1.2. Deskripsi Singkat 1.3. Standar Kompetensi 1.4. Kompetensi Dasar 1.5. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok

1

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... 1 PENDAHULUAN ... 2 1.1. Latar Belakang ... 2 1.2. Deskripsi Singkat ... 3 1.3. Standar Kompetensi ... 3 1.4. Kompetensi Dasar ... 3

1.5. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok ... 3

KEGIATAN BELAJAR 1 PERTIMBANGAN DALAM PEMILIHAN METODE PENANGANAN BADAN JALAN PADA TANAH PROBLEMATIK ... 5

2.1. Latar Belakang ... 5

2.2. Pertimbangan Dalam Memilih Dan Menerapkan Alternatif Teknologi Penanganan Tanah Problematik ... 7

2.3. Pertimbangan Dalam Pemilihan Tipe Teknologi Penanganan Tanah Problematik ... 8

2.4. Pertimbangan Faktor Keamanan (Fk) ... 14

2.5. Stabilitas Terhadap Keruntuhan Timbunan ... 15

2.6. Analisa Stabilitas Timbunan ... 16

2.7. Implementasi Uji Nilai Kuat Geser Dan Daya Dukung Tanah Problematik ... 24

KEGIATAN BELAJAR 2 KETENTUAN DAN PEMILIHAN METODE PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK ... 42

3.1 Uji Untuk Mengetahui Sifat Karakteristik Propertis ... 42

3.2. Daya Dukung Tanah Problematik ... 43

3.3. Keruntuhan Timbunan ... 44

3.4. Implementasi Faktor Keamanan Stabilitas Timbunan Jalan ... 49

3.5. Penurunan Tanah Problematik ... 52

KEGIATAN BELAJAR 3 PEMILIHAN ALTERNATIF DAN MACAM TEKNOLOGI PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK ... 61

4.1. TEKNOLOGI PENGGANTIAN MATERIAL ... 64

4.2. Stabilisasi Dangkal ... 69

4.3. Rangkuman ... 98

4.4. Latihan ... 98

PENUTUP ... 99

2

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dikarenakan tanah problematik ini terdiri dari jenis dan macam tanah yang dapat berupa tanah lunak yang mengandung mineral lempung baik non-organik maupun organik, tanah ekspansif dan tanah gambut sehingga masing-masing mempunyai sifat karakteristik properties yang sangat berbeda. Ketentuan sebelum menerapkan teknologi tanah problematik adalah dengan mengevaluasi kondisi tanah problematik yang dapat dilakukan sebagai berikut:

1. pertama adalah mengkaji keberadaannya dan jenis nya

2. mengevaluasi dan menganalisa konstruksi sesuai dengan persyaratan geometric jalan yang ditentukan

3. melakukan uji laboratorium terhadap jenis tanah problematik tersebut yang pada dasarnya melakunan uji untuk mengklasifikasi, uji terhadap kekuatan dan uji terhadap durabilitas atau kinerjanya.

Sudah banyak dikaji dan dibahas di modul sebelumnya bahwa Tanah Problematik yang meliputi Tanah Lunak baik organik maupun non-organik, Tanah Ekspansif dan Tanah Gambut yang masing-masing mempunyai sifat karakteristik properties yang sangat berbeda walaupun sebagian ada yang mempunyai kemiripan. Tanah problematik ini sesuai keberadaannya yang didominasi oleh endapan sedimen umur kuarter maka keberadaannya mempunyai kedalaman yang bervariasi antara terlihat dipermukaan sampai beberapa puluh meter dibawah permukaan. Perbedaan sifat karakteristik properties tanah problematik sangat beraneka karena tergantung dari bentukan material batuan/tanah asal yang terendapkan melalui proses transportasi yang umumnya oleh air atau terendapkan dengan sendirinya karena proses mekanis dan kimia sehingga menjadi endapan sedimen.

Oleh karena itu, perencanaan pembangunan infrastruktur jalan pada tanah problematik atau bermasalah (Problematik Soils) dijumpai permasalahan terhadap menurunnya atau terganggunya stabilitas konstruksi seperti jalan dan jembatan. Teknologi yang diperlukan untuk membangun konstruksi infrstruktur jalan dan jembatan perlu dilakukan perencanaan dengan seksama karena penanggulangan kerusakan jalan akan mengganggu kenyamanan berlalulintas dan dapat pula mengganggu kelancaran transportasi arus dan barang.

3

1.2. Deskripsi Singkat

Modul 5 yang membahas TEKNOLOGI PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK dan merupakan bagian dari Modul pada DIKLAT PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK UNTUK KONSTRUKSI JALAN ini membahas mengenai teknologi penanganan terutama untuk perencanaan dalam upaya mengatasi permasalahan stabilitas timbunan jalan yang dibangun diatas tanah problematik. Mengingat sifat karakteristiknya tanah problematik masing-masing lokasi keberadaan dan sifatnya berbeda maka dengan memahami Modul 5 yang membahas tentang TEKNOLOGI PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK dan merupakan kelanjutan dari modul sebelumnya maka melalui pendekatan penguasaaan kognitif maupun psikomotorik yang berbasis pada proses pembekalan, pelatihan, kajian teori dan studi kasus, serta simulasi pembahsan terhadap kasus lapangan akan lebih mudah dipahami dan dimengerti.modul 5 ini terdiri dari Bab 1 ampai dengan Bab 6.

1.3. Standar Kompetensi

Setelah mengikuti pembelajaran modul 5 ini, peserta diklat akan mampu mengenal beberapa alternative teknologi penanganan permasalahan tanah problematik.

1.4. Kompetensi Dasar

1. Memahami Pengertian Tanah Problematik

2. Memahami dan melakukan Survei Investigasi dan melakukan diskripsi serta mengklasifikasi tanah problematik

3. Memahami dan merancang Perencanaan Jalan di Atas Tanah Problematik 4. Memahami dan merancang Persiapan dalam Pelaksanaan timbunan jalan pada

tanah problematik

5. Memahami beberapa alternative teknologi dan pemilihannya dalam mengatasi permasalhan tanah problematik

1.5. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok

Sub-materi pokok pada modul 5 ini yang membahas materi pokok tentang TEKNOLOGI PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK ini merupakan bagian dari materi pokok dari modul DIKLAT PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK UNTUK KONSTRUKSI JALAN Submateri pokok dalam modul 4 ini membahas tujuan dan hasil yang diharapkan dan dicapai untuk peserta selama mengikuti diklat antara lain:

1. Setelah mengikuti pembelajaran Bab I PENDAHULUANini peserta mampu memahami pengertian PRINSIP DASAR DALAM PERENCANAAN BADAN JALAN DI ATAS TANAH PROBLEMATIK pada pembangunan infrastruktur jalan, BAB II

4

PERTIMBANGAN DALAM PEMILIHAN METODE PENANGANAN BADAN JALAN

PADA TANAH PROBLEMATIK,

2. Setelah mengikuti pembelajaran BAB II peserta mampu memahami pengertian tentang persyaratan dan ketentuan dalam lingkupannya dalam pembangunan infrastruktur jalan dan jembatan di Indonesia.

3. Setelah mengikuti pembelajaran BAB III peserta mampu memahami pengertian tentang pentingnya melakukan kajian dalam melakukan investigasi awal dalam menentukan tipe dan jenis tanah problematik sdan urvai pendahuluan sebelum merencanakan timbunan jalan pada tanah problematik.

4. Setelah mengikuti pembelajaran BAB IV peserta mampu memahami sifat karakteristik tanah problematik.

5. Setelah mengikuti pembelajaran BAB V peserta mampu memahami permasalahan tanah problematik dan tantangannya serta ketentuan - ketentuan yang diperlukan diperhatikan dalam pembangunan infrastruktur Jalan dan Jembatan.

5

KEGIATAN BELAJAR 1

PERTIMBANGAN DALAM PEMILIHAN

METODE PENANGANAN BADAN JALAN

PADA TANAH PROBLEMATIK

2.1. Latar Belakang

Kondisi keberadaan infrastruktur jalan yang dibangun pada tanah problematik dalam memenuhi persyaratan geometik dan alinyemen maka stabilitasnya secara teknis harus tercapai termasuk stabilitas dalam masa pelayanannya. Berhubungan dengan permasalahan tanah problematik maka keberadaannya seperti diperlihatkan pada Gambar/tabel. terdapat beberapa kondisi yaitu kondisi ”at – CUT”, ”at – FILL” dan ”at – GRADE”. Pada kondisi at – FiILL agar elevasinya dalam mmenuhi standard persyaratan geometrik sangat memungkinkan keberadaannya berada pada lapisan tanah problematik.

Langkah-langkah yang perlu diperhatikan dalam memilih solusi penanganan badan jalan diatas tanah problematik perlu dilakukan tahapan pengenalan kondisi lapangan melalui:

1) Identifikasi masalah yang kemungkinan timbul dikarenakan perlu penimbunan diatas lapisan tanah problematik yang karakteristiknya propertisnya bervariasi.

2) Identifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi stabilitas konstruksi timbunan 3) Menganalisa stabilitas selama konstruksi dan setelah konstruksi selesai

dilaksanakan

4) Menganalisa dan mengevaluasi terhadap beberap alternatif teknologi penanganan yang dapat diimplementasikan berdasarkan biaya dan mekanisme implementasinya seheingga umur rencana jalan dapat dicapai. 5) Menentukan beberapa alternatif solusi penanganan

Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta mampu memahami pengertian tentang prinsip dasar dalam 2 PERTIMBANGAN DALAM PEMILIHAN METODE PENANGANAN BADAN JALAN PADA TANAH PROBLEMATIK.

6

a) Jalan baru meliputi: perencanaan dan pelaksanaan serta pemantauan

kinerjanya

b) Jalan lama: perlu penanganan yang sifatnya fungsional dan permanen yang tujuannya mengembalikan stabilitasnya dalam memenuhi masa pelayanan yang sempat terhenti karena mengalami keruntuhan timbunan yang berdampak pada kerusakan perkerasan jalan.

Gambar 4 - 1. Kondisi Infrastuktur Jalan dalam Suatu Sistim Jaringan

Dalam Modul 5 perlu memperhatikan modul-modul sebelumnya seperti aspek persyaratan baik dalam menangani secara fungsional maupun strktural. Aspek persyaratan seperti standar

pengujian dan penyelidikan serta spesifikasi dan pedoman – pedoman lain yang diperlukan.

1) Standar SNI; Pengujian dan Penyelidikan

a) Yang merupakan standar metode uji dalam bidang Geoteknik,perkerasan, jembatan dan lalulintas serta lingkungan jalan terutama terhadap emisi kendaraan

b) Pendalamannya: berupa pedoman yang mencakup tanah/batuan, aspal dan agregat, beton dan baja, marka dan perambuan

2) Standar Pedoman: guideline to construct of Roads and Bridges yaitu pedoman perencanaan, pelaksanaan dan pengendalian mutu jalan berhubungan dengan

7

a) masalah Geoteknik dan bangunan bawah (Geoguide)

b) masalah perkerasan (Pavement guide)

c) masalah lalulintas dan lingkungan terhadap emisi (Traffic Guide and Environment Guide to emission)

d) masalah jembatan (Bridges Guide)

Penerapan terhadap pengujian laboratorium dalam memperoleh parameter geoteknik di lakukan dengan alat uji kuat geser baik direct shear, unconfined compresive strength, terutama menggunakan alat uji triaksial yang mengasumsikan tanah mengalami tegangan secara isotropis. Maka untuk pengkondisian lapangan pada uji laboratorium dalam memperoleh paramter kuat gesernya ini dilakukan sumulasi dengan 3 metode uji yaitu Metode UU (Unconsolidated Undrained), CU (Consolidated Undrained) dan CD (Consolidated Drained).

Dalam memahami prinsip penanganan permasalahan konstruksi jalan pada tanah problematik baik untuk jalan baru maupun jalan eksisting diperlukan pemahaman terhadap metode alternatif penanganan yang dipilih.

2.2.

Pertimbangan Dalam Memilih Dan Menerapkan Alternatif Teknologi

Penanganan Tanah Problematik

Alternative pemilihan teknologi penanganganan tanah problematik yang banyak digunakan sering menimbulkan kerancuan karena belum tentu efektif dan sesuai mengatasi permasalahan stabilitas timbunan diatas tanah problematik baik ditinjau dari kesesuaian konstruksi maupun biaya yang diperlukan. Untuk itu langkah awal yang perlu dilakukan adalah:

1) Dengan mengkaji dan mengevaluasi kondisi lapangan dan melakukan evaluasi terhadap daya dukung dan penurunan serta stabilitas timbunan yang direncanakan.

2) Langkah selanjutnya adalah memilih prioritas tipe teknologi yang sesuai diterapkan berdasarkan kajian yang telah dilakukan.

8

2.3.

Pertimbangan Dalam Pemilihan Tipe Teknologi Penanganan Tanah

Problematik

Dalam pemilihan teknologi penanganan tanah problematik yang diaplikasikan untuk mendukung timbunan jalan perlu dievaluasi dan dianalisa kesesuaiannya yang secara rinci dapat diuraikan sebagai berikut:

2.3.1 Jenis lapisan tanah problematik

Seperti telah diuraikan pada modul sebelumnya bahwa tanah problematik terdiri dari tanah lunak dengan kandungan mineral lempung baik non-organik maupun organik, tanah gambut dan tanah ekspansif yang juga merupakan tanah dengan mineral lempung yang didominasi dengan sifat kembang susut karena mengandung unsur mineral lempung monmorilonit, kaolinit dan illite.

2.3.2 Geologi dan Morfologi

Geologi terutama terhadap proses pembentukannya yang morfologi dapat berupa dataran maupun morfologi cekungan perbukitan.

2.3.2.1 Morfologi dataran

Morfologi dataran umumnya merupakan endapan sedimen kuarter yang berupa endapan material hasil transportasi atau endapan setempat sehingga didominasi oleh material dengan fraksi butiran halus yang merupakan lempung baik non-organik maupun organik. Untuk endapan yang terdiri dari lempung organik karena terbentuk dari sisa tumbuhan yang telah mengalami pembusukan dan prosentasenya dapat diketahui dengan pengujian kadar organik atau kadar abu yang terkandung menggunakan uji LoI (Loss on Ignition). Untuk kadar organik lebih dari 25% umumnya digolongkan pada tanah gambut. 2.3.2.2 Morfologi perbukitan atau pegunungan

Morfologi pervukitan atau pegunungan terbetuk dari erupsi gunung api dan yang terendapkan dan umumnya didominasi fraksi halus yang terkandung berupa mineral lempung non-organik. Hal lain yang sangat menarik bilamana dijumapai cekungan maka material endapan yang terbentuk mempunyai cirri sebagai berikut:

1) berupa endapan sisa tumbuhan sehingga setelah berampur dengan fraksi halus berupa lempung maka terbentuk lapisan lempung organik.

2) Khusus dalam hal dijumpai lapisan lempung organik maka bila kandungan organiknya mendominasi dapat digolongkan sebagai tanah gambut. Untuk itu

9

perlu dilakukakan serangkain pengujian untuk mengetahui secara tepat

apakah sebagai tanah lempung organik atau tanah gambut. 2.3.3 Kondisi lingkungan

Adalah sangat penting mengetahui kondisi lingkungannya karena kondisi lingkungan dapat mempengaruhi stabilitas jalan dan akan menimbulkan dampak terhadap bangunan infrastruktur lain disekitarnya baik saat proses penimbunan maupun selalam pelayanannya. Kondisi lingkungan ini umumnya terjadi dalam skala waktu yang sulit untuk dikenali dan cakupannya sangat luas karena mencakup babarapa spek dan stake holder (pemangku kepentingan).

Beberapa kondisi yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan adalah diakibatkan dari aktifitas manusia, seperti:

1) Penambahan beban pada saat mengembalikan kerataan jalan (leveling dan raising) akibat mengalami penurunan termasuk terjadinya perbedaan penurunan sehingga permukaan jalan tidak rata.

2) Kemungkinan akan hilangnya tahanan lateral pasif seperti terjadi pada abutmen jembatan karena perubahan morfologi penampang basah sungai akibat galian pasir (kuari pasir sungai) pada bagian hlir didasar sungai yang berdampak pada:

a) Terjadinya debit dan permukaan air sungai yang meningkat karena curah hujan tinggi atau perubahan pengelolaan lahan di sebelah hulu dan hilir sungai sehingga berdampak pada penjenuhan dasar (tanah lunak) penompang timbunan badan jalan dan berakibat pada menurunya kuat geser tanah.

b) Terjadinya abrasi pada tepi sungai karena berada pada tikungan luar sungai yang umumnya arus sungai menjadi lebih deras.

c) Terjadinya degradasi dasar sungai karena penyempitan penampang basah sungai yang berada dibawah jembatan, misalnya adanya pilar jembatan pada mempunyai beberapa bentang jembatan.

Selama masa penimbunan dampaknya dapat mengalami gangguan atau menurun tingkat pelayanannya sehingga dampak dari penurunan tersebut dapat mengakibatkan stabilitas timbunan menurun dan dapat mempengaruhi bangunan infrastruktur disekitarnya, seperti:

10

a) Terjadinya pengangkatan tanah sehingga bangunan disamping mengalami

deformasi atau secara signifikan.

b) Abutmen jembatan mengalami dorongan dan terdeformasi akibat bertambahnya gaya horizontal yang dipengaruhi oleh penurunan timbunan jalan.

2.3.4 Keberadaan Rencana Konstruksi jalan

Keberadaan Konstruksi jalan yang akan dibangun dan lokasinya terutama pada daerah yang didominasi oleh lapisan tanah problematik tersebut apakah berupa “at-Grade”, “at-Fill” dan “at- Cut”, karena akan memberikan dampak yang berbeda sehingga perlu analisa dan evaluasi yang tepat dalam menerapkan terhdaap pemilihan teknologi penanganan seperti telah dibahas pada Bab sebelumnya.

2.3.5 Kondisi Geo-hidrogeology

Kondisi geo-hidrology yang mencakup sistim pola aliran perlu diamati baik pola alirannya maupun keberadaannya dilapangan seperti genangan yang terjadi. Dalam hal ini kondisi muka air tanah (MAT) perlu dicermati sebagai dasar dalam memilih teknologi penanganan yang tepat. Kondis air tanah juga akan berdampak pada perubahan karakteristik properties tanah problematik, seperti fluktuasi ketinggian muka air tanah.

