ANALISIS DEBIT REMBESAN PADA
MODEL TANGGUL TANAH
Oleh :
MOHAMAD JAYADI
F14051016
2009
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ANALISIS DEBIT REMBESAN PADA MODEL TANGGUL TANAH
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
MOHAMAD JAYADI F14051016
Dilahirkan di Tangerang, tanggal 3 April 1986 Tanggal ujian : 3 September 2009
Menyetujui : Bogor, September 2009
Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA Sutoyo, STP, MSi Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Mengetahui :
Dr. Ir. Desrial, M.Eng
Mohamad Jayadi. F14051016. Analisis Debit Rembesan pada Model Tanggul Tanah. Di bawah bimbingan : Nora H. Pandjaitan dan Sutoyo.
RINGKASAN
Tanggul adalah bendungan urugan homogen, karena bahan yang membentuk tubuh tanggul terdiri dari tanah yang hampir sejenis dan gradasinya (susunan ukuran butiran tanah) hampir seragam. Tanggul berfungsi untuk menahan aliran air dan menyangga permukaan air sehingga air yang masuk ke saluran dapat dikendalikan. Rembesan pada tanggul terjadi karena adanya tekanan air di bagian hulu tanggul yang melewati pori-pori di dalam tanah dan gaya yang menahan lebih kecil dari gaya yang mengalirkan. Meningkatnya rembesan yang terjadi pada tanggul akan mengancam kestabilan tanggul, sehingga akhirnya dapat menimbulkan erosi dan longsoran.
Tujuan dari penelitan ini adalah untuk menganalisis debit rembesan (seepage) pada model tanggul melalui pengukuran debit secara langsung pada model tanggul dan dengan menggunakan metode perhitungan rumus empiris serta program Geo-Slope (Seep/w). Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah serta Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai Agustus 2009.
Model tanggul yang dibuat direncanakan untuk mengkontrol kedalaman air kurang dari 1.5 m dengan lebar atas minimum tanggul 1.5 m. Tanggul yang direncanakan merupakan model dengan skala 1 : 12. Model tanggul dibuat dalam sebuah kotak model yang terbuat dari bahan acrylic (fiberglass). Kotak model ini dilengkapi dengan inlet, spillway (sebagai kontrol ketinggian), dan outlet untuk pembuangan rembesan air.
Pemadatan tanah dilakukan dengan uji pemadatan standar (proctor test). Dari hasil uji pemadatan tersebut diperoleh kadar air optimum sebesar 35.92% dan rata-rata berat isi kering maksimum ( dmax) sebesar 1.20 g/cm3. Nilai kadar air
optimum tersebut digunakan sebagai acuan untuk melakukan uji pemadatan pada kotak (uji tumbuk manual) yang selanjutnya menjadi nilai perbandingan untuk melakukan pemadatan tanah pada model tanggul. Pada uji tumbuk manual didapatkan RC (Ratio of Compaction) sebesar 90.60% dengan jumlah tumbukan per lapisan sebanyak 160 tumbukan dan tinggi jatuhan sebesar 30 cm. Pada penelitian ini juga didapatkan rata-rata nilai permeabilitas lapangan adalah sebesar 1.94 cm/jam, sedangkan rata-rata hasil uji permeabilitas pada model tanggul setelah dijenuhkan adalah sebesar 0.130 cm/jam.
Pengukuran debit rembesan pada model tanggul ini dilakukan dengan 3 metode yaitu pengukuran langsung, rumus empiris (Casagrande, Grafik, Bowles) dan program Seep/w. Hasil pengukuran secara langsung diperoleh debit rembesan 1650 ml/jam, program Seep/w sebesar 18.060 ml/jam. Debit rembesan yang diperoleh berdasarkan rumus empiris yaitu Casagrande sebesar 0.157 ml/jam, Grafik sebesar 0.161 ml/jam, dan Bowles sebesar 0.167 ml/jam. Pada model tanggul ini tidak terjadi piping karena debit rembesan (qout) dari ketiga metode
tersebut lebih kecil dari debit kritisnya (qc). Debit kritis pada model tanggul ini
Dari hasil yang diperoleh, nilai debit rembesan berdasarkan rumus empiris jauh lebih kecil dibandingkan dengan metode pengukuran langsung dan program
Seep/w. Hal ini disebabkan karena pada metode empiris selain faktor
permeabilitas dan dimensi tanggul, panjang zona basah juga mempengaruhi perhitungan. Sebaliknya, pada pengukuran secara langsung dan metode analisis dengan program Seep/w, debit rembesan hanya dipengaruhi oleh nilai permeabilitas, tinggi muka air dan dimensi tanggul, sedangkan panjang zona basah tidak berpengaruh.
Kata kunci : Model tanggul, Pemadatan, Permeabilitas, Debit rembesan, Program Geoslope (Seep/w).
i KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul ”Analisis Debit Rembesan pada Model Tanggul Tanah”. Penelitian telah dilaksanakan di Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika serta Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah dari bulan Mei sampai Agustus 2009. Adapun tujuan dari penyusunan laporan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana.
Dalam penyusunan skripsi ini diucapkan terima kasih atas perhatian, bantuan, dan kerjasamanya kepada:
1. Dr. Ir Nora H. Pandjaitan, DEA selaku Pembimbing I yang telah membimbing penulis selama kuliah di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 2. Sutoyo, STP, Msi selaku Pembimbing II atas arahan dan
bimbingannya.
3. Ir. Gardjito, MSc selaku dosen penguji.
4. Bapak Trisnadi selaku Teknisi Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika serta Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah yang selalu memberikan arahan dan bantuannya.
5. Bapak, ibu, saudara-saudaraku yang telah memberikan seluruh perhatian dan kasih sayang yang tulus serta dukungan secara moril maupun materil.
6. Umi Hani yang selalu memberikan semangat, dorongan, dan perhatiannya.
7. Marie Hanastry dan Mbak Dian yang selalu bersama-sama dalam suka dan duka selama penelitian.
8. Teman-teman TEP’42 yang selalu bersama-sama dalam kuliah, mengerjakan tugas dan banyak hal lainnya yang tidak akan pernah terlupakan.
9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan namanya.
ii Disadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan skripsi ini, sehingga diharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih.
Bogor, September 2009
iii DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... iv DAFTAR GAMBAR ... v DAFTAR LAMPIRAN ... vi I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1 B. Tujuan ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah ... 3
B. Tanggul ... 11
C. Debit Rembesan ... 14
D. Program Geoslope ... 18
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 20
B. Bahan dan Alat ... 20
C. Metode Penelitian ... 21
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Sifat Fisik Tanah ... 34
B. Sifat Mekanik Tanah ... 36
C. Hasil Uji Permeabilitas Tanggul ... 41
D. Garis Freatik (Phreatic Line) pada Tubuh Model Tanggul ... 42
E. Debit Rembesan pada Tubuh Model tanggul ... 44
V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ... 48
B. Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA ... 49
iv DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah ... 7
Tabel 2. Berat jenis tanah (Gs) ... 8
Tabel 3. Nilai kemiringan talud yang dianjurkan untuk tanggul tanah homogen ... 13
Tabel 4. Spesifikasi uji tumbuk manual ... 27
Tabel 5. Dimensi tanggul ... 29
Tabel 6. Sifat-sifat fisik tanah Gleisol ... 34
Tabel 7. Sifat fisik tanah Latosol ... 35
Tabel 8. Hasil uji konsistensi tanah Gleisol ... 36
Tabel 9. Hasil uji pemadatan standar tanah Gleisol (ulangan 1)... 37
Tabel 10. Hasil uji pemadatan standar tanah Gleisol (ulangan 2)... 38
Tabel 11. Hasil uji tumbuk manual ... 40
Tabel 12. Jumlah tumbukan pada tiap lapisan pada model tanggul ... 41
Tabel 13. Hasil uji permeabilitas pada tanggul ... 42
Tabel 14. Hasil pengukuran debit rembesan (qout) secara langsung ... 45
Tabel 15. Hasil analisis debit rembesan dengan program Seep/w ... 46
Tabel 16. Hasil perhitungan debit rembesan berdasarkan rumus empiris ... 47
Tabel 17. Nilai debit rembesan dengan 3 metode ... 47
v DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem Unified. ... 4
Gambar 2. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem USDA. ... 4
Gambar 3. Garis rembesan. ... 15
Gambar 4. Grafik perbandingan antara α terhadap d/H ... 16
Gambar 5. Garis rembesan dalam tubuh tanggul. ... 17
Gambar 6. Alat uji permeabilitas dengan metode falling head ... 22
Gambar 7. Sand box ... 25
Gambar 8. Wide range pF meter dan automatic pressure controller ... 25
Gambar 9. Proctor test dan dongkrak hidrolik ... 26
Gambar 10. Kotak tumbuk manual dan pelantak (rammer) ... 28
Gambar 11. Model tanggul ... 29
Gambar 12. Kotak model tanggul ... 30
Gambar 13. Proses pengaliran air ... 30
Gambar 14. Pengukuran debit outlet ... 31
Gambar 15. Tahapan penelitian ... 33
Gambar 16. Klasifikasi tanah Gleisol berdasarkan sistem USDA ... 35
Gambar 17. Klasifikasi tanah Gleisol berdasarkan sistem Unified... 37
Gambar 18. Kurva hasil uji pemadatan standar tanah Gleisol ... 39
Gambar 19. Garis freatik pada model tanggul berdasarkan program Seep/w .. 42
Gambar 20. Garis freatik pada model tanggul melalui pengamatan langsung 43 Gambar 21. Pengaruh kapilaritas pada tubuh model tanggul ... 44
vi DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Peta Kebon Duren, Depok, Jawa Barat ... 52
Lampiran 2. Gambar teknik tanggul dan kotak model tanggul ... 54
Lampiran 3. Hasil uji pengukuran sifat fisik tanah Gleisol, Kebun Duren – Depok ... 58
Lampiran 4. Hasil uji pemadatan standar (proctor test) (ulangan 1) ... 62
Lampiran 5. Hasil uji tumbuk manual... 64
Lampiran 6. Nilai permeabilitas pada model tanggul setelah pengaliran ... 65
Lampiran 7. Hasil pengukuran debit rembesan berdasarkan pengamatan langsung ... 67
Lampiran 8. Pengamatan garis freatik secara langsung ... 68
Lampiran 9. Hasil perhitungan debit rembesan dengan metode empiris ... 79
1 I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tanah dan air merupakan sumber daya yang penting untuk kelangsungan hidup bagi setiap makhluk hidup. Tanpa adanya air setiap makhluk tidak akan mampu bertahan hidup, sedangkan tanah yang digunakan sebagai tempat berpijak bertumpunya tanaman juga merupakan salah satu tempat sumber air. Pada bidang pertanian, ketahanan suatu bangunan pertanian seperti bangunan tanah yang dapat berupa jalan pertanian, saluran pengairan, bendungan atau pun tanggul ditentukan oleh sifat kepadatan dan kekuatan tanah.
