KAJIAN TERHADAP NILAI KUAT GESER TANAH GAMBUT MUARA BATANG TORU SUMATERA UTARA SETELAH MENGALAMI
PEMAMPATAN AWAL Surta Ria N. Panjaitan
Jurusan Teknik Sipil Institut Teknologi Medan surta.panjaitan@yahoo.com
Abstrak
Tanah gambut adalah campuran dari fragmen – fragmen material organik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan yang telah membusuk. Ini merupakan tantangan berat bagi para rekayasa sipil dalam merencanakan suatu konstruksi bangunan sipil, karena tanah gambut mempunyai sifat teknis kurang menguntungkan yaitu kandungan air cukup tinggi, kuat geser rendah dan perilaku tanah gambut pada lokasi yang satu dengan yang lain berbeda maka perlu diadakan penelitian terhadap kuat geser setelah mengalami pemampatan awal. Pengujian yang dilakukan berupa penentuan nilai parameter kuat geser langsung tanah gambut setelah mengalami pemampatan awal dengan menggunakan alat uji direct shear test. Uji kuat geser dilakukan pada sampel dengan waktu pembebanan 0 hari, 1, 2, 3, 4 dan 7 hari dan beban 0, 5, 10, 15 dan 25 kg. Penelitian tanah gambut Muara Batang Toru – Sidempuan dapat diklasifikasikan sebagai tanah gambut dengan kadar abu tinggi (High As peat) >15 %, dengan kadar air yang tinggi sebesar 251.81 % dan mengandung kadar serat >20 %. Kekuatan geser menunjukkan peningkatan akibat penambahan beban dan lama pembebanan awal dimana nilai kohesi maupun sudut geser mengalami peningkatan. Nilai kohesi (c) terbesar terjadi pada pembebanan 25 kg dengan waktu 7 hari sebesar 0.039 kg/cm2. Sudut geser dalam (φ) tanah terbesar terjadi pada pembebanan awal 25 kg dengan waktu 7 hari sebesar 3.5030. Peningkatan ini diakibatkan oleh adanya serat yang saling mengikat. Dengan meningkatnya nilai kuat geser maka daya dukung tanah pun semakin meningkat.
Kata kunci : tanah gambut, pemampatan, pembebanan awal, kuat geser.
PENDAHULUAN
Lahan gambut di Indonesia tergolong cukup luas yang tersebar dibeberapa daerah diantaranya Kalimantan, Sulawesi, Irian Jaya, dan Sumatera. Gambut yang lebih dikenal dengan nama peat, adalah campuran dari fragmen-fragmen material organik yang berasal dari tumbuh-tumbuhan yang telah membusuk. Sejalan dengan lajunya pembangunan, terutama berkaitan dengan pekerjaan – pekerjaan teknik sipil baik berupa konstruksi bangunan gedung, jalan atau pembuatan daerah transmigrasi dan sebagainya. Dari jumlah pekerjaan tersebut pada daerah tanah gambut menimbulkan banyak masalah bagi konstruksi yang akan dibangun di atasnya, pada umumnya diakibatkan oleh sifat – sifat fisik tanah gambut yang mempunyai kandungan air (kadar air) yang sangat tinggi. Sehingga tanah gambut mempunyai sifat yang kurang menguntungkan bagi konstruksi bangunan sipil, karena mempunyai kadar air yang tinggi, kemampuan dukung rendah dan pemampatan yang tinggi. Tanah gambut termasuk sebagai tanah jelek bagi suatu konstruksi untuk dijadikan sebagai dasar pondasi maka diperlukan penanganan yang tepat dan benar agar konstruksi dapat berdiri dengan baik serta aman.
Latar Belakang
Penelitian mengenai tanah gambut pada bidang teknik sipil khususnya geoteknik mempunyai tantangan tersendiri, karena tanah gambut mempunyai sifat fisik yang kurang menguntungkan dibandingkan jenis tanah lainnya, maka diharapkan dari penelitian ini dapat menambah pengetahuan tentang pengaruh beban terhadap tanah gambut. Sejalan dengan perkembangan pembangunan fisik yang berkaitan dengan teknik sipil baik berupa transmigrasi, jalan raya dan sebagainya. Pembangunan konstruksi pada lokasi tanah gambut mempunyai banyak kendala, karena penyelidikan dan penelitian memadai untuk mengetahui karakteristik serta perilaku tanah gambut belum cukup dilakukan.
