Pengaruh Proses Pembasahan Terhadap Parameter Kuat Geser câ, Ïâ DAN Ïb Tanah Lanau Berpasir Tak Jenuh.

(1)

ix

PENGARUH PROSES PEMBASAHAN TERHADAP

PARAMETER KUAT GESER

c’

,

ϕ’

DAN

ϕ

b

TANAH

LANAU BERPASIR TAK JENUH

Mentari Surya Pratiwi NRP : 0921017

Pembimbing : Ir. Asriwiyanti Desiani, M.T.

ABSTRAK

Pada dasarnya, kondisi tanah di alam tidaklah selalu dalam keadaan jenuh. Siklus pembasahan dan pengeringan yang terjadi berulang–ulang mempengaruhi sifat–sifat fisik tanah dan karakteristik mekanik tanah antara lain perubahan kadar air dalam tanah, perubahan kuat geser, dan perubahan matric suction.

Untuk mengetahui perubahan karakteristik tanah dan sifat mekaniknya dilakukan penelitian tanah akibat pengaruh proses pembasahan atau penambahan kadar air dari kondisi initial (wi) hingga dicapai kondisi wi + 10% wi, wi + 12% wi,

wi + 15% wi dan sampai kondisi jenuh, yang diwakilkan oleh tanah yang diambil dari daerah Lapangan Maranatha. Tanah yang akan digunakan sebagai benda uji diambil pada kedalaman 1 meter dari permukaan tanah, dan alat yang digunakan adalah Direct Shear. Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan gambaran kondisi tanah permukaan setelah mengalami proses pembasahan dan mengetahui hubungan antara kondisi tanah dan kuat gesernya.

Hasil analisa pengujian tentang pengaruh proses pembasahan dan perhitungan yang sudah dilakukan, memperlihatkan bahwa contoh tanah uji yang diambil merupakan tanah lanau berpasir. Proses pembasahan terhadap tanah uji di laboratorium pada kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh dengan lama pemeraman 1 hari, memperlihatkan bahwa parameter fisik seperti kadar air (w) meningkat 31.27%, angka pori (e) meningkat 4.79%, porositas (n) meningkat 1.59%, berat volume (γ) meningkat 7.24% dan derajat kejenuhan (Sr) meningkat 25.52%. Nilai matric suction (ua– uw) mengalami penurunan sebesar 60.51% dari kondisi initial (wi) sampai kondisi wi + 15%wi. Sedangkan pada kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh, diketahui bahwa parameter kuat geser tanah seperti kohesi (c) menurun 37.41%, sudut geser dalam (ϕ’) menurun 25.98% dan sudut antara cohesion intercept dengan matric suction (ϕb) menurun 95.89% dari kondisi initial (wi) sampai kondisi wi + 15%wi.

Kata Kunci : Index Properties, Kadar Air, Kohesi, Sudut Geser Dalam,

(2)

x

THE INFLUENCE OF WETTING PROCESS AGAINST

SHEAR STRENGTH PARAMETER c’, ϕ’ AND ϕ

b

OF

UNSATURATED SANDY SILT SOIL

Mentari Surya Pratiwi NRP : 0921017

Supervisor : Ir. Asriwiyanti Desiani, MT.

ABSTRACT

Basically, the soil conditions in nature are not always in a state of saturation. Cycles of wetting and drying that occurs repeatedly affect soil physical properties and characteristics of soil mechanics among others, changes in soil moisture content, shear strength, and changes in matric suction.

To determine the changes in soil characteristics and mechanical properties of soil research carried out under the influence of the wetting process or adding moisture from initial (wi) condition to achieve wi + 10% wi’s condition,

wi + 12% wi, wi + 15% wi and up to saturated, which is represented by the land

taken from the field of Maranatha. The soil to be used as a test specimen taken at a depth of 1 meter from the ground, and the tools used are Direct Shear. Of the research is expected to provide an overview of surface soil condition after experiencing wetting processes and determine the relationship between soil conditions and shear strength.

From the analysis of the influence of the wetting tests and calculations have been done, it is known that the test soil samples taken are sandy elastic silt soil. The wetting process of the soil in the laboratory tests from the initial conditions (wi) to saturated conditions with ripening periode 1 day, it is known

that physical parameters such as water content (w) increased 31.27%, void ratio (e) increased 4.79%, porosity (n) increases 1.59%, unit weight of soil (γ) 7.24% and the degree of saturation (Sr) increased 25.52%. For matric suction (ua – uw)

value decreased by 60.51% from the initial condition (wi) until the condition wi +

15% wi. While in the initial conditions (wi) to saturated conditions, it is known

that soil shear strength parameters such as cohesion (c) decreased 37.41%, the friction angle (ϕ’) decreased 25.98% and the angle between the cohesion intercept with matric suction (ϕb) decreased 95.89% from the initial condition (wi)

to condition wi + 15% wi.

