UJI KONSOLIDASI DAN PENGARUH PEMADATAN TERHADAP NILAI KUAT GESER TANAH GAMBUT DESA LAU MULGAP KECAMATAN MARDINGDING KABUPATEN KARO

UJI KONSOLIDASI DAN PENGARUH PEMADATAN TERHADAP NILAI KUAT GESER TANAH GAMBUT DESA LAU MULGAP KECAMATAN

MARDINGDING KABUPATEN KARO

TUGAS AKHIR

diajukan untuk memenuhi persyaratan mencapai gelar Sarjana S1 pada Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara

YOGI OCTAVIANDA SURBAKTI 17 0404 161

Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE 19510629 198411 1 001

BIDANG STUDI GEOTEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2021

ABSTRAK

Tanah gambut merupakan tanah yang secara fisik kurang memenuhi syarat dalam pekerjaan konstruksi,karena tanah gambut memiliki kadar air yang sangat tinggi,pemampatan yang besar dan mempunyai daya dukung yang rendah.Seiring perkembangan konstruksi di Indonesia maka perlu dilakukan penelitian karena masih kurangnya ilmu pengetahuan dan informasi terhadap perilaku tanah gambut.

Tujuan dilakukan penelitian ini untuk mengetahui sifat fisik tanah gambut,klasifikasi tanah gambut,menentukan indeks pemampatan,koefisien konsolidasi ,mengetahui kadar air optimum dari berat isi kering tanah gambut dan mengetahui pengaruh pemadatan terhadap nilai kuat geser tanah.Sampel tanah gambut diambil dari Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardinding Kabupaten Karo. Sampel yang digunakan ialah sampel undisturbed, disturbed dan sampel yang mengalami pemdatan terlebih dahulu yaitu disturbed 105%γ

dmax

, 103% γ

dmax

, 101% γ

dmax .

Lalu diuji dengan alat konsolidasi oedometer dan direct shear test.

Tanah gambut Desal Lau Mulgap Kecamatan Mardinding Kabupaten Karo memiliki kadar air (w) sebesar 492,500%, berat spesifi (G

s

) sebesar 1,300, berat volume basah sebesar (γ

b

) sebesar 11,220 kN/m

³

, berat volume kering(γ

d

) sebesar

2,025 kN/m

³

angka pori (e) yaitu 5,942. Berdasarkan ASTM D4427-84 (1989), sampel tanah gambut berkadar abu rendah (low ash peat) karena memiliki kadar abu 0.570 % dan kadar organik sebesar 99,430

%. Dan menurut kadar keasamannya dengan pH yaitu 4, sampel digolongkan tanah gambut dengan kadar asam tinggi (highly acidic).Dari hasil uji konsolidasi diperoleh nilai indeks pemampatan (C

c

) yaitu: sampel 1 sebesar 1,384 dan sampel 2 sebesar 1,321 dan koefisien konsolidasi (C

v

) yaitu : sampel 1 sebesar 0,088 cm

²

/detik dan sampel 2 sebesar 0,078 cm

²

/detik. Dari hasil uji konsolidasi diperoleh nilai sudut geser dalam tanah gambut tertinggi pada jenis sampel disturbed 105%γ

dmax

Proctor standar yaitu 5,356

^o

dengan kohesi 0,021 MPa dan yang terendah pada jenis sampel undisturbed yang memiliki sudut geser dalam sebesar 0,417

^o

dengan kohesi 0,016 MPa.

Kata kunci: tanah gambut, konsolidasi, indeks pemampatan ,koefisien

konsolidasi, pemadatan tanah, kuat geser tanah, uji geser

tanah

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia–Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “UJI KONSOLIDASI DAN PENGARUH PEMADATAN TERHADAP NILAI KUAT GESER TANAH GAMBUT DESA LAU MULGAP KECAMATAN MARDINGDING KABUPATEN KARO”. Penulisan Tugas Akhir ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

Dalam Tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak luput dari dukungan, bantuan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada beberapa pihak penting, yaitu:

1. Kedua orang tua penulis Bapak Mardin Surbakti dan Ibu Rospida Br Ginting serta adik saya Ibrena Bellvania Surbakti yang dengan penuh rasa sayang, kesabaran, dalam mendidik, menjaga, mendukung, mendoakan serta berjuang dengan keras agar penulis dapat terus melanjutkan studinya sampai akhir 2. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE., selaku Dosen Pembimbing yang telah

memberi bimbingan, arahan, saran, kepercayaan serta dukungan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Rudi Iskandar, M.T., dan Ibu Ika Puji Hastuti, S.T., M.T., selaku Dosen Pembanding dan Penguji penulis di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Alm. Bapak Medis Sejahtera Surbakti, S.T., M.T., Ph.D, selaku Kepala Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Dr. M. Ridwan Anas, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.

6. Ibu Ika Puji Hastuti, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Mekanika

Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dan memberikan pengajaran kepada penulis selama menempuh masa studi di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

8. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

9. Para Asisten Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan pengarahan kepada penulis dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.

10. Abangda Yogi alumni Teknik Sipil yang telah memberikin izin penulis untuk melakukan pengujian di Laboratorium CV Lima Saudara dan Abangda Febriansyah yang telah membantu dan memberika penjelasan kepada penulis selama melakukan pengujian di Laboratorium CV Lima Saudara.

11. Dandi Wenly Silaen, William Edward Sihombing Yoga Permana Putra Ambarita, Josua Simatupang dan Elisabeth Kristin Rumahorbo yang telah berjuang bersama-sama dengan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

12. Teman penulis Christian Vandinata Silaban yang telah membantu penulis dalam pengambilan sampel untuk Tugas Akhir ini.

13. Seluruh keluarga besar sipil stambuk 2017 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah memberikan bantuan, dukungan dan semangat penulis dari awal hingga akhir perkuliahan di Teknik Sipil.

14. Abangda Yongkrisman Zebua dan Kak Florent Gurning yang telah membantu dan memberikan penjelasan kepada penulis selama pekerjaan Tugas Akhir ini 15. Kepada adik-adik stambuk 2020, terutama Endrico, Paul, Albert, Manda dan

Rayhan yang membantu penulis selama pengambilan sampel untuk Tugas Akhir ini.

16. Seluruh pihak yang mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna

dan masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, Penulis sangat

mengharapkan kritik serta saran yang membangun dari Bapak dan Ibu Staf

Pengajar serta rekan–rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang sebesar–besarnya bagi kita semua. Amin.

Medan, Agustus 2021

Yogi Octavianda Surbakti

17 0404 161

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR NOTASI ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