Penerapan alternatif untuk membuang lapisan tanah gambut dengan mengganti dengan tanah yang lebih baik, sering tidak dapat dilakukan karena memerlukan biaya yang sangat besar. Sebagai konsekwensi harus dapat diterima keberadaan tanah gambut guna menopang konstruksi sipil pada lapisan tanah dasar. Bilamana ini terjadi konstruksi akan dibangun mempunyai beban relatif merata seperti jalan, maka salah satu alternatif untuk memperbaiki tanah gambut tersebut sebelum mendirikan bangunan di atasnya adalah mempelajari perilaku – perilaku tanah gambut setelah mendapatkan penambahan beban. Untuk memperbaiki sifat tanah gambut maka dilakukan suatu penelitian dengan melakukan pemampatan awal, sehingga diharapkan penurunan yang terjadi akibat pembebanan semakin berkurang serta bertambahnya nilai kuat geser terhadap beban yang dipikulnya.
Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain untuk menentukan klasifikasi tanah gambut, nilai kohesi (c) dan besarnya sudut geser dalam (φ) pada tanah gambut Muara Batang Toru setelah mengalami pemampatan awal.
TINJAUAN PUSTAKA Tanah Gambut
Tanah gambut merupakan tanah hidromorfik yang bahan asalnya sebagian besar atau seluruhnya terdiri atas bahan organik sisa-sisa tumbuhan dan selalu dalam keadaan tergenang air, dimana proses dekomposisinya berlangsung tidak sempurna sehingga terjadi penumpukan serta akumulasi bahan organik membentuk tanah gambut yang kedalamannya dibeberapa tempat dapat mencapai 16 meter. Di daerah tropis khususnya Indonesia terbentuknya gambut pada umumnya terjadi di bawah kondisi dimana tanaman
yang telah mati tergenang air secara terus menerus, misalnya pada cekungan atau depresi, danau atau daerah pantai yang selalu tergenang dan produksi bahan organik yang melimpah dari vegetasi hutan mangrove atau hutan payau.
Tanah gambut merupakan campuran fragmen organik, berasal dari vegetasi yang telah berubah dan memfosil secara kimiawi. Gambar 2.1 memperlihatkan photomicrograph menggunakan mikroskop electron tanah gambut suatu daerah Wisconsin, USA (Edil, 1987) dalam Indra Farni, 1996. Terlihat secara mendetail struktur mikro dengan ruang pori besar sehingga dapat dimengerti bahwa kandungan air dan kompresibilitas tanah tersebut tinggi.
Gambut yang ada di bawah permukaan mempunyai daya mampat yang tinggi dibandingkan dengan mineral tanah pada umumnya. Menurut ASTM D2607-69 dalam Farni.I., (1996), istilah tanah gambut hanya berhubungan dengan bahan organik berasal dari proses geologi selain batubara. Terbentuk dari tumbuh-tumbuhan yang telah mati, berada didalam air dan hampir tidak ada udara didalamnya, terjadi dirawa-rawa dan mempunyai kadar abu tidak lebih 25% berat kering. Dengan demikian rawa merupakan tempat pembentukan tanah gambut, dipengaruhi oleh iklim, hujan, peristiwa pasang surut, jenis vegetasi rawa, topografi serta beberapa aspek geologi serta hidrologi daerah setempat.
Tanah gambut (peat soil) diketahui sebagai tanah yang mempunyai karakteristik sangat berbeda, jika dibandingkan dengan tanah lempung. Perbedaan ini terlihat jelas pada sifat fisik dan sifat teknisnya. Secara fisik tanah gambut dikenal sebagai tanah yang mempunyai kandungan bahan organik dan kadar air yang sangat tinggi, angka pori yang besar, dan adanya serat-serat, sedangkan secara teknis yang sangat penting untuk tanah gambut adalah pemampatan yang tinggi, terjadinya pemampatan primer yang singkat, adanya pemampatan akibat creep (pamampatan yang terjadi pada tekanan efektif yang konstan), dan kemampuan mendukung beban yang rendah.
Sumber : ( Rahayu, 2003)
Klasifikasi Tanah Gambut
Sistem klasifikasi tanah gambut yang selama ini dikenal didasarkan pada jenis tumbuhan pembentuk seratnya. Menurut ASTM 1969 (DS2607) dalam Noor E 1997, gambut tidak hanya diklasifikasikan menurut jenis tanaman pembentuk serat saja tapi juga kandungan seratnya, sistem ini mengelompokkan tanah kedalam 5 kelompok seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1. Sistem klasifikasi yang didasarkan pada tanaman pembentuk serat-serat ini sering kali membingungkan. Sistem klasifikasi menurut jenis tanaman pembentuk serat ini juga membutuhkan pengetahuan tentang flora. Karena alasan tersebut orang-orang teknik mulai menghindari pemakaian sistem klasifikasi berdasarkan jenis tumbuhan dan kandungan organiknya. Menurut USSR System (1982) dalam Noor E. 1997, tanah organik diklasifikasikan sebagai tanah gambut apabila kandungan organiknya 50 % atau lebih.
Tabel 2.2 Klasifikasi tanah gambut menurut ASTM 1969 (DS2607)
No. Nama Keterangan
1.