Berbagai macam usaha konservasi diperlukan untuk kelestarian tanah dan air. Usaha yang dapat dilakukan antara lain pembuatan teras pada lahan miring, sistem irigasi dan drainase yang baik, pembuatan bangunan terjun, tanggul, pelimpah, bendungan, bendungan pengendali (check dam) pada sungai dan saluran-saluran air serta pembangunan waduk. Tanggul saluran adalah tanggul tanah yang berfungsi untuk menahan aliran air dan menyangga permukaan air sehingga air yang masuk ke saluran dapat dikendalikan. Perencanaan tanggul yang efektif dan aman membutuhkan integrasi dari beberapa disiplin ilmu seperti : fisika tanah, mekanika tanah, dan konstruksi bangunan. Tubuh tanggul yang terbuat dari urugan tanah yang dipadatkan mudah sekali mengalami kerusakan. Faktor-faktor yang menyebabkan kerusakan ini terdiri dari faktor alam dan faktor aktivitas makhluk hidup. Setelah tanggul selesai dibangun, urugan tanah tubuh tanggul akan mengalami penurunan atau penyusutan (konsolidasi) ketika turun hujan meskipun sebelumnya sudah dipadatkan. Bila sudah terjadi penyusutan diperlukan pengurugan kembali, sehingga bentuk dan ukuran tanggul tetap sesuai dengan rancangan semula.
Pembangunan suatu tanggul sering diikuti dengan perkembangan masyarakat di daerah hilirnya. Hal ini menyebabkan makin bertambahnya tingkat bahaya keruntuhan tanggul. Keruntuhan tanggul dapat diakibatkan oleh
overtopping dimana air melimpah melalui puncak tubuh tanggul yang
menyebabkan terjadinya erosi serta longsoran sehingga terjadi keruntuhan. Keruntuhan dapat juga diakibatkan oleh rembesan atau bocoran yang membawa
2 material tanggul yang disebut erosi buluh atau piping. Keruntuhan tanggul ini bisa juga disebabkan oleh rembesan atau bocoran (piping) lewat tubuh tanggul atau lewat konduit yang menembus tubuh tanggul, longsoran lereng dan kerusakan karena gempa. Akibat keruntuhan tersebut, maka air yang tertampung di waduk akan mengalir ke lembah sungai di hilir tanggul dengan debit yang sangat besar dan kecepatan yang sangat tinggi.
Air rembesan yang mengalir dari lapisan dengan butiran yang lebih halus menuju lapisan yang kasar dan kemungkinan terangkutnya bahan butiran lebih halus lolos melewati bahan yang lebih kasar tersebut dapat terjadi. Pada waktu yang lama, proses ini mungkin akan menyumbat ruang pori di dalam bahan kasarnya atau juga dapat terjadi piping pada bagian butir halusnya. Erosi butiran mengakibatkan turunnya tahanan aliran air dan naiknya gradien hidrolis. Bila kecepatan aliran membesar akibat dari pengurangan tahanan aliran yang berangsur-angsur turun, akan terjadi erosi butiran yang lebih besar lagi, sehingga membentuk pipa-pipa di dalam tanah yang dapat mengakibatkan keruntuhan pada bendungan.
Besarnya rembesan sangat dipengaruhi oleh kemampuan tanah pada tanggul saluran untuk melewatkan air (sifat permeabilitas tanah). Jika yang terjadi pada tanggul semakin besar maka akan mengancam kestabilan tanggul hingga dapat menimbulkan erosi, longsor maupun keruntuhan pada tanggul.
B. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis debit rembesan (seepage) pada model tanggul melalui pengukuran debit secara langsung pada model tanggul dan dengan menggunakan metode perhitungan rumus empiris serta program Geo-Slope.
3 II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah
Menurut Kalsim dan Sapei (2003), tanah (soil) berasal dari bahasa Latin “solum” yang berarti bagian teratas dari kerak bumi yang dipengaruhi oleh proses pembentukan tanah. Menurut Das (1993), tanah merupakan susunan butiran padat dan pori-pori yang saling berhubungan satu sama lain sehingga air dapat mengalir satu titik yang mempunyai energi lebih tinggi ke titik yang mempunyai energi yang lebih rendah. Dalam pandangan teknik sipil, tanah adalah himpunan mineral, bahan organik dan endapan yang lepas (loose) yang terletak di atas batuan kasar (bed-rock). Ikatan yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbon, zat organik atau oksida-oksida yang mengendap di antara partikel-partikel. Ruang di antara partikel-partikel dapat berisi air, udara ataupun keduanya (Hardiyatmo, 1992).
Hakim, et al. (1986) menyatakan tanah adalah tubuh alam (natural body) yang terbentuk dan berkembang sebagai akibat bekerjanya gaya-gaya alam (natural forces) terhadap bahan-bahan alam (natural material) di permukaaan bumi. Tanah terbentuk dari bahan mineral dan organik, air serta udara yang tersusun dalam ruangan yang membentuk tubuh tanah. Akibat berlangsungnya proses pembentukan tanah, maka terjadilah perbedaan morfologi, kimia, fisika dan biologi dari tanah-tanah tersebut.
Craig (1991) menyatakan tanah merupakan akumulasi partikel mineral yang tidak mempunyai atau lemah ikatan antar partikelnya, yang terbentuk karena pelapukan dari batuan. Di antara partikel-partikel tanah, terdapat ruang kosong yang disebut pori-pori (void space) yang berisi air dan atau udara. Ikatan antar partikel tanah disebabkan oleh pengaruh karbonat atau oksida yang tersenyawa di antara partikel-partikel tersebut.
Bowles (1989) menyatakan tanah merupakan campuran partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut : barangkal (boulders), kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), lempung (clay) dan koloid (colloids). Tanah pada umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay) tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut (Das, 1993).
4 Tanah dapat diklasifikasikan menurut sistem klasifikasi tanah Unified dan klasifikasi segitiga tekstur sistem USDA. Sistem klasifikasi Unified didasarkan dari hasil analisis konsistensi tanah yaitu menggunakan batas cair dan batas plastis, sedangkan klasifikasi menurut segitiga tekstur sistem USDA didasarkan pada fraksi liat, debu dan pasir. Penggambaran klasifikasi tersebut seperti yang tertera pada Gambar 1 dan 2.
Gambar 1. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem Unified
5 a. Sifat Fisik Tanah
1. Kadar Air
Kadar air tanah merupakan petunjuk bagi banyaknya air yang terkandung di dalam tanah. Kadar air tanah dapat dinyatakan dalam beberapa cara di antaranya melalui perbandingan relatif terhadap massa padatan tanah, volume padatan tanah dan terhadap pori tanah. Wesley (1973) menyatakan bahwa kadar air tanah merupakan perbandingan berat air dengan berat butir tanah.
Kadar air tanah merupakan nisbah antara berat air dengan berat tanah kering (basis kering) atau nisbah antara berat air dengan berat tanah basah (basis basah) atau nisbah antara volume air dengan volume tanah utuh (basis volume) (Hillel, 1980). Hakim, et al. (1986) menyatakan penetapan kadar air dapat dibedakan atas empat cara, yaitu dengan cara gravimetrik, tegangan dan hisapan, hambatan listrik (blok tahanan) dan cara pembauran neutron (neutron scattering).