Keywords : Index Properties, Water Content, Cohesion, Friction Angle,

(3)

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN TUGAS AKHIR ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 2

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ... 2

1.4 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Partikel Tanah ... 4

2.1.1 Komponen-Komponen Tanah ... 4

2.1.2 Klasifikasi Tanah ... 5

2.2 Tanah Tak Jenuh ... 6

2.2.1 Konsistensi Tanah ... 9

2.2.2 Hubungan Antarfase ... 11

2.2.2.1 Porositas ... 12

2.2.2.2 Angka Pori ... 12

2.2.2.3 Kerapatan Tanah ... 12

2.2.2.4 Berat Jenis ... 13

2.2.2.5 Derajat Kejenuhan ... 14

2.2.2.6 Kadar Air ... 14

2.2.2.7 Berat Isi ... 15

2.3 Matric Suction ... 15

2.4 Metode Kertas Filter ... 20

2.5 Kuat Geser Tanah Tak Jenuh ... 22

2.5.1 Persamaan Kekuatan Geser Tanah Tak Jenuh ... 23

2.5.2 Kurva Keruntuhan Mohr-Coulomb yang Diperpanjang .... 25

2.5.3 Hubungan Antara Nilai ϕb dan Nilai χ ... 27

2.5.3 Pengukuran dengan Metode Uji Geser Langsung (Direct Shear) ... 28

2.6 Proses Pembasahan ... 30

BAB III PROSEDUR PENELITIAN 3.1 Rencana Kerja ... 32

(4)

xii

3.2.1 Pemilihan dan Pengambilan Contoh Tanah Uji ... 33

3.2.2 Pembuatan Contoh Tanah Uji ... 33

3.3 Prosedur Pengujian ... 33

3.3.1 Pengujian Specific Gravity ... 33

3.3.2 Pengujian Hydrometer Analysis ... 37

3.3.3 Pengujian Index Properties ... 39

3.3.4 Pengujian Atterberg Limit ... 42

3.3.5 Pengujian Matric Suction (ua – uw) dengan Metode Kertas Filter ... 47

3.3.6 Pengujian Direct Shear ... 51

BAB IV PENYAJIAN DAN ANALISIS DATA 4.1 Analisis Data Pengujian Pendahuluan ... 56

4.1.1 Specific Gravity ... 56

4.1.2 Hydrometer Analysis ... 56

4.1.3 Index Properties ... 56

4.1.4 Atterberg Limit ... 57

4.2 Analisis Data Pengujian Akibat Proses Pembasahan ... 58

4.2.1 Pengaruh Lama Pemeraman terhadap Kadar Air (w) dan Derajat Kejenuhan (Sr) ... 58

4.2.2 Pengaruh Proses Pembasahan terhadap Nilai Index Properties ... 60

4.2.3 Pengaruh Proses Pembasahan terhadap Nilai Matric Suction (ua– uw) ... 64

4.2.4.5 Nilai Kuat Geser Tanah Kondisi Jenuh ... 74

(5)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembagian studi mekanika tanah ... 7

Gambar 2.2 Elemen-elemen tanah tak jenuh ... 8

Gambar 2.3 Model tanah tak jenuh (a) 4 fase; (b) 3 fase ... 8

Gambar 2.4 Tahapan perubahan konsistensi tanah ... 9

Gambar 2.5 Bagan plastisitas ... 11

Gambar 2.6 Diagram fase tanah ... 11

Gambar 2.7 Variasi nilai matric suction pada tanah terbuka. a) Musim hujan; b) musim kering dengan muka air tanah dangkal; c) musim kering dengan muka air tanah dalam ... 16-17 Gambar 2.8 Hubungan air dan udara dalam tanah ... 18

Gambar 2.9 Metode kertas filter contact dan non-contact untuk mengukur matric suction dan total suction ... 21

Gambar 2.10 Grafik kalibrasi suction untuk dua jenis kertas filter ... 21

Gambar 2.11 Persamaan keruntuhan Mohr-Coulomb yang diperpanjang untuk tanah tidak jenuh ... 25

Gambar 2.12 Garis perpotongan di sepanjang garis keruntuhan antara dengan (ua– uw) ... 26

Gambar 2.13 Perbandingan cara Fredlund dan Bishop untuk memperkirakan kekuatan geser pada tanah tak jenuh ... 27

Gambar 2.14 Uji geser langsung (direct shear) ... 29

Gambar 2.15 Garis keruntuhan Mohr-Coulomb yang diperpanjang dari hasil uji geser langsung (direct shear) ... 30