1.5 Batasan Masalah ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Tanah ... 5

2.2 Tanah Gambut ... 6

2.2.1 Penyebaran Tanah Gambut di Indonesia ... 6

2.2.2 Proses Pembentukan Tanah Gambut ... 8

2.2.3 Klasifikasi Tanah Gambut ... 9

2.3 Sifat Fisik Tanah Gambut ... 10

2.4 Konsolidasi Tanah ... 12

2.4.1 Uji Konsolidasi ... 14

2.4.2 Indek Pemampatan (C

c

) ... 16

2.4.3 Koefisien Konsolidasi (C

v

) ... 16

2.5 Kuat Geser Tanah ... 17

2.5.1 Uji Geser Langsung ... 18

2.6 Tinjauan Penelitian Tanah Gambut Terdahulu ... 20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 23

3.1 Kegiatan Penelitian ... 23

3.2 Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Gambut ... 25

3.3 Instalisasi Alat dan Pengambilan Sampel Tanah Gambut ... 26

3.3.1 Instalasi alat soil sampling ... 26

3.3.2 Pengambilan sampel ... 26

3.4 Pelaksanaan Pengujian ... 27

3.4.1 Pengujian sifat fisik ... 27

3.4.2 Pengujian Konsolidasi ... 27

3.4.3 Pengujian Direct Shear Test ... 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31

4.1 Pendahuluan ... 31

4.2 Data Indeks Propertis ... 31

4.3 Klasifikasi Tanah Gambut ... 32

4.4 Unsur Mineral Tanah Gambut ... 32

4.5 Pengaruh Pembebanan Langsung dan Bertahap Terhadap Kadar Air ... 32

4.6 Pengaruh Pembebanan Langsung dan Bertahap Terhadap Volume Basah ... 34

4.7 Pengaruh Pembebanan Langsung dan Bertahap Terhadap Volume Kering ... 36

4.8 Hubungan Waktu Terhadap Penurunan Pada Pembebanan Bertahap ... 38

4.9 Hubungan Waktu Terhadap Penurunan Pada Pembebanan Langsung ... 40

4.10 Koefisien Konsolidasi (C

v

) Pada Beban Bertahap ... 42

4.11 Kurva Angka Pori dengan Tekanan Efektif Pada Beban Bertahap ... 43

4.12 Hubungan Angka Pori Terhadap Waktu Pembebanan ... 44

4.13 Indeks Pemampatan Pada Pembebanan Bertahap ... 46

4.14 Hasil Pengujian Compaction test ... 46

4.15 Pengujian Direct Shear Test pada tanah gambut ... 47

4.16 Variasi Nilai Berat Isi Kering Pada Jenis Sampel Tanah Gambut ... 52

4.17 Pengaruh Kepadatan Relatif Terhadap Nilai Sudut Geser Dalam dan Kohesi Tanah Gambut ... 53

4.18 Normal Stress dan Shear Stress pada Jenis Sampel Tanah Gambut ... 55

4.19 Perbandingan Data Penelitian Tanah Gambut Desa Lau Mulgap,Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 58

5.1 Kesimpulan ... 58

5.2 Saran ... 59

Daftar Pustaka ... 61

Lampiran

DAFTAR TABEL

BAB II

Tabel 2.1 Luas lahan gambut di Indonesia (juta hektar) (Trisurya, 2008) ... 7

Tabel 2.2 Pengklasifikasian tanah gambut menurut ASTM D4427-92 (2002) ... 9

BAB IV Tabel 4.1 Hasil pengujian indeks propertis tanah gambut (hasil penelitian laboratorium ,2021) ... 31

Tabel 4.2 Hasil pengujian kadar abu,kadar organik dan pH/keasaman tanah gambut (hasil penelitian laboratorium 2021) ... 32

Tabel 4.3 Unsur-unsur mineral tanah gambut ... 32

Tabel 4.4 Pengaruh pembeban langsung terhadap kadar air ... 33

Tabel 4.5 Pengaruh pembebanan bertahap kadar air ... 33

Tabel 4.6 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume basah ... 34

Tabel 4.7 Pengaruh pembebanan bertahap terhadap berat volume basah ... 35

Tabel 4.8 Pengaruh pembebanan langsung terhadap berat volume kering ... 36

Tabel 4.9 Pengaruh pembebanan bertahap terhadap berat volume kering... 37

Tabel 4.10 Koefisien konsolidasi tanah gambut pada beban bertahap ... 42

Tabel 4.11 Angka pori pada sampel 1 dan sampel 2 pada pembebanan bertahap ... 43

Tabel 4.12 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan bertahap sampel 1 dan sampel 2 ... 44

Tabel 4.13 Hubungan angka pori terhadap waktu pembebanan langsung sampel 3 dan sampel 4 ... 45

Tabel 4.14 Data angka pori dan tekanan pada pembebanan bertahap…………...46

Tabel 4.15 Hasil pengujian pemadatan tanah gambut ... 46

Tabel 4.16 Data hasil pengujian geser langsung tanah gambut 105% 𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

... 48

Tabel 4.17 Data perhitungan regresi linear tanah gambut 105% 𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

... 50

Tabel 4.18 Hasil perhitungan regresi linear tanah gambut 105% 𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

... 50

Tabel 4.19 Variasi nilai berat isi kering pada jenis sampel gambut... 52

Tabel 4.20 Pengaruh kepadatan relatif (R

c

) terhadap sudut geser dalam dan nilai kohesi tanah gambut ... 53 Tabel 4.21 Rekapitulasi nilai normal stress dan shear stress pada jenis

sampel tanah gambut ... 55 Tabel 4.22 Perbandingan data penelitian sifat fisik tanah gambut Desa Lau

Mulgap,Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 56 Tabel 4.23 Perbandingan klasifikasi tanah gambut Desa Lau Mulgap, Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 56 Tabel 4. 2 Perbandingan kandungan mineral tanah gambut Desa Lau

Mulgap, Desa Palupake dan Desa Pulo Tagor Baru ... 57

DAFTAR GAMBAR

BAB II

Gambar 2.1 Peta sebaran lahan gambut di Pulau Sumatera tahun 1990 ... 7

Gambar 2.2 Proses pembentukan gambut di daerah cekungan lahan basah ... 8

Gambar 2.4 Alat konsolidasi ... 15

Gambar 2.5 Percobaan konsolidasi ... 15

Gambar 2.3 Garis keruntuhan menurut Mohr dan hukum keruntuhan Mohr Coulomb) ... 17

BAB III Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian... 24

Gambar 3.2 Peta Kabupaten Karo ... 25

Gambar 3.3 Peta lokasi pengambilan sampel ... 25

BAB IV Gambar 4. 1 Kurva hubungan kadar air terhadap waktu pembebanan pada pembebanan langsung ... 33

Gambar 4. 2 Kurva hubungan kadar air terhadap waktu pembebanan pada pembebanan bertahap ... 34

Gambar 4.3 Kurva hubungan berat volume basah terhadap waktu pembebaban pada pembebanan langsung ... 35

Gambar 4.4 Kurva hubungan berat volume basah terhadap waktu pembebaban pada pembebanan bertahap ... 35

Gambar 4.5 Kurva hubungan berat volume kering terhadap waktu pembebanan pada pembebanan langsung ... 36

Gambar 4.6 Kurva hubungan berat volume kering terhadap waktu pembebanan pada pembebanan bertahap ... 37

Gambar 4.7 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (1) pembebanan bertahap ... 38

Gambar 4.8 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (2) pembebanan bertahap ... 39

Gambar 4.9 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (1) pembebanan langsung 9,81 N ... 40

Gambar 4.10 Grafik hubungan waktu dengan penurunan sampel (2) pembebanan langsung 39,226 N ... 41

Gambar 4.11 Kurva C

v

gabungan sampel 1 dan sampel 2 beban bertahap ... 42

Gambar 4.12 Kurva gabungan angka pori dengan tekanan pada

pembebanan bertahap sampel 1 dan sampel 2 ... 43

Gambar 4.13 Kurva gabungan angka pori dengan waktu pembebanan pada beban bertahap sampel 1 dan sampel 2 ... 44 Gambar 4.14 Kurva gabungan angka pori dengan waktu pembebanan pada

beban langsung sampel 1 dan sampel 2 ... 45 Gambar 4.15 Grafik hasil uji pemadatan tanah gambut ... 47 Gambar 4.16 Grafik hubungan horizontal displacement dengan

shear stress pada tanah gambut 105% 𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

... 50 Gambar 4.17 Grafik hubungan normal stress dengan shear stress pada

tanah gambut disturbed 105% 𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

... 51 Gambar 4.18 Grafik variasi nilai berat isi kering tanah gambut ... 53 Gambar 4.19 Grafik pengaruh berat volume kering tanah gambut

terhadap kepadatan relatif (R

c

) ... 54 Gambar 4.20 Grafik pengaruh kepadatan relatif (R

c

) terhadap sudut geser

dalam tanah gambut ... 54 Gambar 4.21 Grafik pengaruh kepadatan relatif (R

c

)terhadap nilai kohesi

tanah gambut ... 55

Gambar 4.22 Grafik hubungan antara normal stress dengan shear stress ... 56

DAFTAR NOTASI

w kadar air (%) e angka pori e

0

angka pori awal e

i

angka pori pada beban

e

p

angka pori saat waktu konsolidasi primer selesai e

f

angka pori akhir atau angka pori pada beban 𝜎′

_𝑛

Tekanan prakonsolidasi efektif (kPa)

𝛥𝐻 Penurunan tanah (cm) Δ𝑒 Perubahan angka pori 𝐶

_𝐶

Indeks pemampatan

𝐶

_𝑣

Koefisien konsolidasi (cm

²

/detik) w

wet

massa tanah basah (gr)

w

dry

massa tanah kering (gr) V Volume tanah (cm

³

) W Berat tanah (gr)

W

s

Berat butiran padat (gr) W

w

Berat air (gr)

V

v

Volume pori (cm

³

)

V

s

Volume butiran padat (cm

³

) γ

b

Berat isi basah (gr/cm

³

) γ

d

Berat isi kering (gr/cm

³

) γ

s

Berat isi butir tanah (gr/cm

³

) γ

w

Berat isi air (gr/cm

³

)

G

s

Berat jenis tanah

τ

f

Kuat geser tanah (MPa) c Kohesi tanah (MPa)

