt Butiran halus (% kurang dari-0,06 mm) 0 sampai 5 5 sampai 15 15 sampai 35 0 sampai 5 5 sampai 15 15 sampai 35 Batas cair < 35 35 sampai 50 50 sampai 70 70 sampai 90 > 90 < 35 35 sampai 50 50 sampai 70 70 sampai 90 >90

Karakteristik Dasar Tanal7 Tabel 1.5 Istilah utama ---KERlKIL PASIR

T ANAH HALUS, BUTIRAN HALUS LANAU (T ANAH-M) LEMPUNG GAMBUT G s F M c Pt Kuaiifikasi Bergradasi baik Bergradasi buruk Seragam Bergradasi-timpang w p Pu Pg Plastisitas rendah (LL< 35) L Plastisitas sedang (LL 35-50) I Plastisitas tinggi (LL 50-70) H Plastisitas sangat tinggi (LL 7--90) V

Plastisitas sangat ekstrim

(LL> 90) E

Rentang plastisitas atas

(LL>35) U

Organik (sebagai akhiran) 0

15

Nama kelompok tanah atau sub-kelompok harus selalu diberikan seperti di atas sebagai tambahan untuk simbol di mana banyaknya sub-divisi tergantung pada situasi yang di­ hadapi. Jika prosedur cepat dipakai untuk menaksir gradasi dan plastisitas, simbol ke­ lompok harus dimasukkan dalam tanda kurung untuk menunjukkan rendahnya derajat ketepatan akibat prosedur yang dipakai.

Istilah TANAH HALUS (BUTIRAN HALUS) atau F _{dipakai bila tidak perlu atau}

tidak mungkin menurunkannya dari antara LANAU (M) dan LEMPUNG (C). LANAU (M) terlukis di bawah garis-A dan LEMPUNG (C) di atas garis-A pada grafik plastisitas, yaitu lanau menunjukkan sifat-sifat plastis pada kadar air yang lebih rendah dibanding dengan lempung yang memiliki batas cair yang sama. LANAU atau LEMPUNG dikualifikasi sebagai berkerikil jika lebih dari 50% _{fraksi kasarnya berukuran kerikil dan sebagai ber­}

pasir bila lebih dari 50% _{fraksi kasarnya berukuran pasir. Istilah lain yaitu TANAH-M}

diperkenalkan untuk mendeskripsi material yang tanpa mempedulikan ukurannya, ter­ letak di bawah garis-A pada grafik plastisitas kegunaan istilah ini adalah untuk meng­ hindari kerancuan dengan tanah-tanah yang ukuran lanaunya lebih dominan (tetapi mengandung lempung yang cukup ba11yak) yang terletak di atas _{garis-A. Tanah halus}

yang mengandung banyak material organik biasanya memiliki batas cair tinggi sampai ekstrim dan terletak di bawah garis-A sebagai lanau organik. Gambut biasanya memiliki bat as cair tinggi a tau bahkan ekstrim.

Kerakal dan berangkal (partikel yang tertahan pada saringan 63 _{mm BS) harus di­}

singkirkan dahulu sebelum dilakukan u ji klasifikasi, tetapi persentase be rat mereka terhadap contoh total harus ditentukan atau diperkirakan. Campuran tanah dan kerakal atau berangkal dapat ditunjukkan dengan huruf-huruf Cb (Kerakal/COBBLES) atau B (berang­ kal/BOULDERS) yang digabungkan oleh tanda + pada simbol kelompok tanah, di mana komponen yang lebih dciminan disebut lebih dahulu, misalnya:

GW + _{Cb: KERIKIL bergradasi-baik mengandung KERAKAL}

Tabel l .6 Huruf primer G: Kerikil S: Pasir M : Lanau C : Le m bung 0: Tanah organik Pt : Gambut

Sistem Klasifikasi Tanah Unified

Huruf sekunder

W: BergraJasi baik P: Bergradasi buruk M : Butiran halus C : Butiran halus plastis L: Plastisitas rendah (LL <

