PENGARUH PROSES PENGERINGAN TERHADAP
PARAMETER KUAT GESER TANAH LANAU TAK JENUH
Farllan Lasimpala NRP : 0921042
Pembimbing: Ir. Asriwiyanti Desiani, M.T.
ABSTRAK
Kondisi cuaca di Indonesia saat ini sulit diprediksi. Dalam waktu satu hari dapat terjadi panas yang berkepanjangan kemudian disusul dengan hujan dalam waktu beberapa jam saja. Hal ini disebabkan karena wilayah Indonesia mempunyai iklim tropika yang dipengaruhi oleh angin Barat yang bertiup sekitar bulan Oktober hingga April yang menyebabkan Indonesia mengalami musim penghujan dan angin Timur yang bertiup sekitar bulan April hingga Oktober yang menyebabkan wilayah Indonesia terjadi musim kemarau.
Penelitian Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui perubahan parameter indeks properti dan parameter kuat geser tanah (c dan ϕ’) pada kondisi tanah initial/asli, kondisi pengeringan 3 hari, dan kondisi pengeringan 7 hari untuk tanah yang berada pada kedalaman 1 meter dari permukaan. Untuk itu dilakukan pengujian pendahuluan seperti pengujian berat jenis, atterberg limit, dan hidrometer. Pengujian utama yaitu uji geser langsung.
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh beberapa kesimpulan yaitu, dari pengujian pendahuluan contoh tanah uji merupakan tanah lanau. Pada pengujian indeks properti terjadi perubahan nilai derajat kejenuhan (Sr), angka pori (e), porositas (n), dan berat volume kering (γdry) akibat proses pengeringan. Pada kondisi initial/asli Sr = 80,61%, e = 1,67, n = 62,55%, γdry = 1,01 gr/cm3. Untuk kondisi pengeringan 3 hari Sr = 71,32%, e = 1,78, n = 63,83%, γdry = 0,98 gr/cm3. Sedangkan untuk kondisi pengeringan 7 hari Sr = 42,70%, e = 1,27, n = 55,74%,
γdry = 1,20 gr/cm3. Dari pengujian geser langsung untuk tanah kondisi initial/asli, tanah yang mengalami proses pengeringan 3 hari, dan tanah yang mengalami proses pengeringan 7 hari, nilai kohesi (c) makin mengecil dan nilai sudut geser dalam (ϕ’) makin besar. Persentase kohesi pada kondisi pengeringan 7 hari terhadap kondisi initial menurun 1,699%, sedangkan sudut geser dalam meningkat 31,021%.
Kata Kunci: Parameter Indeks Properti, Parameter Kuat Geser Tanah,Uji Geser
THE EFFECT OF DRYING PROCESS OF SHEAR STRENGTH
PARAMETERS OF SOIL SILT UNSATURATED
Farllan Lasimpala NRP : 0921042
Supervisor: Ir. Asriwiyanti Desiani, M.T.
ABSTRACT
Nowadays, weather conditions in Indonesia are more difficult to predict. In a single day could happen prolonged heat followed by rain within a few hours. This is because Indonesia has a tropical climate area influenced by western winds blowing around October to April which led to Indonesia suffered the rainy season and the east wind blowing around April to October which led to the territory of Indonesia occurred during the dry season.
In this final study aimed to determine changes in the parameters property index and soil shear strength parameters (c and ’) on initial soil conditions/original, drying conditions 3 days, and drying conditions7 days for soil is at a depth of 1 meter from the surface. For preliminary testing was done as testing specific gravity, atterberg limits, and hydrometer. The main testing is the direct shear test.