𝜎 Tegangan normal pada bidang yang ditinjau (MPa) 𝜙 Sudut geser dalam tanah ( angle of internal friction ) (°) 𝑞

_𝑢

Daya dukung tanah ultimit (kg/cm

³

)

𝐷

_𝑓

Kedalaman pondasi dari permukaan tanah (cm)

𝑁

_𝑐

, 𝑁

_𝑞

, 𝑁

_𝑦

Nilai-nilai faktor daya dukung yang tidak berdimensi 𝑅𝑐 Kepadatan relatif (%)

γ

d-lapngan

Berat isi kering di lapangan (gr/cm

³

)

γ

d(max)-lab

Berat isi kering maksimum di laboratorium(gr/cm

³

)

DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : INDEX PROPERTIES A-1 Kadar Air (Water Content)

A-2 Berat Spesifik (Specific Gravity) LAMPIRAN B : CONSOLIDATION TEST

B-1 Uji Konsolidasi Beban Bertahap Sampel 1 (Consolidation Test) B-2 Uji Konsolidasi Beban Bertahap Sampel 2 (Consolidation Test) B-3 Uji Konsolidasi Beban Langsung Sampel 1 (Consolidation Test) B-4 Uji Konsolidasi Beban Langsung Sampel 2 (Consolidation Test) LAMPIRAN C : COMPACTION TEST

C-1 Compaction Test (Uji Pemadatan) LAMPIRAN D : DIRECT SHEAR TEST

D-1A Uji Berat Isi (Density Test)(Sampel Undisturbed)

D-1B Uji Geser Langsung Sampel Undisturbed (Direct Shear Test) D-2A Uji Berat Isi (Density Test)(Sampel Disturbed)

D-2B Uji Geser Langsung Sampel Disturbed (Direct Shear Test) D-3A Uji Berat Isi (Density Test)(Sampel 101%𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

)

D-3B Uji Geser Langsung Sampel 101%𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

(Direct Shear Test) D-4A Uji Berat Isi (Density Test)(Sampel103%𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

)

D-4B Uji Geser Langsung Sampel 103%𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

(Direct Shear Test) D-5A Uji Berat Isi (Density Test)(Sampel 105%𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

)

D-5B Uji Geser Langsung Sampel 105%𝛾

𝑑𝑚𝑎𝑥

(Direct Shear Test) LAMPIRAN E : ASTM

LAMPIRAN F : DOKUMENTASI

LAMPIRAN G : SERTIFIKAT HASIL UJI KANDUNGAN

MINERALOGI

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Di Indonesia memiliki berbagai jenis tanah salah satunya ialah tanah gambut.

Tanah gambut di Indonesia tersebar di pulau-pulau besar seperti Kalimantan, Papua, Sulawesi dan Sumatera.Tanah gambut atau dikenal juga dengan nama peat terdapat pada daerah jenuh air atau lahan-lahan basah seperti rawa, cekungan, air payau dan pantai.

Tanah gambut memiliki kandungan bahan organik yang cukup tinggi karena terbentuk dari sisa sisa tumbuhan yang sudah mati dan pepohonan tumbang yang sudah melapuk maupun binatang yang sudah mati. Pada akhirnya bahan-bahan organik tersebut menumpuk perlahan-lahan selama ratusan tahun dan menjadi gambut yang tebalnya dapat mencapai lebih 20 meter.Sifat dari tanah gambut sendiri berbeda disetiap tempat tergantung pada mineral,tekstur,unsur-unsur kimia dan partikel yang dimilikinya.

Dalam pekerjaan bidang Teknik sipil tanah sangat berkaitan dalam suatu proyek konstruksi.Tanah merupakan bagian yang sangat berpengaruh pada pembangunan suatu bangunan.Tanah berfungsi sebagai penahan beban bangunan yang berdiri diatasnya dan sebagai pendukung dari pondasi suatu bangunan.Sehingga sebelum melakukan pembangunan suatu bangunan diperlukan untuk melakukan penelitian jenis tanah yang terdapat pada lokasi tersebut.Salah satu jenis tanah yang sering menjadi masalah ialah jenis tanah gambut atau tanah organik.

Tanah gambut memiliki sifat-sifat fisik yang tidak baik untuk pembangunan

suatu konstruksi,mengingat tanah gambut memiliki kuat geser yang rendah dan

mempunyai kembang susutnya yang tinggi karena kandungan mineral yang di

dalamnya kurang.Persoalan utama dari tanah gambut ialah kadar air yang dapat

diserapnya yang tinggi, kandungan mineral yang rendah,pemampatan yang tinggi

dan adanya zat humat/humit acid (COOH) pada tanah gambut yang

mengakibatkan sulitnya tanah gambut untuk dilakukan stabilisasi.Di masa

perkembangan pembangunan infrastruktur di Indonesia membuat kawasan lahan

gambut menjadi sasaran untuk kebutuhan konstruksi, industri maupun untuk pemukiman penduduk.

Berdasarkan uraian diatas, penulis akan melakukan pengujian konsolidasi untuk mencari pembebanan bertahap dalam jangka waktu tertentu sehingga diketahui perbedaan parameter konsolidasi dan uji geser langsung untuk menentukan nilai kohesi dan sudut geser dalam. Dan juga penulis ingin membandingkan tanah gambut yang telah mengalami pemadatan terlebih dahulu dengan yang tidak dipadatkan.

1.2. Rumusan Masalah

a. Bagaimana sifat-sifat indeks (index properties) dan klasifikasi dari tanah gambut?

b. Berapa besar nilai indeks pemampatan (C

c

) dan koefisien konsolidasi (C

v

) pada tanah gambut ?

c. Berapa nilai kadar air optimum dan berat volume kering maksimum berdasarkan uji proctor?

d. Bagaimana pengaruh nilai berat isi kering terhadap nilai kohesi dan sudut geser dalam pada tanah gambut?

1.3 Tujuan Penelitian

a. Mengetahui akan sifat-sifat indeks (index properties) pada tanah gambut b. Menentukan klasifikasi tanah gambut yang diteliti.

c. Menentukan nilai indeks pemampatan (C

c

) dan koefisien konsolidasi (C

v

) tanah gambut.

d. Menentukan nilai kadar air optimum dan berat volume kering maksimum berdasarkan uji proctor.

e. Mengetahui nilai kohesi (c) dan besar sudut geser dalam (Ø) tanah gambut dengan menggunakan uji geser langsung (direct shear test).

1.4 Manfaat Penelitian

a. Diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat umum tanah

gambut.

b. Diharapkan dapat menjadi dasar acuan untuk perancang konstruksi di atas tanah gambut dalam mengamati dan memprediksi besarnya penurunan dan daya rembesan tanah gambut akibat pembebanan. Dan sebagai acuan bahwa nilai kuat geser tanah gambut yang diteliti dapat ditingkatkan.

c. Diharapkan dapat memberikan informasi kepada pihak lain yang memerlukan dan mempelajari hal-hal yang dibahas dalam laporan tugas akhir ini.

1.5 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Pengujian direct shear test untuk tanah gambut yang tidak terganggu, tanah gambut yang terganggu dan tanah yang telah dipadatkan dengan kepadatan relative yang berbeda.

b. Pengujian konsolidasi dengan pembacaan dial dalam waktu 24 jam selama 1 minggu dan pemberian beban bervariasi.

1. Pembebanan bertahap dengan waktu 24 jam.

2. Pembebanan langsung dengan waktu 24 jam selama 1 minggu,dengan 1 kali pembebanan.

c. Tanah yang digunakan diambil dari Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardinding Kabupaten Karo Provinsi Sumatera Utara.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, metodologi penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi uraian umum dan khusus tentang jenis tanah gambut dan pengujian geser langsung yang akan diteliti berdasarkan referensi-referensi yang diperoleh.

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tentang uraian persiapan dan tahapan-tahapan penelitian yang

mencakup penyediaan dan proses pengambilan sampel hingga pelaksanaan

pengujian di laboratorium, hingga analisis hasil yang diperoleh dari data laboratorium .

