UNIT 4
Objektif Am :
Memahami tentang tanah jerlus danpengawalan resipan tanah
Objektif Khusus :
Di akhir unit ini anda sepatutnyadapat:-1. menerangkan proses pembentukan tanah jerlus
2. menerangkan cara-cara untuk mengawal resipan melalui empangan tanah dan struktur
Unit 3 sebelum ini menerangkan mengenai resipan yang berlaku dalam empangan tanah. Manakala dalam Unit 4, penekanan diberikan ke atas fenomena pasir jerlus, cara-cara mengatasinya serta pengawalan resipan dalam empangan tanah dan struktur penahan tanah.
OBJEKTIF
4.0 PENGENALAN
Pernahkah anda melalui satu kawasan dimana tanah permukaan tidak boleh menerima beban dari tapak kaki anda yang menyebabkan kaki anda terjerlus ke dalam tanah? Kenapakah agaknya berlaku fenomena ini ?
Kawasan tanah jerlus ini selalunya kelihatan basah serta kadangkala membuak-buak dan biasa kelihatan di tanah berpasir.
4.1 PASIR JERLUS, “PIPING” DAN GELEMBUNG
Perhatikan Rajah 4.1a yang menunjukkan taburan tegasan pugak berkesan (v‟) pada keadaan pengaliran ke atas. Nilai (v‟) pada mana-mana ukur dalam (h2) ke bawah dari permukaan tanah ialah
v‟ = h2„ - h w
Apabila turus yang menyebabkan pengaliran ke atas “h” ( turus hidrostatik lebihan) bertambah, nilai v‟ akan berkurangan sehingga bila h cukup besar , v‟ = 0.
Jika tegasan berkesan sifar, butiran-butiran tanah tidak lagi bersentuhan antara satu sama lain dan menjadi terapung-apung di dalam air iaitu menjadi cair.
Cecair tiada kekuatan ricih, jadi ia tidak dapat menahan berat benda-benda pejal. Keadaan ini dinamakan keadaan
„pasir jerlus‟.
Dalam sistem di atas, pencairan berlaku bila
sat Z = (Z + hc ) w
Disusun semula persamaan di atas, kita dapati;
Keadaan „Pasir Jerlus‟ dengan ini berlaku bila kecerunan hidraul yang sebenar naik sehingga mencapai ic .
Banyak empangan tanah gagal disebabkan oleh terjadinya „piping„ pada dasar empangan itu.
Halaju genting yang menyebabkan pencairan biasanya berlaku dekat tumit empangan - titik A di dalam Rajah 4.1b.
Tanah berbijian halus dihakiskan dan keluar mendidih (“boils”) di permukaan sebelah hilir dan pencairan ini bergerak ke belakang di sepanjang lorong aliran hingga paip sampai ke permukaan di hulu.
Kehilangan kekuatan ricih sepanjang paip ini menyebabkan empangan tidak stabil.
Tindakan ini dikenali dengan kegagalan akibat „piping‟.
Gelembung dan apungan adalah hasil dari piping yang berterusan dan menyebabkan tanah bersebelahan dengan permukaan hilir empangan konkrit atau cerucuk tebing naik dan cair seperti yang ditunjukkan pada Rajah 4.1c.
Hulu
hilir mendidih
piping
A
Jika turus yang menyebabkan aliran h iaitu turus hidrostatik lebihan cukup besar, pencairan dan pendidihan berlaku pada permukaan dalam dinding. Bila kesan ini merebak jauh dari dinding, daya penahan pada dinding hilang dan Terzaghi berjaya menunjukkan dengan ujian model yang mana kawasan yang terlibat sebelum kegagalan dinding berlaku ialah selebar d/2 di mana d adalah panjang cerucuk yang tertanam.
d/2
d H
hilir hulu
Taburan turus hidrostatik lebihan
gelembung
lapisan tak telap lapisan tak telap
AKTIVITI 4A
Uji kefahaman anda sebelum meneruskan input selanjutnya ... Sila semak jawapan anda pada maklumbalas berikutnya.
SELAMAT MENCUBA ! !
Aktiviti 4A-1(i)
Antara rajah X atau Y, yang mana satukah keadaan berlakunya pembentukan keadaan pasir jerlus.
Berikan alasan anda
Aktiviti 4A-1(ii). Rujuk rajah aktiviti 4A-1(ii), dan tandakan di manakah berlakunya piping dan pendidihan pada satu empangan tanah.