From the research that has been done several conclusions are obtained, preliminary testing of soil samples from the test is a silt soil. In testing the
property index, impaired degree of saturation (Sr), void ratio (e), porosoty (n), and dry unit weight (γdry) due to the drying process. For the initial
condition/original Sr = 80,61%, e = 1,67, n = 62,55%, γdry = 1,01 gr/cm3, 3 days
drying conditions Sr = 71,32%,e = 1,78, n = 63,83%, γdry = 0,98 gr/cm3, and for 7
days drying conditions Sr = 42,70%, e = 1,27, n = 55,74%, γdry = 1,20 gr/cm3.
From direct shear testing ground for initial condition/original, ground up into 3 days of drying and drying soil had 7 days, the value of cohesion (c) and decreasing the value of the friction angle ( ’) bigger. Percentage of cohesion (c) for 7 days drying conditions of initial condition/original decreased 1,699%, while friction angle ( ’) increased 31,021%.
Key Words: Parameters Property Index, Soil Shear Strength Parameters, Direct
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR NOTASI ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 2
1.3 Ruang Lingkup Penelitian... 2
1.4 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II STUDI PUSTAKA 2.1 Partikel Tanah ... 4
2.2 Komposisi Tanah ... 7
2.2.1 Komponen-komponen Tanah... 7
2.2.2 Hubungan Volume - Berat ... 7
2.2.3 Hubungan Antara Berat Volume, Angka Pori, Kadar Air dan Berat Spesifik ... 11
2.2.4 Konsistensi Tanah ... 13
2.2.5 Batasan-batasan Konsistensi ... 13
2.2.6 Kegunaan Batasan-batasan Konsistensi Tanah ... 14
2.3.1 Pengertian Air Tanah ... 18
2.3.2 Pengertian Tegangan Air Pori Negatif (Matric Suction) ... 19
2.4 Kuat Geser Tanah ... 21
2.4.1 Sudut Geser Dalam ... 21
2.4.2 Kohesi ... 22
2.4.3 Parameter Kuat Geser Tanah Tak Jenuh ... 22
2.5 Pengujian Geser Langsung (Direct Shear) ... 24
BAB III PROSEDUR PENELITIAN 3.1 Rencana Kerja ... 26
3.2 Persiapan Contoh Tanah Uji ... 27
3.3 Pengujian Pendahuluan ... 27
3.3.1 Specific Gravity ... 27
3.3.2 Atterberg Limit ... 30
3.3.3 Hydrometer Analysis ... 35
3.4 Pengujian Index Properties ... 39
3.5 Pengujian Filter Paper ... 42
3.6 Pengujian Direct Shear ... 44
BAB IV PENYAJIAN DAN ANALISIS DATA 4.1 Pengujian Pendahuluan ... 48
4.1.1 Specific Gravity ... 48
4.1.2 Atterberg Limit ... 48
4.1.3 Hydrometer Analysis ... 49
4.2 Pengujian Index Properties ... 49
4.3 Pengujian Filter Paper ... 54
4.4 Pengujian Direct Shear ... 54
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 68
5.2 Saran ... 69
DAFTAR PUSTAKA ... 70
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Peta Pergerakan Angin Muson Barat ... 1
Gambar 1.2 Peta Pergerakan Angin Muson Timur ... 1
Gambar 2.1 Grafik Plastisitas untuk Klasifikasi USCS (Das,1994) ... 6
Gambar 2.2 Elemen Tanah dalam Keadaan Asli (a); Tiga Fase Elemen Tanah (b) ... 8
Gambar 2.3 Tiga Fase Elemen Tanah Dengan Volume Butiran Padat = 1 12 Gambar 2.4 Elemen Tanah yang Jenuh Air dengan Volume Butiran Padat = 1 ... 13
Gambar 2.5 Batasan-batasan Atterberg Limit ... 14
Gambar 2.6 Skema Uji Batas Cair ... 15