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Berisi tentang analisis sifat fisik tanah gambut dan pembahasan mengenai hasil pengujian kadar air (w

c

), berat spesifik (G

s

), berat volume basah (γ

b

) dan berat volume kering (γ

d

) serta hasil uji konsolidasi bertahap dan konsolidasi langsung.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir

ini dengan menitikberatkan pada pengaruh pemadatan tanah gambut terhadap

nilai kohesi dan sudut gesernya dan beberapa saran untuk penelitian

selanjutnya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanah

Tanah adalah akumulasi partikel mineral yang tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain yang terbentuk akibat pelapukan dari batuan. Proses penghancuran dalam pembentukan tanah dari batuan terjadi secara fisis dan kimiawi. Secara fisis dapat diakibatkan dengan erosi oleh air, angin atau perpecahan akibat pembekuan dan pencairan es dalam batuan. Sedangkan cara kimiawi, mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui reaksi kimia. Air dan karbon dioksida dari udara membentuk asam-asam karbon yang kemudian bereaksi dengan mineral-mineral batuan dan membentuk mineral- mineral baru ditambah garam-garam terlarut. Akibat dari pembentukan tanah secara kimiawi, maka tanah mempunyai struktur dan sifat-sifat yang berbeda (Das, Braja M, 1985).

Tanah berasal dari pelapukan batuan, yang prosesnya dapat secara fisik maupun kimia. Sifat-sifat teknis tanah, kecuali dipengaruhi oleh sifat batuan induk yang merupakan material asalnya juga dipengaruhi oleh unsur-unsur luar yang menyebabkan terjadinya pelapukan batuan tersebut (Hardiyatmo, 2002).

Pelapukan adalah suatu proses terurainya batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis dapat disebabkan oleh memuai dan menyusutnya batuan akibat perubahan panas dan dingin yang terus-menerus (cuaca, matahari, dan lain-lain) yang akhirnya dapat menyebabkan hancurnya batuan tersebut sama sekali. Pada proses pelapukan kimia, mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui reaksi kimia. Air dan karbon dioksida dari udara membentuk asam-asam karbon yang kemudian bereaksi dengan mineral-mineral batuan dan mineral-mineral baru ditambah garam-garam terlarut. Garam-garam yang terlarut tersebut ada pada air tanah, dan asam-asam organik yang terbentuk dalam proses membusuknya bahan- bahan organik juga menyebabkan terjadinya pelapukan kimia.

Pelapukan mekanis terjadi apabila batuan berubah menjadi fragmen yang

lebih kecil tanpa terjadinya suatu perubahan kimiawi dengan faktor-faktor yang

mempengaruhi, yaitu pengaruh iklim, eksfoliasi, erosi oleh angin dan hujan,

abrasi, serta kegiatan organik. Sedangkan pelapukan kimiawi meliputi perubahan mineral batuan menjadi senyawa mineral yang baru dengan proses yang terjadi.

2.2 Tanah Gambut

Menurut Andriesse (1992) gambut adalah tanah organik (organic soils), tetapi tidak berarti bahwa tanah organik adalah tanah gambut. Sebagian petani menyebut tanah gambut dengan istilah tanah hitam, karena warnanya hitam dan berbeda dengan jenis tanah lainnya. Tanah gambut yang telah mengalami perombakan secara sempurna sehingga bagian tumbuhan aslinya tidak dikenali lagi dan kandungan mineralnya tinggi disebut tanah bergambut (muck, peatymuck, mucky).

Menurut Hardjowigeno (1986) gambut terbentuk dari timbunan sisa- sisa tanaman yang telah mati, baik yang sudah lapuk maupun belum. Timbunan terus bertambah karena proses dekomposisi terhambat oleh kondisi anaerob dan/atau kondisi lingkungan lainnya yang menyebabkan rendahnya tingkat perkembangan biota pengurai. Pembentukan tanah gambut merupakan proses geogenik yaitu pembentukan tanah yang disebabkan oleh proses deposisi dan transportasi, berbeda dengan proses pembentukan tanah mineral yang pada umumnya merupakan proses pedogenik.

2.2.1 Penyebaran tanah gambut di Indonesia

Penyebaran tanah gambut di Asia Tenggara berada di daerah Indonesia dan Malaysia. Di Indonesia, luas tanah gambut sekitar 16 hingga 26 juta hektar (Trisurya, 2008). Adanya perbedaan dalam mengenai perkiraan luas tanah gambut di Indonesia diakibatkan oleh perbedaan dalam menentukan kriteria tanah gambut, deskripsi tanah gambut itu sendiri, serta metode yang berbeda dalam pemetaan tanah gambut.

Berikut adalah tabel yang menggambarkan prakiraan luas tanah gambut di

Indonesia menurut beberapa sumber diantaranya.

Gambar 2.1 Peta sebaran lahan gambut di Pulau Sumatera ( Ritung dan Subagjo,2003)

Tabel 2.1 menjelaskan bahwasanya pada tahun 1988 luas lahan gambut di Pulau Sumatera sekitar 4,5 juta hektar. Sedangkan potensi lahan gambut yang terdapat di Pulau Kalimantan 9,3 juta hektar dan di Papua sekitar 4,6 juta hektar lahan gambut.

Pada Gambar 2.1 Tanah gambut yang berada di Pulau Sumatera terbentuk di sebelah timur yang membujur dari Sumatera Utara hingga Sumatera Selatan dan hanya Sebagian kecil yang terbentuk di bagian pesisir barat Sumatera. Pada bagian sisi timur Sumatera lahan gambut membentang dari Kabupaten Labuhan Batu, Pekanbaru, Jambi, Palembang hingga ke Bandar Lampung.

Sumber Jawa Sumatera Papua Kalimantan Indonesia

Polak (1952) 16

Sistem Taksonomi

Tanah (1975) 27

Dreissen (1977) 9,7 0,1 6,3 18

Weiss dan Dai

(1979) 0,025 6,8 3,6 6,5 17

Soekardi dan

Hidayat(1988) 4,5 4,6 9,3 18,4

Tabel 2. 1 Luas lahan gambut di Indonesia (juta hektar) (Trisurya, 2008)

2.2.2 Proses Pembentukan Tanah Gambut

Gambut terbentuk dari timbunan sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik yang sudah lapuk maupun belum. Timbunan terus bertambah karena proses dekomposisi terhambat oleh kondisi anaerob dan/atau kondisi lingkungan lainnya yang menyebabkan rendahnya tingkat perkembangan biota pengurai.

Pembentukan tanah gambut merupakan proses geogenic yaitu pembentukan tanah yang disebabkan oleh proses deposisi dan transporatsi, berbeda dengan proses pembentukan tanah mineral pada umumnya merupakan proses pedogenik (Hardjowigeno, 1986 dalam Agus dan Subiksa, 2008)

Gambar 2.2 Proses pembentukan gambut di daerah cekungan

lahan basah

Proses pembentukan gambut dimulai dari adanya danau dangkal yang secara perlahan ditumbuhi oleh tanaman air dan vegetasi lahan basah. Tanaman yang mati dan melapuk secara bertahap membentuk lapisan yang kemudian menjadi lapisan transisi antara lapisan gambut dengan substratum (lapisan di bawahnya) berupa tanah mineral. Tanaman berikutnya tumbuh pada bagian yang lebih tengah dari danau dangkal ini dan secara membentuk lapisan-lapisan gambut sehingga danau tersebut menjadi penuh (Gambar 2.2a dan 2.2b).

Bagian gambut yang tumbuh mengisi danau dangkal tersebut disebut dengan gambut topogen karena proses pembentukannya disebabkan oleh topografi daerah cekungan. Gambut topogen biasanya relatif subur (eutrofik) karena adanya pengaruh tanah mineral. Bahkan pada waktu tertentu, misalnya jika ada banjir besar, terjadi pengkayaan mineral yang menambah kesuburan gambut tersebut.

Tanaman tertentu masih dapat tumbuh subur di atas gambut topogen. Hasil pelapukannya membentuk lapisan gambut baru yang lama kelamaan memberntuk kubah (dome) gambut yang permukaannya cembung (Gambar 2.2c)

2.2.3 Klasifikasi tanah gambut

1. Menurut ASTM D4427-92 (2002) pengklasifikasian tanah gambut dapat dilakukan dengan mengetahui kadar abu dan keasaman(pH) yang dirangkum pada Tabel 2.2 sebagai berikut

Kadar abu ASTM

D4427-92 (2002)

Klasifikasi Kadar (%)

Low ash peat <5% abu

Medium peat 5-15% abu

High peat >15% abu Tingkat keasaman

ASTM D4427-92 (2002)

Highly peat pH < 4,5 Moderately acidic pH 4,5-5,5

Slightly acidic pH 5,5-7

Basic pH ≥ 7

Tabel 2. 2 Pengklasifikasian tanah gambut menurut ASTM D4427-92

(2002)

2. Menurut Mac Farlane dan Radforth (1965),tanah gambut dibagi dalam 2 kelompok yaitu :

a. Gambut berserat (Fibrous Peat)

b. Gambut tidak berserat (Amorphous Granular Peat)

Pengelompokkan tanah tersebut didasarkan kandungan seratnya dimana gambut dengan kandungan serat 20% atau lebih dikelompokkan kedalam gambut berserat(Fibrous Peat). Sedangkan gambut Amorphous granular pada umumnya terdiri dari butiran berukuran koloid (2µ) dan memiliki kadar serat <20% serta sebagian besar porinya terserap

disekeliling permukaan butiran tanah .