Gambar 2.16 Bentuk khas kurva pengeringan dan pembasahan ... 31

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 32

Gambar 3.2 Ilustrasi antara berat erlenmeyer, air dan butir tanah ... 36

Gambar 3.3 Diagram fase tanah ... 41

Gambar 3.4 Metode kertas filter contact dan non-contact untuk mengukur total suction dan matric suction ... 51

Gambar 4.1 Hubungan antara kadar air (w) dan derajat kejenuhan (Sr) ... 59

Gambar 4.2 Perubahan kadar air (w) rencana dari kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh ... 61

Gambar 4.3 Perubahan berat volume dari kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh ... 61

Gambar 4.4 Perubahan angka pori dari kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh ... 62

Gambar 4.5 Perubahan porositas dari kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh 63 Gambar 4.6 Perubahan derajat kejenuhan dari kondisi initial (wi) hingga kondisi jenuh ... 63

Gambar 4.7 Perubahan berat volume (γ), angka pori (e), porositas (n) dan derajat kejenuhan (Sr) terhadap perubahan kadar air (w) ... 64

Gambar 4.8 Perubahan tegangan air pori negatif (ua – uw) terhadap kenaikan kadar air (w) akibat proses pembasahan ... 65

Gambar 4.9 Hubungan antara strain dengan shear stress pada kondisi initial (wi) ... 66

(6)

xiv

(7)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Batasan-batasan ukuran golongan tanah ... 6

Tabel 2.2 Nilai porositas, angka pori dan kerapatan butir (Modified from Hough, 1969) ... 13

Tabel 2.3 Alat untuk mengukur nilai suction dan komponennya ... 19

Tabel 4.1 Some typical values for different of some common soil materials ... 57

Tabel 4.2 Hubungan indeks plastisitas dengan tingkat keplastisan tanah ... 58

Tabel 4.3 Hasil pengujian lama pemeraman ... 59

(8)

xvi

DAFTAR NOTASI

A Area

Cm Koreksi meniskus

Ct Koreksi temperatur

c Kohesi total

c’ Kohesi efektif

D Diameter

PI Indeks plastisitas

PL Batas plastis

R Pembacaan hidrometer

Rh’ Pembacaan hidrometer sebenarnya

r Jari-jari dari sebuah bola ideal pada bagian bawah saluran udara

SL Batas susut

Sr Derajat kejenuhan

T Suhu

Ts Tarikan permukaan membran

t Waktu

ua Tekanan udara pori

(9)

xvii

(ua– uw) Matric suction

V Volume total

Vs Volume butiran padat

Vv Volume pori

X Koreksi dispersent

Zr Effective depth

γ Berat volume tanah

γ’ Berat volume tanah efektif

γd Berat volume tanah kering

γw Berat volume air

Viskositas aquades (poise)

w Kadar air volumetrik

f Tegangan geser saat runtuh

ϕ Sudut geser dalam total

ϕ’ Sudut geser dalam efektif

ϕb

Sudut yang menghubungkan cohesion intercept dengan nilai air pori negatif (suction)

χ Parameter yang berhubungan dengan derajat kejenuhan

(10)

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Pengujian Specific Gravity ... 83

Lampiran 2 Pengujian Hydrometer Analysis ... 87

Lampiran 3 Pengujian Index Properties untuk analisis lama pemeraman ... 94

Lampiran 4 Pengujian Index Properties ... 97

Lampiran 5 Pengujian Atterberg Limits ... 103

Lampiran 6 Pengujian Soil Suction menggunakan Metode Kertas Filter ... 106

(11)

83 Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN

Lampiran 1 Pengujian Specific Gravity

Tabel L1.1 Data kalibrasi erlenmeyer

Determination No. 1 2 3 4 5

Wt. Bottle + Water ; W2 ( gr ) 756.10 758.80 760.70 762.00 763.20

Temperatur ; T ( °C ) 60 55 50 45 40

Gambar L1.1 Grafik kalibrasi erlenmeyer

Tabel L1.2 Data pengujian specific gravity

Determination No. 1 2 3 4 5

(12)

Tabel L1.3 Specific gravity of water

°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

(13)

85 Universitas Kristen Maranatha Foto-foto alat dan proses pengujian

Gambar L1.2 Erlenmeyer Gambar L1.3 Timbangan

(14)

Gambar L1.6 Thermometer Gambar L1.7 Pengujian

(15)

87 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 2 Pengujian Hydrometer Analysis

Data

Type of hydrometer used = 151H-3 Correction menicus = 0.025

Weight of soil = 44.5 gr γc = 1 gr/cm3

Specific gravity of soil ( Gs ) = 2.71 Volume = 1000 ml

Specific gravity of water ( Gt ) = 0.9976 Koreksi dispersen = 2

Tabel L2.1 Data pengujian analisis hidrometer Elapsed time ;

t Rh' Rw

T

Rh

Ct

Coor. R N Zr k D

(detik) (°C) (°C) (%) (cm) (mm)