Sphagnum Moss Peat
(Peat Moss)
Apabila dikeringkan pada suhu 1050C, kandungan serat dari sphagnum moss minimum 66 2/3 %
2. Hypnum Moss Peat
Apabila dikeringkan pada 1050C, kandungan seratnya minimum 33 1/3 % dimana lebih dari 50 % dari serat – serat tersebut berasal dari bermacam – macam jenis hypnum moss peat
3. Ree Sedge Peat
Apabila dikeringkan pada 1050C, kandungan seratnya minimum 33 1/3 % dimana lebih dari 50 % dari serat – serat tersebut berasal dari ree-sedge peat dan dari non moss yang lain
4. Peat Humus
Apabila dikeringkan pada 1050C, kandungan seratnya kurang dari 33 1/3 %
5. Peat – peat yang lain
Gambut yang dikelompokkan disini adalah semua tanah gambut yang tidak masuk dalam 4 kelompok diatas. Sumber : Dalam Noor Endah, (1997), Jurnal Geoteknik
Menurut Mac Farlane dan Radforth (1965), tanah gambut dibagi dalam 2 kelompok yaitu
a. Gambut berserat (Fibrous Peat)
b. Gambut tidak berserat (Amorphous Granular Peat)
Pengelompokkan tanah tersebut didasarkan pada kandungan seratnya dimana gambut dengan kandungan serat 20 % atau lebih dikelompokkan kedalam gambut berserat (Fibrous Peat). Sedang gambut amorphous granular pada umumnya terdiri dari butiran berukuran colloid (2µ) serta sebagian besar air porinya terserap disekeliling permukaan butiran tanah.
Klasifikasi tanah gambut antara lain :
1. Menurut ASTM D4427-84 (1989) dalam Noor E 1997, berdasarkan kadar abu : - Low Ash-peat, bila kadar abu 5 %
- Medium Ash-peat, bila kadar abu 5 - 15 % - High Ash-peat, bila kadar abu > 15 %
2. Menurut Meene (1982) dalam Noor E 1997, berdasarkan bentuk dan kondisi geografis :
- Topogeneous Peat/ Marsh Peat
Yaitu gambut yang diendapkan dibawah muka air tanah akibat terjadinya depresi topografi.
- Ombrogeneous Peat
Yaitu gambut yang diendapkan diatas muka air tanah akibat pengaruh hujan. Menurut beberapa hasil penelitian bahwa jenis gambut di Indonesia adalah gambut berserat (fibrous peat), seperti didaerah Palangkaraya dan Banjarmasin adalah jenis gambut berserat (fibrous peat), (Noor Endah, 1999). Demikian juga hasil penelitian tanah
Gambut Lampung yang diklasifikasikan sebagai tanah gambut berserat (fibrous peat) atau peat moss dengan kandungan abu tinggi (high ash-peat), (Waruwu A,2002) dan tanah gambut di Pekan Heram dan di Pulau Padang Sumatera, pada umumnya jenis gambut ygn mengandung serat dan kayu – kayuan (fibrous peat dan woody peat).
Menurut Fahmudin Agus dan I.G.Madi Subiksa (2008), dalam Balai Pnelitian Tanah dan World Agroforestry Centre (ICRAF) Bogor (2008). Gambut diklasifikasikan lagi berdasarkan berbagai sudut pandang yang berbeda, dari tingkat kematangan, maka gambut dibedakan menjadi:
• Gambut saprik (matang) adalah gambut yang sudah melapuk lanjut dan bahan asalnya tidak dikenali, bewarna coklat tua sampai hitam, dan bila diremas kandungan seratnya < 15%
• Gambut hemik (setengah matang) dapat dilihat pada gambar 2.2 adalah gambut setengah lapuk, sebagian bahan asalnya masih bisa dikenali, bewarna coklat, dan bila diremas bahan seratnya 15 – 75%
• Gambut fibrik (mentah) dapat dilihat pada gambar 2.3 adalah gambut yang belum melapuk, bahan asalnya masih bisa dikenali, bewarna coklat, dan bila diremas > 75% seratnya masih tersisa.
Gambar 2.2. Contoh Tanah Gambut Hemik (setengah matang)
Sumber : Balai Penelitian Tanah dan World Agroforestry Centre (ICRAF) Bogor (2008).