50)

H: Plastisitas tinggi (LL >

50)

Mekanika Tanah

Dalam sistem unified, yang dikembangkan di Amerika Serikat, simbol kelompok terdiri dari huruf-huruf deskriptif primer dan sekunder. Huruf-huruf dan masing-masing artinya dapat dilihat pada Tabel 1-6. Sistem unified, termasuk kriteria klasifikasi laboratorium, dirinci dalam Tabel I . 7 dan grafik plastisitas yang bersesuaian terlihat pada Gambar 1 .7. Klasiflkasi didasarkan atas prosedur-prosedur di laboratorium dan di lapangan. Tanah yang mempertunjukkan karakteristik dari dua kelompok harus diberi klasiflkasi pembatas yang ditandai oleh dua simbol yang dipisahkan oleh tanda hubung.

Contoh

1.1

Hasil analisis saringan tanah A, B, C dan D ditunjukkan pada Tabel 1.8. Hasil uji batas untuk tanah D adalah sebagai berikut :

Batas cair : Penetrasi kerucut (mm) 1 5,5 1 8,0 Kadar air (%) 39,3 40,8 Batas plastis : Kadar air (%) 23,9 24,3 60 50 "' "' ₄₀ ... :§ t; ea c. 30 "' .Y. Q) -o c: ₂₀ 1 0

/

CL

/

/

7 CL ./ -ML / M L atau _{O L} 4 ML , , I 0 1 0 20 30 40 50 60 Batas cair 19,4 22,2 42,1 44,6

).y

�

/

V M H atau 0� 70 80 24,9 45,6

V

90 1 00

Gambar 1 .7. Grafik plastisitas: Sistern unifie d. (Dircproduksi dari Wagncr, A. A ( 1 95 7 ) Proceedings of th e Fourth lntl!mational Con.(a!'llce on Soil Mech anics and Foundation Engineering. _{dengan izin}

�

Tabel 1. 7 Sistem Klasifikasi Tanah Unified

Berdasarkan Wagner, A.A {1957)

Proceedings of the Fourth International Conference SMFE, London,

Vol. 1 . Di­

perbanyak dengan seizin Butterworth & Co.

1�: ..

Kriteria Laboratorium

Simbol

kelompok Butiran _Plastisitas

halus (%) Kualitas Catata!l

I

Berbutir kasar Kerikil Kerikil bergradasi baik, kerikil berpasir, GW 0 - 5 _Cu > 4 Simbol rangkap ! (lebih dari 50% (lebih dari 5 0% dengan sedikit a tau tanpa butiran halus I < Cc < 3 dua jika butiran

1 lebih besar dari pecahan kasar halusnya 5 - 1 2%.

6 3 {Jm BS atau �erukuran kerikil) _{Kerikil berlanau, kerikil berpasir, G P 0-5} Tidak memenuhi Simbol rangkap ukuran ayakan dengan sedikit a tau tanpa butiran ha! us syarat-syarat GW dua jika di a tas

US No. 200) garis-A dan 4 <

Kerikil berlanau, kerikil G M > 1 2 Di _garis-A bawah PI < ?

berpasir berlanau _{atau PI < 4}

Kerikil berlempung, G C > 1 2 Di atas _garis-A

kerikil berlempung berpasir _{dan PI > ?}

Pasir (le bih dari Pasir bergradasi baik, kerikil berpasir, SW 0-5 Cu > 6

50% pecahan kasar dengan scdikit a tau tanpa butiran halus I < Cc < 3

berukuran pasir)

Pasir bergradasi buruk, pasir berkerikil, SP 0-5 Tidak memenuhi

j

I

dengan sedikit a tau tanpa bu tiran ha! us syarat-syarat SW

I

Di bawah

Pasir berlanau SM > 1 2 _garis-A

atau PI <4 Di atas

L---�---Pasir berlempung se > 1 2 _garis-A

dan PI > ? --

-

- . --� i:l _"'" � �· ;;;; \:) "' 1'$ .., � IS ;:,-, --.J

Tabel 1 .7 (lanjutan)

