1. PENGERTIAN TENTANG TANAH
2. FUNGSI TANAH
3. PEMBENTUKAN DAN JENIS TANAH
4. SIFAT FISIK DAN KETEKNIKAN TANAH
Ahli geologi akhir abad XIX mendefinisikan tanah sebagai lapisan permukaan bumi yang berasal dari bebatuan yang telah mengalami serangkaian pelapukan oleh gaya-gaya alam, sehingga membentuk regolit yaitu lapisan partikel halus.
PENGERTIAN TENTANG TANAH:
FUNGSI
TANAH
1. Tempat tumbuh dan berkembangnya
perakaran tanaman
2. Penyedia kebutuhan primer tanaman (air, udara, dan unsur-unsur hara)
3. Penyedia kebutuhan sekunder tanaman
4. Sebagai habitat biota tanah, baik yang berdampak positif maupun negatif
•O Horizon - Bagian atas, lapisan tanah organik, yang terdiri dari humus daun dan alas (decomposed masalah organik).
•A Horizon - juga disebut lapisan tanah, terdiri dari humus (decomposed masalah organik) dicampur dengan partikel mineral.
•E Horizon - Ini eluviation (leaching) adalah lapisan warna terang terrdiri dari pasir dan lumpur, setelah kehilangan sebagian besar dari tanah liat dan mineral sebagai bertitisan melalui air tanah (dalam proses eluviation).
•B Horizon - juga disebut lapisan tanah sebelah bawah - Mengandung tanah liat dan mineral deposit (seperti besi, aluminium oxides, dan calcium
carbonate) yang diterima dari lapisan di atasnya ketika mineralized bertitisan air dari tanah di atas.
•C Horizon - juga disebut regolith: Terdiri dari sedikit rusak bedrock-up. Tanaman akar tidak menembus ke dalam lapisan ini, sangat sedikit bahan organik yang ditemukan di lapisan ini.
•R Horizon - The unweathered batuan (bedrock) yang lapisan bawah semua lapisan lainnya.
TANAH
Pelapukan berlangsung sangat intensif dan menghasilkan tubuh tanah (tanah residual).
Tanah residual umumnya berada pada permukaan lahan, dimana banyak berkaitan dengan permasalahan geologi teknik terutama kekuatan dan daya dukungnya.
Tanah residual umumnya mempunyai tingkat kembang tinggi apabila jenuh air sehingga menyebabkan penurunan
parameter ketahanannya (strength parameters).
► Untuk maksud teknis tanah dapat didefinisikan sebagai "bahan
yang belum terkonsolidasi di atas batuan padat (solid)".
► Tanah merupakan produk sampingan deposit akibat pelapukan batuan kerak bumi dan/atau batuan yang tersingkap dalam matriks tanah.
PEMBENTUKAN DEPOSIT TANAH
Tanah:
Himpunan mineral, bahan organik, dan
endapan-endapan yg relatif lepas (loose) yg terletak di atas batuan dasar (bedrock)
Proses pelapukan batuan atau proses geologi
lainnya yg tjd di permukaan bumi emmbentuk tanah
Pembentukan tanah : - proses fisik
Proses fisik tjd krn pengaruh:
Erosi
Angin
air, Es
Manusia
PEMBENTUKAN TANAH AKIBAT PELAPUKAN
(
WEATHERING)
► Pelapukan batu menghasilkan bahan dari mana batuan sedimen terbentuk dan menghasilkan tanah
► Pelapukan dapat bersifat mekanis/fisika atau kimiawi.
Pelapukan Mekanis
► Pelapukan mekanis terjadi apabila
batuan berubah menjadi fragmen yang lebih kecil tanpa terjadinya suatu perubahan kimiawi.
► Penyebab pelapukan mekanis:
Pengaruh iklim (temperatur dan curah hujan)
Eksfoliasi
(exfoliation/pengupasan) Erosi oleh angin dan hujan Abrasi
Kegiatan organic
Pelapukan Kimiawi
► Pelapukan kimiawi meliputi
perubahan mineral batuan menjadi senyawa mineral yang baru.