Gambar 2.3. Contoh Tanah Gambut Fibrik (mentah)
Perilaku Tanah Gambut
Konsep dasar untuk tanah yaitu terdiri dari 3 fase yang meliputi fase padat (solid), fase cair (liquid) dan fase gas. Konsep tersebut berlaku juga untuk tanah gambut amorphous granular (amorphous granular peat) dan tanah gambut berserat (fibrous peat), dan ditanah gambut berserat tidak selalu merupakan bagian yang padat (solid) karena fase tersebut pada umumnya terdiri dari serat – serat yang berisi air dan gas. Oleh sebab itu, Mac Farlane (1959), dalam Indra Farni, 1996, menyebutkan bahwa gambut berserat mempunyai 2 jenis pori yaitu pori diantara serat-serat (makro pori) dan pori yang ada dalam serat-serat yang bersangkutan (mikro pori), sifat fisik tanah gambut dan tanah lempung sangat berbeda satu terhadap yang lain, hal ini disebabkan fase solit yang ada pada tanah gambut pada umumnya berupa serat-serat yang berisi air atau gas. Parameter- parameter yang penting dalam menentukan sifat fisik tanah gambut dan tanah lempung adalah berat volume, berat jenis (specific gravity), kadar air dan angka pori.
Kadar Air (w)
Untuk tanah gambut, kadar air dapat lebih besar dari 200%. Tetapi kadar air tersebut akan berkurang dengan drastis bila bercampur dengan bahan anorganik. Karena tanah gambut mempunyai kemampuan yang cukup tinggi untuk nyerap dan menyimpan air, jumlah air yang dapat diserap sangat tergantung pada derajat dekomposisi tanah yang bersangkutan.
Specific Gravity
Nilai berat jenis (specific gravity) dari tanah gambut adalah lebih besar dari 1.0. Menurut Mac Farlane, (1969) dalam Noor Endah, (1997), dalam Buku Jurnal Geoteknik Volume III, harga berat jenis (specific gravity) rata-rata adalah 1.50 atau 1.60. Dan jika lebih besar dari 2,0 tanah gambut yang diteliti sudah tercampur dengan bahan anorganik. Nilai Gs untuk tanah gambut (peat) ditentukan dengan minyak kerosin.
Angka Pori
Nilai angka pori tanah gambut adalah sangat besar yaitu berkisar antara 5 s/d 15. Untuk tanah gambut berserat pernah ada yang mempunyai angka pori sebesar 25, sedang tanah gambut tak berserat (armorphous granular) mempunyai angka pori sangat kecil yaitu sebesar 2 (Hellis dan Brawner, 1961) dalam Noor Endah, (1997)
Angka pori untuk tanah gambut adalah sangat besar terutama tanah gambut berserat, sedang tanah gambut tidak berserat (amorphous peat) mempunyai angka pori
sangat kecil sekitar 2,00. Hobbs (1986) dalam Bell (1992) menyatakan bahwa semakin tinggi kadar air tanah gambut, maka semakin besar angka pori.
Berat Volume
Berat volume tanah gambut sangat rendah, untuk gambut yang mempunyai kadar organik yang tinggi dan terendam air, maka berat volumenya kira-kira sama dengan berat volume air (Mac farlene 1969). Hasil pengujian beberapa peneliti yang dirangkum oleh Mac Farlene, menunjukkan bahwa berat volume tanah gambut berkisar antara 0,0 – 1,25 t/m3.
Kadar Abu dan Kadar Organik
Kadar abu tanah gambut dapat ditentukan dengan cara memasukkan gambut (yang telah dikeringkan pada temperature 105 oC ) kedalam oven pada temperatur 440 oC (metode C) atau 750 oC (metode D), sampel yang bersangkutan menjadi abu (ASTM D 2974-87). Menganjurkan pemakaian temperature oven sekitar 800 oC s/d 900 oC selama 3 jam. Persentase abu dihitung terhadap berat kering tanah sampel menurut (Mac Farlane 1969), dalam Noor Endah, (1997).
Kekuatan Geser Tanah Gambut
Setyanto (1993), dalam Farni I.,(1996), menghasilkan analisis dan eksperimentasi mengenai kekuatan geser tanah gambut palembang menggunakan modifikasi alat pembebanan awal. Alat tersebut memepunyai ukuran yang sama dengan dimensi contoh yang akan diuji.
Bentuk kurva regangan dan tegangan deviator pada tanah gambut yang sudah diberikan beban awal lebih dahulu mempunyai rupai bentuk umum yang terjadi pada tanah lempung seperti pada gambar 2.12, tetapi posisi puncak regangan deviator sedikit berbeda dari kondisi tanah lempung. Pada tanah lempung jenuh posisi puncak tegangan deviator berada pada sekitar 12 % regangan, sedangkan pada gambut berada pada antara 12 % - 14 % regangan.
Gambar 2.12. Hubungan regangan dengan tegangan deviator pada Pembebanan awal
200 kPa
Sumber : Farni Indra,Tesis Geoteknik Program Pasca Sarjana-ITB
Dari kurva lintasan tegangan tanah gambut pada gambar 2.13., menunjukkan kondisi terkonsilidasi normal (normally consolidated). Hal ini karena pengambilan contoh tanah gambut berada dekat permukaan, sehingga beban awal selalu lebih besar dari kondisi awal. Dari kurva lintasan tegangan pada kondisi total didapatkan harga sudut geser dalam antara 9,10 – 18,40, nilai kohesi antara 2,55 – 5,00 kPa.