Berbutir halus Lanau dan lcmpung (lebih dari 5 0% (batas cair kurang le bih kecil dari dari 50)

6 3' pm BS atau ukuran ayakan

AS No. 200)

I _{Lanau dan lcmpung}

I

(batas cair lebih besar dari 50)

Tanah organik tinggi

---�-�

r

� ---�---�---�- --- - -

�-Lanau anorganik, pasir halus _ML Gunakan grafik plastisitas berlanau atau berlcmpung

plastisitas tinggi

Lempung anorganik lcmpung berlanau, kmpung berpasir plastisitas rendah Lanau organik dan lempung berlanau organik plastisitas re ndah

Lanau anorganik plastisitas tinggi

-Lempung anorganik plastisitas tinggi _·l Lempung organik plastisitas tinggi Gambut dan tanah Berkadar organik tinggi lainny a ' CL O L -M H C H OH Pt

Gunakan grafik plastisitas

Gunakan grafik plastisitas

Gunakan grafik plastisitas

-Gunakan gra!1k plastisitas Gunakan gra!1k plastisitas

--

-·-�

-

--·-�

00 � £"

�

�

�

Karakteristik Dasar Tanah Tabel 1 .8 Ayakan BS 63 mm 2 0 mm 6 . 3 m m 2 mm 600 f1ll1 2 1 2 pm 6J .urn

Persentase lebih kecil

Uku ran partlkel * Tanah A Tanah B Tanah C Tanah D

0,020 mm 0,006 ml\1 0,002 m rn 1 00 64 39 24 1 2 5 0 1 00 98 90 9 3 1 00 76 65 5 9 5 4 47 34 2 3 1 4 7 1 00 95 69 46 3 1

* Dari uji sedimentasl

19

Fraksi halus tanah C mempunyai batas cair 26 dan indeks plastisitas 9. (a) Tentukan koefisien keseragaman dan koefisien kelengkungan untuk tanah A, B , C. (b) Klasifikasikan keempat tanah tersebut berdasarkan sistem lnggris dan Unified.

Kurva distribusi ukuran partikel dapat dilihat pada Gambar 1.8. Untuk tanah-tanah

A, B, dan C, ukuran D10, D30 , dan D60 dapat dibaca dari kurva dan harga

Cu

dan

Cc

dapat dihitung: ---��- "---·· Tanah D w DYJ ----·- ---� D6o Cu · -Cc - --- --- - - ---� -� - -�- - -- -- --- ---- -- · --- --- -A B c 0.47

3.5

0,2

3

0 ,30 0,003 0.042 1 00 90 I/ 80

I/

70

o/

80 / 50 � 30 / / 20 1 0 ₇ 0 lanau empung Halus I Medium Kasar L 0,001 0,01

1 6

34 _{1 ,6} 0,41 I , 8 0 , 9 5 2,4 800 0.2 5 Ayakan BS 63 �m 212 �m 600 �m 2 mm 6·3 mm 20 mm 63 mm v v!7 / V

-ft

y

...-If

B ./

I

,;" ,_e:. :,...

Pasir Kerikil _Kerakal Halus TMediumT Kasar Ha I us I Medium I Kasar

0,1 1 0 1 00

Ukuran butiran (mm)

Gambar 1 .8. Kurva distribusi ukuran butiran (Contoh L 1 ).

/

26 24 e s 2 2 ... i3 2 20 j! ·;;; l!! ... 1 8 :!! .f _{1 6} 1 4 3 8 .. ... 39 Mekanika Tanah

y

V.

� /

/

�

.r /

V

40 4 1 4 2 43 44 45 46 Kadar air (%)

Gambar 1.9. Penentuan batas air.