Kadar air ditentukan dengan menimbang contoh tanah kemudian dikeringkan dalam oven bertemperatur 105-110 0C dan ditimbang kembali. Pengeringan harus dilakukan sampai tercapai selisih antara dua penimbangan berturut-turut tidak lebih dari 0,1% massa mula-mula dengan oven penimbang 4 jam. Umumnya tanah cukup dikeringkan dalam oven selama 24 jam (Craig, 1991).
2. Tekstur dan Struktur Tanah
Tekstur tanah merupakan sebaran relatif ukuran partikel tanah mineral (Kalsim dan Sapei, 2003). Lebih khusus lagi tekstur tanah dapat didefinisikan sebagai penampilan visual suatu tanah berdasarkan komposisi kualitatif dari ukuran butiran tanah dalam suatu massa tanah tertentu. Partikel-partikel tanah yang besar dengan beberapa partikel kecil akan terlihat kasar atau disebut tanah yang bertekstur kasar. Gabungan partikel yang lebih kecil akan menghasilkan bahan yang bertekstur sedang dan gabungan partikel yang berbutir halus akan menghasilkan tanah yang bertekstur halus (Bowles, 1989). Tektur tanah berhubungan erat dengan plastisitas, permeabilitas, kekerasan, kemudahan olah, kesuburan dan produktifitas tanah pada daerah-daerah geografis tertentu (Hakim,
6 Bowles (1989) menyatakan struktur tanah adalah susunan geometrik dan kerangka dari partikel atau butiran mineral dan gaya antar partikel yang mungkin bekerja padanya. Struktur tanah antara lain meliputi gradasi, susunan partikel, angka pori, bahan perekat dan gaya elektris yang berhubungan dengan itu. Struktur adalah suatu sifat yang menghasilkan respon terhadap perubahan eksternal di dalam lingkungan seperti beban, air, temperatur dan faktor-faktor lainnya.
Soedarmo dan Prayoto (1985) menyatakan bahwa struktur tanah menentukan sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas menahan air. Struktur tanah dapat dipelajari dari dua macam aspek, yaitu yang pertama adalah aspek statik yaitu ciri-ciri tanah yang diakibatkan langsung oleh distribusi agregat pada saat tertentu seperti ruang pori total, permeabilitas, infiltrasi, kadar air dan distribusi agregat. Aspek kedua adalah aspek dinamis atau potensial struktur tanah yaitu ciri-ciri tanah dalam keadaan yang berubah-ubah seperti pf kurva, konduktivitas hidrolik, kemantapan agregat, angka Atterberg dan beberapa sifat mekanik lainya.
Tanah dengan struktur yang baik (granular, remah) mempunyai tata udara yang baik, sehingga unsur-unsur hara lebih mudah tersedia dan lebih mudah diolah. Struktur tanah menentukan sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas menahan air serta sifat-sifat mekanik tanah. Struktur tanah yang baik adalah bentuk membulat, sehingga tidak dapat bersinggungan dengan rapat (Buckman dan Brady, 1982).
3. Permeabilitas Tanah
Wesley (1973) menyatakan bahwa permeabilitas atau daya rembes adalah kemampuan tanah untuk dapat melewatkan air. Air yang mengalir dalam tanah hampir selalu berjalan linier yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk garis yang teratur (smooth curve).
Permeabilitas diartikan sebagai kecepatan bergeraknya suatu cairan pada media berpori dalam keadaan jenuh, atau didefinisikan juga sebagai kecepatan air untuk menembus tanah pada periode waktu tertentu yang dinyatakan dalam cm/jam (Baver, 1969). Permeabilitas juga dapat didefinisikan sebagai sifat bahan
7 berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan mengalir lewat rongga porinya (Hardiyatmo, 1992).
Menurut Bowles (1989), bahan yang memiliki rongga disebut berpori dan bila rongga tersebut saling berhubungan maka ia akan memiliki sifat permeabilitas. Bahan dengan rongga yang lebih besar biasanya mempunyai angka pori yang lebih besar pula, dan karena itu tanah yang padat sekalipun akan lebih tinggi permeabilitasnya dari pada bahan seperti batuan dan beton.
Craig (1991) menyatakan bahwa koefisien permeabilitas terutama tergantung pada ukuran rata-rata pori yang dipengaruhi oleh distribusi ukuran partikel, bentuk partikel dan struktur partikel. Secara garis besar, makin kecil ukuran partikel, makin kecil pula ukuran pori dan makin rendah koefisien permeabilitasnya.
Menurut Herlina (2003) dengan bertambahnya kadar air maka berat isi kering tanah semakin bertambah besar dan koefisien permeabilitas semakin kecil. Pada saat kadar air optimum, berat isi kering tanah mencapai maksimum dan koefisien permeabilitas mencapai minimum. Bila terjadi pertambahan kadar air setelah mencapai optimum, maka berat isi kering tanah menjadi semakin kecil dan koefisien permeabilitas menjadi semakin besar (Buckman dan Brady, 1982). Nilai klasifikasi permeabilitas tanah seperti yang tertera pada Tabel 1 :
Tabel 1. Klasifikasi permeabilitas tanah
Kelas Permeabilitas (cm/jam)
Sangat rendah <0.125 Rendah 0.125-0.5 Agak rendah 0.5-2.0 Sedang 2.0-6.35 Agak cepat 6.35-12.7 Cepat 12.7-25.4 Sangat cepat >25.4
Sumber : Sitorus et al. (1980) dalam Sumarno (2003)
4. Berat Jenis Partikel Tanah
Menurut Hardiyatmo (1992), berat jenis (specific gravity) tanah (Gs) adalah perbandingan antara berat volume butiran padat (γs) dengan berat volume air (γw)
pada temperatur 40C. Berat jenis partikel tanah menunjukkan rata-rata partikel tanah yang membentuk sebuah matriks tanah. Berat jenis dari berbagai jenis tanah
8 berkisar antara 2.65-2.75. Untuk tanah tak berkohesi biasanya nilai berat jenisnya adalah 2.67, sedangkan untuk tanah kohesif tak organik berkisar antara 2.68-2.72. Nilai berat jenis tanah selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Berat jenis tanah (Gs)
Jenis Tanah Berat Jenis
Kerikil 2.65-2.68
Pasir 2.65-2.68
Lanau tak organik 2.62-2.68
Lanau organic 2.58-2.65
Lempung tak organik 2.68-2.75
Humus 1.37
Gambut 1.25-1.80
Sumber : Hardiyatmo (1992)
5. Berat Isi Tanah (Bulk Density)
Menurut Hakim, et al. (1986) berat isi tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat tanah dengan volume tanah total. Berat isi tanah merupakan salah satu indikator kepadatan tanah. Makin padat suatu tanah, maka nilai berat isi tanah semakin besar yang mengakibatkan tanah makin sulit untuk melewatkan air atau ditembus akar tanaman. Hal ini disebabkan oleh ruangan pori yang terdapat di dalam tanah sedikit dan berupa pori mikro.
Menurut Kalsim dan Sapei (2003) nilai berat isi kering selalu lebih kecil dari pada nilai berat isi basah. Nilai berat isi kering bervariasi dari 1000 sampai 1800 kg/m3. Semakin halus partikel tanah atau semakin tinggi kandungan bahan organik maka bulk density akan semakin rendah. Akan tetapi jika kepadatan tanah sangat padat maka tanah bertekstur halus menunjukkan berat isi kering yang lebih besar dari pada bertekstur kasar.
6. Porositas (n) dan Angka Pori (e)
Porositas didefinisikan sebagai perbandingan antara volume rongga (Vv) dengan volume total agregat tanah (V) (Hardiyatmo, 1992), sedangkan menurut Terzaghi dan Peck (1987) porositas adalah rasio ruang pori terhadap volume total agregat tanah. Porositas adalah bagian dari volume tanah yang terisi oleh pori-pori.
9 Porositas tanah umumnya antara selang 0.3-0.75, tetapi untuk tanah gambut nilai n dapat lebih besar dari 0.8. Lebih penting dari porositas adalah sebaran ukuran pori. Tanah berpasir dan tanah berliat mungkin mempunyai porositas yang hampir sama, akan tetapi sifat-sifatnya yang berhubungan dengan simpanan air, ketersediaan air dan aliran air tanah sangat berbeda. Hal ini disebabkan karena pada tanah pasir diameter pori relatif lebih besar dari pada tanah liat (Hardiyatmo, 1992).
Angka pori (nisbah void) adalah rasio ruang pori terhadap volume bahan padat (Terzaghi dan Peck, 1987). Menurut Das (1993) angka pori merupakan perbandingan antara volume pori dan volume butiran padat, sedangkan Dunn, et
al. (1979) menyatakan bahwa angka pori adalah rasio antara volume pori dan
volume bahan padat, yang dinyatakan dalam bentuk desimal. Angka pori merupakan fungsi dari kepadatan tanah.