Gambar 2.13. Kurva lintasan tegangan dengan lama pembebanan awal 30 hari
Faktor – faktor Yang Mempengaruhi Besarnya Tegangan Geser Tanah
Beberapa factor yang mempengaruhi kuat geser tanah yang di uji di laboratorium, antara lain :
1) Kandungan mineral dalam butiran tanah 2) Bentuk partikel
3) Angka pori dan kadar air
4) Sejarah tegangan yang pernah dialaminya 5) Tegangan yang ada dilokasi (didalam tanah)
6) Perubahan tegangan selama pengambilan contoh tanah 7) Tegangan yang dibebankan selama pengujian
8) Cara pengujian
9) Kecepatan pembebanan
10) Kondisi drainase yang dipilih, drainase terbuka (drained) atau tertutup (undrained) 11) Tekanan air pori yang ditimbulkan
12) Penentuan yang diambil untuk penentuan kuat gesernya.
Butir 1) sampai 5) ada hubungannya dengan kondisi aslinya yang tidak dapat dikontrol tetapi dapat dinilai dari hasil pengamatan dilapangan, pengukuran dan kondisi geologi. Butir 6) tergantung dari kualitas benda uji dan penanganan benda uji dalam persiapan pengujiannya. Sedang butir 7) sampai 12) tergantung dari pengujian yang dipilih.
Perilaku Pemampatan Tanah Gambut
Perilaku pemampatan tanah gambut sangat berbeda dengan tanah lempung, dimana pemampatan yang terjadi pada tanah gambut merupakan proses pemampatan yang lama.
Tanah gambut mempunyai porositas yang tinggi, oleh karena itu pemampatan awal terjadi berlangsung sangat cepat. Selama proses pemampatan, daya rembes tanah gambut berkurang dengan cepat sehingga menyebabkan berkurangnya kecepatan pemampatan. Proses dekomposisi pada serat – serat didalam tanah gambut menyebabkan perilaku pemampatan semakin rumit. Hal ini disebabkan oleh struktur serat-serat menjadi hancur serta bentuk gas akibat proses tersebut. (Hanrahan 1954, Hallingshead & Raymong 1972, Dhowian & Edil 1980) dalam Farni I. (1996)
Teori Untuk Penanggulangan Masalah Pemampatan Penggunaan dan Mekanisme Teknik Pemampatan Awal
Perbaikan tanah dengan teknik pemampatan ini terutama ditujukan untuk tanah-tanah mengalami penurunan yang besar bila dibebani. Selain itu, pemampatan pada tanah-tanah lunak dan mudah memampat dapat menyebabkan peningkatan kekuatan tanah, karena tanah memampat mempunyai struktur susunan partikel lebih rapat serta lebih kokoh. Selain itu, tanah-tanah lunak sering tidak memiliki daya dukung cukup untuk melawan beban bangunan. Untuk itu perlu dilakukan pemampatan tanah sebelum bangunan didirikan dengan tujuan pokok sebagai berikut :
1. Menghilangkan sama sekali (atau sebagian besar), penurunan konsolidasi akibat beban bangunan tersebut. Menghilangkan penurunan konsolidasi ini dilakukan dengan beban awal (pre-loading) yang lebih besar atau sama dengan beban bangunan rencana. Bila total penurunan tanah sesuai dengan direncanakan telah dicapai, beban awal itu dapat dihilangkan (dibongkar). Kemudian bangunan dapat dilaksanakan dan perbedaan penurunan diharapkan sangat kecil. Karena beban awal tersebut diberikan sebelum beban sesungguhnya (hanya untuk memampatkan saja), cara seperti ini lebih dikenal dengan cara beban awal. Sistem pemadatan ini juga disebut sebagai precompression.
2. Meningkatkan daya dukung tanah dasar. Pemampatan dapat meningkatkan tahanan geser tanah sehingga tanah lunak yang mempunyai daya dukung rendah menjadi lebih kuat dan lebih stabil dalam mendukung beban bangunan.
Perbaikan tanah dengan cara pemampatan awal (precompression) ini cocok untuk tanah lempung lunak jenuh air, tanah lanau compresisible, tanah lempung organick dan tanah gambut. Untuk mempercepat waktu pemampatan awal, dapat digunakan drainase-drainase vertikal (vertical drains) untuk memperpedek aliran drainase-drainase air pori. Teknik beban awal ini telah berhasil diterapkan pada tanah-tanah yang mendukung pondasi gedung, embankment, jalan raya, abutment jembatan dan sebagainya.