Untuk tanah D, batas cair didapat dari Gambar 1 .9, yang merupakan grafJ.k penetrasi kerucut VS kadar air. Persentase kadar air, dibulatkan, yang bersesuaian dengan penetrasi 20 mm adalah batas cair yang besamya 42. Batas plastis adalah rata-rata dari kedua persen­ tase kadar air pada soal yaitu 24 {dibulatkan). lndeks plastisitas adalah selisih batas air dan batas plastis, yaitu 18.

Tanah A terdiri dari 100% material kasar (76% ukuran kerikil; 24% ukuran pasir) dan diklasiflkasikan sebagai GW: KERIKIL bergradasi, baik sangat berpasir.

· Tanah B terdiri dari 97% material kasar (95% ukuran pasir, 2% ukuran kerikil) dan

3% butiran halus. Ini diklasiftkasikan dalam SPu: PASIR seragam, sedikit berlanau, medium. Tanah C mengandung 66% material kasar {41% ukuran kerikil; 25% ukuran pasir) dan 34% butiran halus

(LL =

26,

PI =

9, terletak pada daerah CL dalam graftk plastisitas). Klasiftkasinya adalah GCL: KERIKIL sangat berlempung (lempung plastisitas rendah). Ini adalah suatu till, yaitu endapan gletsyer yang memiliki rentang ukuran partikel yang le bar.

Tanah D terdiri dari 95% material halus: batas caimya 42 dan indeks plastisitasnya 18, terletak tepat di atas garis-A pada daerah Cl dalam graftk plastisitas. Klasiftkasi tanah

Cl: LEMPUNG plastisitas sedang.

Berdasarkan sistem Unified keempat jenis tanah tersebut berturut-turut diklasiftkasi­ kan dalam GW, SP, GC, dan CL

1 .5. Hubungan antarfase

Tanah merupakan komposisi dari dua atau tiga fase yang berbeda. Tanah yang benar-benar kering terdiri dari dua fase, yang disebut partikel padat dan udara pengisi pori (selanjutnya disebut udara pori). Tanah yang jenuh sempuma {fully saturated) juga terdiri dari dua fase, yaitu partikel padat dan air pori. Sedangkan tanah yang jenuh sebagian terdiri dari tiga-fase yaitu partikel padat, udara pori, dan air pori. Komponen-komponen tanah dapat digambarkan dalam suatu diagram fase seperti terlihat pada Gambar l . l Oa. Hubungan­ hubungan selanjutnya didefmisikan berdasarkan Gambar I . lOa.

---�---�� _�

Karakteristik Dasar Tanah

Volume __

T

_

_l_

I

. lv. J..

v. V

_ j_

l J.

_ _

l

_ _

-Massa Volume _ L _ _

t

-0 ' - . _{e f} Udara M,.

t

wG, -

t--

M

_ L

A _it Partikel padat M, ₁

_l_

_ _

j_

-(a)

Gambar 1 . 10 Diagram fase.

21 Massa _L Udara

-

0 --. Air wG , p .. t

- -t

Partikel padat G , p,.

_ j_

(b)

Kadar air

(w), atau

kelembaban

(moisture content,

m),

adalah perbandingan antara massa air dengan massa padat dalam tanah, yaitu:

MW

w =

-M. ( 1 .3)

kadar air ditentukan dengan menimbang contoh tanah kemudian dikeringkan dalam oven bertemperatur

105- l l0°C

dan ditimbang kembali. Pengeringan harus dilakUkan terus sampai tercapai selisih antara dua penimbangan berturut-turut tidak lebih dari 0,1% massa mula-mula dengan interval penimbangan 4 jam. Kebanyakan tanah cukup dikering­ kan dalam oven selama 24 jam (Lihat BS

1 377).

Derajat kejenuhan (S,)

adalah perbandingan antara volume air dan volume total pori, yaitu:

vw

S = ­

' v.