7. Potensial Air Tanah (pF)
Menurut Kalsim dan Sapei (2003) muka air tanah (water table) atau
preatic surface adalah suatu batas dalam tanah dimana tekanannya sama dengan
tekanan atmosfer. Daerah di atas tanah disebut zone tak jenuh, meskipun sedikit di atas batas tersebut masih dalam keadaan jenuh karena adanya proses kenaikan kapiler. Air dalam zone tak jenuh disebut lengas tanah (soil moisture), sedangkan istilah air tanah (ground water) umumnya berkaitan dengan air dalam daerah jenuh di bawah muka air tanah.
b. Sifat Mekanik Tanah 1. Pemadatan Tanah
Pemadatan tanah adalah suatu proses dimana udara dari pori-pori dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis. Cara mekanis yang dipakai untuk memadatkan tanah dapat bermacam-macam, antara lain dengan cara menggali atau mencangkul. Untuk setiap daya pemadatan tertentu kepadatan yang tercapai tergantung pada kadar airnya. Bila kadar air rendah maka tanah akan keras atau kaku sehingga sulit dipadatkan. Bila kadar air ditambah maka air itu akan berfungsi sebagai pelumas sehingga tanah akan semakin mudah dipadatkan. Pada
10 kadar air tinggi kepadatannya akan menurun karena pori-pori tanah menjadi penuh terisi oleh air yang tidak dapat dikeluarkan dengan cara memadatkan. Pemadatan tanah biasanya diukur (dinilai) dengan angka pori dan lebih tinggi derajat kepadatannya. Jadi untuk menentukan kadar air optimum biasanya dibuat grafik berat kering terhadap kadar air (Wesley, 1973).
Menurut Terzaghi dan Peck (1987) tingkat pemadatan tertinggi diperoleh apabila kadar air mempunyai suatu nilai tertentu yang disebut kadar kelembaban optimum (optimum moisture content). Prosedur untuk mempertahankan agar kadar air mendekati nilai optimumnya selama pemadatan timbunan dikenal sebagai kontrol kadar kelembaban (moisture content control).
Pengujian pemadatan di laboratorium dapat dilakukan dengan beberapa metode yang didasarkan pada perbedaan cara pelaksanaan pemadatannya antara lain adalah (Sosrodarsono dan Takeda, 1977) :
a. Pemadatan tumbuk yaitu dengan menjatuhkan sebuah penumbuk di atas contoh bahan.
b. Pemadatan tekan yaitu pemadatan yang didasarkan pada prinsip pengoperasian pada contoh bahan dengan dongkrak hidrolis.
c. Pemadatan getar yaitu pemadatan yang menggunakan daya getaran mesin vibrasi.
Pemadatan tanah terjadi bila proses mekanis yang menyebabkan partikel tanah semakin mendekat. Hal-hal yang mempengaruhi pemadatan tanah adalah kadar air (water content), keragaman ukuran butiran tanah (distribution of soil
particles) dan macam usaha pemadatan (compactive effort) (Lambe, 1951 dalam
Koga, 1991).
2. Konsistensi Tanah
Istilah konsistensi berhubungan dengan derajat adhesi antara partikel tanah dan tahanan yang muncul guna melawan gaya yang cenderung berubah dan meruntuhkan agregat tanah. Konsistensi digambarkan dengan istilah-istilah seperti keras, kaku, rapuh, lengket, plastik, dan lunak (Terzaghi dan Peck, 1987). Menurut Hakim, et al. (1986) konsistensi tanah tergantung pada tekstur, sifat, jumlah koloid-koloid inorganik dan organik, struktur dan terutama kandungan air
11 tanah. Dengan berkurangnya kandungan air, umumnya tanah-tanah akan kehilangan sifat melekatnya (stickness) dan plastisitasnya sehingga dapat menjadi gembur (friable) dan lunak (soft) dan akhirnya jika kering akan menjadi coherent.
Sumarno (2003) menyatakan bahwa konsistensi tanah biasanya dinyatakan dengan batas cair dan plastis (disebut juga batas Atterberg). Atterberg (1991) dalam Darmastuti (2005) memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kandungan kadar airnya, yaitu :
1) Batas Cair (Liquid Limit)
Batas cair (LL) adalah batas atas dari rentang kadar air dimana tanah masih bersifat plastis atau dapat dikatakan sebagai batas atas dari daerah plastis. Batas cair biasanya ditentukan dari pengujian Cassagrande. Batas cair merupakan kadar air tanah dalam persen berat kering.
2) Batas Plastis (Plastic Limit)
Batas plastis (PL) merupakan batas bawah daerah plastis dimana kadar air tanah pada kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu persentase kadar air tanah dengan diameter silinder 3.2 mm mulai retak-retak bila digulung.
3) Indeks Plastisitas (Plasticity Indeks)
Indeks plastisitas (IP) adalah selisih dari batas cair dan batas plastis. Jika tanah mempunyai kadar interval air daerah plastis yang kecil, maka keadaan ini disebut tanah kurus. Sebaliknya, jika tanah mempunyai kadar interval air daerah plastis yang besar disebut tanah gemuk (Bowles, 1989 dalam Darmastuti, 2005).
B. Tanggul
Sosrodarsono dan Takeda (1977) menyatakan bahwa tanggul adalah bendungan urugan homogen, karena bahan yang membentuk tubuh tanggul terdiri dari tanah yang hampir sejenis dan gradasinya (susunan ukuran butiran tanah) hampir seragam. Tanggul saluran adalah tanggul tanah yang berfungsi untuk menahan aliran air dan menyangga permukaan air sehingga air yang masuk ke saluran dapat dikendalikan. Apabila garis rembesan memotong lereng hilir suatu tanggul, maka akan terjadi aliran-aliran filtrasi keluar menuju permukaan lereng
12 tersebut dan terlihat gejala keruntuhan atau kelongsoran kecil pada permukaan lereng hilir.
Tanggul selalu menghadapi masalah stabilitas tubuh tanggul. Hal ini disebabkan karena hampir seluruh tubuh tanggul terletak di bawah garis rembesan (seepage line). Tubuh tanggul selalu dalam kondisi jenuh, sehingga daya dukung, kekuatan geser tanah serta sudut geser alamiahnya menurun pada tingkat yang paling rendah. Semakin rendah garis rembesan di hilir tubuh tanggul, maka ketahanannya terhadap gejala kelongsoran akan meningkat dan stabilitas tanggul akan meningkat pula.
Menurut DPU (1986), rembesan terjadi apabila tubuh tanggul harus mengatasi beda tinggi muka air dan jika aliran yang diakibatkannya meresap masuk ke dalam tanah di sekitar tanggul. Aliran ini mempunyai pengaruh yang merusakkan stabilitas tanggul karena terangkutnya bahan-bahan halus dapat menyebabkan erosi bawah tanah. Jika erosi bawah tanah sudah terjadi, maka terbentuk jalur rembesan antara bagian hulu dan bagian hilir tanggul. Keadaan ini akan mengakibatkan kerusakan sebagai akibat terkikisnya tanah pondasi.
a. Dimensi Tanggul
DPU (1986) menyatakan dimensi tanggul adalah sebagai berikut : 1. Tinggi tanggul (Hd)
Tinggi tanggul adalah beda tinggi tegak antara puncak dan bagian bawah dari pondasi tanggul. Permukaan pondasi adalah dasar dinding kedap air atau dasar zona kedap air. Apabila pada tanggul tidak terdapat dinding atau zona kedap air, maka yang dianggap permukaan pondasi adalah garis perpotongan antara bidang vertikal yang melalui tepi hulu mercu tanggul dengan permukaan pondasi alas tanggul tersebut. Mercu adalah bidang teratas dari suatu tanggul yang tidak dilalui oleh luapan air dari saluran.
2. Tinggi Jagaan (Free board) (Hf)
Tinggi jagaan adalah perbedaan antara elevasi permukaan maksimum rencana air dalam saluran dengan elevasi tanggul. Elevasi permukaan rencana merupakan elevasi banjir rencana saluran. Elevasi permukaan air penuh normal
13 atau elevasi permukaan banjir rencana, dalam keadaan demikian yang disebut elevasi permukaan air maksimum rencana adalah elevasi yang paling tinggi yang diperkirakan akan dicapai oleh permukaan air saluran tersebut.
3. Kemiringan Lereng (Talud)
Kemiringan rata-rata lereng tanggul (hulu dan hilir) adalah perbandingan antara panjang garis vertikal yang melalui puncak dan panjang garis horizontal yang melalui tumit masing-masing lereng tersebut (Perwira, 2004). Nilai kemiringan talud untuk tanggul tanah homogen tertera pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai kemiringan talud yang dianjurkan untuk tanggul tanah homogen Klasifikasi tanah *) Kemiringan sungai Kemiringan talud tanah GW, GP, SW, SP Lulus air, tidak dianjurkan
GC, GM, SC, SM 1 : 2.5 1 : 2
CL, ML 1 : 3 1 : 2.5
CH, MH 1 : 3.5 1 : 2.5
Sumber : DPU (1986)
*) Menurut The Unified Soil Classification System
Ket : G (gravel = kerikil), S (sand = pasir), C (clay = lempung), M (silt = lanau), L (plastisitas rendah), H (plastisitas tinggi), W (gradasi baik), P (gradasi tidak baik).
b. Piping
Soedibyo (1993) menyatakan piping adalah erosi yang sangat cepat sebagai akibat rembesan terpusat lewat tubuh atau pondasi bendungan urugan. Air meresap melalui timbunan tanah, lapisan kedap air atau pondasi bendungan.