► Proses yang terjadi antara lain :
Oksidasi
Pelarutan (solution) Pelumeran (leaching) Hidrolisi
► Klasifikasi tanah menurut deposit pembentukannya: - tanah residu (residual soil)
► Terbentuk pada lokasinya yang sekarang melalui pelapukan batuan dasar
► Cenderung mempunyai karakteristik:
Mengandung mineral yang telah mengalami pelapukan dari batuan dasar.
Partikelnya cenderung berbentuk persegi atau agak persegi
Ukuran butiran tidak terbatas, maksudnya kalau tanah tersebut diayak, maka partikel yang lolos saringan akan tergantung pada waktu dan energi yang dipakai saat proses pengayakan.
PEMBENTUKAN TANAH AKIBAT
PELAPUKAN
Residual Soil:
► Terbentuk dari pelapukan batuan di satu
tempat dan sekarang dijumpai pada tempat yang lain
► Bahan pemindah antara lain:
Air (alluvial soils) Gletser (glacial soils) Angin (aeolian soils) Gravitasi (colluvial soils) Danau (lacustrine soils) Laut (marine soil)
A
Tanah residual:
Tanah hasil pelapukan yg msh berada di
tempat asalnya
Tanah terangkut (transported soil) : tanah yg
sudah berpindah tempatnya
Lempung: jenis tanah yg bersifat kohesif dan
plastis
Pasir : tanah yg tdk kohesif dan tdk plastis
Lihat gbr klasifikasi butiran tanah pada
Ukuran partikel tanah bervariasi dari 100
mm << hingga <<0,001 mm
Batas-batas interval ukuran dikeluarkan oleh:
BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL
Ilmu Mekanika Tanah:
ilmu yang akan mendasari analisis dan desain
perencanaan suatu pondasi.
Mekanika tanah adalah ilmu yang
mempelajari perilaku tanah dan sifatnya yang diakibatkan oleh tegangan dan regangan
Sedangkan Teknik Pondasi merupakan
aplikasi prinsip-prinsip Mekanika Tanah dan Geologi., yang digunakan dalam perencanaan dan pembangunan pondasi seperti gedung, jembatan, jalan, bendung dan Iain-lain.
Oleh karena itu perkiraan dan pendugaan
terhadap kemungkinan adanya
Pengelompokan jenis tanah dalam praktek
berdasarkan campuran butir:
(1) Tanah berbutir kasar adalah tanah yang
sebagian besar butir-butir tanahnya berupa pasir dan kerikil.
(2) Tanah berbutir halus adaiah tanah yang
sebagian besar butir-butir tanahnya bertipe lempung dan lanau.
Pengelompokan tanah berdasarkan
sifat lekatannya:
(1) Tanah Kohesif: adaiah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara
butir-butirnya. (tanah lempungan = mengandung lempung cukup banyak).
(2). Tanah Non Kohesif : adaiah tanah yang
tidak mempunyai atau sedikit sekali lekatan antara butir-butirny a. (hampir tidak
mengandung lempung misal pasir).