Hubungan Dengan Penelitian Sebelumnya
Budi Susilo Soepandji (1996) menyelidiki sifat fisis tanah gambut Palembang, seperti terlihat dibawah ini :
Tanah gambut Palembang
Kadar Air (Wc) = 215,36 %
Berat Volume (γ) = 11,23 kN/m3
Kadar Abu = 50,47 %
A’azokhi Waruwu (2002) menyelidiki sifat fisis tanah gambut Lampung, seperti terlihat dibawah ini :
Tanah gambut Lampung
Kadar Air (Wc) = 152,80 %
Berat Volume (γ) = 11,20 kN/m3 Berat Volume kering (γd) = 4,43 kN/m3 Angka Pori Awal (eo) = 4,43 kN/ m3 Berat jenis (Gs) = 1,98 Kandungan Organik = 52,30 %
Kadar Abu = 47,70 %
METODOLOGI PENELITIAN Pengambilan Sampel
Bahan uji yang diteliti yaitu tanah gambut yang diambil dari daerah Muara Batang Toru Propinsi Sumatera Utara. Pengambilan contoh tanah dilakukan dengan cara menggali yang berbentuk bukit dengan kedalaman 0.50 meter, sampel tanah tersebut ada dua jenis yaitu sampel tanah yang terganggu (disturbed) dimasukan kedalam goni dan jenis tanah tidak terganggu (undisturbed sample) dimasukkan kedalam tabung yang berukuran 40 cm dengan diameter 7 cm.
Kegiatan Penelitian Di Laboratorium
Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen. Prosedur pelaksanaan dalam pengujian sampel mengikuti prosedur test yan dikeluarkan oleh AASHTO dan ASTM.
Pengujian Pendahuluan
Pada tahahp penelitian pendahuluan, ada empat pengujian yang dilakukan yaitu : 1. Kadar Air
2. Berat Jenis (specific gravity) 3. Angka pori
Pengujian Utama
Pengujian utama yang dilakukan yaitu uji kuat geser langsung (direct shear test) yang bertujuan untuk mengetahui besarnya sudut geser dan kohesi tanah gambut Muara Batang Toru dengan menggunakan kotak geser yang berbentuk lingkaran yang berdiameter ± 6.5 cm, lalu contoh tanah dimasukkan kedalam kotak geser dan ditempatkan pada alat geser langsung dengan pembebanan sebesar 10 kg, 20 kg dan 30 kg. Pembacaan dilakukan tiap selang waktu 15 detik pada dua menit pertama, selanjutnya pembacaan dial dilakukan tiap selang waktu 30 detik sampai tanah tersebut runtuh.
Prosedur Percobaan
Dalam pengujian geser langsung ini ada beberapa prosedur dalam melakukan pengujiannya antara lain :
1. Meletakkan contoh tanah yang telah mengalami pemampatan awal ke dalam ring cetakan dengan menggunakan extruder
2. Meletakkan contoh tanah diantara dua buah batu pori, lalu contoh tanah dimasukkan kedalam kotak geser dan ditempatkan pada alat kuat geser langsung dengan pembebanan 10 kg, 20 kg dan 30 kg.
3. Melakukan pembacaan dial konsolidasi dan dial penggeseran tiap selang waktu 15 detik pada 2 menit pertama, selanjutnya pembacaan dial dilakukan tiap selang 30 detik sampai tanah tersebut runtuh.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisik Dan Klasifikasi Tanah Gambut Yang Diteliti
Penelitian pendahuluan terhadap sifat-sifat fisik tanah gambut Muara Batang Toru adalah sebagaimana yang ada pada tabel 4.1.
Tabel 4.1. Hasil Penelitian pendahuluan sifat fisis tanah gambut Muara Batang Toru
No Data Pengujian Hasil
1 Kada Air Awal (wc) 251.81%
2 Berat Volume basah (γb) 1.31 gr/cm 3
3 Berat Volume kering (γd) 0.37 gr/cm 3
4 Berat Jenis (Gs) 1.74
5 Angka Pori awal (eo) 6.04
6 Kadar Abu 52.73 %
7 Kadar serat 57.80 %
Seperti yang telah dilampirkan pada tabel 4.1 terlihat bahwa gambut yang diteliti dapat diklasifikasikan sebagai High Ash-pet (tanah gambut dengan kadar abu tinggi) menurut ASTM D4427-84 (1989) karena mengandung kadar abu > 15 %, dan juga sebagai tanah gambut berserat (fibrous peat) menurut Mac Farlane dan Radforth (1965) karena mengandung > 20 % kadar serat. Juga menunjukkan bahwa tanah gambut Muara Batang Toru mempunyai kadar air yang sangat tinggi yaitu 251,81 % dimana sebagian besar air porinya terserap di sekeliling permukaan butiran.