120 23.0 3.0 23.0 23.025 0.70 24.725 88.054 10.800 0.01297 0.0389

240 22.0 3.0 23.0 22.025 0.70 23.725 84.493 11.000 0.01297 0.0278

480 21.5 2.0 23.0 21.525 0.70 22.225 79.151 11.500 0.01297 0.0201

900 20.0 2.0 22.5 20.025 0.55 20.575 73.275 11.800 0.01305 0.0149

1800 18.0 2.0 22.5 18.025 0.55 18.575 66.152 12.400 0.01305 0.0108

3600 17.0 2.0 22.0 17.025 0.40 17.425 62.056 12.500 0.01312 0.0077

7200 15.5 2.0 22.0 15.525 0.40 15.925 56.714 13.000 0.01312 0.0056

14400 14.5 1.0 21.5 14.525 0.30 13.825 49.235 13.500 0.01320 0.0040

(16)

88 Universitas Kristen Maranatha Gambar L2.1 Grafik hubungan antara R vs Zr

0 2 4

6

8 10 12 14 16 18 20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Kurva A untuk elapsed time < 2 menit

Kurva B untuk elapsed time > 2 menit

(17)

89 Universitas Kristen Maranatha Gambar L2.2 Grafik hubungan antara diameter ( D ) dan N

Tabel L2.2 Harga-harga faktor koreksi suhu

Suhu (°C) Ct Suhu (°C) Ct

(18)

90 Universitas Kristen Maranatha Tabel L2.3 Koreksi K

Temperature

(°C)

Specific Gravity of Soil Particles

2.45 2.50 2.55 2.60 2.65 2.70 2.75 2.80 2.85

16 0.01510 0.01505 0.01481 0.01457 0.01435 0.01414 0.01394 0.01374 0.01356

17 0.01511 0.01486 0.01462 0.01439 0.01427 0.01396 0.01376 0.01356 0.01338

18 0.01492 0.01467 0.01443 0.01421 0.01399 0.01378 0.01359 0.01339 0.01321

19 0.01474 0.01449 0.01425 0.01403 0.01382 0.01361 0.01342 0.01323 0.01305

20 0.01456 0.01431 0.01408 0.01386 0.01365 0.01344 0.01325 0.01307 0.01289

21 0.01438 0.01414 0.01391 0.01369 0.01348 0.01328 0.01309 0.01291 0.01273

22 0.01421 0.01397 0.01374 0.01353 0.01332 0.01312 0.01294 0.01276 0.01258

23 0.01404 0.01381 0.01358 0.01337 0.01317 0.01297 0.01279 0.01261 0.01243

24 0.01388 0.01365 0.01342 0.01321 0.01301 0.01282 0.01264 0.01246 0.01229

25 0.01372 0.01349 0.01327 0.01306 0.01286 0.01267 0.01249 0.01232 0.01215

26 0.01357 0.01334 0.01312 0.01291 0.01272 0.01253 0.01235 0.01218 0.01201

27 0.01342 0.01319 0.01297 0.01277 0.01258 0.01239 0.01221 0.01204 0.01188

28 0.01327 0.01304 0.01283 0.01264 0.01244 0.01225 0.01208 0.01191 0.01175

29 0.01312 0.01290 0.01269 0.01249 0.01230 0.01212 0.01195 0.01178 0.01162

(19)

(20)

Gambar L2.4 Hidrometer Gambar L2.5 Gelas pengukur volume 1000 cc

(21)

93 Universitas Kristen Maranatha Gambar L2.8 Tapis no. 200 Gambar L2.9 Stopwatch

(22)

94 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 3 Pengujian Index Properties untuk analisis lama pemeraman

Tabel L3.1 Data pengujian index properties kondisi wi + 20%wi

Lama Pemeraman 1 Hari 2 Hari 3 Hari

Ring No. A

Diameter of Ring ; d ( cm ) 6.35

Height of Ring ; t ( cm ) 2.55

Area of Ring ; A ( cm² ) 31.67

Volume of Ring ; V ( cm³ ) 80.76

Wt. of Ring ; W1 ( gr ) 82.00 82.00 82.00

Wt. of Dish + Ring + Wet Soil ; W2 ( gr ) 277.40 279.70 281.80

Wt. of Dish ; W3 ( gr ) 63.00 64.30 66.00

Wt. of Dish + Ring + Dry Soil ; W4 ( gr ) 229.00 230.60 232.00

Wt. of Ring + Dry Soil ; W5 ( gr ) 166.00 166.30 166.00

Wt. of Wet Soil ; W ( gr ) 132.40 133.40 133.80

Wt. of Water ; WW ( gr ) 48.40 49.10 49.80

Wt. of Dry Soil ; WS ( gr ) 84.00 84.30 84.00

Specific Gravity of Soil at T °C ; GS 2.71 2.71 2.71

Water Content ; w ( % ) 57.62 58.24 59.29

Volume of Soil ; V ( cm³ ) 80.76 80.76 80.76

Unit Wt. of Soil ; γ ( gr/cm³ ) 1.64 1.65 1.66

Void Ratio ; e 1.61 1.60 1.61

Porositas ; n 0.62 0.61 0.62

(23)