Berat Vol Tanah dan Hubungan2nya
Segumpal tanah dpt tdr dr 2 atau 3 bagian
Tanah kering (2 bagian) butir2 tanah dan
pori2 udara
Tanah yg jenuh (2 bag): bag. padat/butiran &
air pori
Tanah yg tdk jenuh (3 bag): bag padat
W = Ws +Ww
V = Vs + Vw + Va
Berat udara (Wa) = 0
Hubungan2 volume yg sering digunakan dlm
mekanika tanah : kadar air (w), angka pori (e), porositas (n), & derajat kejenuhan (S)
W = Ww +Ws +Wa
(dgn
Wa
= 0), bila Vol udara
(
Va
)= 0, mk tanah menjadi jenuh
Tabel 1.1: Berat jenis tanah
Macam tanah Berat jenis (Gs)
Kerikil 2,65 - 2,68 Pasir 2,65 - 2,68 Lanau anorganik 2,62 - 2,68 Lempung organik 2,58 - 2,65 Lempung anorganik 2,68 - 2,75
Humus 1,37
Tabel 1.2: Derajat kejenuhan & Kondisi Tanah
Keadaan Tanah Derajat kejenuhan (S)
Tanah kering 0
Tanah agak
lembab > 0 - 0,25 Tanah lembab 0,26 - 0,50
Tanah sangat lembab
0,51 - 0,75
Berat vol basah / lembab:
γb= Gs.γw . (1+w)
1 +e
Berat vol jenuh air (S=100%)
Bila tanah terendam air, berat vol apung /
berat vol efektif dinyatakan sbg γ' dengan : γ' = (Gs - 1) . γw = γ sat - γw
1 + e
γw = 1t/m3 atau 9,81 kN/m3
Kerapatan relatif (Dr):
γd (max) = Gs. γw atau e(min) = Gs. γw
- 1
1+e(min) γd(max)
Kerapatan relatif (%);
Dr = γd(max) . γd - γd(min)
γd γd(max) - γd(min)
Kepadatan relatif (Rc):
Rc = γd / γd(max) = Ro = 80 + 0,2 . Dr
Contoh Soal:
1) Pd kondisi di lap, tanah mempunyai vol 10
cm3 & berat basah 18 gram. Berat tanah kering oven adl 16 gram. Jika berat jenis
tanah Gs=2,71. Hitung: kadar air (w), berat vol basah (γb), berat vol kering (γd), angka pori (e), porositas (n), dan derajat
2) Data dr pengujian di lab pd benda uji jenuh menghasilkan angka pori e = 0,45 dan berat jenis Gs = 2,65. Untuk keadaan ini, tentukan berat vol basah (γb) dan kadar airnya !
3) Dari lokasi pengambilan bahan timbunan, diperoleh data bahwa angka pori tanah tsb
e=1,2. Jika jumlah material yg dibutuhkan utk timbunan 15000 m3 dgn angka pori e =0,8.
4) Proyek bendungan memerlukan tanah padat 200000 m3 dgn angka pori e=0,60. Dari peta terlihat 2 lokasi yg memungkinkan utk
pengambilan tanah ini. Dari survei di kedua lokasi diperoleh data sbb:
Pilihlah tempat pengambilan yg lebih ekonomis
Lokasi pengambi
lan
Angka pori
(e)
Upah angkutan
per m3
BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL
ANALISIS MEKANIS TANAH:
1. Analisis Ayakan : untuk partikel berdiameter > 0,075 mm.
ANALISIS AYAKAN
10 2,000 100 0,150
16 1,180 140 0,106
20 0,850 170 0,088
30 0,600 200 0,075
ANALISIS HIDROMETER
Bekerja berdasarkan prinsip
sedimentasi butiran tanah di dalam air yang ditentukan oleh kecepatan
partikel tanah.
ASTM 152H hydrometer
(ASTM = American Society for Testing and Materials)
= kecepatan
s = unit berat dari partikel tanah
w = unit berat air
= viskositas air
D = diameter partikel tanah Hukum Stokes
L1 = jarak dari puncak atas labu ke titik pmbacaan
L2 = panjang labu hidrometer = 14 cm
VB = volume labu hidrometer = 67 cm3
A = Luas penampang tabung silinder = 27,8 cm2
ANALISIS HIDROMETER
Gs= specific gravity of soil solids Hukum Stokes
Apabila satuan yang digunakan adalah g, cm, dan menit maka: pada temperatur air pada saat test.
ANALISIS HIDROMETER
K adalah fungsi dari Gs dan yang bergantung pada temperatur air pada saat test.