2.3.6 Parameter Geoteknik Tanah Problematik

Hal yang sangat penting adalah dalam mendapatkan parameter geoteknik yang diperloeh dengan metode pengujian yang sesuai baik saat pengambilan data tanah dilapangan maupun pada saat pengujian laboratorium.

1) Pengambilan data tanah dilapangan dengan melakukan investigasi lapangan seperti pemboran dan uji DCP (dutch cone penetrometer).

2) Untuk mendapatkan data tanah yang intinya mencakup: uji untuk melakukan klasifikasi dan mengetahui sifat karakteristik properties tanah, uji untuk mendapatkan parameter kuat geser dan daya dukung tanah. 3) Untuk mendapatkan nilai parameter kuat geser tanah baik dalam kondisi

tegangan total maupun tegangan efektif, yaitu kohesi (c) dan sudut geser menerapkan metode UU, CU dan CD.

a) Untuk uji mengetahui durabilitas atau kinerja lapisan tanah problematik saat menerima beban timbunan seperti parameter yang digunakan

11

dalam perhitungan penurunan yang akan terjadi akibat beban

timbunan.

4) Data yang berhubungan dengan pembebanan, baik tegangan lapisan tanah penutup (overburden pressure) dan pembebanan.

5) Data laboratorium yang sangat signifikan diperlukan adalah nilai parameter koeffisien kompresibilitas, koefisien konsolidasi, permeabilitas (k) serta koefisien compresibilitas tanah baik vertical (Cv) maupun horizontal (Ch) untuk mengetahui waktu lamanya penurunan. 2.3.7 Tegangan di dalam tanah

Daya dukung dan penurunan timbunan dipengaruhi oleh tegangan dalam tanah yang terjadi sehingga diperhitungkan terhadap tegangan akibat Berat Sendiri Tanah dan tegangan akibat Beban Luar yang bekerja. Tegngan dalam tanah merupakan hasil perkalian dari berat volume tanah dengan kedalaman titik yang ditinjau Dilambangkan dengan σ, σv, Po. Berat volume tanah yang digunakan merupakan berat volume alamiah tanah dan tidak memperhitungkan pengaruh air.

2.3.7.1 Tegangan akibat berat sendiri tanah: 1) Tegangan Normal Total

Rumus Tegangan Total:

………..……1)

z = Kedalaman titik yang ditinjau 2) Tegangan Efektif

Merupakan tegangan dalam tanah yang dipengaruhi oleh gaya-gaya dari air yang terdapat di dalam tanah. Pertama kali diperkenalkan oleh Terzaghi tahun 1923 berdasarkan hasil percobaan yang diaplikasikan pada tanah yang jenuh air dan berhubungan dengan dua tegangan : Tegangan normal total (σ) Tekanan air pori (u)

Rumus Tegangan Efektif:

12

……….3)

………..4)

2.3.7.2 Tegangan Akibat Beban Luar

Tegangan akibat beban luar dianalisa dengan menggunakan beberapa cara sebagai berikut pada konstruksi timbunan jalan seperti diperlihatkan pada Gambar 4 - 2 dan Gambar 4 - 3. Cara penyelesaian perhitungan tegangan banyak digunakan beberapa yaitu: Metode Boussinesq, Metode Newmark dan Metode Westergaard.

Gambar 4 - 2. Tegangan akibat beban luar Baban Trapesium

Distribusi tegangan di dalam Tanah

Gambar 4 - 3. Distribusi Tegangan didalam tanah akibat beban merata

Sehingga untuk tinjauan di suatu titik (z) menurut Boussinesq dapat dijelaskan seperti pada

13

Baban terpusat, Nilai NB dari grafik Beban Garis, Nilai NB dari Grafik

Gambar 4 - 4. Beban Timbunan

Gambar 4 - 5. Nilai NB dan NW (Boussinesq)

Bila metode boussinesq diterapkan maka pada konstruksi timbunan jalan akan dapat diperoleh rumus yang diperlihatkan pada dan sebagai berikut:

14

Gambar 4 - 6. Metode Bousinesq untuk Timbunan Jalan yang umumnya berbentuk

Trapesium pada kedalalan z meter.

2.4.

Pertimbangan Faktor Keamanan (Fk)

Faktor keamanan menjadi sangat penting digunakan karena fungsi jalan menurut Undang- Undang no 22 tahun 2009 tentang jalan bahwa jalan harus dapat memenuhi persyaratan untuk pengguna lalu lintas, yaitu aman, nyaman dan berkualitas.

2.4.1 FK secara parsial

Faktor keamanan terhadap criteria disain per-komponen konstruksi timbunan yang mengacu pada spesifikasi Bina Marga, seperti terhadap penggunaan material, peralatan dan ketentuan pengujian yang disyaratkan keseluruhan. Pada lapisan dan pada dasarnya akan mempengaruhi konstruksi secara tanah problematik yang diduga dapat terjadi pola keruntuhan rangkak (creep) maka FK parsial ini perlu di analisa dan dievaluasi. Dengan demikian FK secara parsial ini lebih dititik beratkan mencari batasan disyaratkan sehingga tidak merupakan pemicu dalam perhitungan FK secara global atau menyeluruh. 2.4.2 FK secara Global

Faktor Keamanan Global adalah sebagai FK terintegrasi kesatuan struktur timbunan jalan pada tanah problematik yang isyratakan terhadap kinerja konstruksi dan mengacu pada pedoman dan ketentuan yang ada terutama terhadap kelas jalan dan volume lalulintas yang akan melaluinya. Tinjauan faktor keamanan terhadap keseluruhan perlu di perhitungkan baik pada saat selama konstruksi berlangsung maupun selama masa pelayanannya.

15

Persyaratan FK atau Faktor keamanan diperhitungkan terhadap

keruntuhan pondasi (penurunan) dan terhadap keruntuhan lereng dalam. Perhitungan FK ini perlu dilakukan karena bahan material timbunan merupakan b

terhadap terjadinya penurunan (keruntuhan pondasi) karena daya dukung tanah dasar yang rendah (kompresibilitas tinggi), juga analisis stabilitas terhadap keruntuhan lereng dalam.

Metode yang digunakan untuk menghitung kemantapan lereng adalah dengan “limit equilibrium method” atau kesimbangan diperlukan sehingga dapat batas, perbandingan antara besarnya kekuatan geser yang diketahui besarnya faktor keamanan dari bidang geser yang bersangkutan. Momen penggerak akibat berat tanah dan momen penahan akibat kuat geser tanah diperhitungkan agar dapat ditentukan nilai faktor keamanan (FK) terkecil pada beberapa bidang gelincir yang diteliti.(Bowles dan Hainim, 1983).

2.5.

Stabilitas Terhadap Keruntuhan Timbunan

Analisis stabilitas global terhadap keruntuhan timbunan berupa keruntuhan lereng dalam dan keruntuhan pondasi.

2.5.1 Stabilitas terhadap tegangan tanah

Stabilitas terhadap keseimbangan tegangan tanah akibat beban timbunan dapat mengakibatkan keruntuhan pondasi atau penurunan. Selanjutnya bila

tegangan tanah tanpa beban seperti diperlihatkan pada persamaan 1 dan 4, yang sama yaitu di kedalaman z.

16

Bilamana FK keruntuhan pondasi atau terhadap daya dukung disyaratkan

maka dapat digunakan FK= 1,2 sampai dengan 1,3 atau mempertimbangkan kelas jalan dan volume lalu lintas yang akan melaluinya.

2.5.2 Stabilitas terhadap keruntuhan Lereng Dalam

Analisis terhadap keruntuhan Lereng Dalam dilakukan dalam rangka memberikan indikasi jenis keruntuhan stabilitas lereng klasik seperti Simplified Bishop, Morgensten & Price, Spencer, atau

metode lainnya. Analisa keruntuhan global di bawah massa timbunan jalan menghasilkan:

M

MR

2.6.

Analisa Stabilitas Timbunan

Sehubungan konstruksi timbunan yang akan dibangun pada daerah yang didominasi tanah problematik maka berdasarkan data yang diperoleh dan rencana konstruksi timbunan yang akan diterapkan maka analisa stabilitas yang mencakup:

2.6.1 Daya Dukung Tanah Dasar

Berdasarkan persyaratan Geometrik maka Ketinggian Timbunan Jalan harus sesuai dengan tinggi rencana atau elevasi rencana permukaan jalan terhadap permukaan tanah asli. Kemampuan tanah asli berupa tanah problematik perlu diperhitungkan terhadap tinggi batas (kritis yang dapat didukung.

17

Bilamana untuk memenuhi persyratan gradient kelandaian dalam

mengakomodasi kelas jalan atau volume lalulintas yang akan melewatinya, diperlukan timbunan jalan yang lebih. Untuk itu beban timbunan ini diperhitungkan sebagai beban tambahan terhadap tanah dasar. Dampak dari kelebihan tinggi timbunan ini dapat menyebabkan keruntuhan timbunan (penurunan dan lereng dalam).

Pada modul sebelumnya telah dibahas bahwa stabilitas timbunan jalan (termasuk beban rencana dari perkerasan jalan) terhadap kemampuan daya dukung tanah dasar yang berupa tanah lempung (umumnya sangat rendah). Dampak akibat daya dukung yang tidak mampu memikul beban timbunan maka akan terjadi keruntuhan pondasi atau keruntuhan lereng timbunan yang bidang longsornya terletak cukup dalam.