Pengaruh Besar dan Lama Pembebanan Awal Terhadap Kadar Air
Dari tabel 4.2 dan gambar 4.1, terlihat bahwa pengaruh kadar air akibat besarnya beban awal dan lama waktu pembebanan sehingga memberikan perbedaan yang cukup berarti. Persentase kadar air masih tergolong cukup tinggi walaupun telah dibebani dengan beban awal 5 kg, 10 kg, 15 kg, 20 kg dan 25 kg dengan periode waktu 1 hari, 2 hari, 3 hari, 4 hari dan 7 hari, namun kondisi ini disebabkan oleh kandungan serat yang masih menyimpan air tetap berlangsung pada makro pori. Penurunan kadar air tinggi terjadi pada pembebanan awal 25 kg dengan lama pembebanan 7 hari.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 k adar air (%) W a k tu ( h a ri ) 0 5 10 15 20 25 30 B e b a n ( k g )
Waktu pembebanan (Hari) Beban (kg)
Gambar 4.1. Grafik Pengaruh besar dan lama beban awal terhadap kadar air
Pengaruh Besar dan Lama Pembebanan Awal Terhadap Berat Volume Basah dan Berat Volume Kering
Pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa semakin besar dan lama waktu pembebanan, maka semakin besar penurunan volume basah. Hal ini disebabkan karena dengan semakin besarnya beban awal yang diberikan pada tanah gambut maka terjadi pemampatan dan air yang ada didalam tanah akan semakin keluar melalui batu pori,
dengan keluarnya air dari tanah gambut tersebut maka berat tanah akan semakin berkurang. 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 0 5 10 15 20 25 30 Be ban (k g) B e ra t is i b a s a h ( g r/ c m 3 ) 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 B e ra t is i k e ri n g ( g r/ c m 3 )
berat isi basah berat isi kering
Gambar 4.2. Grafik hubungan Pengaruh Besar Beban Awal terhadap
Berat Volume kering dan berat Volume basah
Sebaliknya pada gambar 4.3 dapat dilihat dimana untuk berat volume kering dengan semakin lamanya waktu pembebanan awal yang diberikan pada tanah gambut maka terjadi pemampatan atau bertambahnya kepadatan sehingga semakin besar kenaikan berat volume kering tanah tersebut.
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 0 2 4 6 8 Wak tu (Hari) B e ra t is i b a s a h ( g r/ c m 3 ) 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 B e ra t is i k e ri n g ( g r/ c m 3 )
berat isi basah berat isi kering
Gambar 4.3. Grafik hubungan pengaruh waktu pembebanan Awal terhadap Berat
Volume kering dan berat Volume basah
Dari gambar 4.2 dan gambar 4.3 menunjukkan bahwa Penurunan berat volume basah dan kenaikan berat volume kering mulai terlihat pada waktu pembebanan awal 20 kg dan waktu pembebanan 4 hari.
Pengaruh Besar dan Lama Pembebanan Terhadap Sudut Geser Dalam Dan Nilai Kohesi Gambut Sebelum dan Sesudah Mengalami Pemampatan Awal
Dari hasil pengujian kuat geser langsung dapat dilihat bahwa nilai kohesi dan sudut geser pada tanah gambut Muara Batang Toru mengalami peningkatan dengan adanya pemampatan awal serta lamanya waktu pembebanan dan penambahan beban. Sedangkan peningkatan sudut geser mulai terlihat perubahan yang signifikan terjadi pada pembebanan 20 kg, sedangkan nilai kohesinya tidak ada kenaikan yang sangat berarti seperti terlihat pada tabel 4.5 dan gambar 4.4.
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0 5 10 15 20 25 30 Beban (kg) c o h e s i (k g /c m 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 S u d u t G e s e r D a la m ( 0 )
kohesi Sudut geser dalam
Gambar 4.4. Grafik Pengaruh Besar Beban Awal terhadap nilai kohesi dan sudut geser
dalam
Dari gambar 4.5 dan tabel 4.6 menunjukkan bahwa nilai sudut geser dalam mengalami peningkatan akibat lamanya waktu pembebanan dimnana nilai sudut geser dalam terjadi perubahan yang berarti pada waktu 4 hari sedangkan nilai kohesi tidak mengalami perubahan yang sangat besar.
Pada proses pengujian kuat geser langsung dimana pembebanan 25 kg serta waktu pembebanan 7 Hari didapat nilai kuat geser maksimum sebesar 0,57 kg/cm2 seperti terlihat pada gambar 4.6 dan tabel 4.7. Pada pengujian ini peningkatan yang terjadi pada sudut geser ini diakibatkan oleh adanya ikatan-ikatan serat antara tanah gambut terhadap besar beban awal yang diberikan dan juga waktu pembebanan ini terlihat pada gambar 4.4 dan gambar 4.5.