95 Universitas Kristen Maranatha Tabel L3.2 Data pengujian index properties kondisi wi + 40%wi

Ring No. A

Wt. of Ring ; W1 ( gr ) 98.00 98.00 98.00

Wt. of Dish ; W3 ( gr ) 63.00 64.30 66.00

Wt. of Wet Soil ; W ( gr ) 140.90 144.20 146.30

Wt. of Water ; WW ( gr ) 54.20 56.40 57.90

Water Content ; w ( % ) 62.51 64.24 65.50

Void Ratio ; e 1.65 1.62 1.60

Porositas ; n 0.62 0.62 0.62

(24)

Ring No. A

Wt. of Ring ; W1 ( gr ) 82.00 82.00 82.00

Wt. of Dish ; W3 ( gr ) 63.00 64.30 66.00

Wt. of Wet Soil ; W ( gr ) 145.60 148.50 152.30

Wt. of Water ; WW ( gr ) 60.80 63.70 66.60

Water Content ; w ( % ) 71.70 75.12 77.71

Void Ratio ; e 1.58 1.58 1.55

Porositas ; n 0.61 0.61 0.61

(25)

97 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 4 Pengujian Index Properties

Tabel L4.1 Data pengujian index properties kondisi initial ( wi )

(26)

(27)

(28)

(29)

101 Universitas Kristen Maranatha Tabel L4.5 Data pengujian index properties kondisi jenuh

Determination No. 1

(30)

Gambar L4.1 Silinder ring Gambar L4.2 Extruder pencetak tanah

Gambar L4.3 Jangka sorong Gambar L4.4 Desikator

(31)

103 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 5 Pengujian Atterberg Limits

Tabel L5.1 Data pengujian kadar air alami

Container No. C-11

Tabel L5.2 Data pengujian batas cair (liquid limit)

Container No. T-2 T-5 T-6 T-8 T-9

Gambar L5.1 Grafik hubungan antara jumlah pukulan vs kadar air

y = -19.47ln(x) + 122.95

FLOW CHART CURVE (KURVA ALIR)

(32)

104 Universitas Kristen Maranatha Tabel L5.3 Data pengujian batas plastis (plastic limit)

Container No. D-21 D-22

Gambar L5.2 Bagan plastisitas

Keterangan :

CH = Lempung Anorganik dengan Plastisitas Tinggi

MH = Lanau Elastis atau Tanah Pasiran/Lanauan

OH = Lempung Organik dengan Plastisitas Sedang sampai Tinggi

CL = Lempung Anorganik dengan Plastisitas Rendah sampai Sedang;

Lempung Berkerikil; Lempung Berpasir; Lempung Lanauan

ML = Lanau Anorganik dan Pasir Sangat Halus; Pasir Halus Berlanau atau

Berlempung dengan Plastisitas Rendah

OL = Lanau Anorganik dan Lanau-Lempung Organik dengan Plastisitas

(33)

105 Universitas Kristen Maranatha Tabel L5.4 Harga PI, LI, If, It dan Ic

SUMMARY

LL ; ( % ) 61.54

PL ; ( % ) 38.92

SL ; ( % ) 27.09

PI ; ( % ) 22.62

Wn ; ( % ) 49.25

LI 0.46

If 44.83

It 0.50

Ic 0.54

Foto-foto alat dan proses pengujian

Gambar L5.3 Alat Cassagrande Gambar L5.4 Groving tool

(34)

106 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 6 Soil Suction Measurement Using Filter Paper Method

Tabel L6.1 Data pengujian matric suction

Condition Initial (wi) wi+10%wi wi+12%wi wi+15%wi

Moisture Tin No. 1 2 3 4

Cold Tare Mass (g) Tc 20.1856 19.3542 18.4929 19.0308

Mass of Wet Filter Paper + Cold Tare Mass (g) M1 20.6502 19.6919 18.8328 19.5824

Mass of Dry Filter Paper + Cold Tare Mass (g) M2 20.4675 19.5492 18.6732 19.3141

Hot Tare Mass (g) Th 20.1856 19.3542 18.4929 19.0308

Mass of Dry Filter Paper (g) Mf 0.2819 0.195 0.1803 0.2833

Mass of Water in Filter Paper (g) Mw 0.1827 0.1427 0.1596 0.2683

Filter Paper Water Content (%) w 64.8102 73.1795 88.5191 94.7053

Suction (kPa) h 34.4399 26.5507 16.4813 13.5981

(35)