3. Menurut meene (1982), berdasarkan lingkungan tumbuh dan pengendapannya , gambut dibagi menjadi beberapa jenis yaitu:

a. Topogenous peat atau Marsh peat

Gambut yang diendapkan di bawah permukaan air. Endapan gambut ini dibentuk oleh tumbuhan yang menyerap bahan makanan dari lapisan mineral tanah, bahan makanan yang terbawa air limpahan sungai akibat pasang surut sungai dan hasil dekomposisi tumbuhan di daerah lembah antar pegunungan.

Endapan ini disebut juga Eutropic Peat atau gambut yang terbentuk oleh endapan yang kaya akan nutrisi

b. Obregeneus peat

Gambut yang diendapkan di atas muka air tanah. Endapan gambut ini dibentuk oleh tumbuhan yang menyerap zat makanan hasil dekomposisi material organik /gambut itu sendiri dan tergantung pada daerah genangan air. Endapan ini juga disebut Oligotrophic Peat atau gambut yang terbentuk dari tumbuhan yang kekurangan zat makanan atau kandungan nutrisinya rendah

2.3 Sifat Fisik Tanah Gambut

Karakteristik fisik gambut yang sangat penting dalam pemanfaatannya

meliputi kadar air, berat isi (Bulk Density, BD), daya menahan beban (bearing

capacity), penurunan permukaan dan proses pengeringan yang kurang baik.

Adapun sifat fisik tanah gambut adalah sebagai berikut :

1. Kadar air tanah gambut berkisar antara 100 – 1.300% dari berat keringnya (Mutalib et al., 1991). Artinya bahwa gambut mampu menyerap air sampai 13 kali bobotnya. Dengan demikian, sampai batas tertentu, kubah gambut mampu mengalirkan air ke areal sekelilingnya. Kadar air yang tinggi menyebabkan BD menjadi rendah, gambut menjadi lembek dan daya menahan bebannya rendah (Nugroho, et al, 1997; Widjaja-Adhi, 1997). BD tanah gambut lapisan atas bervariasi antara 0,1 sampai 0,2 g/cm

^-3

tergantung pada tingkat dekomposisinya. Gambut fibrik yang umumnya berada di lapisan bawah memiliki BD lebih rendah dari 0,1 g/cm

³

, tapi gambut pantai dan gambut di jalur aliran sungai bisa memiliki BD > 0,2 g/

cm

^-3

(Tie and Lim, 1991) karena adanya pengaruh tanah mineral.

2. Volume gambut akan menyusut bila lahan gambut didrainase, sehingga terjadi penurunan permukaan tanah (subsiden). Selain karena penyusutan volume, subsiden juga terjadi karena adanya proses dekomposisi dan erosi.

Dalam 2 tahun pertama setelah lahan gambut didrainase, laju subsiden bisa mencapai 50 cm. Pada tahun berikutnya laju subsiden sekitar 2 – 6 cm/

tahun tergantung kematangan gambut dan kedalaman saluran drainase.

Adanya subsiden bisa dilihat dari akar tanaman yang menggantung.

3. Rendahnya BD gambut menyebabkan daya menahan atau menyangga beban (bearing capacity) menjadi sangat rendah. Hal ini menyulitkan beroperasinya peralatan mekanisasi karena tanahnya yang lunak. Gambut juga tidak bisa menahan pokok tanaman tahunan untuk berdiri tegak.

Tanaman perkebunan seperti karet, kelapa sawit atau kelapa sering kali doyong atau bahkan roboh.

4. Sifat fisik tanah gambut lainnya adalah sifat mengering tidak baik. Gambut

yang telah mengering, dengan kadar air <100% (berdasarkan berat), tidak

bisa menyerap air lagi kalau dibasahi. Gambut yang mengering ini sifatnya

sama dengan kayu kering yang mudah hanyut dibawa aliran air dan mudah

terbakar pada keadaan kering (Widjaja-Adhi, 1988). Gambut yang terbakar

menghasilkan energi panas yang lebih besar dari kayu/arang terbakar.

Gambut yang terbakar juga sulit dipadamkan dan apinya bisa merambat di bawah permukaan sehingga kebakaran lahan bisa meluas tidak terkendali.

2.4 Konsolidasi Tanah

Konsolidasi adalah proses berkurangnya volume atau berkurangnya rongga pori dari tanah jenuh berpemeabilitas rendah akibat pembebanan. Proses ini terjadi jika tanah jenuh berpemeabilitas rendah dibebani, maka tekanan air pori tanah bertambah, akibatnya air mengalir kelapisan tanah dengan tekanan air pori yang rendah yang diikuti dengan penurunan tanah. karena permeabilitas tanah rendah, maka proses ini membutuhkan waktu.

Penambahan beban di atas suatu permukaan tanah dapat menyebabkan lapisan tanah di bawahnya mengalami pemampatan. Pemampatan tersebut disebabkan oleh adanya deformasi partikel tanah, relokasi partikel, keluarnya air atau udara dari dalam pori, dan sebab-sebab lain. Beberapa atau semua faktor tersebut mempunyai hubungan dengan keadaaan tanah yang bersangkutan (Das, 1995).

Teori konsolidasi Terzaghi umumnya digunakan untuk memperkirakan pemampatan tanah, namun teori ini tidak dapat digunakan pada tanah gambut karena:

a) Koefisien permeabilitas berkurang dengan cepat

Pemampatan awal sangat cepat terjadi dan kofisien permeabiltas berkurang, sedangkan teori konsolidasi Terzaghi digunakan pada tanah yang mempunyai koefisien permeabilitas konstan.

b) Daya mampat tinggi

Pemampatan serat terjadi karena butiran tanah memampat, sedangkan pada teori konsolidasi Terzaghi butiran tanah tidak termampatkan.

Taylor (1948) menyatakan terjadinya perubahan bentuk (deformation) yang terjadi pada masa tanah yang jenuh akibat tegangan tekanan disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

a. Penurunan unsur air dan udara yang terdapat di dalam ruang pori tanah

b. Penurunan bagian padat (butir tanah)

c. Keluarnya air dan udara dari ruang pori tanah gambut

Berkurangnya volume tanah dapat menyebabkan penurunan lapisan tanah karena air dalam tanah berpori dapat mengalir dengan cepat, penurunan dengan segera dan penurunan konsolidasi secara bersamaan

Penurunan akibat konsolidasi diberikan menurut persamaan berikut : S

c

=

^∆𝑒

1+𝑒0

𝐻 (2.1)

Dimana :

𝐻 = Tebal lapisan tanah yang menurun (m) S

c =

∆𝐻 = Penurunan tanah (cm)

∆𝑒 = Perubahan angka pori 𝑒

₀

= Angka pori awal

Tanah gambut memiliki sifat yang berbeda dengan tanah lempung, oleh karena itu persamaan yang diperkenalkan oleh Terzaghi dan Buisman dalam Hardiyatmo untuk menghitung penurunan primer dan sekunder pada tanah lempung tidak dapat digunakan pada tanah gambut. Maka, Endah dan Eding mengusulkan persamaan untuk menghitung penurunan pada lapisan tanah gambut.