Hulu
hilir hc
Rajah X
Rajah Y
MAKLUM BALAS
Maklum balas Aktiviti 4A-1(i)
Rajah X
Rajah X menunjukkan keadaan berlakunya pembentukan pasir jerlus.
Alasan : Terdapat turus hidrostatik berlebihan sehingga mengakibatkan pengaliran ke atas berlaku. Pada masa yang sama tegasan berkesan adalah sifar.
Maklum balas Aktiviti 4A-1(ii)
Hulu
hilir hc
pendidihan
INPUT
4.2 CARA-CARA UNTUK MENGAWAL RESIPAN MELALUI EMPANGAN TANAH DAN STRUKTUR PENAHAN TANAH.
Umumnya diketahui bahawa kuantiti resipan bergantung
kepada pekali keterlapan. Terdapat beberapa kaedah yang
digunakan bagi mengurangkan kuantiti resipan :
a. Menambahkan panjang laluan aliran dan panjang
cerucuk. (menggunakan dinding perintang)
b. Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir
struktur
c. Menggunakan teras tanah liat
d. Menggunakan selimut tanah liat
4.2.1 Menambahkan panjang laluan aliran
(menggunakan dinding perintang atau cerucuk keping)
Satu kaedah untuk menambahkan panjang laluan adalah dengan meletakkan dinding perintang dan kedudukannya perlulah dikenalpasti. Cara yang dijalankan adalah dengan meletakkan dinding perintang di beberapa tempat, kemudian lukis rangkaian aliran dan dapatkan kuantiti resipan bagi tiap-tiap tempat di mana dinding diletakkan. Tempat yang memberikan nilai yang paling minima adalah tempat yang paling sesuai untuk meletakkan dinding perintang.
Cerucuk keping
Penambahan penusukan cerucuk keping dapat menambahkan panjang laluan aliran dan seterusnya dapat mengurangkan perpaipan
a. Dinding perintang sebelah hilir
(penanaman cerucuk)
Dinding perintang sebelah hilir kawasan ini boleh di terap untuk mengurangkan nilai k dan seterusnya meninggikan faktor keselamatan terhadap perpaipan
b. Dinding perintang sebelah hulu
dinding
perintang(cerucuk keping)
Rajah 4.2.1a: Penggunaan dinding perintang pada empangan konkrit
Rajah 4.2.1b : Penggunaan dinding perintang pada empangan konkrit
4.2.2 Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur
Kaedah ini adalah dengan meletakkan surcaj atau apron penuras di atas bahagian hilir yang mana beratnya dapat menambahkan daya ke bawah dan seterusnya mengurangkan daya resipan. Rajah 4.2.2a menunjukkan kedudukan surcaj yang diletakkan pada empangan kekotak dan empangan konkrit.
a. Empangan kekotak
Penambahan apron penuras di bahagian hilir dapat mengurangkan risiko berlakunya gelembung.
b. Empangan konkrit
surcaj atau
surcaj atau apron penuras
hulu
hilir
Rajah 4.2.2a Penggunaan surcaj di bahagian hilir
c. Empangan tanah dengan apron penuras di bahagian hilir
Dengan meletakkan apron penuras atau satu lapisan bahan tidak telap air pada satu jarak panjang tertentu, risiko berlakunya perpaipan di kawasan tersebut akan berkurangan.
apron penuras di bahagian hilir
apron penuras di bahagian hilir
Rajah 4.2.2c(i): Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi empangan tanah
4.2.3 Meletakkan teras tanah liat
Kaedah ini banyak digunakan pada empangan tanah. Contoh penggunaannya adalah seperti pada Rajah 4.2.3
4.2.4 Menggunakan selimut tanah liat
Kaedah ini juga digunakan pada empangan tanah. Rajah 4.2.4 menunjukkan contoh penggunaan selimut tanah liat ini.
empangan tanah teras tanah liat
Dinding penatang tanah liat
Lapisan tak telap
selimut sebelah hulu empangan tanah Teras tanah liat
Rajah 4.2.3: Penggunaan teras pada empangan tanah
AKTIVITI 4B
Uji kefahaman anda sebelum meneruskan input selanjutnya ... Sila semak jawapan anda pada maklumbalas berikutnya.
SELAMAT MENCUBA ! !
Aktiviti 4B-1(i)
Berikan dua kaedah yang boleh digunakan untuk mengurangkan resipan dalam empangan konkrit.
i... ii...