107 Universitas Kristen Maranatha Gambar L6.1 Grafik hubungan kadar air vs nilai suction pada jenis kertas

filter tertentu

Foto-foto alat dan proses pengujian

(36)

108 Universitas Kristen Maranatha Gambar L6.4 Timbangan dengan Gambar L6.5 Wadah aluminium

ketelitian 0.0001 gr

Gambar L6.6 Penyiapan benda uji Gambar L6.7 Bahan uji yang untuk metode contact sedang didiamkan sampai

(37)

109 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 7 Pengujian Direct Shear

Lampiran 7.1 Direct Shear kondisi initial Data pengujian

Diameter ( D ) = 6.342 cm

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Normal stress ( σn ) = 0.1 Kg/cm2

Ring constant = 0.2956 Kg/div

Soil specimen properties

Container no = 1

Wt. of container ( W1 ) = 66.7 gr

Wt. cont + wet soil ( W2 ) = 184 gr

Wt. cont + dry soil ( W3 ) = 145.2 gr

Wt. of water ( Ww ) = 38.8 gr

Wt. of dry soil ( Ws ) = 78.5 gr

Water content ( w ) = 49.43 %

Wet density ( γwet ) = 1.044 gr/cm3

Dry density ( γdry ) = 0.699 gr/cm3

Angka pori ( e ) = 1.596

Porositas ( n ) = 0.615

(38)

110 Universitas Kristen Maranatha Tabel L7.1 Data pengujian direct shear kondisi initial dengan σn = 0.1 Kg/cm2

Elapsed Horizontal

Strain Vertical

(39)

Gambar L7.1 Grafik hubungan strain vs shear stress kondisi initial dengan σn = 0.1 Kg/cm2

0.0000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(40)

112 Universitas Kristen Maranatha Data pengujian

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(41)

(42)

0.0000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(43)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(44)

(45)

0.0000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(46)

118 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 7.2 Direct Shear kondisi wi + 10%wi

Data pengujian

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Wt. of container ( W1 ) = 66 gr

Wt. cont + wet soil ( W2 ) = 178.5 gr

Angka pori ( e ) = 1.596

(47)

119 Universitas Kristen Maranatha Tabel L7.4 Data pengujian direct shear kondisi wi + 10%wi dengan σn = 0.1

Kg/cm2 Elapsed Horizontal

(48)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(49)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Wt. cont + dry soil ( W3 ) = 149 gr

Wt. of dry soil ( Ws ) = 83 gr

Angka pori ( e ) = 1.596

(50)

(51)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(52)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(53)

(54)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(55)

Data pengujian

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(56)

(57)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(58)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(59)

(60)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(61)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(62)

(63)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(64)

Data pengujian

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(65)

(66)

Gambar L7.10 Grafik hubungan strain vs shear stress kondisi wi + 15%wi dengan σn = 0.1 Kg/cm2 0.0000

0.1000 0.2000 0.3000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

S

h

e

a

r

S

tr

e

ss

(

K

g

/c

m

2)

Strain (%)

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(67)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(68)

(69)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(70)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(71)

(72)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(73)

145 Universitas Kristen Maranatha Lampiran 7.5 Direct Shear kondisi jenuh

Data pengujian

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(74)

146 Universitas Kristen Maranatha Tabel L7.13 Data pengujian direct shear kondisi jenuh dengan σn = 0.1

(75)

Gambar L7.13 Grafik hubungan strain vs shear stress kondisi jenuh dengan σn = 0.1 Kg/cm2

0.0000 0.1000 0.2000 0.3000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

S

h

e

a

r

S

tr

e

ss

(

K

g

/c

m

2)

Strain (%)

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(76)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Angka pori ( e ) = 1.596

(77)

(78)

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(79)

Height ( t ) = 2.540 cm

Area ( A ) = 31.589 cm2

Volume ( V ) = 80.237 cm3

Container no = 1

Wt. cont + dry soil ( W3 ) = 161 gr

Wt. of water ( Ww ) = 58 gr

Angka pori ( e ) = 1.596

(80)

(81)

0.0000

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

S

Grafik Hubungan Strain vs. Shear Stress

(82)

Gambar L7.16 Shear box bagian Gambar L7.17 Shear box bagian atas bawah dan blok pengaku

Gambar L7.18 Proving ring dan Gambar L7.19 Ring pencetak

(83)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia mempunyai iklim tropik basah yang dipengaruhi oleh angin

muson Barat dan muson Timur. Dari bulan November hingga Mei, angin bertiup

dari arah Utara Barat Laut membawa banyak uap air dan hujan di kawasan

Indonesia; dari Juni hingga Oktober angin bertiup dari Selatan Tenggara kering,

membawa sedikit uap air. Rata-rata curah hujan di Indonesia untuk setiap

tahunnya tidak sama. Begitu pula antara tempat yang satu dengan tempat yang

lain rata-rata curah hujannya tidak sama. Namun masih tergolong cukup tinggi,

yaitu rata-rata 2000 – 3000 mm/tahun.