2.6.2 Penurunan Timbunan

Timbunan jalan selain diperhitungkan stabilitasnya terhadap kemampuan daya dukung lapisan tanah dasarnya (tanah problematik) juga perlu diperhitungkan terhadap besarnya penurunan akhir tanah dasar akibat beban tambahan agar elevasi akhir permukaan jalan setelah setelah konsolidasi selesai. Stabilitas terhadap penurunan terjadi karena umumnya tanah problematik yang didominasi mineral lempung mempunyai nilai parameter kompresibilitasnya (Cc) besar sehingga berdampak terhadap konstruksi perkerasan jalan yang dibangun diatas timbunannya.

1) Mekanisme keruntuhan yang terjadi dimana dapat berupa keruntuhan pondasi (penurunan timbunan yang periodenya waktunya cukup lama atau keruntuhan lereng dalam. Dampak dari penurunan yang terjadi ini dipengaruhi oleh kondisi tanah lempung yang umumnya mempunyai parameter koefisien kompresibilitas (Cc) besar dan parameter koefisien konsolidasi vertical dan horizontal (Cv dan Ch) kecil:

2) Mekanisme keruntuhan yang merupakan dampak yang diakibatkan karena daya dukung tanah problematik rendah rendah sehingga berakibat penurunan yang besar dan memakan waktu yang lama.

3) Pertambahan distribusi gaya horizontal yang berimbas pada pengangkatan tanah (heaving)dan bertambahnya gaya horizontal yang merupakan dampak dari penurunan yang terjadi.

18

4) Penurunan yang sifatnya dapat mencapai waktu yang cukup lama sehingga

terjadi tidak hanya penurunan sesaat dan penurunan primer tetapi juga penurunan sekunder yang dicirikan dengan terjadinya permasalahan kerusakan jalan akibat rangkak (creep). Stabilitas timbunan jalan yang berada pada tanah problematik berupa tanah lempung terhadap problem penurunan yang terjadi mencakup (lihat modul 4):

a.Penurunan mendadak atau sesaat yang dapat terjadi baik saat pelsksanaan maupun saat selesai konstruksi penimbunan

b.Penurunan konsolidasi primer yang besarnya setelah dicapainya derajad konsolidasi tanah problematik (tanah lunak) mencapai 90%

c.Penurunan konsolidasi sekunder adalah sisanya (10%) dan jarang diperhitungkan.

5) Permasalahan penurunan timbunan yang berada pada lapisan tanah problematik lainnya seperti tanah ekspansif dan tanah gambut perlu dianalisa berbeda dengan tanah lempung sehingga ketentuan butir 4 tidak bisa digunakan langsung, karena penurunan sesaat bisa bervariasi dan penurunan primer disbanding penurunan sekundernya juga tergantung mineral yang terkandung:

a. Tanah ekspansif dipengaruhi oleh kanungan mineral lempung yang berupa monmorillonite, illite dan kaolinite sehingga faktor kembang susut yang terjadi akibat perubahan kadar air akan mempengaruhi nilai kuat geser nya secara signifikan. Terlebih bila mineral lempung monmorilonite sangat dominan maka perlu dianalisa karena kemungkinan terjadinya rangkak (creep).

b. Tanah gambut dipengaruhi kandungan mineral sisa pembusukan tumbuhan (mengalami dekomposisi(, bentuk kadar serat dan tingkat dekomposisi pembusukan tumbuhan yang terkandung didalamnya, mempunyai kadar air yang tinggi dan tergantung dari kadar abu serta kadar organiknya sehingga mempengaruhi nilai kuat gesernya secara signifikan pula.

c. Demikian pula untuktanah lunak organik bilamana kandungan kadar organiknya lebih besar dari 25%, sehingga penurunan yang diakibatkan oleh rangkak (creep) perlu dianalisa secara lebih terinci.

2.6.3 Stabilitas terhadap

keruntuhan Lereng Dalam dan Keruntuhan Pondasi berdampak pada stabilitas tegangan dan penurunan FK terhadap keruntuhan lereng dalam dapat dijelaskan sebgai akibat yang dipengaruhi oleh MD (Momen Driving) dan MR

19

(Momen Resistance) Bidang keruntuhan Lereng Dalam yang dapat terjadi

diperlihatkan pada Gambar 4 - 7.

Gambar 4 - 7. Keruntuhan Lereng Dalam

Dengan memperhatikan Gambar 4 - 7, maka FK diperhitungkan terhadap Keruntuhan Geser (Keruntuhan Lereng Dalam)yang diakibatkan oleh bidang longsor dan Keruntuhan Pondasi yang diakibatkan oleh penurunan.

……….……….…6)

Dimana: cu

Ds = tebal tanah lunak di bawah timbunan (m)

H = tinggi timbunan (m)

Nc = 4,14 (umunya 5,14), faktor daya Dukung yang besarnya antara 4 sd. 6 FK = 1,2 atau 1,3 tergantung dari fungsi klas jalan atau volume lalu lintas

Bila Faktor gempa diperhitungkan maka perlu memperhitungkan gaya dinamiknya, stabilitas gempa ditentukan melalui penambahan beban berupa

Keruntuhan Lereng Dalam dan digabung dengan Keruntuhan Pondasi Keruntuhan Lereng Dalam (stabilitas

20

gaya vertikal dan/atau gaya horizontal ke titik tengah tiap irisan (metode

irisan digunakan) hingga menghasilkan persamaan

kesetimbangan momen dan diperhitungkan dalam perhitungan FK sebagai berikut:

Dengan memperhatikan FK

dinamik > 1,1, maka bilamana diterapkan bahwa FK = MR/MD,

maka beban dinamis seperti Gempa dan Getaran lainya akan memperbesar MD sehingga untuk memperoleh FK > 1,3 maka MR harus dikoreksi atau dengan kata lain diperbesar. Pembesaran nilai MR dapat dilakukan dengan menambahkan bangunan penahan untuk mengatasinya.

2.6.4 Stabilitas terhadap Perilaku Air

Persyaratan pengendalian permukaan dan air bawah permukaan air perlu dilakukan dengan memperhatikan ketentuan sebagai berikut:

2.6.4.1 Pengendalian Air Permuakaan

Dalam megatasi permasalahan aliran permukaan terutama pada kondisi adanya fluktuasi maka perlu diperhatikan keberadaan level ketinggian rencana subgrade (tanah dasar untuk penerapan konstruksi perkerasan jalan.

1) Level teratas keberadaan lapisan subgrade minimum berada pada 1 meter diatas dari keberadaan air disekitarnya (air permuakaan maupun air banjir) 2) Perlindungan terhadap air yang dapat mesuk kedalam lapisan sungrade misalnya dengan saluran samping jalan (side ditch) terhadap air limpasan dan keberadaan air permukaan yang dapat masuk ke lapisan subgrade

3) Perlindungan terhadap air yang masuk kedalam lapisan subgrade terhadap air tanah yang tinggi (banjir) misalnya dengan memasang Sub-Drain kedap air disatu sisinya yang berfungsi untuk menurunkan muka air tanah yang dapat mempengaruhi terhadap menurunnya kekuatan daya dukung dan geser lapisan subgrade.

21

2.6.4.2 Pengendalian air bawah permukaan.

Aliran (seepage) air bawah permukaan yang tidak terkendali dapat menurunkan stabilitas lereng yang akhirnya dapat mengakibatkan keruntuhan lereng. Gaya hidrostatis di belakang massa tanah yang diperkuat dan aliran air yang tak terkendali ke dalam massa tanah yang diperkuat akan menurunkan stabilitas.

Aliran air melalui massa tanah akan mengurangi kapasitas cabut geosintetik dan mengakibatkan erosi permukaan lereng. Pertimbangkan sumber air dan permeabilitas tanah asli dan tanah timbunan yang dilewati aliran air ketika merencanakan drainase bawah permukaan.

1) Drainase Bawah Permukaan Aliran Air Rembesan (seepage); Perencanaan drainase bawah permukaan harus mempertimbangkan kecepatan aliran, filtrasi, penempatan outlet serta detail outlet. Perencanaan outlet harus memperhatikan persyaratan kinerja jangka panjang dan pemeliharaan.

2) Sistim Buangan Air (Outlet); Spasi lateral outlet ditentukan oleh geometri di lapangan, perkiraan kecepatan aliran dan standar yang ditentukan. Perencanaan outlet harus mempertimbangkan kinerja jangka panjang dan persyaratan pemeliharaan.

3) Sistem drainase geo-komposit atau lapisan berbutir dan kanal drainase (trench) dapat juga digunakan.

4) Drainase geokomposit harus direncanakan dengan mempertimbangkan Filtrasi/penyumbatan geotekstil; Kuat tekan jangka panjang dari inti polimerik;

5) Pengurangan kapasitas pengaliran akibat intrusi geotekstil kedalam inti; Kapasitas aliran masuk/keluar jangka panjang dan tekanan maksimum yang ditahan oleh inti polimetrik dalam suatu pengujian adalah minimal 10.000 jam. 6) Sebagai catatan, Tekanan hancur dapat didefinisikan untuk beberapa jenis inti polimetrik geosintetik. Untuk kasus ini, kesesuaian inti harus didasarkan pada beban maksimum yang menghasilkan suatu tebal inti residual yang cukup untuk memenuhi syarat pengaliran setelah 10.000 jam, atau beban maksimum yang menghasilkan suatu tebal inti residual yang cukup untuk memenuhi syarat pengaliran dengan uji beban seketika dibagi faktor keamanan (FK) yang direncanakan.