Menurut Terzaghi dan Peck (1987) sebagai dasar tanggul di atas pondasi tanah mengalami keruntuhan pembentuk mendadak aliran dalam saluran atau terowongan berbentuk pipa yang terletak di antara tanah dan pondasi. Bila air yang tersimpan keluar dari reservoir dan memasuki jalur keluar, maka lebar dan kedalaman jalur bertambah dengan cepat sampai pondasi struktur terangkat dan menyebabkan struktur hancur fragmen yang akan dihancurkan oleh aliran air yang deras. Peristiwa semacam ini sebagai keruntuhan oleh saluran pipa (gejala piping). Lebih lanjut Soedibyo (1993) menyatakan bahwa dengan adanya tekanan air di sebelah hulu maka ada kecenderungan terjadinya aliran air yang melewati
pori-14 pori di dalam tanah. Apabila gaya yang menahan lebih besar dari gaya yang mengalirkan maka aliran air ini akan terjadi. Kalau hal ini terjadi butir-butir kecil dari tanah akan hanyut dan terjadi erosi yang akan makin lama makin besar dan biasanya terjadi dalam waktu yang sangat cepat. Setelah tanah yang hanyut makin besar maka dalam tubuh tanggul makin cepat berlubang, kemudian akan hancur dan inilah yang disebut gejala piping. Piping dapat terjadi bila qout > qc. Debit
kritis (qc) besarnya sekitar 5% dari debit pemasukan (qin).
C. Debit Rembesan
Debit rembesan (aliran) adalah kapasitas rembesan air yang mengalir ke hilir melalui tubuh dan pondasi tanggul. Debit rembesan suatu tanggul mempunyai batas-batas tertentu yang apabila debit rembesan melampaui batas tersebut, maka kehilangan air yang terjadi akan cukup besar. Di samping itu debit rembesan yang besar dapat menimbulkan gejala suforsi piping serta gejala sembulan (boiling) yang sangat membahayakan kestabilan tubuh tanggul (Sosrodarsono dan Takeda, 1977). Menurut Soedibyo (1993) debit rembesan harus dibatasi yaitu 2% - 5% dari debit rata-rata yang masuk ke dalam waduk atau saluran. Semakin besar debit rata-rata yang mengalir pada sebuah saluran irigasi maka persentase maksimal yang diambil harus semakin kecil.
Hukum Darcy tepat untuk aliran rembesan di dalam tanah. Hukum ini mengasumsikan bahwa aliran air di dalam tanah merupakan aliran laminer dan merupakan konsep dasar proses aliran air di dalam tanah dengan beberapa pengecualian. Asumsi lain adalah interaksi antara cairan dan tanah tidak menghasilkan perubahan dalam “fluidity” atau “permeability” dengan berubahnya gradien serta kondisi isothermal atau (isotropik) berlaku pada contoh tanah (Tampubolon, 1988).
Besarnya debit rembesan yang terjadi pada tanggul dapat diperkecil dengan cara (DPU, 1986) :
a. Pemakaian bahan pelapis dari beton, aspal, karet, plastik dan sebagainya. b. Pemakaian adukan encer (grout).
c. Pemakaian filter pada bagian keluar dari elemen yang tidak tembus air. d. Pemakaian inti atau dinding halang dengan koefisien permeabilitas yang
15 Hukum Darcy dapat digunakan untuk menghitung debit rembesan yang melalui struktur bendungan. Dalam merencanakan sebuah bendungan, perlu diperhatikan stabilitasnya terhadap bahaya longsoran, erosi lereng dan kehilangan air akibat rembesan yang melalui tubuh bendungan. Terdapat beberapa metode untuk menghitung debit rembesan yang melewati tanggul yang dibangun dari tanah urugan homogen di antaranya adalah :
1. Metode Cassagrande
Cassagrande (1973) dalam Hardiyatmo (1992) mengusulkan metode untuk menghitung rembesan lewat tubuh tanggul yang didasarkan pada pengujian model. Parabola AB berawal dari titik A’ seperti yang diperlihatkan dalam Gambar 3 (Hardiyatmo, 1992) dengan A’A = 0.3 x (AD). Menurut Cassagrande debit rembesan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
q = k a sin2 α……… (1) a = √(d2 + H2) - √(d2 – H2 – ctg2 α)………(2) dimana :
q = debit rembesan (m3/det)
k = koefisien permeabilitas (m/det) α = sudut hilir tanggul
d = jarak horizontal antara E dan C (m) a = panjang zona basah (m)
H = tinggi muka air (m)
16 2. Metode Grafik
Taylor (1948) dalam Sosrodarsono dan Takeda (1977) memberikan penyelesaian dalam bentuk grafik. Prosedur untuk mendapatkan debit rembesan dengan metode grafik adalah dengan menentukan perbandingan nilai d terhadap H dari Gambar 3. Berdasarkan nilai d/H dan α maka nilai m dapat diperoleh dari grafik pada Gambar 4 (Sosrodarsono dan Takeda, 1977). Panjang zona basah (a) dihitung dengan menggunakan rumus :
a = mH/sinα……….. (3)
Berdasarkan nilai a debit rembesan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1.
Gambar 4. Grafik perbandingan antara α terhadap d/H
3. Metode Bowles
Berdasarkan Gambar 5 (Bowles,1989) jumlah rembesan pada tanggul urugan dapat diketahui dengan menghitung panjang zona basah (a) pada bagian hilir tanggul (Bowles, 1989) dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
a =
(
d/cosβ) - √((d2/cos2β) – (H2/sin2β)) untuk β ≤ 300…….... (4) q = ka sin β tan β ………...…… (5) dimana :a = panjang zona basah (m)
d = jarak antara titik asal dari garis freatik dengan ujung bawah hilir (m) H = tinggi tekan air (beda tinggi muka air hulu dan muka air hilir) (m) Β = sudut antara muka tanggul bagian hilir dan dasar tanggul.
17 Perhitungan ini dapat digunakan untuk perhitungan jumlah rembesan dan biasanya direkomendasikan untuk memperoleh penyelesaian yang cepat apabila β ≤ 300
. Apabila β > 300, pemakaian persamaan 4 dan 5 dapat memberikan yang cukup memuaskan tentang jumlah rembesan pada beberapa kasus (Bowles, 1989).
Gambar 5. Garis rembesan dalam tubuh tanggul
Wesley (1973) menyatakan garis rembesan (line of seepage atau free
surface) adalah batas paling atas dari daerah dimana rembesan mengalir, seperti
garis CD pada Gambar 5. Jadi sebenarnya garis rembesan adalah sama dengan muka air tanah. Rembesan air mengalir sejajar dengan garis ini sehingga garis rembesan juga merupakan garis aliran.
Menurut Fukuda dan Tutsui (1973) dalam Anwar (1995) perembesan air secara lateral (seepage) dan secara vertikal (perkolasi) dipengaruhi oleh permeabilitas, porositas, tekstur, kedalam pori, kelembaban dan muka air tanah. Perkiraan rembesan penting dalam pembangunan bendungan baik jenis urugan, termasuk tanggul, maupun beton. Sebagian besar bendungan dapat terjadi rembesan baik melalui bendungan itu sendiri (pada jenis bendungan urugan), maupun melalui dasarnya (untuk bendungan urugan maupun beton). Apabila material dasar dan pinggirnya merupakan batuan, sering batuan tersebut disuntik adukan encer (grouting) untuk mengisi retakan-retakan dan mengurangi permeabilitas. Suntikan adukan encer kadang-kadang digunakan untuk mengurangi permeabilitas apabila material dasarnya berupa tanah (Bowles, 1989).
18 D. Program Geoslope
Program Geoslope dibuat oleh sebuah perusahaan yang bernama Geo-Slope International, Ltd yang berada di Kanada. Geo-Slope International berdiri sejak tahun 1997. Geoslope adalah suatu program yang digunakan pada bidang geoteknik dan modeling geo-environment. Program Geoslope terdiri dari
SLOPE/W, SEEP/W, SIGMA/W, QUAKE/W, TEMP/W dan CTRAN/W.
