sampel lempung yang masih dalam kondisi alamiah, sifat-sifat tersebut biasanya diperlihatkan dalam wujud seperti yang ditunjukkan dalam gambar 8.1, dimana angka pori diperlihatkan sebagai fungsi tekanan konsolidasi efektif p'. tekanan konsolidasi yang pernah dialami maksimum pc ditentukan (biasanya menggunakan rumus Casagrande, 1936) dan dipertimbangkan dengan tegangan efektif overburden po.
Ketiga hubungan yang mungkin antar pc dan po adalah :
1. Jika pc < po, maka lempung kurang terkonsolidasi (under concolidated). Lempung tidak mencapai keseimbangan dalam kondisi overburden.
35 2. Jika pc = po, lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated). Lempung memiliki angka pori yang seimbang dengan tegangan efektif overburden yang ada.
3. Jika pc > po, lempung overconsolidated atau menunjukkan sifat se akan-akan terkonsolidasi, pada tegangan efektif yang lebih besar daripada tegangan efektif overburden.
Gambar 8.1. Curva Konsolidasi Typical
Harga pc yang akurat perlu diketahui untuk analisis penurunan (settlement analysis) dan juga untuk memudahkan interpretasi latar belakang geologis dan untuk perkiraan perubahan-perubahan yang mungkin terjadi di masa mendatang. Overkonsolidasi akibat pengurangan (dessication) dan akibat pengurangan beban (unloading) yang ditimbulkan oleh erosi atau kenaikan permukaan air tanah terbukti penyebab utama kejadian ini. Dalam hampir semua kasus, pc > po.
Baru-baru ini pelapukan dan sementasi telah dibuktikan sebagai penyebab utama prakonsolidasi semua (apperentpreconsolidation).
Perubahan-perubahan konsentrasi ion dan pH, penapisan (leaching),
36 oksidasi, pengendapan (presipitasi) mineralogi dan konsekuensi- konsekuensi lain dari pelapukan kimiawi telah menyebabkan perubahan penting terhadap kekuatan (strengnth) dan kompresibilitas. Lempung yang melapuk mungkin tak akan memperlihatkan harga pc yang cukup b esar (Bjrrum, 1973) dan curva e – log p cenderung memperlihatkan suatu curva yang mewakili kompresibilitas yang menurun dibandingkan dengan lempung yang tak mengalami pelapukan. Lempung yang tersementase mempunyia partikel-partikel yang terikat bersama-sama dengan bahan pengikat kimia dan mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari lempung yang tidak tersementasi. Suatu kondisi dimana tekanan prakonsolidasi pc lebih besar daripada po juga bisa terbentuk dalam lempung lunak tanpa disertai perubahan kimia atau unloading. Apabila lempung ini menerima tekanan konsolidasi yang konstan, maka deformasi yang terjadi dapat dikelompokkan dalam 3 jenis :
1. Kompresi awal (imediate compression) akibat kompresi gas dalam lempung yang jenuh parsial dan deformasi geser (shear deformation) pada volume tetap.
2. Konsolidasi primer, yang derajatnya ditentukan oleh laju disipasi tekanan air pori berlebihan.
3. Kompresi sekunder atau kompresi tertunda (delayed compression) yang mencakup penyesuaian struktur tanah (sejalan dengan waktu) dan dapat dianggap sebagai fenomena rangkak (tie creep) kompresi
37 sekunder sudah sejak lama disadari sebagai komponen utama kompresi total.
Konsep tekanan “kuasi prakonsolidasi” (Leonards dan Ramiah, 1960) diperlihatkan dalam gambar 8.2. Sebagai akibat pembebanan yang diperpanjang pada titik yang diperlihatkan dalam gambar tersebut, kompresi lebih besar daripada kompresi yang terbentuk di bawah penambahan beban yang diberikan sebelumnya dimana waktu yang tersedia untuk kompresi sekunder menjadi lebih singkat. Pada permulaan konsolidasi di bawah tegangan yang lebih besar, lempung tersebut akan menunjukkan sifat seakan-akan mengalami overkonsolidasi dengan tegangan yang lebih tinggi.