7) Analisis stabilitas harus mempertimbangkan kuat geser antarmuka sepanjang drainase geokomposit. Antarmuka geokomposit dan tanah kemungkinan

22

besar akan mempunyai suatu nilai friksi yang lebih rendah dibandingkan tanah.

Oleh karena itu, bidang keruntuhan potensial dapat terjadi sepanjang bidang antarmuka tersebut.

8) Evaluasi dan analisa terhadap sistim perkuatan dan drainase

a) Perkuatan geosintetik (lapisan primer dan sekunder) harus lebih lulus air daripada bahan timbunan yang diperkuat untuk menghindari meningkatnya tekanan hidrolis di atas lapisan geosintetik selama proses perembesan air (precipitation).

b) Perhatian khusus pada perencanaan dan konstruksi drainase bawah permukaan sangat direkomendasikan untuk suatu kondisi struktur dimana drainase sangat berperan dalam mempertahankan kestabilan lereng.

9) Implementasi terhadap aliran air permukaan.

a) Aliran air permukaan harus dikumpulkan di atas lereng yang diperkuat dan dialirkan ke bawah dasar lereng.

b) Pembungkusan muka lereng dan/atau lapisan perkuatan antara (sekunder) dapat dibutuhkan pada permukaan lereng yang diperkuat untuk mencegah pelunakan lokal.

c) Lapisan perkuatan sekunder membantu mencapai pemadatan bagian muka sehingga meningkatkan kuat geser tanah dan ketahanan terhadap erosi. Lapisan tersebut juga berfungsi sebagai perkuatan terhadap jenis keruntuhan dangkal atau pelunakan. Table

2 - 1. Rekomendasi perlindungan Muka Lereng Timbunan terhadap pengaruh Air (Elias dkk, 2001) memberikan acuan untuk penutupan permukaan.

23

Table 2 - 1. Rekomendasi perlindungan Muka Lereng Timbunan terhadap pengaruh

24

2.7.

Implementasi Uji Nilai Kuat Geser Dan Daya Dukung Tanah

Problematik

Pada tanah problematik terutama tanah lempung, kuat geser dan daya dukungnya dipengaruhi oleh perubahan volume dapat terjadi pada saat pengujian dengan drainase terbuka (drained). Perubahan volume dapat berupa pengurangan atau penambahan, karena tergantung dari kerapatan relatif maupun tekanan kekang atau tekanan sel (confining pressure). Demikian pula yang terjadi pada kelakuan tanah kohesif yang jenuh air bila mengalami pembebanan. Dalam kondisi pengujian dengan drainase terbuka, perubahan volume yang berupa kompresi ataupun pelonggaran tidak hanya tergantung pada kerapatan dan tegangan kekang saja, akan tetapi tergantung pula pada sejarah tegangan.

Demikian pula pada pembebanan kondisi tak terdrainase (undrained), nilai tekanan air pori sangat tergantung dari jenis lempung, apakah lempung tersebut normal-consolidated atau over- consolidated. Biasanya bekerjanya beban bangunan di lapangan, lebih cepat daripada kecepatan air untuk lolos dari pori-pori tanah lempung akibat pembebanan. Keadaan ini menimbulkan kelebihan air pori (excess pore pressure) dalam tanah. Jika pembebanan sedemikian rupa sehingga tak terjadi keruntuhan tanah, maka yang terjadi kemudian adalah air pori akan mempengaruhi perubahan volume terjadi.

Kecepatan perubahan volume yang terjadi pada tanah pasir dan lempung berbeda. Karena, kecepatan perubahan volume tanah akan sangat tergantung dari permeabilitas tanah. Karena tanah lempung berpermeabilitas sangat rendah, sedangkan tanah pasir tinggi, kecepatan berkurangnya tekanan air pori akan lebih cepat terjadi pada tanah pasir. Jadi, untuk tanah pasir, perubahan volume akibat tekanan air pori akan lebih cepat daripada tanah lempung.

Penerapan uji KEKUATAN GESER TANAH didasarkan pada parameter yang dipengaruhi oleh beberapa faktor:

1) FAKTOR PENGARUH LAPANGAN

• Keadaan tanah : angka pori, ukuran dan bentuk butiran • Jenis tanah : pasir, berpasir, lempung dsb

• Kadar air (terutama lempung) • Jenis beban dan tingkatnya • Kondisi Anisotropis

2) Faktor pemilihan uji LABORATORIUM • Metode pengujian

25

• Kadar air

• Tingkat regangan

Penerapan uji laboratorium terhadap parameter kuat geser dipengaruhi oleh kondisi lapangan dan pembebannanya seperti diperlihatkan pada Gambar 2- 2 dan Gambar 2- 3. Kuat geser tanah lempung pada kondisi undrained dapat diperoleh pada pengujian triaksial dengan dua cara yaitu metode uji triaksial consolidated undrained dan metode uji triaksial unconsolidated undrained (Gambar 2- 4).

Adapun jenis uji dalam memperoleh nilai parameter kuat geser untuk jenis tanah dan konstruksi dalam mewujidkan agar dipenuhinya stabilitas jangka pendek (short term) atau jangka panjang (long term) diperlihatkan pada Gambar/tabel. dan pada Gambar 2- 1 diperlihatkan tentang penerapan uji jangka pendek dan jangka panjang terhadap diperolehnya parameter kuat geser. Parameter kuat geser yang perlu diperoleh dari uji laboratorium diperlihatkan pada Tabel 2 - 2 yang menggambarkan antara parameter kuat geser, jenis tanah dan faktor pengaruh lapangan dan laboratorium.

26

Tabel 2 - 1. Jenis uji Kuat Geser dan Jenis Konstruksi dalam memenuhi syarat stabilitas

27

Gambar 2- 2. Penerapan Uji Kuat Geser Tanah terhadap Kondisi Lapangan dan

Pembebanannya

28

Tabel 2 - 2. Parameter Kuat Geser yang diuji

Penerapan tipe uji triaxial dan prosedur pengujiannnya terhadap kondisi lapangan dan pembebanan yang bekerja dan harus diperhitungkan diperlihatkan pada Tabel 2 - 3.

Tabel 2 - 3. Tipe Pengujian Triaxial dan Tahap Penerapannya

2.7.1 Uji Triaxial

2.7.1.1 Uji Triaksial unconsolidated undrained (UU test)

Uji triaksial dengan cara unconsolidated undrained, atau triaksial UU (tak terkonsolidasi-tak terdrainase), digunakan untuk menentukan kuat geser tanah lempung pada kondisi aslinya (di dalam tanah), dimana angka pori benda uji pada permulaan pengujian tidak berubah dari nilai aslinya di dalam tanah. Akan

29

tetapi dalam praktik, pada pengambilan contoh benda uji, akan terjadi sedikit

tambahan angka pori. Ada bukti bahwa kuat geser lempung kondisi undrained di lapangan adalah tidak isotropis (anisotropis), yaitu kuat gesernya tergantung dari arah tegangan utam

Saat pengujian, tegangan efektif benda uji tidak berubah sesudah bekerjanya tekanan sel. Sebab, untuk tanah jenuh pada kondisi tanpa drainase, sembarang tambahan tekanan sel menghasilkan tambahan tekanan air pori. Jika seluruh benda uji dari tanah yang sama, sejumlah uji unconsolidated undrained, dilakukan dengan tekanan sel yang berbeda, akan menghasilkan nilai-nilai

-Uji unconsolidated undrained dan uji unconsolidated drained dari bagian pengujian consolidated undrained (tahap pengujian setelah konsolidasi penuh diizinkan dengan jalan penerapan tekanan sel) dikerjakan dengan cepat, dan dapat pula dilakukan pengukuran tekanan air pori. Biasanya keruntuhan dihasilkan dalam periode 5 – 15 menit. Tiap pengujian dilaksanakan sampai tercapai nilai tegangan deviator maksimum atau regangan telah melampaui regangan aksial (axial strain) sampai sebesar 20%.

Dalam uji unconsolidated undrained, drainase tidak diijinkan selama proses

pembebanan untuk mengimplementasikan: 1. Tegangan utama mayor

Bila tanah jenuh, uji unconsolidated undrained, akan menghasilkan tegangan -olah mengabaikan. Sehingga bentuk selubung kegagalan tegangan total adalah

2- 48). Persamaan kuat geser pada kondisi undrained dapat dinyatakan dalam persamaan 8):

……… 8)

- si unconsolidated

30

Nilai kuat geser yang dihasilkan biasanya disebut kuat geser undrained (cu)

- -

adalah kohesi lempung pada kondisi unconsolidated undrained.. Sehingga persamaan (9) sering ditulis dalam bentuk:

……….9)

-undrained.

jenuh B = 1, benda uji 1 dan 2 akan runtuh pada tegangan deviator yang sama, pada saat runtuh, diberikan oleh lingkaran nomor 3 (Gambar 2- 5).