Program-program ini satu sama lain saling berhubungan sehingga dapat digunakan dalam menganalisis berbagai jenis permasalahan dengan memilih jenis program yang sesuai untuk tiap-tiap masalah yang berbeda (http://www.geo-slope.com). Manfaat dari setiap program adalah :
1. Slope/w adalah program untuk menghitung faktor keamanan dan stabilitas lereng.
2. Seep/w adalah program untuk meneliti rembesan bawah tanah.
3. Sigma/w adalah program untuk menganalisa tekanan geoteknik dan masalah deformasi.
4. Quake/w adalah program untuk menganalisa gempa bumi yang berpengaruh terhadap perilaku tanggul, lahan, kemiringan lereng, dll. 5. Temp/w adalah program untuk menganalisa masalah geothermal.
6. Ctran/w adalah program yang dapat digunakan bersama dengan Seep/w untuk model pengangkutan zat-zat pencemar.
Seep/w merupakan program yang digunakan dalam menganalisa rembesan
air dalam tanah dan tekanan air rembesan, yang membuat material menyerap air seperti tanah dan batu. Seep/w dapat diaplikasikan dalam menganalisis dan mendesain pada bidang geoteknik, sipil hidrogeologika dan proyek pembangunan tambang. Keistimewaan program Seep/w di antaranya adalah :
1. Jenis analisa meliputi kondisi aliran steady state (mantap), aliran unsteady
state (tidak mantap), aliran 2D dan aliran 3D.
2. Jenis boundary condition (kondisi batas) meliputi total head, pressure head dan lain sebagainya. Kondisi batas dapat diatur dan dibatalkan untuk mengetahui bentuk kondisi rembesan.
3. Volume air dan fungsi konduktivitas dapat diperkirakan dari parameter dasar dan fungsi grain size (ukuran butiran).
19 4. Penggambaran aliran air lebih jelas.
5. Pada program Seep/w memungkinkan untuk membatalkan dan mengurangi perintah-perintahnya.
Penelitian ini hanya akan mengaplikasikan penggunaan Seep/w. Dari hasil akhir program Seep/w dapat diketahui arah/vektor aliran, garis rembesan, pola aliran (flow net) dan debit rembesan yang diduga terjadi pada tubuh tanggul.
20 III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah dan Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Mei sampai Agustus 2009.
B. Bahan dan Alat 1. Bahan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
a. Contoh tanah jenis Gleisol yang berasal dari Kebon Duren, Depok, Jawa Barat yang terletak pada 106049´13.7˝ BT dan 06026´55.1˝ LS. b. Lem resin + katalis
c. Air destilasi d. Larutan H2O2 6%
2. Alat
a. Oven n. Sendok pengaduk
b. Desicator o. pelantak (rammer)
c. Timbangan p. Stopwatch
d. Obeng q. Gelas ukur
e. Cangkul r. Gelas plastik
f. Kotak tumbuk manual s. Selang
g. Wadah/ember/cawan t. Kamera digital
h. Pisau u. Hidrometer
i. Termometer v. Dongkrak hidrolik j. Piknometer w. Kotak model tanggul k. Penyemprot air & Corong x. Meteran
l. Pemadat tanah (Proctor test) y. Alat uji permeabilitas
m. Saringan (4760, 2000, 840,420 , z. Alat uji pF 250,105,75) µm
21 C. Metode Penelitian
a. Pengambilan Contoh Tanah
Sebagai bahan timbunan model tanggul digunakan contoh tanah tidak utuh (terganggu). Contoh tanah tersebut diambil dengan alat cangkul pada kedalaman 20-40 cm, kemudian tanah dikeringkan dengan udara untuk mengurangi kadar airnya sehingga memudahkan dalam pengayakan. Tanah yang kering selanjutnya disaring dengan saringan 4760 m sesuai dengan uji pemadatan standar JIS A 1210-1980 ditutup rapat untuk menjaga agar tidak terjadi penguapan air tanah yang berlebihan.
b. Pengukuran Sifat Fisik Tanah 1. Pengukuran Kadar Air
Pengukuran kadar air pada contoh tanah dilakukan dengan metode
gravimetrik atau dengan menggunakan metode JIS A 1203-1978. Kadar air tanah
dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Sapei, et al., 1990) :
w = x 100 %... (6)
dimana :
w = kadar air tanah (%)
ma = berat tanah basah dan wadah (g) mb = berat tanah kering oven dan wadah (g) mc = berat wadah (g)
2. Uji Tekstur
Uji tektur dilakukan untuk menentukan distribusi (sebaran) ukuran setiap butir partikel tanah. Distribusi ukuran partikel tanah ditentukan oleh variasi diameter partikel dan berdasarkan persentase berat setiap fraksi terhadap berat total. Metode yang digunakan sesuai standar JIS A 1204 – 1980 (Sapei et al, 1990).
3. Uji Permeabilitas
Permeabilitas merupakan kemampuan fluida untuk mengalir melalui medium yang berpori. Pengujian permeabilitas menggunakan metode ”falling
22
head”. Untuk mendapatkan koefisien permeabilitas tanah dengan metode ini
digunakan persamaan :
Kr = ... (7)
dimana :
Kr = koefisien permeabilitas tanah pada suhu T0C
a = luas permukaan pipa gelas (cm2) l = panjang contoh tanah (cm)
A = luas permukaan contoh tanah (cm2) T = waktu (detik)
h1 = tinggi minikus atas (cm)
h2 = tinggi minikus bawah (cm)
Permeabilitas pada suhu standar (T = 200C) dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Sapei, et al., 1990) :
K20 = (µT / µ20) KT ... (8)
dimana :
K20 = koefisien permeabilitas pada suhu standar (T = 200C)
µT = Viskositas air pada suhu T0C
µ20 = viskositas air pada suhu 200C
KT = koefisien permeabilitas pada suhu T0C
23 4. Pengukuran Berat Jenis Tanah
Metode pengukuran berat jenis tanah yang digunakan sesuai dengan standar JIS A 1202 – 1978 (Sapei et al, 1990) dan menggunakan persamaan :
Gs = ……… (9)
dimana :
ms = Berat tanah kering oven di dalam piknometer, g
ma = Berat piknometer dan air pada suhu TºC, g
mb = Berat tanah, air, dan piknometer pada TºC, g
5. Pengukuran Berat Isi (Bulk Density)
Pengukuran berat isi (bulk density) dilakukan pada contoh tanah utuh. Pengukuran berat isi menggunakan persamaan (Das, 1993) :
t = ………..………..…… (10)
d = ………..…………...……… (11)
dimana :
t = berat isi basah (g/cm3) d = berat isi kering (g/cm3)
Wtb = berat tanah basah (g)
Wtk = berat tanah kering oven (g)
V = volume tanah (cm3) W = kadar air (%)
Pada uji pemadatan, nilai berat isi kering maksimum dari beberapa selang kadar air merupakan tingkat kepadatan maksimum dari suatu tingkat pemadatan. Sedangkan kadar air pada berat isi maksimum tersebut merupakan kadar air optimum dari suatu pemadatan.
6. Porositas
Porositas (n) adalah bagian dari volume tanah yang diisi oleh pori-pori dan didefinisikan sebagai (Hardiyatmo, 1992) :
24
n = ……….….. (12)
Nisbah antara volume pori-pori (void) dengan bahan padatan disebut angka pori (nisbah void) (e).
e = ………. (13) e = ……...………...…(14) Vv = Vw + Va ……… (15) dimana : n = porositas e = angka pori
V = volume total contoh tanah (cm3) Vv = volume pori (cm3)
Vs = volume butiran padat (cm3)
Vw = volume air dalam pori (cm3)
Va = volume udara dalam pori (cm3)
7. Pengukuran Potensial Air Tanah (pF)
Pengukuran nilai potensial air tanah yang dipadatkan dilakukan dengan menggunakan sand box dan wide range pF meter. Nilai potensial air tanah diambil dari tanah tanggul yang telah dialiri dengan menggunakan ring sample.
Sand box digunakan untuk pengujian nilai pF 0 – 1.0, sedangkan wide range pF meter digunakam untuk nilai pF 1.5 – 3.2. Untuk contoh tanah yang diukur pada
nilai pF 4.2 adalah tanah terganggu yang lolos saringan 2000 µm yang diukur di laboratorium Departemen Ilmu Tanah. Pembacaan dalam pengukuran nilai pF dilakukan setelah ± 24 jam, selanjutnya nilai pF tersebut diplotkan dengan nilai kadar air yang didapatkan untuk mendapatkan kurva hubungan antara pF dengan nilai kadar air tersebut.