(min) ) (
t
CONTOH ANALISIS AYAKAN
No. Ayakan Diameter
(mm)
Massa tertahan
(g)
Persen tertahan
(%)
Persen lolos
(%)
10 2.000 0 0 100.00
16 1.180 9.0 2.2 97.80
30 0.600 24.66 5.48 92.32
40 0.425 17.60 3.91 88.41
60 0.250 23.90 5.31 83.10
100 0.150 35.10 7.80 75.30
200 0.075 59.85 13.30 62.00
loyang - 278.99 62.00 0
KURVA DISTRIBUSI BUTIRAN
Tanah A:
- Kerikil (>4,75 mm)
- Pasir (4,75 mm - 0,075 mm) - Lanau/lempung (<0,075 mm)
Ukuran Efektif = D10
Koefisien keseragaman = Cu
Koefisien gradasi = Cc
Cu dan Cc berguna untuk klasifikasi tanah berbutir kasar
Kurva I : gradasi buruk (purely graded) Kurva II : gradasi baik (well graded) Kurva III : gradasi senjang (gap graded)
Ciri well graded:
Cc = 1 – 3 (kerikil dan pasir) Cu > 4 (kerikil)
Cu > 6 (pasir)
KURVA DISTRIBUSI BUTIRAN
SIFAT FISIK DAN TEKNIK tanah
Tanah di alam terdiri dari campuran
butiran – butiran mineral dengan atau
tanpa kandungan bahan organik.
Sifat-sifat teknis tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat batuan induk yang merupakan material
1. Identifikasi tanah:
Batuan dasar (Bad rock)
Batuan yang masih berada di tempat aslinya, biasanya menyebar, baik ke arah vertikal maupun horisontal. Material ini, umumnya berada di bawah tanah dengan kedalaman yang bervariasi.
Batu Boulder
Batu ini merupakan pecahan dari batuan dasar, umunmya berdiameter di antara 25 sampai 30 cm. Batuan lebih kecil dari boulder disebut coblles (diameter 5 sampai 7,5 em) dan pebbles (minimum berdiameter 1/8 sampai ¼ inci). Namun penamaan tersebut bergantung pada klasifikasi mana yang dipakai.
Lanau Organik
adalah tanah berbutir halus yang terdiri dari fraksi-fraksi tanah mikroskopis yang mengembangkan plastisitas atau kohesi
Butiran lempung
Istilah dalam identifikasi tanah yang khusus:
Caliche adalah : gumpalan yang terdiri dari pasir, kerikil dan lempung yang terikat oleh karbonat. Caliche umumnyaterdapat dilokasi kering atau gersang.
Loam adalah: campuran pasir, lempung dan lanau yang proporsinya hampir sama. Loam juga disebut tanahatas atau topsoil
Gumbo adalah :material lempung atau loam yang sangat ulet (tidak mudah putus) pada saat basah.
Muck adalah lapisan tipis campuran tanah berair dengan material organik
2. Analisis Ukuran Butiran
Variasi ukuran butir tanah dan proporsi distribusinya merupakan indikator yang sangat berguna untuk mengetahui perilaku tanah dalam mendukung beban.
Sebagai contoh, jika tanah terdiri dari berbagai macam ukuran butiran, maka tanah tersebut akan lebih padat dan stabil daripada tanah yang terdiri dari butiran-butiran yang seragam. Karena tanah yang berisi berbagai macam ukuran butiran mempunyai sifat-sifat yang baik, maka tanah ini disebut bergradasi baik (well graded). Sebaliknya, tanah yang terdiri dari sedikit variasi
ukuran butiran, kurang dapat mendukung beban dengan baik. Tanah ini disebut
tanah bergradasi-buruk (poorly-graded), yang umumnya sangat sulit
Distribusi ukuran butir tanah berbutir kasar ditentukan dari analisis saringan. Ukuran
3. Jenis dan Sifat-sifat Teknis Tanah
a)Ta
n
ah Granu
l
er
b)Tanah Kohesif
B. Ta
n
ah Granu
l
er
pasir, kerikil, batuan, dan campurannya, mempunyai sifat-sifat teknis yang sangat baik
Sifat sifat tanah tersebut, antara lain:
1. Merupakan material yang baik untuk mendukung bangunan dan badan jalan, karena
mempunyai kapasitas dukung yang tinggi dan penurunan kecil,
2. Merupakan material yang baik untuk tanah urug pada dinding penahan tanah, struktur bawah tanah,
3. Tanah yang baik untuk timbunan, karena mempunyai kuat geser yang tinggi.
4. Bila tidak dicampur dengan material kohesif, tidak dapat digunakan sebagai bahan
tanggul, bendungan, kolam, dan lain- lain, karena permeabilitasnya besar. Galian pada
Faktor yang berpengaruh terhadap sifat teknis
pada tanah granular
1. Ke
r
a
p
a
t
an r
el
atif
2. B
e
ntuk d
a
n ukur
an b
u
t
i
ran
Ke
r
a
p
a
t
an r
e
l
atif
Kuat geser dan kompresibilitas tanah granuler tergantung dari kepadatan butiran yang biasanya dinyatakan dalam kerapatan relatif (Dr).