Gambar 2- 4. Uji triaksial Kuat Geser tak terdrainase tak terkonsolidasi - UU (unconsolidated undrained) pada tanah lempung jenuh (Das, 1987)

Gambar 2- 5. Uji Triaxial Kuat Geser takkonsolidasi dan tak terdrainase UU - consolidated undrained pada tanah lempung jenuh dengan B=1 (Das, 1987)

31

2.7.1.2 Uji Triaksial consolidated undrained (CU test)

Uji triaksial CU (consolidated undrained) digunakan untuk menentukan kuat geser lempung pada kondisi tak terdrainase (undrained), yaitu bila lempung angka porinya (e) telah berubah dari kondisi asli di lapangan oleh akibat konsolidasi. Dalam uji consolidated undrained, mula- mula benda uji diberikan tekanan sel supaya berkonsolidasi dengan drainase penuh diberikan. Setelah nol, t

uji. Selama pembebanan, saluran drainase ditutup. Karena drainase tertutup, tekanan air pori (tekanan air pori akibat tegangan deviator sewaktu drainase telah ditutup = ud) dalam benda uji bertambah. Pengukuran serempak tegangan

-

Keruntuhan dalam uji CU ini (failure) dapat diartikan sebagai ketidakmampuan elemen tanah untuk menahan beban akibat pembebanan. Keruntuhan dapat dihubungkan dengan regangan yang besar dan atau penurunan keadaan regangan yang sangat cepat dimana tidak dapat ditahan oleh tanah. Tujuan dari teori ini adalah untuk menyajikan hubungan dimana kekuatan sebagai fungsi dari beberapa propertis tanah dan beban yang terjadi dan dapat memperkirakan kombinasi tegangan yang kritis. Teori keruntuhan digunakan untuk menguji hubungan antara tegangan normal dan tegangan geser tanah. Landasan teori yang digunakan dalam teori keruntuhan Mohr-Coulomb ini adalah berdasarkan teori kekuatan geser tanah (Mohr-Coulomb) yang bila dinyatakan dalam fungsi tegangan normal efektif seperti pada persamaan (10).

……….………10) Tegangan normal ini dinotasikan dalam suatu tegangan utama, yang terdiri dari:

Pada kondisi di lapangan,

umumnya tanah mengalami tegangan anisotrpis, tetapi pada

pengujian dengan menggunakan alat triaksial, tanah mengalami tegangan secara isotropis, sehingga diperlukan suatu penyederhanaan dimana σ2 = σ3 sebagai tegangan utama minimum.

32

Hasil dari suatu seri pengujian triaksial secara berurutan dapat digambarkan

dalam lingkaran- lingkaran Mohr dan hubungan antar titik tegangan pada keadaan runtuh akan mendapatkan suatu selubung keruntuhan (Gambar 2- 6).

tersebut.

Gambar 2- 6. Kondisi tegangan pada keadaan runtuh (Das, 1987)

Beberapa penelitian telah disampaikan perbandingan antara hasil pengujian lapangan dengan sondir (DCP=dutch cone penetrometer) terdapat korelasi hubungan yang sangat signifikan antara nilai konus dengan nilai cu pada uji Triaxial CU seperti diperlihatkan pada Tabel 2 - 4.

33

Tabel 2 - 4. Hubungan Antara Konsistensi Dengan Tekanan Conus Pada Tanah

Problematik dengan mineral Lempung terhadap parameter kuat geser berupa nilai kohesi takterdrainase (Cohesion Undrained)

Tabel 2 - 5. Hubungan Antara Kepadatan, Relative Density, Nilai N SPT, qc dan Ø Pada Tanah Pasir

2.7.1.3 Uji Triaxial Terdrainase dan terkonsolidasi (CD test)

Uji triaksial CD (consolidated drained) digunakan untuk menentukan kuat geser lempung pada kondisi terdrainase (drained), yaitu bila lempung angka porinya (e) telah berubah dari kondisi asli di lapangan oleh akibat konsolidasi. Prinsip hampir sama dengan uji triaxial CU, perbedaannya selama pembebanan tidak dilakukan pengukuran teganagan air pori (U) karena air dibebasakan untuk

34

keluar. Hasil yang diperoleh akan mendekati dengan gambar yang diperoleh

pada Perbedaan antara uji Triaxial terdainase CD dan uji Triaxial CU, adalah: pada uji Triaxial terdrainase (CD test) pengaliran pada contoh taanh diperbolehkan di bawah tekanan cell sampai tanah terkonsolidasi selesai. Kemudian, dengan pengaliran yang masih diperbolehkan digunakan selisih tegangan utama dengan kecepatan sedang untuk membuat kelebihan tekanan air pori tetap nol. Parameter kuat geser yang diperoleh dinyatakan dalam tegangan efektif yaitu c’ dan Ø’, sedangkan pada Terkonsolidasi tak terdrainase (CU test), sampel tanah dikonsoldiasi dimana air diperbolehkan mengalir keluar dari sampel tanah di bawah tekanan cell. Kemudian digunakan selisih tegangan utama tanpa pengaliran. Pengukuran tekanan air pori dilakukan selama keadaan tanpa pengaliran. Parameter kuat geser yang diperoleh dinyatakan dalam tegangan total yaitu cu dan Øu.

Tabel 2 - 6. Hasil Uji Triaxial CD (Consolidated Drained)

2.7.2 Uji Nilai Kuat Geser

2.7.2.1 Uji Kuat Geser Tanah Berdasarkan pengujian Kuat Tekan Bebas (Unconfined Compression Test)

Uji kuat tekan bebas mempunyai kemiripan dengan uji triaksial unconsolidated-undrained, UU (tak terkonsolidasi-tak terdrainase). Gambar skematik dari prinsip pembebanan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 2.10.

35

Kondisi pembebanan sama dengan yang terjadi pada uji triaksial, hanya tekanan

keliling atau tegangan selnya nol (σ3 = 0). Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah sampai benda uji mengalami keruntuhan.

persamaan 11):

……….……….….11) Dimana

tekan bebas (unconfined compression strength). Secara teoritis, pada lempung jenuh seharusnya sama seperti yang diperoleh dari pengujian-pengujian triaksial unconsolidated-undrained dengan benda uji yang sama. Sehingga diperoleh persamaan 12):

…….. ………..……….12) dimana su atau cu adalah kuat geser undrained dari tanahnya. Hubungan konsistensi dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 2.7.Hasil uji tekan bebas biasanya tidak begitu meyakinkan bila digunakan untuk menentukan nilai parameter kuat geser tanah tak jenuh diperlihatkan pada Tabel 2 - 7 yang menyatakan hubungan korelasi empiris antara tahanan ujung dari uji UCS dengan sudut geser tanah yang dikembangkan oleh Mayerhoff (1976) dan korelasinya terhadap nilai N-SPT serta berat isinya diperlihatkan pada Tabel 2 - 8.

Tabel 2 - 7. Hubungan kuat tekan bebas (qu) tanah lempung dengan konsistensinya(Christady, 2006)

36

Tabel 2 - 8. Korelasi antara konsistensi tanah, N-SPT dan Nilai Sondir serta Berat isinya

Pada tanah-tanah lempung yang terdeposisi (terendapkan) secara alamiah dapat diamati bahwa kekuatan tekanan tak tersekap berkurang banyak, bila tanah tersebut duji-ulang lagi setelah tanah tersebut menderita kerusakan struktural (remoulded) tanpa adanya perubahan dari kadar air, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2- 7. Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah tersebut disebut kesensitifan (sensitifity). Tingkat kesensitifan dapat ditentukan sebagai rasio (perbandingan) antara kekuatan tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah yang sama setelah terkena kerusakan (remoulded), bila kekuatan tanah tersebut diuji dengan cara tekanan tak tersekap. Jadi, sensitifitas diperoleh (acquired sensitivity) dinyatakan dalam persamaan 13):

………13)

37

Gambar 2- 7. Sensitifitas Tanah (St) yang merupakan nilai UCS asli

(undiresturbed) dan buatan (remolded)

2.7.2.2 Uji Kuat Geser Tanah Berdasarkan pengujian Geser langsung (Shear Strength Test)

Pengujian geser langsung semula dikembangkan sebagai sarana mengukur sudut geser dalam (angle of internal friction) tanah khususnya tanah berbutir. Pada pasir bersih, pengujian ini bersifat cepat karena drainasi sedemikian cepatnya sehingga tidak terbentuk tekanan pori berlebih.

Dari rangkaian tiga pengujian dengan tekanan normal berlainan, nilai pada Persamaan Coulomb τ = σ tan Φ dapat ditentukan Nilai Φ tidak hanya tergantung pada jenis dan bentuk ikatan butir tanah. Prinsip pengujian geser langsung diperlihatkan pada Gambar 4 - 8. Terlihat bahwa pada Gambar 4 - 8 Φ untuk pasir dalam keadaan padat, lebih besar dari Φ untuk pasir dalam keadaan lepas, walaupun pasir terdiri dari butiran kuarsa yang sama.