Gambar 2.7 Grafik Penentuan Batas Cair ... 15
Gambar 2.8 Variasi Volume dan Kadar Air pada Kedudukan Batas Cair, Batas Plastis, dan Batas Susut ... 17
Gambar 2.9 Pembagian Zona Dalam lapisan Tanah ... 18
Gambar 2.10 Skema Air dan Udara Dalam Tanah ... 20
Gambar 2.11 Grafik Hubungan Derajat Kejenuhan dengan Suction ... 20
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 26
Gambar 3.2 Ilustrasi antara Berat Erlenmeyer, Air, dan Butir Tanah ... 29
Gambar 3.3 Analisis Hydrometer ... 37
Gambar 3.4 Tiga Fase Elemen Tanah ... 41
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Pengeringan terhadap Nilai Derajat Kejenuhan (Sr) ... 50
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Pengeringan terhadap Nilai Angka Pori ... 51
Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Pengeringan terhadap Nilai Porositas ... 52
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Pengeringan terhadap Berat Volume Kering (ɤdry) ... 53
Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Beban terhadap Nilai Shear Stress ( f) Untuk Tanah Kondisi Initial ... 55
Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Beban terhadap Nilai Shear Stress ( f) Untuk Pengeringan Tanah 3 hari... 56
Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Beban terhadap Nilai Shear Stress ( f) Untuk Pengeringan Tanah 7 hari... 57
Gambar 4.8 Grafik Hubungan antara NetNormal Stress dan Shear Stress ( f)untuk Tanah Kondisi Asli ... 58
Gambar 4.9 Grafik Hubungan Antara Net Normal Stress danShear Stress ( f)untuk Tanah yang MengalamiPengeringan 3 hari .. 61
Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Net Normal Stress danShear Stress ( f)untuk Tanah yang MengalamiPengeringan 7 hari .. 63
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Batasan-batasan Ukuran Golongan Tanah ... 4
Tabel 2.2 Batasan-batasan Ukuran Golongan Tanah (Lanjutan) ... 5
Tabel 2.3 Simbol Klasifikasi Tanah berdasarkan Unified System ... 7
Tabel 2.4 Berat Spesifik Mineral-mineral Penting ... 10
Tabel 2.5 Simbol Klasifikasi Tanah Berdasarkan Unified System ... 16
Tabel 2.6 Ekuivalensi Skala Log Terhadap Tinggi Kolom Air ... 19
Tabel 2.7 Hubungan Antara Sudut Geser Dalam dengan Jenis Tanah ... 22
Tabel 4.1 Perubahan Derajat Kejenuhan (Sr) ... 50
Tabel 4.2 Perubahan Angka Pori (e) ... 51
Tabel 4.3 Perubahan Porositas (n) ... 52
Tabel 4.4 Perubahan Berat Volume Kering (ɤdry) ... 53
Tabel 4.5 Nilai Shear Stress ( f)untuk Tanah Kondisi Asli ... 58
Tabel 4.6 Nilai Kohesi efektif (c’) untuk Tanah Kondisi Asli ... 59
Tabel 4.7 Nilai Shear Stress ( f)untuk Tanah yang Mengalami Proses Pengeringan 3 hari ... 60
Tabel 4.8 Nilai Kohesi Efektif untuk Tanah yang Mengalami Pengeringan 3 hari ... 61
Tabel 4.9 Nilai Shear Stress ( f)untuk Tanah yang Mengalami Proses Pengeringan 7 hari ... 63
Tabel 4.10 Nilai Kohesi Efektif untuk Tanah yang Mengalami Pengeringan 7 hari ... 64
Tabel 4.11 Persentase Penurunan Nilai Kohesi dari Kondisi Initial Akibat Proses Pengeringan ... 65
Tabel 4.12 Persentase Kenaikan Nilai SudutGeser Dalam dari Kondisi Initial Akibat Proses Pengeringan ... 65