Persamaan yang diusulkan oleh (Endah dan Eding, 2000) untuk menghitung pemampatan tanah gambut adalah :

∆𝑒 =

1

𝐷𝑒_𝑖²{(_𝜎′𝑛^𝜎′𝑓)𝜇−(_𝜎′𝑛^𝜎′𝑖)𝜇}

𝑒₀+¹ 𝐷𝑒_𝑖{(^𝜎′𝑓

𝜎′𝑛)𝜇−(^𝜎′𝑖

𝜎′𝑛)𝜇}

(2.2)

Dimana :

𝑒

₀

= Angka pori awal

𝑒

_𝑖

=Angka pori pada beban 𝜎

_𝑖^,

𝑒

_𝑓

= Angka pori akhir atau angka pori pada beban 𝜎

^′

𝑓 = 𝑒

₀

− ∆𝑒

∆𝑒 = Perubahan angka pori

𝜎′𝑛 = Tekanan prakonsolidasi efektif (kPa)

Untuk parameter µ dan D dapat ditentukan dari kuve “virgin linear”

hubungan antara (

^𝑒0

𝑒

) 𝑑𝑎𝑛 (

^𝜎′

𝑒 𝑛′

)

Penurunan pada konsolidasi sekunder dapat terjadi setelah penurunan konsolidasi primer. Dan besar konsolidasi sekunder merupakan fungsi waktu dan kemiringan kurva fase konsolidasi. Kemiringan dapat diperoleh dari persamaan : C

α

=

^∆𝑒

𝑙𝑜𝑔 𝑡2−𝑙𝑜𝑔 𝑡1

(2.3)

Penurunan akibat konsolidasi sekunder dapat diperoleh dari persamaan : S

s

=𝐻

^𝐶∝

1+𝑒𝑝

𝑙𝑜𝑔

^𝑡2

𝑡1

(2.4)

Dimana :

S

s

= Penurunan konsolidasi sekunder (m) 𝐻 = Tebal lapisan tanah (cm)

𝑡

₁

= Saat waktu setelah konsolidasi primer selesai (tahun) 𝑡

₂

= 𝑡

₁

+ ∆𝑡 (tahun)

𝑒

_𝑝

= Angka pori saat waktu setelah konsolidasi primer selesai

∆𝑒 = Perubahan angka pori dari 𝑡

₁

dan 𝑡

₂

2.4.1 Uji konsolidasi

Bila lapisan tanah jenuh berpermeabilitas rendah dibebani, maka tekanan air pori di dalam lapisan tersebut segera bertambah. Perbedaan tekanan air pori pada lapisan tanah, berakibat air mengalir ke lapisan tanah dengan tekanan air pori yang lebih rendah, yang diikuti penurunan tanahnya. Konsolidasi adalah suatu proses pengecilan volume secara perlahan-lahan pada tanah jenuh sempurna dengan permeabilitas rendah akibat pengaliran sebagian air pori.

Pengujian konsolidasi tanah di laboratorium, biasanya digunakan alat

konsolidasi (Consolidated apparatus atau oedometer). Oedometer pertama kali

diciptakan oleh Terzaghi pada tahun 1936, untuk mewujudkan teorinya tentang

kompresibilitas pada tanah lunak. Alat ini bekerja sesuai dengan anggapan yang diambil oleh Terzaghi dalam teorinya tersebut. Gambar alat konsolidasi dapat dilihat pada Gambar 2.3 dan untuk prinsip alat ini sendiri, dapat dilihat dari Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Percobaan konsolidasi (Sumber: SNI 2812, 2011)

Gambar 2.3 Alat konsolidasi (Sumber: SNI 2812, 2011)

Pada Gambar 2.4 terlihat contoh tanah pada percobaan konsolidasi dimasukkan ke dalam suatu cincin dan diapit oleh batu berpori pada sisi atas dan bawah cincin. Kemudian, cincin tersebut diletakkan ke dalam sel konsolidasi yang diisi oleh air agar tidak kering. Setelah sel konsolidasi dipasang pada alat, contoh tanah diberikan beban vertikal dengan berat tertentu dan penurunan yang terjadi diukur dengan arloji petunjuk. Pembebanan pada contoh tanah diberikan secara bertahap (sedikit demi sedikit), setiap beban dibiarkan sampai penurunan berhenti.

Umumnya diberikan waktu 24 jam untuk tujuan ini, dan penurunan diukur serta dicatat selama 24 jam. Besarnya penurunan yang terjadi pada setiap tegangan diambil dari pembacaan arloji.

2.4.2 Indeks pemampatan (C

c

)

Indek Pemampatan (C

c

) adalah kemiringan dari bagian lurus grafik e –log p’.

indeks Pemampatan (C

c

) berhubungan dengan berapa besar konsolidasi atau penurunan yang akan terjadi. Nilai indeks pemampatan dapat diperoleh dari persamaan:

C

c

=

^{𝑒1−𝑒2}

log^𝑝2_𝑝1

(2.5)

Dimana :

C

c

= indeks pemampatan

e

1

,e

2

= angka pori pada tekanan p

1

’ dan p

2

’ p

1

,p

2

= tekanan 1 dan 2

2.4.3 Koefisien konsolidasi (C

v

)

Koefisien konsolidasi (C

v

) adalah parameter yang menghubungkan perubahan tekanan air pori ekses terhadap waktu, berapa lama suatu konsolidasi akan terjadi. Koefisien konsolidasi adalah koefisien yang menyatakan kecepatan proses konsolidasi pada suatu sampel tanah. Semakin besar nilai koefisien ini, maka semakin cepat pula proses konsolidasi terjadi. Adapun persamaan untuk mendapat nilai dari koefisien konsolidasi adalah sebagai berikut:

C

v

=

^{0,848 (𝐻}

2)

𝑡₉₀

(2.6)

Dimana :

C

v

: koefisien konsolidasi H

²

: jalan air terpanjang

t

90

: waktu untuk mencapai konsolidasi 90 %.

2.5 Kuat Geser Tanah

Kekuatan geser tanah ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah menahan tekanan tanpa terjadi keruntuhan. Apabila menerima tegangan geser, tanah akan mengalami distorsi dan apabila distorsi yang terjadi cukup besar, maka partikel- partikelnyaakan terjadi sliding satu sama lain dan tanah akan dikatakan gagal dalam geser. Dalam hampir semua jenis tanah daya dukungnya terhadap tegangan tarik sangat kecil atau bahkan tidak mampu sama sekali.

Kekuatan geser (shear strength) tanah merupakan gaya tahanan internal yang bekerja per satuan luas masa tanah untuk menahan keruntuhan atau kegagalan sepanjang bidang runtuh dalam masa tanah tersebut. Hubungan antara kedua tegangan tersebut :

𝜏

_𝑓

= 𝑓(𝜎) (2.7) Pada tahun 1776, Coulomb mendefinisikan persamaan mengenai kuat geser tanah yang diuraikan dengan rumus:

𝜏

_𝑓

= 𝑐 + 𝜎

^′

𝑡𝑎𝑛ϕ (2.8) Dimana:

𝜏

_𝑓

= kuat geser tanah (MPa) 𝑐 = Kohesi tanah (MPa)

𝜎

^′

= tegangan efektif pada bidang yang ditinjau (MPa)

ϕ = sudut geser dalam tanah (angle of internal friction)(

^o

) garis

keruntuhan (failure envelope) menurut columb (1776) berbentuk

garis lengkung seperti Gambar 2.5

Kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb :

1. Jika τ dan σ pada bidang runtuh ab mencapai titik A, keruntuhan geser tidak akan terjadi.

2. Keruntuhan geser akan terjadi, jika τ dan σ pada bidang runtuh ab mencapai titik B dalam kurva selubung keruntuhan.

3. Keadaan tegangan pada titik C tidak akan pernah terjadi, sebab keruntuhan telah terjadi sebelum mencapai tegangan tersebut.

Ada beberapa cara untuk menentukan kuat geser tanah, antara lain : 1. Pengujian geser langsung (direct shear test)

2. Pengujian triaksial (triaxial test) 3. Pengujian kuat tekan bebas

4. Pengujian baling-baling (vane shear test)

Namun pada penelitian ini yang digunakan untuk menentukan kuat geser tanah adalah pengujian geser langsung (direct shear test). Pengujian kuat geser ini dilakukan untuk mendapatkan parameter kuat geser.

2.5.1 Uji geser langsung

Uji Geser Langsung (direct shear test) pada penelitian ini peralatan pengujian meliputi kotak geser dari besi, yang berfungsi sebagai tempat benda uji.

Gaya geser diberikan dengan mendorong sisi kotak sebelah atas sampai terjadi keruntuhan geser pada tanah. Uji geser langsung dilakukan beberapa kali pada sebuah benda uji tanah dengan beberapa macam tegangan normal. Harga tegangan normal dan tegangan geser didapat dengan melakukan pengujian yang digambarkan dengan grafik untuk menentukan harga parameter kuat geser.