38

Gambar 4 - 8. Prinsip Pengujian Kuat Geser Langsung

2.7.2.3 Penaksiran Kuat Geser

Dalam pembangunan infrastruktur jalan dan jembatan saat perencanaannya perlu dianalisa stabilitasnya terhadap kekuatan daya dukung, penurunan dan karakterstik properties tanah pendukungnya. Hal tersebut perlu dilakukan disamping tentunya juga tanah yang digunakan untuk konstruksi timbunan dalam mewujudkan daya dukung yang cukup untuk pondasi perkerasan jalan sebagai subgrade. Kekuatan daya dukung tanah problematik untuk tanah lunak terutama terjadi karena nilai Kuat Geser tak terdrainase yang dampaknya akan sangat fatal karena dapat mengakibatkan keruntuhan pondasi dan keruntuhan lereng serta penurunan yang dapat memakan waktu lama atau penurunan mendadak (subsidence) yang tentunya tergantung dari karakteristik dan properties tanah problematik tersebut.

39

Kuat geser diperoleh dari kriteria kelongsoran baik lereng maupun timbunan

menggunakan Mohr-Coulomb dan berdasarkan uji kekuatan geser yang direkomendasikan dan telah dibahas sebelumnya, namun bagi tanah lempung jenuh umumnya yang diuji pada kondisi tidak terdrainase (UU test atau CU test) maka sudut tahanan geser adalah = 0 dan diperlihatkan pada Gambar 4 - 9 a. Ini berarti bahwa kuat geser lempung merupakan nilai yang tetap dan sama dengan kohesi (c), diperlihatkan pada Gambar 4 - 9 b. dengan demikian khusus untuk tanah lempung jenuh terdapat beberapa kondisi bilaman kejenuhan tidak tercapai 100% sehingga diperoleh lingkaran Mohr-coulomb yang berbeda, maka perlu kehati-hatian dalam melakukan uji laboratoriumnya.

Gambar 4 - 9. Nilai Kuat geser untuk a). untuk Pasir b). untuk Tanah Lempung Jenuh

Nilai parameter kuat geser langsung dalam mendiskripsi jenis tanah dan karakteristiknya dilapangan diperlihatkan pada Tabel 2 - 9.

40

Maka untuk tanah yang mengadung mineral lempung perlu dilakukan uji

laboratorium dengan ketelitian misalnya menggunakan metode uji Triaxial baik untuk CU maupun CD, karena parameter kuat geser berupa kohesi (c)

dalam teori Mohr-Coulomb seperti diperlihatkan pada Gambar 4 - 10.

Untuk memeproleh nilai kuat geser efektifnya maka perlu diperhatikan dan dapat diukur misalnya dengan menerapkan prinsip penjenuhan seperti mengukur dan menerapkan tegangan back pressurenya yaitu dengan mengukur tegangan air pori saat kondisi jenuh.

Gambar 4 - 10. Teori Mohr-Coulomb untuk menentukan nilai Kuat Geser

bidang tersebut pada titik yang sama, sebagai berikut :

……….14)

sedangkan untuk menentukan tegangan geser antara tanah dengan bahan lain adalah sebagai berikut :

41

sedangkan untuk tanah pasir kohesi (c) nol maka:

Nilai kuat geser tak terdrainase secara sederhanan dapat ditaksir dengan menekan lempung diantara jari-jari lalu diamati menurut tabel berikut ini menggunakan formula Mohr-Coulomb dan diperlihatkan pada Tabel 2 - 10.

Tabel 2 - 10. Koefisien adhesi antara tanah lempung dengan bahan dan material lain.

42

KEGIATAN BELAJAR 2

KETENTUAN DAN PEMILIHAN METODE

PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK

Ketentuan sebelum menerapkan teknologi tanah problematik adalah dengan mengevaluasi jenis dan macam tanah problematik tersebut apakah berupa tanah lunak yang mengandung mineral lempung baik non-organik maupun organik, tanah ekspansif dan tanah gambut karena mesing-masing jenis tanah problematik tersebut mempunyai sifat karakteristik properties yang sangat berbeda. Langkah pertama adalah melakukan uji laboratorium terhadap jenis tanah problematik tersebut yang pada dasarnya melakunan uji terhadap tanah untuk mengklasifikasi, uji terhadap kekuatan dan uji terhadap durabilitas atau kinerjanya.

3.1 UJI UNTUK MENGETAHUI SIFAT KARAKTERISTIK PROPERTIS

Uji laboratorium untuk mengklasifikasi tanah/batuan, mencakup uji sifat fisik dan kimia serta gradasi dan indeks yang selanjutnya digunakan untuk mengklasifikasi jenis tanah problematik tersebut. Kalsifikasi untuk tanah lunak yang mengandung lempung dapat digunakan menggunakan sistim klasifikasi Unified atau AASTHO dan untuk Tanah Ekspansif perlu diklasifikasi potensial pengembangnannya, sedangkan untuk tanah Gambut perlu diklasifikasi menggunakan metode “von Post”. Untuk tanah gambut karena keberadaanya merupakan endapan dari berbagai jenis vegetasi yang menyebabkan nilai kompresibilitasnya dan kandungan kadar air tinggi, maka perlu diuji kandungan kadar organik (organik content) dan kadar abunya (LoI = Loss on Ignition content).

3.1.1 Uji Untuk mengetahui Kekuatan dan daya Dukung Tanah

Uji kekuatan yaitu untuk memperoleh nilai parameter untuk perhitungan kekuatan dan daya dukung yang mencakup uji dalam memperoleh nilai kohesi (c) dan sudut mengasumsikan kondisi lapangan sebenarnya yaitu apakah diperlukan uji kekuatan geser terhadap pemilihan diberlakukannya metode pengejuian: UU

Indikator Keberhasilan

Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta mampu memahami pengertian tentang pemilihan terhadap beberapa TEKNOLOGI PENANGANAN TANAH PROBLEMATIK

43

(unconsolidated undrained), CU (Consolidated Undrained dan CD (Consilidated

Drained).

3.1.2. Uji untuk mengetahui kinerja dan durabilitas tanah

Uji durabilitas atau perilaku kinerjanya karena tanah adalah elastis dan uji yang dilakukan merupakan uji non-elastis. Pengujian yang dilakukan adalah mencakup uji keonsolidasi, permeabilitas tanah dan potensi kembang – susut (untuk tanah ekspansif). Uji konsolidasi yang umum dilakukan adalah uji konsolidasi satu arah (one dimentional) tetapi untuk beberapa tenah problematik nilai peremeabilitas horizontal lebih besar dari vertikalnya atau Ch > Cv, sehingga uji konsolidasi horizontal juga perlu dilakukan.

3.2. DAYA DUKUNG TANAH PROBLEMATIK

Daya dukung tanah lunak secara empiris dapat dihitung menggunakan beberapa rumus pendekatan dan yang popular adalah menggunakan rumus Terzaghi sebagai berikut:

q + 0,5 γ B N dimana :

qu = daya dukung batas atau ultimit c = kohesi tanah

(kN/m3).

ergantung dari sudut geser dalam dan merupakan koefisien-koefisien daya dukung dan dapat ditentukan berdasarkan hasil yang diperlihatkan pada Tabel 3 - 1. Selain itu besaran nilai Faktor Daya

- 1, selain Tabel 3 - 1.

44

Gambar 3- 1. Faktor Daya Dukung (Terzaghi 1943)

3.3.

Keruntuhan Timbunan

3.3.1. Dampak Keruntuhan akibat Menurunnya Daya Dukung Tanah Problematik

Pada beban timbunan yang berada diatas lapisan tanah problematik khususnya tanah lunak dengan mineral lempung yang tinggi serta dicirikan dengan karakteristik permeabilitas horizontal lebih besar dari permeabilitas vertikalnya maka akan terjadi keruntuhan pondasi yaitu disamping penurunan juga terjadi pengangkatan tanah disekitarnya (heaving) Gambar 3- 2 dan Gambar 3- 3 yang menjelsakan penyebaran beban menurut Terzaghi.

45

Gambar 3- 2. Keruntuhan Pondasi akibat Beban pada Tanah Lunak

Gambar 3- 3. Daya Dukung menurut Terzaghi, a. Pembebanan fondasi dan bentuk bidang geser, b.Bentuk keruntuhan dalam analisis kapasitas dukung dan c. Distribusi tekanan pasif

pada permukaan BD

Prinsip dalam analisa daya dukung menurut Terzaghi (1943) tersebut menganalisis daya dukung tanah dengan beberapa anggapan, yaitu:

a. Fondasi memanjang tak terhingga. b. Tanah di dasar fondasi homogen.

c. Berat tanah di atas dasar fondasi dapat digantikan dengan beban terbagi rata d. sebesar Po = Df γ, dengan Df adalah kedalaman dasar fondasi dan γ adalah

berat volume tanah di atas dasar fondasi.

46

f. Dasar fondasi kasar.

g. Bidang keruntuhan terdiri dari lengkung spiral logaritmis dan linier.

h. Baji tanah yang terbentuk di dasar fondagi dalam kedudukan elastis dan bergerak bersama- sama dengan dasar fondasinya.

i. Pertemuan antara, sisi baji dan dasar fondasi membentuk sudut sebesar sudut gesek dalam tanah φ.

j. Pengambilan nilai Nq, Ng dan Nc, dilakukan dengan superimposisi

Dampak dari rendahnya daya dukung maka permasalahan yang terjadi dapat berupa keruntuhan lereng timbunan dan penurunan serta pada tanah yang kompresibilitasnya tinggi dapat berkembang menjadi keruntuahan amblesan (subsidence). Sehingga formula Daya Dukung Tanah:

Bila

Dimana:

Apabila keruntuhan yang terjadi adalah keruntuhan geser lokal, maka :

Dengan : , selanjutnya , diperoleh

47

Untuk beban yang diterapkan pada kedalaman tertentu, misalnya pondasi

atau timbunan dengan penggantian material dipermukaannya, maka berlaku ketentuan yang diperlihatkan pada Gambar 3- 4.