DAFTAR NOTASI
A Luas
Aj Luas permukaan hidrometer jar
C Tanah lempung (Clay)
D10 Diameter sehubungan dengan 10% lebih halus
D30 Diameter sehubungan dengan 30% lebih halus
D60 Diameter sehubungan dengan 60% lebih halus
e Angka pori (Void Ratio)
FD Final dial
G Kerikil (Gravel)
Gs Berat Spesifik
GT Berat jenis air
g Percepatan gravitasi = 9,81 m/detik2
H Kedalaman
LL Batas cair (Liquid limit)
LI Indeks cair
M Tanah lanau (Silt)
m Massa total tanah yang ditest (kg)
ms Massa butiran padat dari tanah yang ditest (kg)
n Porositas
O Tanah lanau organik atau lempung organik
P Tekanan vertikal efektif pada saat tanah itu diselidiki (Pressure)
p Load
pF Unit hisap (suction) berdasarkan logaritma
PI Indeks plastisitas (Plasticity Index)
PL Batas Plastis (Plastic Limit)
PT Tanah gambut (Peat)
R Pembacaan hydrometer
Rh Selisih Pembacaan skala meniscus pertama dan kedua
Rw Skala Hidrometer pada ujung meniscus
r Jari-jari kapiler
Sr Derajat kejenuhan (degree of saturation)
t Waktu (time)
Vf Volume tanah sesudah dioven
Va Volume udara di dalam pori
α Sudut kontak antara dinding pipa kapiler dengan air
γ Berat jenis tanah (unit weight of soil)
γ’ Berat jenis tanah efektif
γdry Berat jenis tanah kering
γsat Berat jenis tanah jenuh air
γwet Berat jenis tanah basah
γw Berat jenis air
ρ Kerapatan tanah (kg/m3)
ρd Kerapatan tanah kering (kg/m3)
ρw Kerapatan air (water density) = 1000 kg/m3
Tegangan normal pada bidang runtuh (kg/cm2)
’ Tegangan normal efektif pada bidang runtuh (kg/cm2)
χ Parameter tekanan efektif
Sudut geser dalam sehubungan dengan matric suction
Δw Selisih kadar air
ΔlogN Selisih antara jumlah ketukan pada kadar air
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Pengujian Specific Gravity ... 71
Lampiran 2 Pengujian Atterberg Limit ... 74
Lampiran 3 Pengujian Hydrometer Analysis ... 78
Lampiran 4 Pengujian Index Properties ... 85
Lampiran 5 Pengujian Filter Paper ... 90
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Wilayah Indonesia mempunyai iklim tropika atau sering disebut iklim
panas yang dipengaruhi oleh angin Barat dan Timur. Angin Barat bertiup sekitar
bulan Oktober hingga April yang pergerakan anginnya dapat dilihat pada Gambar
1.1, mempunyai sifat basah sehingga membawa musim hujan/penghujan.
Sedangkan angin Timur bertiup sekitar bulan April hingga bulan Oktober yang
pergerakan anginnya dapat dilihat pada Gambar 1.2, mempunyai sifat kering yang
mengakibatkan wilayah Indonesia mengalami musim kering/kemarau. Namun
kondisi cuaca di Indonesia saat ini sulit diprediksi. Musim hujan dan musim
kemarau tidak dapat diprediksi lagi kapan datangnya. Dalam waktu satu hari dapat
terjadi panas berkepanjangan, kemudian disusul hujan dalam waktu beberapa jam
saja.
Gambar 1.1 Peta Pergerakan Angin Muson Barat
Siklus pembasahan dan pengeringan yang terjadi berulang–ulang dapat
mempengaruhi sifat–sifat fisik tanah dan karakteristik mekanika tanah antara
lain perubahan kadar air dalam tanah, perubahan tegangan geser, perubahan
tegangan air pori negatif dan perubahan volume tanah.