Frekuensi curah hujan yang cukup tinggi ini dapat menyebabkan banjir

yang kemudian menjadi salah satu penyebab tanah longsor. Curah hujan yang

tinggi menyebabkan kemampuan tanah akan jenuh terhadap air, sehingga air akan

tetap di luar permukaan dan membuat sebuah wilayah menjadi terendam air. Air

hujan yang terinfiltrasi ke dalam tanah dan mengakibatkan tanah menjadi jenuh

juga turut menentukan terjadinya longsor. Peningkatan air pori akibat pembasahan

atau peningkatan kadar air akan meningkatkan muka air tanah serta menurunkan

ketahanan tanah yang bersangkutan di sepanjang bidang gelincirnya. Ketika tanah

jenuh maka tanah kehilangan semua tambahan kekuatan geser yang berasal dari

tekanan air pori negatif sehingga tanah menjadi tidak stabil dan mudah longsor.

Pada dasarnya, kondisi tanah di alam tidaklah selalu dalam keadaan jenuh.

Siklus pembasahan dan pengeringan yang terjadi berulang–ulang mempengaruhi sifat–sifat fisik tanah dan karakteristik mekanik tanah antara lain perubahan kadar air dalam tanah, perubahan kuat geser, dan perubahan tegangan air pori negatif.

Untuk mengetahui perubahan karakteristik tanah dan sifat mekaniknya

dilakukan penelitian tanah yang diwakilkan oleh tanah yang diambil dari daerah

Lapangan Maranatha. Tanah yang akan digunakan sebagai benda uji diambil pada

kedalaman 1 meter dari permukaan tanah. Dari penelitian ini diharapkan dapat

(84)

2 Universitas Kristen Maranatha pembasahan dan mengetahui hubungan antara kondisi initial tanah dan kuat

gesernya.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui

bagaimana pengaruh pembasahan terhadap tanah permukaan yang tak jenuh

dengan membandingkan perubahan parameter kuat geser tanah (c’, ϕ’ dan ϕb).

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitiannya adalah sebagai berikut:

1. Tanah yang digunakan untuk sampel uji diambil pada kedalaman 1 meter

dari permukaan tanah di Lapangan Universitas Kristen Maranatha.

2. Pembasahan dilakukan dalam kondisi tanah asli, dengan cara

menambahkan air kedalam benda uji dari kondisi kadar air initial (wi)

hingga dicapai kadar air benda uji menjadi wi+10%wi, wi+12%wi, dan

wi+15%wi.

3. Lama pemeraman yang dibutuhkan untuk mencapai kondisi yang

diinginkan adalah 1 hari.

4. Diperlukan pengujian mengenai tegangan air pori negatif (matric suction)

untuk mendapatkan nilai ϕb.

5. Metode yang digunakan untuk mencari nilai matric suction adalah metode

kertas filter.

6. Alat uji yang digunakan adalah alat geser langsung (direct shear).

7. Percobaan dilakukan di Laboratorium Mekanika Tanah, Jurusan Teknik

Sipil Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan adalah sebagai berikut:

Bab I, Pendahuluan

Berisi tentang latar belakang, maksud dan tujuan, ruang lingkup pembahasan dan

(85)

3 Universitas Kristen Maranatha Bab 2, Tinjauan Pustaka

Berisi tentang partikel tanah, tanah tak jenuh, komposisi tanah, kuat geser tanah,

matric suction dan proses pembasahan.

Bab 3, Prosedur Penelitian

Berisi tentang rencana kerja, pengambilan contoh tanah dan penelitian contoh

tanah.

Bab 4, Penyajian dan Analisis Data

Berisi tentang data hasil pengujian, pengaruh pembasahan terhadap nilai matric

suction dan kuat geser dari tanah tak jenuh.

Bab 5, Simpulan dan Saran

(86)

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Dari hasil analisa pengujian tentang pengaruh proses pembasahan dan

perhitungan yang sudah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Pada pengujian pendahuluan seperti pengujian specific gravity,

hydrometer analysis, index properties dan atterberg limits, diketahui

bahwa contoh tanah uji yang diambil dari Lapangan Maranatha pada

kedalaman ± 1 m merupakan tanah lanau berpasir.