( 1 .4)

Nilai derajat kejenuhan berkisar antara

0

untuk tanah kering dan I (atau

100%)

untuk tanah jenuh sempuma.

Angka pori (e)

adalah perbandingan antara volume pori dan volume partikel padat, yaitu:

v.

e =

-V.

(1.5)

Porositas (n)

adalah perbandingan antara volume pori dan volume total tanah, yaitu: V.,

n = -V

Hubungan antara angka pori dengan porositas adalah sebagai berikut:

n

e =

---1 - n

e

n

= ----1 +

e

( 1 .6)

0.7)

( 1 .8)

Mekanika Tanah

Volume spesifik

(v) adalah volume total tanah yang mengandung satuan volume partikel padat, yaitu:

t• = 1 + e ( 1 .9)

Kandungan udara

(air content)

(A)

adalah perbandingan antara volume udara dan volume total tanah:

V..

A = -_V (1. 10)

Kerapatan butiran

(bulk density) (p) adalah perbandingan antara massa total dengan

volume total: M

p = ­v ( 1. 1 1)

Satuan yang sering digunakan untuk kerapatan adalah kg/m3 atau Mg/m3 0 Kerapatan air (1000 kg/m3 atau 1 Mg/m3 ) dinyatakan dengan Pw o

Be rat jenis dari

partikel padat tanah

(Gs) didefinisikan sebagai: G = M.

5 V.Pw (1. 12)

Prosedur penentuan nilai Gs dapat dilihat secara terinci pada BS 1377 0

Berdasarkan definisi angka pori, hila volume partikel padat adalah 1 satuan, maka volume pori adalah

e

satuano Massa partikel padat menjadi GsPw dan, dari defmisi ka.dar air, massa air adalah wGsPw 0 Volume air menjadi wGso Volume dan massa di atas diwakili oleh Gambar l . lObo Kemudian didapat hubungan-hubungan berikut ini:

Rumus derajat kejenuhan dapat ditulis: wG

s = --· r e

Untuk tanah jenuh sempuma, Sr = 1 , jadi: e = wG.

Kandungan udara dapat dinyatakan dengan: e - wG

A = s

1 + e

atau dari Persamaan 1 0 1 3 dan 1 08 : A =

n(1

- S,)

Kerapatan butiran tanah dapat ditulis sebagai: G.( l + w)

P = _{1 + e} Pw atau, dari Persamaan 1 . 1 3 :

G, + S,e p = 1 _{+ e} P .... (1. 13) (1. 14) (1. 15) (1. 16) / _{( 1 . 1 7)} I (1. 18)

Karakteristik Dasar Tanah

Untuk tanah jenuh sempuma (Sr = 1):

G, + e Psat = � p,.,.

Untuk tanah kering sempurna (Sr = 0):

G,

Pd = 1 + e Pw

23

(1. 19)

(1.20)

Berat isi

('Y) tanah adalah perbandingan antara berat total (merupakan gaya) dan volume total:

W Mg

( = - = -_{V V}

Persamaan 1 . 17 sampai dengan 1.20 dapat digunakan untuk berat isi, sebagai contoh:

G,( l

+

w) 'I = _{1 +} Yw e G,

+

;>,e 'I = 1 +

e

Yw (1. 17a) (1. 1 8a) di mana 'Yw adalah berat isi air. Satuan yang sering digunakan adalah kN/m 3 , berat isi

· air adalah 9,8 kN/m3

Apabila tanah di lapangan berada dalam kondisijenuh sempuma, partike1 tanah padat (volume 1 satuan, berat Gs'Yw) mendapat tekanan ke atas ('Yw ). Menghasilkan

berat isi

apung

(buoyant unit weight) ('Y') sebesar:

jadi: , G,!w - Yw G, - 1 'I = _{1 + e} = I+;-Yw y' = Ysa,t - Yw (1.21) (1.22) Pada kasus pasir,

kerapatan relatif

(Dr) digunakan untuk menyatakan hubungan antara angka pori sebenarnya

(e)

dan nilai batas emaks dan emin. Kerapatan relatif di­ defmisikan sebagai:

D = emaks- e r tlnaks- em in

(1.23) Jadi nilai kerapatan relatif dari suatu tanah pada keadaan yang paling padat (e =

e

min) adalah (atau 100%) dan pada keadaan yang paling lepas

(e

=

emaks)

adalah 0.