Untuk mengetahui perubahan karakteristik tanah dan sifat mekanika tanah
tersebut maka akan dilakukan penelitian tanah yang diwakilkan oleh tanah yang
berada di Suria Sumantri, Bandung. Lebih tepatnya di lingkungan Universitas
Kristen Maranatha. Tanah yang akan digunakan sebagai benda uji diambil pada
kedalaman satu meter dari permukaan tanah. Penelitian ini diharapkan dapat
memberikan gambaran kondisi tanah permukaan setelah mengalami proses
pengeringan dan mengetahui perubahan parameter-parameter tanah dari kondisi
initial tanah pada saat musim kemarau.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh
pengeringan pada tanah permukaan terhadap perubahan parameter indeks properti
dan parameter kuat geser tanah (c dan ϕ’).
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitiannya adalah sebagai berikut:
1. Tanah yang digunakan untuk sampel uji adalah tanah permukaan yang diambil
pada kedalaman 1 meter dari permukaan tanah yang diambil di lingkungan
Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
2. Bahan uji yang digunakan adalah tanah lanau tanpa bahan campuran.
3. Pengeringan dilakukan pada kondisi suhu laboratorium dari kondisi tanah
initial/asli, kondisi 3 hari, dan kondisi 7 hari. Pengukuran perubahan
pengeringannya menggunakan kertas filter whatman No. 42.
4. Alat percobaan yang akan digunakan yaitu alat Direct shear.
5. Percobaan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik Sipil
Universitas Kristen Maranatha, Bandung dan Laboratorium Kimia Politeknik
1.4 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, maksud dan tujuan, ruang lingkup penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB 2 STUDI PUSTAKA
Berisi tentang partikel tanah, klasifikasi tanah, komposisi tanah, konsistensi tanah,
metode kertas filter, dan kuat geser tanah.
BAB 3 PROSEDUR PENELITIAN
Berisi tentang rencana kerja, pengambilan contoh tanah dan penelitian contoh
tanah lanau.
BAB 4 PENYAJIAN DAN ANALISIS DATA
Berisi tentang data hasil pengujian pendahuluan dan pengaruh pengeringan
terhadap karakteristik tanah dan kuat geser tanah.
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil analisis pada Bab IV diperoleh simpulan sebagai
berikut:
1. Pada pengujian pendahuluan seperti pengujian berat spesifik, atterberg limit,
dan analisis hidrometer didapatkan bahwa contoh tanah uji merupakan tanah
lanau.
2. Pada pengujian indeks properti terjadi perubahan nilai derajat kejenuhan (Sr),
angka pori (e), porositas (n), dan berat volume kering (γdry) akibat proses
pengeringan. Pada kondisi initial/asli Sr = 80,61%, e = 1,67, n = 62,55%, γdry
= 1,01 gr/cm3. Untuk kondisi pengeringan 3 hari Sr = 71,32%, e = 1,78, n = 63,83%, γdry = 0,98 gr/cm3. Sedangkan untuk kondisi pengeringan 7 hari Sr =
42,70%, e = 1,27, n = 55,74%, γdry = 1,20 gr/cm3.
3. Pada pengujian kertas filter terjadi peningkatan nilai suction (ua– uw) akibat proses pengeringan. Untuk kondisi initial/asli (ua – uw) = 0,2363 kg/cm2, kondisi pengeringan 3 hari (ua– uw) = 1,3691 kg/cm2, dan pada kondisi pengeringan 7 hari di dapat (ua– uw) = 1,7663 kg/cm2.
4. Dari pengujian geser langsung untuk tanah kondisi initial/asli, tanah yang
mengalami proses pengeringan 3 hari, dan tanah yang mengalami proses
pengeringan 7 hari, nilai kohesi (c) tidak mengalami perubahan yang
signifikan. Sedangkan nilai sudut geser dalam (ϕ’) terjadi peningkatan cukup
besar. Persentase penurunan nilai kohesi (c) dari kondisi initial untuk tanah
yang mengalami pengeringan 3 hari adalah 0,455% dan untuk tanah yang
mengalami pengeringan 7 hari adalah 1,699%. Persentase kenaikan sudut
pengeringan 3 hari adalah 24,746% dan untuk tanah yang mengalami
pengeringan 7 hari adalah 31,021%.