Gambar 3- 4. Daya dukung tanah yang dilakukan penggalian dan diatasnya ditempatkan timbunan pada kasus pondasi dangkal.

Berikut bila di aplikasikan beberapa bentuk tipe pondasi, maka:

Untuk kasus timbunan sebagai konstruksi badan jalan maka daya dukung dapat diasumsikan dengan menerapkan per meter panjang nya.

3.3.2. Dampak Keruntuhan Daya Dukung akibat Pengaruh muka air tanah (MAT)

Berat volume tanah sangat dipengaruhi oleh kadar air dan kedudukan air tanah maka dari itu berpengaruh pula pada daya dukungnya. Kondisi muka air tanah ini juga sangat mempengaruhi stabilitas termasuk bilamana koinstruksi timbunan jalan diterapkan.

48

Gambar 3- 5. Pengaruh muka air tanah terhadap kapasitas dukung

Dengan memperhatikan tersebut maka prinsip perhitungannya dapat dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut:

(1) jika muka air tanah sangat dalam dibandingkan dengan lebar-fondasinya atau z >B dengan z adalah jarak muka air tanah di bawah dasar fondasi, nilai γ dalam suku ke-2 dari persamaan daya dukung dipakai γ b atau: γd, demikian pula dalam suku persamaan ke-3 dipakai nilai - berat volume basah (γb) atau kering γd (Gambar 3- 5 a). Untuk kondisi ini, nilai parameter kuat geser yang digunakan dalam hitungan adalah parameter kuat geser dalam tinjauan tegangan efektif (c') dan (P').

(2) Bila muka air tanah terletak di atas atau sama dengan dasar fondasinya (Gambar 3- 5 b), nilai berat volume yang dipakai dalam suku persamaan harus berat volume efektifnya (γ), karena zona geser yang terletak di bawah fondasi sepenuhnya terendam kondisi ini, nilai po pada suku persamaan.

(3) Jika muka air tanah di permukaan atau dw = 0, maka γ pada suku,persamaan

ke-2, digantikan, deng -3 dipakai berat

volume, tanah efektif.

(4) jika muka air tanah terletak pada kedalaman z di bawah dasar fondasi (z < B) lihat pada Gambar 3- 5 c, nilai γ pada suku, persamaan ke-2 digantikan dengan γb bila tanahnya basah, dan arena massa tanah dalam, zo diganti dengan γd bila tanahnya kering. Karena massa tanah dalam zona geser sebagian terendam air, berat volume tanah yang diterapkan dalam suku ke-3 dari persamaan daya dukung suku ke-3, dapat didekati dengan persamaan:

49

3.4.

Implementasi Faktor Keamanan Stabilitas Timbunan Jalan

Bilamana kasus pondasi tersebut diterapkan pada timbunan badan jalan maka akan dapat digambarkan mode keruntuhan sebagai diperlihatkan pada Gambar 3- 6 dan mode keruntuhan yang terjadi diperlihatkan pada Gambar 3- 7. Pada Gambar 3- 6 diperlihatkan beberapa tipe keruntuhan yang mempunyi cirri dan penerapan anlias stebilitas yang sesuai dengan mekanisme keruntuhannya:

1) Stabilitas Internal: Kondisi keruntuhan yang dipengaruhi oleh karakteristik dan properties material timbunannya, sehingga akan mengalami keruntuhan karena tidak dapat mencapai stabilitas internalnya karena sudut lereng timbunan atau tinggi timbunan yang melebihi kemampuan stabilitas internalnya.

2) Stabilitas pondasi: kondisi keruntuhan akibat timbunan berada diatas lapisan tanah problematik yang sangat kompresible dan daya dukungnya rendah.

3) Stabilitas keseluruhan: kondisi keruntuhan akibat timbunan berada diatas tanah lunak problematik serta pengaruh beban timbunan yang masih belum mencapai kondisi stabilitas internalnya.

50

Gambar 3- 6. Mode keruntuhan timbunan jalan pada tanah problematik

Gambar 3- 7. Problem Daya Dukung dan Penurunan serta dampaknya

Dalam analisa stabilitas timbunan FK (Faktor Keamaman) dan beban lalu lintas perlu ditetapkan dan diperlihatkan pada Tabel 3 - 2.

51

Faktor Keamanan perlu diperhitungkan untuk mengatasi beberapa kendala sebagai

berikut:

1) Untuk mengeliminir derajat ketidakpastian berkaitan dengan kondisi tanah Biasanya untuk menghilangkan unsur ketidakpastian ini dengan memilih nilai desain parameter yang konservatif, dan pendekatan.

2) Untuk membatasi tegangan yang terjadi pada tanah pada tingkatan tertentu di bawah tegangan maksimumnya,dan untuk membatasi regangan pada tingkatan yang dapat diterima, seperti ditunjukkan pada Gambar 3- 8 3) Untuk mengurangi resiko, karena keruntuhan akan menimbulkan akibat yang serius.Konsekuensi ini dapat dipertimbangkan terhadap resiko keselamatan jiwa dan harta serta kerugian ekonomi.

Gambar 3- 8. Penggunaan Faktor Keamanan untuk Membatasi Regangan (PanduanGeoteknik 4,2001)

Beban Lalu Lintas juga perlu diperhitungkan pada analisa stabilitas daya dukung dan penurunan konstruksi timbunan jalan pada tanah lunak dan pada penerapanya disertakan sebagai bagian dari beban timbunannya.

Untuk mencari besarnya nilai undrained shear strength (Su) dengan data sondir jenis Dutch Penetrometer (qc) menurut Sanglerat nilai Cu dalam mendukung timbunan sehingga bila:

52

dapat diabaikan, sehingga persamaan menjadi :

Keterangan: Nilai Nc, Nq dan Ng dapat dilihat pada Gambar 3- 3 maka berat timbunan secara keseluruhan harus <

setelah dibagi dengan Faktor Keamanan antara 1,5 s/d 2,0

3.5.

Penurunan Tanah Problematik

3.5.1. Ketentuan terhadap Penurunan Timbunan Jalan pada Tanah Problematik

Penurunan yang terjadi selama pelaksanaan adalah penurunan yang terjadi dan idealnya sebelum perkerasan jalan dilaksanakan. Dalam Tabel 3 - 1 diperlihatkan ketentuan persyaratan penurunan sesuai dengan kelas jalan dan berhubungan erat dengan derajad konsolidasi yang telah dicapai. Permasalahan penurunan yang perlu diperhatikan adalah dampak yang diakibatkan seperti tejadinya keruntuhan timbunan.

53

Tabel 3 - 3. Penurunan izin berhubungan dengan kelas jalan (Panduan Geoteknik

4,2001)

3.5.2.Kecepatan Penurunan

Dalam mengatasi problem penurunan akibat beban pada tanah lunak maka analisis dari kecepatan penurunan di bawah kondisi satu dimensi menggunakan teori konsolidasi Terzaghi. Kecepatan penurunan ini sangat tergantung dari permeabilitas tanah dan dapat secara horizontal maupun vertical.

Selanjutnya dalam hal kondisi permeabilitas arah horisontal relatif besar dibandingkan dengan arah vertikal, maka kecepatan penurunan akan lebih cepat dari yang diperkirakan dan keadaan ini dapat dijumpai pada tanah lunak organik dan tanah gambut yang dapat memberikan nilai parameter percepatan konsolidasi indeks antara percepatan consolidasi horizontal ch > nilai percepatan consolidasi vertikalnya.

Untuk mengakomodasi hal tersebut maka Teori Terzaghi (1925) dan Rendulic (1937) dikembangkan menjadi konsolidasi dua dimensi, dengan persamaan berikut ini. Terzaghi (1925) Rendulic (1937)

54

Estimasi kecepatan penurunan konsolidasi biasanya dibutuhkan untuk mengetahui

besarnya kecepatan penurunan pondasi selama proses konsolidasi berlangsung. Hal ini perlu diperhatikan terutama bila penurunan diperkirakan besar.

Bila penurunan sangat kecil, kecepatan penurunan tidak begitu perlu diperhitungkan, karena penurunan sejalan dengan waktunya tidak menghasilkan perbedaan yang berarti.

Untuk menghitung penurunan konsolidasi vertical pada waktu tertentu (t) digunakan persamaan

dimana :

t = Waktu yang diperlukan T = Faktor waktu

Hdr = Panjang aliran terpanjang Hdr = H bila aliran satu arah Hdr = ½ H bila aliran dua arah\ Cv = Koefisien konsolidasi

Nilai-nilai T yang dalam Tabel 3 - 4 juga disebutkan Tv adalah merupakan faktor waktu penurunan yang terjadi berhubungan dengan dicapainya derajad konsolidasi akibat beban yang bekerja.. selanjutnya nilai T90 dalam Tabel 3 - 4 dapat dipakai untuk kondisi drainase double dan drainase tunggal digunakan pada U90 yaitu Tv = 0,848..