0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Waktu Pem bebanan (hari)
C o h e s i (k g /c m 2 ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 S u d u t g e s e r d a la m ( 0 )
kohesi Sudut geser dalam
Gambar 4.5. Grafik Pengaruh Lama Pembebanan awal terhadap nilai kohesi dan sudut
geser dalam 0 0.25 0.5 0.75 1 0 0.5 1 Normal Stress, σσσσn (kg/cm2) S h e ra S tr e s s , τ τ τ τ ( k g /c m 2) Aw al 1 Hari - 5 kg 2 Hari - 10 kg 3 Hari - 15 kg 4 Hari - 20 kg 7 Hari - 25 kg
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara Normal Stress dengan Shear Stress untuk
pembebanan 0, 5, 10, 15, 20 dan 25 kg dengan waktu 1, 2, 3, 4 dan 7 hari
Pembahasan
Dari pembahasan sebelumnya penulis telah melakukan diskusi yang hasilnya sebagai berikut:
2. Klasifikasi tanah gambut yang berasal dari Muara Batang Toru – Sidempuan adalah sebagai tanah gambut dengan kadar abu tinggi (High Ash-peat) menurut ASTM D4427-84 (1989).
3. Dilihat dari kadar serat bahwa tanah gambut Muara Batang Toru – Sidempuan adalah sebagai tanah gambut berserat (fibrous peat) karena mengandung kadar serat 57.80 % > 20 % menurut Mac Farlane dn Radforth (1965).
4. Nilai berat jenis (specific gravity) dari tanah gambut Muara Batang Toru – Sidempuan adalah 1.74 < 2.00 menurut Mac Farlane (1969)
5. Berat volume basah semakin mengecil diakibatkan oleh adanya pemampatan awal sebaliknya berat volume kering semakin meningkat dari keadaan awal.
6. Untuk kuat geser, nilai kohesi dan sudut geser terjadi peningkatan setiap penambahan beban dan lama waktu pembebanan. Peningkatan nilai kohesi terbesar terjadi pada pembebanan 25 kg dengan waktu 7 hari sebesar 0.039 kg/cm2, sudut geser dalam mengalami peningkatan terbesar pada pembebanan 25 kg dengan waktu 7 hari sebesa 3.500. Peningkatan ini diakibatkan oleh tanah yang semakin mampat serta kandungan serat-serat pada tanah gambut tersebut. Dengan meningkatnya nilai kuat geser maka daya dukung tanah gambut tersebut semakin meningkat.
7. Peningkatan nilai kohesi dan nilai sudut geser dalam tanah gambut Muara Batang Toru sangat dipengaruhi oleh besar beban dan lama waktu pembebanan dimana pada pembebanan 20 kg dengan waktu 4 hari tanah gambut sudah menunjukkan perubahan yang cukup berarti.
8. Dari hasil penelitian yang dilakukan mengenai nilai kuat geser Tanah gambut Muara Batang Toru setelah mengalami pemampatan secara teknis Tanah gambut Muara Batang Toru bisa digunakan sebagai tanah dasar dalam konstruksi sipil.
KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil penelitian Tanah Gambut Muara Batang Toru yang kemudian dianalisa dan di diskusikan dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu :
1. Tanah gambut yang diteliti dapat diklasifikasikan sebagai tanah gambut dengan kadar abu tinggi (High Ash-peat) dan juga tanah gambut berserat (fibrous peat)
2. Kadar air tanah gambut Muara Batang Toru adalah 251.81%
3. Nilai sudut geser tanah gambut Muara Batang Toru mengalami peningkatan terbesar terjadi pada pembebanan 25 kg dengan waktu pembebanan 7 hari sebesar 3.50, sedangkan nilai kohesi juga terjadi peningkatan terbesar pada pembebanan 25 kg dengan waktu pembebanan 7 hari sebesar 0.039 kg/cm2.
4. Peningkatan nilai sudut geser dalam dan juga nilai kohesi tanah gambut terjadi akibat tanah yang semakin mampat serta kandungan serat pada tanah gambut tersebut. Dengan meningkatnya nilai kuat geser maka daya dukung tanah gambut tersebut semakin meningkat.
DAFTAR PUSTAKA
Agus Fahhmuddin, dan Made Subiksa, I. G., 2008, Balai Penelitian Tanah dan World Agroforestry Centre (ICRAF), Bogor.
Braja, M. Das, 1993, Jilid I, Mekanika Tanah, Penerbit Erlangga. Jakarta
Farni Indra, 1996, Studi Experimental Pemampatan Dan Kekuatan Geser Tanah Gambut Jambi Setelah Mengalami Pemampatan Awal, Tesis Jurusan Teknik Sipil ITB, Bandung
Hardiyatmono, H. C., 1994, Mekanika Tanah II, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. T. Ilyas, W. Rahayu dan D. S. Arifin.,Maret 2008,Edisi No.1 Tahun XXII, Jurnal
Teknologi
Noor, E. M., 1997, Perbedaan Perilaku Teknis Tanah Lempung dan Tanah Gambut (peat soil), Jurnal Geoteknik. Volume, III. Bandung.