Cara pengujian geser langsung ini terdapat dua cara yaitu, tegangan geser

terkendali (stress controlled) dan regangan terkendali (strain controlled). Pada

pengujian teganganterkendali, tegangan geser diberikan dengan menambahkan

beban mati secara bertahapdan dengan penambahan yang sama besarnya setiap

kali sampai runtuh. Pada uji regangan terkendali, suatu kecepatan gerak mendatar

tertentu dilakukan pada bagianbelahan atas dari pergerakan geser horizontal tersebut dapat diukur dengan bantuansebuah arloji ukur horizontal.

Setelah mendapatkan data-data arloji ukur horizontal, maka tegangan geser dapat dihitung dengan rumus:

𝜏 =

^𝑃

𝐴

(2.9)

Dimana:

𝜏 = tegangan geser (MPa)

P = gaya geser (pembacaan dial x kalibrasi) A= luas penampang sample (cm

²

)

Tegangan normal dapat dihitung dengan rumus:

𝜎 =

^𝑁

𝐴

(2.10) Dimana :

𝜎 : tegangan normal (MPa) N ; beban normal (N) A : luas penampang (cm

²

)

2.6 Tinjauan Penelitian Tanah Gambut Terdahulu

Ada banyak penelitian tentang tanah gambut yang telah dilakukan,dimana hasil dari penelitian tersebut menjadi acuan dalam melakukan tes konsolidasi dan tes terhadap nilai kuat geser yang telah dilakukan sebelumnya .

Waruwu (2012) telah melakukan penelitian tentang kajian perilaku konsolidasi tanah gambut dengan oedometer. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa, konsolidasi dengan beban bertahap menunjukkan penurunan yang lebih besar pada waktu 10 menit pertama, dengan demikian pemampatan tanah gambut lebih dominan terjadi pada menit-menit awal. Hal yang sama terlihat pada hubungan angka pori dengan waktu di pengujian konsolidasi dengan beban langsung semua variasi beban yang diberikan memperlihatkan proses pemampatan primer yang cukup cepat di menit-menit awal

Selain nilai indeks pemampatan (C

c

) pada konsolidasi dengan beban bertahap

didapatkan nilai-nilai parameter konsolidasi lainnya masing-masing nilai,dan

terlihat sangat berfruktuasi sejak dibebani dengan beban kecil hingga beban besar,

namun demikian tetap saja penambahan tekanan yang diberikan akan semakin memperkecil nilai pemampatan.

Pada penelitian Waruwu (2012) yang lainnya mengenai tinjauan karakteristik tanah gambut disimpulkan bahwa tanah gambut mempunyai sifat yang kurang menguntungkan bagi konstruksi bangunan sipil, sebab mempunyai kadar air yang tinggi, kemampuan dukung rendah, dan pemampatan yang tinggi. Oleh karena itu, perilaku pemampatan tanah gambut perlu diketahui. Selain hal tersebut, dapat pula disimpulkan bahwa sebelum beban awal diberikan terlihat.

bahwa pemampatan awal relatif besar, akan tetapi setelah diberikan beban awal dengan waktu pembebanan masing-masing 1 hari, menunjukkan bahwa penurunan tanah gambut semakin kecil, berarti akibat adanya beban awal dapat mengurangi pemampatan tanah gambut.

Panjaitan (2013) mengatakan bahwa terjadi peningkatan nilai kohesi dan sudut geser setiap penambahan beban dan lama waktu pembebanan. Peningkatan nilai kohesi terbesar terjadi pada pembebanan 25 kg dengan waktu 7 hari sebesar 0,039 kg/cm

²

. Sudut geser dalam mengalami peningkatan terbesar pada pembebanan 25 kg dengan waktu 7 hari sebesar 3,50°. Peningkatan nilai kohesi dan nilai sudut geser dalam tanah gambut Muara Batang Toru sangat dipengaruhi oleh besar beban dan lama waktu pembebanan dimana pada pembebanan 20 kg dengan waktu 4 hari tanah gambut sudah menunjukkan perubahan yang cukup berarti.

Bakara (2018) telah melakukan penelitian tentang kajian terhadap waktu

pembebanan pada uji konsolidasi tanah gambut. Tanah gambut merupakan tanah

yang terbentuk akibat pelapukan mahluk hidup baik yang sudah mati maupun

belum, seperti : hewan dan tumbuh tumbuhan yang kemudian diuraikan oleh

pengurai atau dekomposer. Tanah gambut memiliki kadar air yang sangat tinggi,

kemampuan daya dukung yang rendah, serta penurunan yang tinggi. Oleh karena

sifat-sifat tersebut, tanah gambut kurang menguntungkan bagi konstruksi

bangunan sipil. Meskipun demikian, pembangunan di atas tanah gambut sangat

perlu, terutama pembangunan konstruksi jalan, dan lain-lain. Maka dilakukan

pengujian dan penelitian untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis.

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa, dari hasil pengamatan yang dilakukan, pengujian tanah gambut dengan menggunakan alat oedometer kurang spesifik karena sampel tanah kurang mendekati kondisi di lapangan. Prediksi kecepatan terhadap penurunan yang didasarkan pada uji konsolidasi dilaboratorium cenderung lebih lambat dibandingkan dengan kenyataan dilapangan, hal ini dapat terjadi karena sampel yang kecil dan terbatas, maka tidak dapat mewakili alur drainase yang lebih luas seperti halnya dilapangan.

Limbong (2018) pemadatan tanah gambut dengan Proctor standar yang dilakukan tidak besar pengaruhnya terhadap nilai kohesi, tetapi nilai sudut geser dalam mengalami peningkatan yang signifikan dari sampel undisturbed. Serta tanah gambut yang diteliti tidak layak dijadikan tanah dasar suatu konstruksi, karena setelah dipadatkan nilai sudut geser dalam tanah gambut tetap rendah dan nilai kohesinya tetap nol. Maka perlu dilakukan pergantian jenis tanah.

Roesyanto and Shakila (2019) melakukan penelitian tentang klasifikasi dan uji konsolidasi pada tanah gambut di Kabupaten Asahan. Tujuan dari penelitian tersebut adalah untuk mengetahui sifat fisik dan klasifikasi tanah gambut dan untuk menganalisis indeks pemampatan (C

c

) dan koefisien konsolidasi (C

v

) tanah gambut, dengan uji konsolidasi pembebanan bertahap dan pembebanan langsung selama 7 hari. Dari hasil penelitian, disimpulkan bahwa tanah gambut Desa Pertahan Kecamatan Sei Kepayang Kabupaten Asahan memiliki kadar air (w) 726,34 %, berat jenis (G

s

) 1,302, berat isi basah (γ

w

) 0,764 gr/cm3, berat isi kering (γ

d

) 0,144 gr/cm3, angka pori (e) 8,06, kadar abu 45,032 % dan pH 6. Indeks pemampatan (C

c

) sebesar 0,659 dan koefisien konsolidasi (C

v

) 0,317 cm

²

/detik.

Tanah gambut di Kabupaten Asahan adalah tanah yang buruk untuk konstruksi bangunan karena memiliki kadar air yang tinggi dan tanah berserat dengan indeks pemampatan yang realtif besar.

Roesyanto dan Putri (2020) mengatakan bahwa tanah gambut adalah tanah

organik dan biasanya ditemukan di daerah dataran rendah di mana permukaan air

dekat dengan permukaan tanah.Tanah gambut memiliki cadangan air yang sangat

besar, kompresi tinggi dan memiliki daya dukung yang rendah. Penelitian ini

bertujuan untuk memastikan sifat indeks untuk mengklasifikasikan tanah gambut

menurut ASTM 4427-92 (2002). Untuk mendapatkan kadar air optimum dan berat

isi kering maksimum dilakukan uji Proctor Standar dan untuk menganalisis kekuatan geser tanah gambut dilakukan dengan uji geser langsung. Tanah gambut memiliki kadar air (w) 752,833% dan berat jenis (G

_s

) 1,533. Menurut ASTM4427-92 (2002), tanah gambut diklasifikasikan sebagai high-ash peat dengan lebih dari 15% abu dan dengan pH antara 4,5 dan 6,5. Dari uji Proctor Standar, tanah gambut memiliki kadar air optimum 37,235% dan berat isi kering maksimum (𝛾

_dmax

) 0,474 gr/cm. Uji Proctor Standar meningkatkan nilai berat isi kering (γ

_d

) dari 0,169 gr/cm menjadi 0,519 gr/cm.