5. Perubahan derajat kejenuhan (Sr) dapat mempengaruhi nilai suction dan
parameter kuat geser tanah. Penurunan derajat kejenuhan (Sr) pada tanah
mengakibatkan meningkatnya nilai suction. Selain itu juga penurunan derajat
kejenuhan (Sr) mengakibatkan meningkatnya nilai sudut geser dalam (ϕ’).
5.2 Saran
1. Contoh tanah yang dipakai untuk penelitian Tugas Akhir ini diambil dari
daerah yang dapat dikatakan sering terjadi hujan, untuk penelitian lebih lanjut
disarankan menggunakan contoh tanah dari daerah yang mengalami kemarau
berkepanjangan.
2. Setelah pengambilan bahan uji dari lapangan sebaiknya segera mungkin
dilakukan pengujian parameter-parameter tanah untuk kondisi initial/asli di
laboratorium agar kondisi tanah tidak berubah akibat faktor suhu yang
berbeda. Selain itu disarankan untuk melakukan pengujian di tempat yang
aman dan bebas dari gangguan.
3. Pengambilan sampel tanah undisturb sekalipun untuk tanah permukaan
disarankan diambil menggunakan alat sondir untuk menjaga agar sampel
tanah tetap dalam keadaan undisturb. Selanjutnya pada pengujian geser
langsung perlu perhatian khusus untuk alat uji geser pada saat pembebanan
geser sedang berlangsung.
4. Untuk percobaan kertas filter, suhu dan kelembaban di dalam ruangan sangat
mempengaruhi pengukuran. Untuk mendapatkan hasil yang akurat, disarankan
pada saat penimbangan berat sebaiknya dilakukan dengan sangat cepat dan
dilakukan 2 orang.
5. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya dapat dilakukan perhitungan daya
DAFTAR PUSTAKA
1. Bowles, J.E., 1984, Sifat – Sifat Fisis dan Geoteknik Tanah, Erlangga,
Jakarta.
2. Craig, R.F. 1987, Mekanika Tanah, Edisi Keempat, Terjemahan Budi Susilo
Soepandji, Penerbit Erlangga, Jakarta.
3. Das, B.M., 1985, Mekanika Tanah Jilid 1 (Prinsip-prinsip Rekayasa
Geoteknik), Terjemahan Noor Endah Mochtar dan Indrasurya B. Mochtar,
Erlangga, Jakarta.
4. Das, B.M., 1989, Soil Mechanics Laboratory Manual, Penerbit Engineering
Press, Inc, San Jose California.
5. Fredlund, D.G. & Rahardjo, H., 1993, Soil Mechanics for unsaturated soil, A
Wiley-Intersience Publication John Wiley & Sons, Inc.
6. Hardiyatmo, C. H., 2011, Analisa dan Perancangan Fondasi 1, Edisi-2,
Penerbit Gadjah Mada University press, Yogyakarta.
7. Hardiyatmo, C. H., 2003, Mekanika Tanah II, Edisi-3, Penerbit Gadjah Mada
University press, Yogyakarta.
8. Hardiyatmo, C. H., 1994, Mekanika Tanah 2., Penerbit PT.Gramedia, Jakarta.
9. Irsyan, P. P., 2010, Studi Kestabilan Tanah Permukaan Akibat Proses
Pengeringan Lokasi Desa Manting Kec. Jatirero Mojokerto Jawa Timur,
Skripsi Insitut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
10.Lu, N. & Likos, W.J, 2004, Unsaturated Soil Mechanics, A Wiley-Intersience
Publication John Wiley & Sons, Inc.
11.http://digilib.petra.ac.id/. Diunduh tanggal 16 Maret 2013.
12.Wesley, D. L., 2012, Mekanika Tanah untuk Tanah Endapan & Residu,