Aktiviti 4B-1(ii)
Berdasarkan rajah X dan Y di bawah, sila berikan cadangan dengan melakarkan pada rajah yang disediakan cara-cara untuk mengurangkan resipan atau perpaipan atau pendidihan pada struktur yang diberikan.
cerucuk keping
empangan tanah
Rajah X
MAKLUM BALAS
Maklum balas Aktiviti 4B-1(i)
Untuk mengurangkan resipan dalam empangan konkrit, kaedah berikut boleh digunakan :
i. dengan menggunakan apron penuras di bahagian hilir
ii. dengan menanam cerucuk keping atau dinding perintang di bahagian hilir empangan.
Maklum balas aktiviti 4B-(ii)
Cadangan untuk mengurangkan gelembung / perpaipan / pendidihan seperti pada lakaran di bawah :
cerucuk keping
empangan tanah
tambah panjang cerucuk yang tertanam tambah apron
penuras di bahagian hilir
tambahkan apron penuras
dibahagian hilir
Rajah X
PENILAIAN KENDIRI
Anda telah menghampiri kejayaan.
Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri ini bagi mengetahui objektif unit ini telah tercapai.
Jika ada masalah yang timbul, ... Sila berbincang dengan pensyarah anda. SELAMAT MENCUBA ! ! !
SEMOGA BERJAYA ! ! !
SOALAN 1
a. Terangkan dengan bantuan rajah tentang perkara-perkara berikut :-
i. pasir jerlus
ii. piping atau perpaipan iii. gelembung
MAKLUM BALAS KENDIRI
Adakah anda telah mencuba dahulu ?
Jika YA, Sila semak jawapan anda
.
Jawapan 1
a. i. pasir jerlus
Pasir jerlus adalah suatu keadaan dimana butiran-butiran tanah tidak lagi bersentuhan antara satu sama lain dan menjadi terapung-apung di dalam air akibat dari akibat dari pengaliran resipan ke permukaan tanah dari bawah.
Cecair tiada kekuatan ricih, jadi ia tidak dapat menahan berat benda-benda pejal. Jadi semua bahan pepejal di permukaan tanah akan menjadi tidak stabil dan terjerlus ke bawah
ii. piping atau perpaipan
piping atau perpaipan adalah satu keadaan dimana turus hidrostatik yang tinggi mengakibatkan pengaliran dinamik air bawah tanah menyebabkan terbentuk „paip-paip‟ semulajadi.
hc
Keadaan Pasir Jerlus
(rujuk mukasurat C4009/4/3 dan C4009/4/4)
iii. gelembung
Gelembung ialah akibat dari fenomena perpaipan „piping‟ yang berterusan dan menyebabkan tanah bersebelahan dengan permukaan hilir empangan konkrit atau cerucuk tebing naik dan cair.
(rujuk mukasurat C4009/4/4)
Hulu
hilir
„piping‟ atau perpaipan yang terbentuk
d/2
gelembung
lapisan tak telap
b. TIGA (3) kaedah pengawalan resipan dilakukan terdiri dari yang berikut:-
i. Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur
ii. Menggunakan teras tanah liat iii. Menggunakan selimut tanah liat
i Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur
Surcaj atau apron penuras diletakkan di atas bahagian hilir yang mana beratnya dapat menambahkan daya ke bawah dan seterusnya mengurangkan daya resipan. Rajah di bawah menunjukkan kedudukan surcaj yang diletakkan pada empangan kekotak dan empangan konkrit.
a. Empangan kekotak
Penambahan apron penuras di bahagian hilir dapat mengurangkan risiko berlakunya gelembung.
cerucuk keping
surcaj atau apron penuras
hulu
hilir
Rajah i :
b. Empangan konkrit
c. Empangan tanah dengan apron penuras di bahagian hilir
Dengan meletakkan apron penuras atau satu lapisan bahan tidak telap air pada satu jarak panjang tertentu, risiko berlakunya perpaipan di kawasan tersebut akan
surcaj atau
Rajah ii : Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi empangan konkrit
Rajah iii :
Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi
empangan tanah
Rajah iv :
Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi
iiMeletakkan teras tanah liat
Kaedah ini banyak digunakan pada empangan tanah. Contoh penggunaannya adalah seperti pada rajah v.
iii. Menggunakan selimut tanah liat
Kaedah ini juga digunakan pada empangan tanah. Rajah vi menunjukkan contoh penggunaan selimut tanah liat ini.
empangan tanah teras tanah liat
Dinding penatang tanah liat
Lapisan tak telap
selimut sebelah hulu empangan tanah Teras tanah liat
Rajah v :
Penggunaan teras pada empangan tanah
Rajah vi :