25 Gambar 7. Sand box
Gambar 8. Wide range pF meter dan automatic pressure controller
c. Pengukuran Sifat Mekanik Tanah 1. Uji Pemadatan
Uji pemadatan dilakukan dengan uji Proctor sebagai uji standar. Metode yang digunakan sesuai standar JIS A 1210 – 1980 1.1.1. Dari uji ini diperoleh kadar air optimum dan berat isi maksimum. Kedua nilai tersebut merupakan nilai uji pemadatan standar sebagai acuan untuk melakukan pemadatan tanggul. Perhitungan untuk pemadatan tanah tersebut menggunakan persamaan berikut (Sapei et al, 1990) :
a) Berat isi basah ( t)
t = ………. (16)
26 Berat isi kering dihitung dengan menggunakan persamaaan 11.
c) Berat isi jenuh ( dsat)
dsat = ……….. (17)
dimana :
m1 = berat cetakan dan piringan dasar (kg)
m2 = berat tanah padat, cetakan dan piringan dasar (kg)
v = kapasitas cetakan (cm3) Gs = berat jenis
w = kadar air (%)
w = berat jenis air (kg/cm3)
Gambar 9. Proctor test dan dongkrak hidrolik
2. Uji Tumbuk Manual
Uji tumbuk manual dilakukan untuk mendapatkan ratio of compaction (RC) > 90% . Pada bahan timbunan tanggul, tanah dipadatkan dengan menggunakan alat tumbuk manual yang memiliki berat, tinggi jatuh, jumlah tumbukan, jumlah lapisan, dan energi serta frekuensi penumbukan yang telah diperhitungkan sehingga besarnya energi yang diberikan melalui jumlah tumbukan akan menunjukkan kepadatan maksimum dan kadar air optimum bahan tersebut. Nilai RC didapatkan dari persamaan berikut :
... (18) d di lapangan
RC =
27 Jumlah energi yang diberikan saat melakukan pemadatan bahan tanah dihitung dengan persamaan :
………... (19) dimana :
CE = jumlah energi pemadatan (kJ/m3) W = berat rammer (kg)
H = tinggi jatuhan rammer (m)
N = jumlah tumbukan pada setiap lapisan L = jumlah lapisan
V = volume cetakan (m3) g = gravitasi (m/detik2)
Setelah didapatkan hasil uji tumbuk manual ini, selanjutnya nilai tersebut dijadikan acuan perbandingan untuk melakukan pemadatan tanah pada model tanggul dengan persamaan sebagai berikut :
N2 = ………..(20)
Dimana :
N2 = jumlah tumbukan pada setiap lapisan pada model tanggul
N1 = jumlah tumbukan pada setiap lapisan pada uji tumbuk manual
L1 = luas kotak tumbuk manual (cm2)
L2 = luas tiap lapisan pada model tanggul (cm2)
Spesifikasi uji tumbuk manual ini seperti tertera pada Tabel 4, sedangkan alat uji tumbuk manual pada Gambar 10.
Tabel 4. Spesifikasi uji tumbuk manual
Komponen Satuan Nilai
Berat rammer Kg 2.05 Tinggi jatuhan M 0.3 Cetakan panjang M 0.4 Lebar M 0.3 Tinggi M 0.1 W x H x N x L x g CE = V
28 Gambar 10. Kotak tumbuk manual dan pelantak (rammer)
3. Pengujian Konsistensi Tanah
Metode pengukuran konsistensi tanah untuk batas cair (liquid limit) yang digunakan merupakan standar JIS A 1205-1980 dan peralatan yang digunakan disebut LL Device Grooving Tools. Sedangkan untuk pengukuran batas plastis (plastic limit) menggunakan metode standar JIS A 1206-1970 (1978). Nilai-nilai batas cair dan plastis yang diperoleh akan diplotkan dalam grafik plastisitas untuk mengetahui klasifikasi tanah yang diuji dengan menggunakan Sistem Klasifikasi Tanah Unified (Unified Soil Classification System).
d. Pembuatan Model Tanggul
Model adalah representasi suatu masalah dalam bentuk yang lebih sederhana sehingga lebih jelas dan mudah dikerjakan. Selain itu, pembuatan model juga bertujuan agar biaya yang dikeluarkan lebih murah. Secara umum, model terdiri dari beberapa jenis yaitu model ikonik, model analog, dan model matematik/simbolik. Model ikonik adalah memberikan visualisasi atau peragaan dari permasalahan yang ditinjau, model analog adalah didasarkan pada keserupaan gejala yang ditunjukkan oleh masalah dan dimiliki oleh model, sedangkan model matematik/simbolik adalah menyatakan secara kuantitatif persamaan matematik yang mewakili suatu masalah. Pembuatan model pada penelitian ini sendiri termasuk jenis model ikonik.
Model tanggul dibuat dalam sebuah kotak model yang terbuat dari bahan
acrylic (fiberglass). Kotak model ini dilengkapi dengan inlet, spillway (sebagai
29 Model tanggul yang dibuat direncanakan untuk mengkontrol kedalaman air kurang dari 1.5 m dengan lebar atas minimum tanggul 1.5 m. Tanggul yang direncanakan merupakan model dengan skala 1 : 12 dan “geometrically similar”, yaitu mempunyai skala horizontal dan vertikal yang bernilai sama. Nilai 1 : 12 diambil dengan pertimbangan untuk memudahkan dalam penentuan dan perhitungan dimensi model. Dimensi model tanggul selengkapnya tertera pada Tabel 5.
Tabel 5. Dimensi tanggul
Dimensi Ukuran
Lapangan Model H (tinggi muka air), cm 150 12.5
Hf (tinggi jagaan), cm 60 5.0
Hd (tinggi tanggul), cm 210 17.5
B (lebar atas/mercu), cm 150 12.5
L (lebar bawah), cm 1680 140.0
Hp (tinggi tekanan air), cm 180 15.0
Kemiringan 1/3 1/3
Sumber : Soedibyo (1993)
Gambar 11. Model tanggul
L 1 3 B H Hf Hp Hd
30 Gambar 12. Kotak model tanggul
Dimensi tanggul ditentukan berdasarkan kriteria kemiringan talud. Nilai kemiringan talud yang digunakan dalam pembuatan tanggul adalah 1 : 3 untuk memudahkan perhitungan. Selain itu, kemiringan talud ini sudah cukup aman pada selang tersebut. Lebar bawah tanggul dihitung berdasarkan kemiringan talud dan lebar atas. Sehingga lebar bawah tanggul adalah jumlah lebar atas dan dua kali tinggi tanggul yang dikalikan dengan talud.
e. Pengaliran Air pada Kotak Model Tanggul
Setelah tanah dipadatkan dan membentuk suatu model tanggul kemudian air dialirkan ke dalam kotak model tanggul melalui inlet dengan debit air tertentu. Selama pengaliran air pada kotak model tanggul dilakukan beberapa kegiatan, yaitu :
31 a) Pengambilan foto garis rembesan
Pengambilan foto rembesan pada tubuh tanggul dilakukan 3 menit sekali dari awal pengaliran pada bagian hulu tanggul sampai rembesan berada pada bagian hilir tanggul.
b) Pengukuran debit rembesan
Debit rembesan adalah besarnya jumlah air yang mengalir pada tubuh tanggul. Besarnya debit rembesan dihitung atau diukur dengan menggunakan tiga metode yaitu rumus empiris (berdasarkan persamaan 1 & 5), analisis program Seep/w dan pengukuran pada model tanggul secara langsung. Pada penelitian ini rencananya perhitungan debit rembesan secara langsung dilakukan pada kondisi dimana debit rembesan diperoleh dari air yang keluar di bagian hilir model tanggul (outlet) sampai didapatkan debit outlet yang konstan. Jumlah air yang keluar akan ditampung dengan menggunakan gelas ukur. Selama pengukuran debit rembesan, permukaan air di hulu dipertahankan agar tetap.
Gambar 14. Pengukuran debit outlet
f. Pembongkaran Model Tanggul
Setelah pengaliran air selesai dilakukan, tahap selanjutnya yaitu pembongkaran model tanggul. Sebelum pembongkaran, contoh tanah diambil dengan menggunakan ring sampel tanah untuk dilakukan pengukuran permeabilitas tanah dan uji potensial air tanah (pF). Tanah yang sudah dibongkar
32 dikeringkan udara dan disaring kembali untuk pengujian selanjutnya dengan beberapa ulangan.
g. Pengukuran Permeabilitas Tanah pada Model Tanggul
Setelah selesai pengamatan tahapan selanjutnya yaitu pengujian permeabilitas menggunakan metode falling head dengan contoh tanah diambil dari model tanggul di bagian hilir. Setelah dilakukan pengukuran permeabilitas tersebut, nilai koefisien permeabilitas yang diperoleh digunakan sebagai salah satu input untuk analisis debit rembesan dengan program Geo-Slope jenis Seep/w. Untuk analisis debit rembesan dan panjang zona basah tersebut, selain data koefisien permeabilitas diperlukan juga data-data seperti : jenis bahan, tekanan, tinggi tekan (pressure head) dan unit flux. Pada penelitian ini penentuan analisis debit rembesan selain menggunakan program Seep/w digunakan pula metode pengukuran debit secara langsung (qinlet dan qoutlet) dan berdasarkan rumus empiris
(metode Cassagrande, metode Grafik, dan metode Bowles). Tahapan-tahapan penelitian ini seperti yang tertera pada Gambar 15.