Angka pori minimum pasir (atau kerikil dengan ukuran partikel maksimum 20 mm) dapat ditentukan dengan memadatkan suatu contoh yang dikeringkan dengan oven, di mana contoh tanah tersebut ditempatkan atas 3 lapis dalam suatu cetakan standar, masing­ masing lapisan dipadatkan dengan menggunakan palu penggetar dalam periode waktu

1 � menit. Kerapatan akan diperoleh dari massa dan volume pasir yang dipadatkan dan angka pori dihitung dengan menggunakan Persamaan 1.20. Prosedur altematif lainnya, pasir dipadatkan di dalam air, juga dengan menggunakan palu penggetar.

Angka pori maksimum pasir dapat ditentukan dengan menuangkan suatu contoh tanah yang sudah dikeringkan dengan oven melalui corong saringan ( dengan lubang yang _ cukup besar agar pasir dapat lewat) ke dalam cetakan standar, dasar corong dipertahankan

24 Mekanika Tanah 5 mm di atas permukaan pasir dalam cetakan. Metode altematif lainnya adalah, 1 kg contoh tanah dit.empatkan di dalam silinder beruk:uran 2 1 (diameter 75 mm). Suatu penutup, atau dengan menggunakan telapak tangan, ditempatkan pada bagian atas silinder lalu diguncangkan beberapa waktu, kemudian dibalikkan sehingga sisi atas berada di bawah dan dengan cepat dibalikkan kembali: prosedur ini harus menjamin bahwa pasir berada dalam keadaan lepas. Volume pasir kemudian dibaca dari angka pori dihitung. Dalam metode yang ketiga, pasir ditempatkan di dalam air dalam corong dan dituangkan ke dalam suatu silinder yang diisi dengan air. Tidak ada prosedur yang dapat dipercaya untuk menghitung angka pori maksirnum kerikil.

Contoh 1.2.

Pada kondisi aslinya, sebuah contoh tanah mempunyai massa 2290 gr dan volume 1 , 1 5'><

10-3 m3 . Setelah dikeringkan dalam oven, massanya menjadi 2035 gr. G8 = 2,68. Tentukan kerapatan butiran, berat isi, kadar air, angka pori, porositas, derajat kejenuhan, dan

kan-dungan udara. ' Kerapatan butiran, p M = - =

_V

_1,15 2,290 X 10-3 1990 kg/m3 atau {1,99 Mgfm3 ) Berat isi, "f = Mg

V

1990 X 9,8 19.500 N/m3 19,5 kN/m3 M 2990 - 2035 Kadar air _, w = � = ---Ms 2035 Dari Persamaan 1.17, Angka pori,

e =

G,(1 + w) Pw -1 p 0,125 atau 12,5%. = (2,68 X 1, 125 X 100()_

\

- 1 1990

)

Porositas,

n

= 1,52 -1 = 0,52. = _e_ = 0,52 0 34 1 + e 1 ,S2 = , a tau 34% WG3 _ 0,125 X 2,68 _ Derajat kejenuhan, Sr = -e- - O,S2 - 0,645 atau 64,5% Kandungan udara, A =

n

(1 - Sr) = {r,34 x 0,355 = 0,12 1 atau 12,1% 1 .6. Pemadatan Tanah

Pemadatan (compaction) adalah proses naiknya kerapatan tanah dengan memperkecil jarak antarpartikel sehingga terjadi reduksi volume

udara:

tidak terjadi perubahan volume