Roesyanto dan Ritonga (2020) mengatakan bahwa tanah gambut merupakan suatu ekosistem lahan basah yang dicirikan oleh adanya akumulasi bahan organik yang berlangsung dalam kurun waktu lama. Akumulasi ini terjadi karena lambatnya laju dekomposisi dibandingkan dengan laju penimbunan bahan organik yang terdapat di lantai hutan lahan basah. Pembangunan sarana dan prasarana yang dilaksanakan di atas gambut menghadapi potensi deformasi yang besar dan kestabilan yang rendah selama dan sesudah proses pembangunan. Oleh sebab itu perencanaan pembangunan di atas tanah gambut membutuhkan pemahaman tentang perilaku tanah gambut mengingat besarnya potensi kerusakan yang dapat terjadi pada bangunan di atas gambut.Selain itu gambut memiliki karakteristik yang bervariasi dari lokasi ke lokasi dan karena itu setiap perencanaan pembangunan mengharuskan dilakukannya penelitian tanah gambut di tempat tersebut.

Roesyanto and Ramayanti (2019) meneliti tentang tinjauan uji konsolidasi

tanah gambut di Kabupaten Batubara. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa

semakin besar pembebanan dan semakin lama waktu yang diberikan, maka kadar

air, angka pori dan berat volume basah yang ada didalam tanah akan mengalami

penurunan. Adapun hasil dari penelitian tentang tanah gambut tersebut ialah

memiliki kadar air (w) 732,0 %, specific gravity (

Gs

) 1,533, angka pore (e) 8,235,

berat isi basah (γ

w

) 1,008 gr/cm3, berat isi kering (γ

d

) 0,166 gr/cm3, kadar abu

22,424 %, kadar organic 77,576 % dan pH 6. Indeks pemampatan (C

c

) sebesar

0,693 dan koefisien konsolidasi (C

v

) sebesar 0,275 cm

²

/detik.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Kegiatan Penelitian

Kegiatan penelitian diawali dari kegiatan berupa penentuan lokasi sampel tanah gambut yang akan diuji. Lokasi sampel tanah gambut di tetapkan berasal dari Desa. Selanjutnya sampel tanah gambut yang tidak terganggu dan terganggu tersebut dibawa dari lokasi ke laboratorium dengan menggunakan mobil untuk di lakukan penelitian di laboratorium.

Kegiatan penelitian yang dilakukan meliputi pengujian sifat fisik tanah gambut yang dilakukan menggunakan sampel tanah tidak terganggu dan sampel tanah terganggu di Laboratorium Mekanika Tanah, Universitas Sumatera Utara.

Dan pengujian konsolidasi tanah di Laboratorium CV. Lima Saudara.

Kegiatan penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan, yaitu tahapan

persiapan contoh tanah, tahapan pengujian kadar gambut yaitu uji kadar abu, uji

keasaman tanah dan unsur mineral, tahapan pengujian sifat fisik tanah (index

properties), tahapan pemadatan dan tahapan uji geser langsung. Diagram alir

kegiatan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Pembebanan Bertahap Sampel diberikan beban secara bertahap sebesar 9,81 N, 19,613 N, 39,226 N, dan 78,453 N (2 sampel undisturbed).

Pembebanan Langsung Sampel diberikan beban secara langsung sebesar 9,81 N dan 39,226 N ( 2 sampel undisturbed)

Pengujian Konsolidasi Tanah Gambut Periode Pembebanan 24 jam

Compaction test (5 sample disturbed)

Direct shear test : 1. 3 sampel

undisturbed 2. 3 sampel

disturbed 3. 9 sampel

disturbed yang dipadatkan dengan kadar air berbeda

Analisa Hasil Uji Pembahasan Kesimpulan dan saran

Selesai Mulai

Kegiatan Awal 1. Instalasi Alat Uji 2. Pengambilan Sampel

Pengujian sifat fisik : 1. Kadar air (3 sampel undisturbed ) 2. Kadar abu dan kadar organik( 1 sampel

disturbed )

3. Specific gravity ( 2 sampel disturbed ) 4. Angka pori (2 sampel disturbed) 5. pH (1 sampel undisturbed)

6. Berat isi basah dan berat isi kering (4 sampel undisturbed dan disturbed

7. Kandungan mineral (1 sampel disturbed)

Pengujian Direct Shear Test dan Konsolidasi

3.2 Lokasi Pengambilan Sampel Tanah Gambut

Sampel tanah gambut diambil dari Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardinding Kabupaten Karo Untuk bisa sampai dilokasi kita bisa mengakses dari jalur darat, seperti menggunakan kendaraan mobil. Lokasi pengambilan sampel itu sendiri merupakan perkebunan yang cukup luas. Lokasi sampel tanah gambut dapat dilihat pada Gambar 3.2, Gambar 3.3.

Gambar 3. 2 Peta Kabupaten Karo ( Sumber: id.wikipedia.org, 2020) Gambar 3. 1 Diagram Alur Penelitian

Gambar 3. 3 Peta lokasi pengambilan sampel

(Sumber: Google Earth, 2021)

3.3 Instalasi Alat dan Pengambilan Sampel Tanah Gambut 3.3.1 Instalasi alat Soil Sampling

Tahap awal pengambilan sampel tanah gambut tidak terganggu (undisturbed) dengan menggunakan tabung undisturbed yang kemudian dipasangkan pada batang bor dan ditekan dengan menggunakan hammer. Sampel diambil sebanyak 2 tabung undisturbed.

3.3.2 Pengambilan sampel

Sampel tanah yang diambil adalah sampel tanah gambut Desa dengan kedalaman sekitar 1,62 meter. Tanah yang akan digunakan pada uji konsolidasi dan uji geser langsung adalah tanah tidak terganggu (undisturbed). Dan sampel tanah disturbed yang akan digunakan untuk uji kadar abu, kadar organik, spesific gravity, angka pori dan kandungan mineral.

Adapun prosedur pengambilan sampel tanah undisturbed tersebut adalah sebagai berikut:

1. Menentukan lokasi pengambilan sampel tanah gambut, yaitu Desa Lau Mulgap Kecamatan Mardinding Kabupaten Karo.

2. Membersihkan permukaan tanah (top soil) untuk menghindari humus dan akarakar tanaman.

3. Melakukan pengambilan sampel tanah undisturbed dengan handbore, hammer seberat 63,5 kg dan tabung sampel berbentuk silinder.

4. Pasang mata bor pada stang, lalu alat di dirikan dengan mendirikan handbore tepat pada atas tanah gambut yang akan kita ambil, lalu stang di pasang tepat di atasnya.

5. Lakukan pemboran dengan memutar dan menekan handbore dengan

hammer. Penekanan dengan hammer cukup di lakukan sekali, kemudian stang

bor harus tegak lurus dan putaran searah jarum jam. Hal ini bertujuan agar

tanah yang berada dalam tabung padat dan pada saat di angkat,tanah tidak

jatuh keluar dari tabung.

6. Kedalaman tanah untuk mendapatkan sampel yaitu sebesar 1,620 meter.

Angkat tabung kemudian diberi lilin pada atas dan bawah tabung. Hal ini bertujuan agar kandungan air yang ada pada sampel tidak berkurang.

3.4 Pelaksanaan Pengujian

Pada penelitian ini dilakukan dua jenis pengujian, yaitu pengujian sifat fisik, uji geser langsung dan pengujian konsolidasi.

3.4.1 Pengujian sifat fisik

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat fisik tanah gambut.

Adapun pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Uji kadar air (water content) 2. Uji berat spesifik (specific gravity) 3. Uji angka pori

4. Uji keasaman (pH)

5. Uji kadar abu dan kadar organik 6. Uji berat isi basah dan berat isi kering 7. Uji kandungan mineral

Untuk pengujian pendahuluan tersebut dilaksanakan di Laboratorium Mekanika Tanah USU serta di Badan Riset dan Standarisasi Industri Medan

3.4.2. Pengujian Konsolidasi

Pada pengujian ini, peralatan yang digunakan yaitu alat konsolidasi oedometer yang terdapat pada Laboratorium CV. Lima Saudara. Pengujian konsolidasi merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui penurunan dari sampel tersebut dengan cara pemberian beban tertentu. Pengujian ini dilakukan dengan dua cara, yaitu pengujian konsolidasi bertahap dan langsung. Adapun langkah- langkah yang dilakukan, antara lain:

1. Mengeluarkan contoh tanah dari tabung sampel dengan menggunakan extruder lalu dipotong dengan pisau tipis dan diratakan.

2. Meratakan tanah yang terlihat menonjol dikedua ujung cetakan benda uji

dengan pisau pemotong dan perata.