bentuk dan ukuran butirannnya
. Semakin besar dan kasar permukaan butiran, semakin besar kuat gesemya. Oleh pengaruh gaya geser, butiran yang kecil mudah sekali menggelinding, sedang pada butiran yang
besar, akibat geseran, butiran akan memasak satu sama lain. Demikian pula mengenai
Kapasitas dukung
Tanah pasir yang juga merupakan material granuler, mempunyai kapasitas dukung dan kompresibilitas yang sarna seperti kerikil.
Namun, jika tidak padat, nilai kapasitas dukung menjadi rendah oleh persyaratan besamya
penurunan.
(b)
Tanah Kohesif
Tanah kohesif, seperti: lempung, lempung berlanau, lempung berpasir atau berkerikil yang sebagian besar butiran tanahnya terdiri dari butiran halus. Kuat geser tanah jenis ini ditentukan terutama dari kohesinya.
Tanah-tanah kohesif, umumnya, mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: (1) Kuat geser rendah.
(2) Bila basah bersifat plastis dan mudah mampat (mudah turun). (3) Menyusut bila kering dan mengembang bila basah.
(4) Berkurang kuat gesemya, bila kadar air bertambah.
(5) Berkurang kuat gesemya, bila struktur tanahnya terganggu.
(6) Berubah volumenya dengan bertambahnya waktu, akibat rayapan (creep)
pada beban yang konstan.
(7) Merupakan material kedap air.
sifat-sifat tanah kohesif yang perlu ditentukan adalah
Kadar air,
Berat volume dan Angka pori,
Kuat geser
Plastisitasdan konsistens
Sensitifitas,
Kompresibilitas (kemudahan mampat)
Kembang susut.
Kapasitas dukung
Plastisitas dan konsistensi
Batas cair
(Liquid Limit, LL
)
Batas plastis
(Plastic Limit, PL)
Batas susut
(Shrinkage Limit, SL)
Batas cair (Liquid Limit, LL)
dalah nilai kadar air pada batas antara keadaan cair dan plastis. Pada keadaan ini, butiran-butiran terse bar dan didukung oleh air.
Jika kadar air berkurang, misalnya akibat dikeringkan, perubahan volume yang terjadi adalah akibat berkurangnya air. Jadi, hilangnya kandungan air sarna dengan pengurangan volume.
Adalah kadar air tanah pada kedudukan antara plastis dan semipadat. Pada pengurangan kadar air selanjutnya, terdapat suatu batas di mana pengurangan kadar air selanjutnya, butiran-butiran tidak dapat lagi mendekat satu sarna lain dan volume tanah tidak berubah, dan kemudian, tanah menjadi retak- retak. Pada kondisi seperti ini, tanah lempung berubah wamanya. Kadar air pada
kedudukan ini, disebut batas susut.
Adalah kadar air di mana pengurangan kadar air selanjutnya tidak mengakibatkan perubahan volume tanah. Penentuan batas-batas plastis antara lain berguna untuk membedakan kemungkinan dua tanah yang mempunyai gradasi yang sarna, namun mempunyai sifat yang berbeda.
Indeks Plastisitas (Plasticity Index)
interval kadar air di mana tanah tetap dalam kondisi plastis, dan juga menyatakan jumlah relatif partikel lempung dalam tanah. Jika PI tinggi, maka , tanah banyak mengandung butiran lempung. Jika PI rendah, hal ini terdapat pada kebanyakan tanah lanau, sedikit pengurangan kadar air mengakibatkan tanah menjadi kering. Sebaliknya, bila kadar air sedikit bertambah, tanah menjadi cair.