33 Gambar 15. Tahapan penelitian
ya Model tanggul dialiri air
Pembuatan model tanggul
tidak
ya
Uji tumbuk manual
RC > 90 % Mulai
Pengambilan contoh tanah
Pengukuran sifat fisik tanah
Pengukuran konsistensi tanah
Uji pemadatan standar
Debit rembesan Analisis debit rembesan 1. Pengukuran langsung 2. Rumus empiris 3. Program Geoslope Uji permeabilitas & uji pF
Nilai permeabilitas dan pF
tidak
Pembongkaran model tanggul
Pengeringan tanah Pengambilan foto dan pengukuran debit rembesan
34 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Sifat Fisik Tanah
Pada penelitian ini, bahan utama yang digunakan dalam pembuatan model tanggul adalah tanah jenis Gleisol yang berasal dari Kebon Duren, Depok, Jawa Barat. Tanah yang digunakan untuk model tanggul tersebut yaitu tanah pada kedalaman 20-40 cm dan ukuran partikel tanah yang digunakan adalah tanah yang lolos saringan 4760 µm. Hasil penelitian sifat fisik tanah Gleisol tersebut seperti tertera pada Tabel 6, sedangkan hasil perhitungan sifat fisik tanah Gleisol ini selengkapnya tertera pada Lampiran 3.
Tabel 6. Sifat-sifat fisik tanah Gleisol
Karakteristik Satuan Nilai
Berat isi kering g/cm3 1.18
Fraksi
Liat % 45.00
Debu % 30.83
Pasir % 24.17
Berat jenis tanah 2.69
Permeabilitas cm/jam 1.94
Porositas (n) (%) 62.44
Angka pori (e) 1.66
Potensial air tanah (pF) 2.59
Berdasarkan Tabel 6, tanah Gleisol tersebut dapat diklasifikasikan menurut klasifikasi segitiga tekstur sistem USDA. Klasifikasi menurut segitiga tekstur sistem USDA didasarkan pada fraksi liat, debu dan pasir. Hasil penelitian menunjukkan tanah Gleisol tergolong dalam kelas liat seperti terlihat pada Gambar 16. Hal ini disebabkan karena tanah Gleisol tersebut komposisi liatnya lebih besar dibandingkan dengan debu dan pasir .
35 Gambar 16. Klasifikasi tanah Gleisol berdasarkan sistem USDA
Sifat-sifat fisik tanah tersebut dapat mempengaruhi pola penyebaran aliran dan besarnya air yang mengalir dalam tanah. Besarnya nilai koefisien permeabilitas sangat dipengaruhi oleh angka pori (e) dan porositas (n) (Pratita, 2007). Semakin besar angka pori dan porositas suatu tanah maka tanah tersebut semakin mudah untuk meloloskan air. Nilai-nilai sifat fisik tanah Gleisol ini bila dibandingkan dengan tanah Latosol hasil penelitian Herlina (2003) seperti tertera pada Tabel 7, secara umum memiliki karakteristik yang hampir sama satu dengan yang lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa tanah Gleisol dan Latosol berada pada satu golongan kelas yang sama.
Tabel 7. Sifat fisik tanah Latosol
Karakteristik Satuan Nilai
Berat isi kering g/cm3 1.30
Fraksi
Liat % 62.13
Debu % 12.94
Pasir % 24.93
Berat jenis tanah 2.64
Permeabilitas cm/jam 0.015
Porositas (n) (%) 61.00
Angka pori (e) 1.55
Sumber : Herlina (2003)
36 B. Sifat Mekanik Tanah
a. Hasil Uji Konsistensi Tanah
Uji konsistensi tanah Gleisol menggunakan ukuran partikel tanah yang lolos saringan 4760 µm. Uji konsistensi tanah ini dinyatakan dengan batas cair dan plastis (batas Atterberg). Hasil uji konsistensi tanah Gleisol tertera pada Tabel 8, sedangkan hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 3.e.
Tabel 8. Hasil uji konsistensi tanah Gleisol Konsistensi tanah Nilai
Batas cair (%) 74.44
Batas plastis (%) 42.66
Indeks plastisitas (%) 31.78
Berdasarkan Tabel 8, tanah Gleisol tersebut dapat diklasifikasikan menurut sistem klasifikasi Unified. Sistem klasifikasi Unified didasarkan dari hasil analisis konsistensi tanah yaitu menggunakan batas cair dan batas plastis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tanah Gleisol tersebut memiliki nilai batas cair (LL) adalah sebesar 74.44 % dan batas plastis (PL) sebesar 42.66 %. Sedangkan nilai indeks plastisitas (PI) yang merupakan selisih dari batas cair dan batas plastis adalah sebesar 31.78 %. Nilai-nilai batas cair dan indeks plastisitas tersebut diplotkan ke dalam grafik klasifikasi tanah pada Gambar 17. Hasil dari plot tersebut didapatkan bahwa tanah Gleisol berada pada daerah MH yaitu lanau anorganik plastisitas tinggi (Craig, 1987).
Pada penelitian sebelumnya untuk jenis tanah Latosol (Herlina, 2003) diperoleh batas cair sebesar 61.42%, batas plastis sebesar 41.36%, dan indeks plastisitas sebesar 20.06%. Hal ini dapat terlihat bahwa tanah Gleisol mempunyai karakteristik yang hampir sama dengan tanah Latosol, dimana berdasarkan klasifikasi tanah berdasarkan Sistem klasifikasi Unified, baik tanah Gleisol maupun tanah Latosol termasuk ke dalam golongan kelas liat.
37 Gambar 17. Klasifikasi tanah Gleisol berdasarkan sistem Unified
b. Hasil Uji Pemadatan
Uji pemadatan tanah dilakukan dengan uji pemadatan standar (uji proctor). Dari hasil uji pemadatan tersebut diperoleh kadar air optimum, berat isi kering, berat isi basah dan berat isi jenuh. Pada penelitian ini uji pemadatan dilakukan dua kali ulangan dan hasil pengujian tertera pada Tabel 9 dan 10.
Tabel 9. Hasil uji pemadatan standar tanah Gleisol (ulangan 1) Kadar air
(w, %)
Berat isi basah ( t,g/cm
3
)
Berat isi kering ( d,g/cm
3
)
Berat isi jenuh ( dsat,g/cm 3 ) 21.85 1.35 1.11 1.69 24.16 1.38 1.11 1.63 27.48 1.40 1.10 1.55 31.50 1.46 1.11 1.46 *35.98 1.63 1.20 1.37 40.05 1.62 1.16 1.29 42.03 1.61 1.13 1.26 44.34 1.65 1.14 1.23 46.33 1.57 1.07 1.20 48.55 1.58 1.06 1.17 51.43 1.57 1.04 1.13
Keterangan : * = kadar air optimum
38 Tabel 10. Hasil uji pemadatan standar tanah Gleisol (ulangan 2)
Kadar air (w, %)
Berat isi basah ( t,g/cm3)
Berat isi kering ( d,g/cm3)
Berat isi jenuh ( dsat,g/cm3) 15.16 1.24 1.07 1.91 18.47 1.27 1.07 1.80 22.20 1.33 1.09 1.68 25.45 1.38 1.10 1.59 27.48 1.41 1.11 1.55 28.93 1.47 1.14 1.51 31.15 1.51 1.15 1.46 31.76 1.55 1.18 1.45 *35.87 1.64 1.21 1.37 37.70 1.64 1.19 1.34 39.59 1.65 1.18 1.30 42.37 1.65 1.16 1.26
Keterangan : * = kadar air optimum
Dari Tabel 9 dan 10, didapatkan rata-rata kadar air optimum adalah sebesar 35.92 % dan rata-rata berat isi kering maksimum ( dmax) sebesar 1.20 g/cm3. nilai
kadar air optimum dan berat isi kering maksimum tersebut merupakan nilai uji pemadatan standar sebagai acuan untuk melakukan pemadatan, baik uji pemadatan di laboratorium maupun pemadatan di lapangan. Pada penelitian sebelumnya Herlina (2003) untuk jenis tanah latosol diperoleh kadar air optimum sebesar 33.50 %, berat isi kering sebesar 1.30 g/cm3, berat isi basah sebesar 1.74 g/cm3, dan berat isi jenuh sebesar 1.40 %, sedangkan dari penelitian Pratita (2007) diperoleh kadar air optimum sebesar 33.02 %, berat isi kering sebesar 1.26 g/cm3, berat isi basah sebesar 1.68 g/cm3, dan berat isi jenuh sebesar 1.41 %. Hal ini dapat terjadi karena disebabkan oleh jenis tanah yang digunakan berbeda dan juga dapat diakibatkan pada proses pemadatan yang tidak konsisten sehingga energi pemadatan yang diberikan dapat berkurang atau berlebih.
Wesley (1973) menyatakan bahwa tanah yang dipakai untuk pembuatan tanggul, bendungan tanah, atau dasar jalan harus dipadatkan untuk menaikkan kekuatannya, memperkecil kompresibilitas, dan daya rembes air serta memperkecil pengaruh air terhadap tanah tersebut. Tujuan pemadatan tanah di lapangan yaitu memadatkan tanah pada keadaan kadar air optimumnya, sehingga tercapai keadaan yang paling padat. Dengan demikian tanah tersebut akan mempunyai kekuatan yang relatif besar, kompresibilitas kecil, dan memperkecil pengaruh air terhadap tanah.