2. Dari proses pembasahan terhadap tanah uji di laboratorium, diperlukan

lama pemeraman 1 hari untuk mendapatkan kondisi yang diinginkan, dan

diketahui bahwa nilai parameter fisik cenderung meningkat seiring dengan

meningkatnya kadar air. Untuk kadar air, terjadi peningkatan sebesar

31.27% dari kondisi initial sampai kondisi jenuh. Untuk angka pori, terjadi

peningkatan sebesar 4.79% dari kondisi initial sampai kondisi jenuh.

Untuk porositas, terjadi peningkatan sebesar 1.59% dari kondisi initial

sampai kondisi jenuh. Untuk berat volume tanah, terjadi peningkatan

sebesar 7.24% dari kondisi initial sampai kondisi jenuh. Untuk derajat

kejenuhan, terjadi peningkatan sebesar 25.52% dari kondisi initial sampai

kondisi jenuh.

3. Dari proses pembasahan terhadap tanah uji di laboratorium, didapat bahwa

nilai matric suction mengalami penurunan sebesar 60.51% dari kondisi

initial sampai kondisi wi + 15%wi seiring dengan meningkatnya kadar air.

4. Sedangkan untuk parameter mekanik atau kuat geser tanah nilainya

cenderung mengalami penurunan seiring dengan meningkatnya kadar air.

Untuk kohesi, terjadi penurunan sebesar 37.41% dari kondisi initial

sampai kondisi jenuh. Untuk sudut geser dalam, terjadi penurunan sebesar

25.98% dari kondisi initial sampai kondisi jenuh. Untuk sudut antara

cohesion intercept dengan matric suction, terjadi penurunan sebesar

(87)

81 Universitas Kristen Maranatha 5.2 Saran

Berikut ini adalah saran-saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya:

1. Pada pengujian filter paper method disarankan untuk dilakukan pada

ruangan yang memiliki pengatur suhu yang stabil (AC) untuk

mengantisipasi kehilangan berat kelembaban pada kertas karena perbedaan

suhu dan tekanan atmosfir.

2. Diperlukan penelitian lebih lanjut tentang kuat geser tanah tak jenuh

dengan menggunakan alat yang berbeda seperti Triaxial atau UCT.

3. Bagi yang sedang melakukan penelitian untuk Tugas Akhir, sebaiknya

disediakan ruangan tersendiri agar terbebas dari gangguan-gangguan luar

yang dapat menghambat proses penelitian.

4. Diperlukan pemahaman dan pengetahuan lebih lanjut tentang curah hujan

dan kaitannya dengan kadar air tanah.

5. Sebaiknya nilai Gs pada berbagai kondisi yang telah ditentukan

sebelumnya perlu diuji agar didapat hasil yang mendekati keadaan

(88)

DAFTAR PUSTAKA

1. ASTM D5298 – 03, 2003, Standard Test Method for Measurement of Soil Potential (Suction) Using Filter Paper, ASTM International, United

States.

2. Bowles, Joseph E., Johan K. Hainim, 1986, Sifat-sifat Fisis dan Geoteknis

Tanah, Penerbit Erlangga, Jakarta.

3. Craig, R.F., 1987, Mekanika Tanah Edisi Keempat Terjemahan Budi

Susilo Soepandji, Penerbit Erlangga, Jakarta.

4. Das, Braja M., 1994, Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa

Geoteknis) Jilid 1 & 2, Penerbit Erlangga, Jakarta.

5. Fredlund, D.G. & Rahardjo, H., 1993, Soil Mechanics for Unsaturated

Soils, A Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, Inc.

6. Handayani, Aulia, 2006, Penentuan Parameter Kuat Geser Tanah Tak

Jenuh Air Secara Tidak Langsung Menggunakan Soil-Water

Characteristic Curve (SWCC), Skripsi Universitas Kristen Maranatha,

Bandung.

7. Laboratorium Mekanika Tanah, Prosedur Praktikum Laboratorium

Mekanika Tanah, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

8. Lu, N. & Lukos, William J., 2004, Unsaturated Soil Mechanics, A

Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, Inc.

9. Nurdin, Fajar A., 2010, Studi Kestabilan Tanah Permukaan Akibat Proses

Pembasahan Lokasi Desa Manting Kec. Jatirejo Mojokerto Jawa Timur,

Skripsi Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.

10.Soil Suction Measurement with Filter Paper Method, Website:

https://ceprofs.civil.tamu.edu/caubeny/cven649/lab/filter%20paper%20test

.doc

11.Weasley, Laurence D., 2012, Mekanika Tanah Untuk Tanah Endapan dan

Pengaruh Proses Pembasahan Terhadap Parameter Kuat Geser câ, Ïâ DAN Ïb Tanah Lanau Berpasir Tak Jenuh.