CH = lempung plastisitas tinggi CL = lempung plastisitas rendah MH = lanau plastisitas tinggi
ML = lanau plastisitas rendah
Sensitifitas,
Sensitifitas didefinisikan sebagai rasio kuat geser tak-terdrainasi dalam kondisi tidak terganggu terhadap kuat geser tak-terdrainasi yang sudah berubah dari susunan tanah aslinya, pada kadar air yang sarnaSensitifitas Jenis
1 1. - 2 2. - 4 3 - 8 8 - 16
>16
Lempung tak sensitif Lempung sensitif rendah Lempung sensitif sedang Lempung sensitif
Kompresibilitas (kemudahmampatan)
Sifat kompresibilitas atau sifat mudah mampat tanah kohesif tergantung dari sejarah geologi tanahnya, apakah tanah tersebut terkonsolidasi normal (normally consolidated) atau terkonsolidasi berlebihan (overconsolidated). Pada beban yang sarna, tanah terkonsolidasi normal
akan mengalami penurunan lebih besar daripada tanah yang
terkonsolidasi berlebihan
Tanah berbutir halus yang jenuh air dan dibebani, akan terkompresi, karena permeabilitas tanah ini kecil, pengurangan volume tanah memerlukan waktu lama, yaitu waktu yang dibutuhkan oleh air pori untuk meninggalkan lapisan tertekan hingga tekanan air porinya dalam keseimbangan dengan tekanan air akibat kedudukan air tanahnya (tekanan hidrostatis). Pengurangan volume tanah akibat pembebanan ini akan mengakibatkan penurunan tanah.
Kembang-susut
Sifat mudah mengembang dan menyusut tanah lempung dapat dikarakteristikkan dari batas plastis (PL) dan indeks plastisitas (PI) yang tinggi.
Beberapa lempung akan mengembang bila kadar air bertambah dan menyusut bila kering.
Kapasitas dukung
Perilaku lempung dalam mendukung beban fondasi sangat bergantung pada sejarah geologi, kadar air dan kandungan mineralnya. Tanah lempung lunak, sedang, atau kaku, tergantung dari kadar air
(c)
Tanah-tanah Lanau dan Loess
Lanau adalah material yang butiran-butirannya lolos saringan no. 200. Peck, dkk. (1953) membagi tanah ini menjadi 2 kategori, yaitu lanau yang dikarakteristikkan sebagi tepung batu yang tidak berkohesi dan tidak plastis, dan lanau yang bersifat plastis
Lanau mempunyai sifat sifat yang tidak menguntungkan, seperti:
(1) Kuat geser rendah, jika diberikan beban. (2) Kapilaritas tinggi,
(3) Permeabilitas rendah r
Lanau alluvial,
umumnya, banyak mengandung air dan
berkonsistensi lunak.
Tanah ini bila digali, karena akan selalu
longsor.
Lanau merupakan tanah pendukung yang
lemah dengan kapilaritas tinggi.
Tanah ini biasanya tidak plastis dan kuat
Loess adalah
Material lanau yang diendapkan oleh angin
dengan diameter butiran kira-kira 0,06 mm.
Partikel-partikelnya, biasanya mempunyai
rekatan karena adanya kalsium karbonat.
Karakteristik loess umumnya merupakan
endapan yang tidak padat dengan berat volume kira-kira 10 kN/m3
(d)
Tanah Organik
Semua tanah yang mengandung bahan organik,
yang mempengaruhi sifat-sifat teknis tanah,
disebut tanah organik.
Tanah dengan kandungan bahan organik yang
tinggi mempunyai kuat geser rendah, mudah mampat, bersifat asam, dan sifat-sifat lain yang dapat merusak material bangunan
4. Klasifikasi Tanah
Klasifikasi tanah berguna sebagai petunjuk awal dalam memprediksi kelakuan tanah.
Dalam sistem klasifikasi Unified, secara garis
Kelompoknya jenis-jenis tanah adalah:
G = kerikil (grave!)
S =vpasir (sand)
M = lanau (silt, huruf M singkatan dari MO, bahasa Skandinavia) C = lempung (clay)
O = organik (organic) Pt = gambut (peat)
Klasifikasi tanah dalam istilah- istilah:
W = gradasi baik (well graded) P = gradasi buruk (poor graded)