Gambar 8.2. Terjadinya tekanan prakonsolidasi semu (Leonards dan Ramiah, 1960)
Hubungan angka pori versus tegangan efektif vertikal dalam keadaan setimbang untuk lempung yang terkonsolidasi normal diperlihatkan dalam gambar 8.3. Masing-masing curva dalam gambar
38 tersebut berhubungan dengan waktu yang berbeda untuk konsolidasi menurut tegangan efektif masing-masing. Lempung muda yang terkonsolidasi secara normal maupun menahan tegangan efektif tersebut.
Kompresi sekunder menyebabkan penurunan angka pori, menyebabkan terbentuknya susunan partikel yang lebih stabil, kekuatan yang lebih besar dan kompresibilitas yang lebih kecil. Laju penurunan angka pori secara kasar sebanding dengan logaritma waktu. Kompresi tertunta (delayed compression) ini menyebabkan terbentuknya resistensi tambahan terhadap konsolidasi lanjut, dimana beban yang besar (disamping tegangan overburden) bisa ditahan tanpa mengakibatkan perubahan volume yang berarti.
Jadi setelah beberapa lama di bawah pengaruh tegangan konstan sifat- sifat kompresi yang diperlihatkan oleh “lempung yang terkonsolidasi normal yang lama” yang diperlihatkan gambar 8.3.
Gambar 8.3. Sejarah geologi dan kompresibilitas lempung normally consolidated (Bjerrum, 1972)
39 Harga pc untuk periode pembebanan tertentu, bertambah besar sebanding dengan po (Bjerrum, 1972, 1973). Jadi dalam suatu endapan lempung yang homogen, pc/po tergantung pada kompresi sekunder dan untuk selang waktu pembebanan tertentu, jumlah kompresi sekunder meningkat dengan naiknya indeks plastisitas, sehingga harga pc/po meningkat dengan naiknya plastisitas.
Gambar 8.4 memperlihatkan hubungan antara pc/po dengan indeks plestisitas untuk lempungn normally consolidated yang mengalami proses glacial terlambat dan setelah mengalami proses glacial selama ribuan tahun.
Gambar 8.4 Nilai typical Su/Po dan Pc/Po dapat dilihat pada lempung normally consolidated yang mengalami proses galcial terlambat dan
setelah mengalami proses glacial (Bjerrum, 1972).
40 Perilaku lempung yang mengungkapkan pc dan overkonsolidasi yang disebabkan peniadaan beban diperlihatkan dalam gambar 8.5 Original consolidasi dan lamanya konsolidasi berlangsung pada tekanan overburden dan efektif p1.
Penurunan tekanan overburden hingga sama dengan po akibat erosi berlangsung kemudian, yang menghasilkan ratio overkonsolidasi p1/po.
Keterlambatan (delayed swelling) bisa timbul, apabila ikatan-ikatan kohesif memperlihatkan karakter kekental (viscous). Apabila lempung demikian dibebani kembali, kompresi yang timbul adalah kecil sampai mencapai harga pc, yakni dititik mana mulai terjadi perubahan yang berbeda. Pengaruh pc adakalanya mempunyai arti penting dikaitkan dengan tegangan tambahan yang dapat diberikan tanpa disertai kompresi yang cukup besar. Prosedur-prosedur untuk perkiraan penurunan dalam lempung linak yang memperlihatkan pengaruh pc, yang mencakup konsolidasi awal dan penurunan sekunder (Bjerrum, 1972, 1973).
Penentuan harga pc yang benar sangat penting dalam menyusun perkiraan-perkiraan ini. Bjerrum (1973) menyatakan bahwa setelah penempatan sampel di dalam konsolidometer, sampel itu kemudian dibebani dalam dua atau tiga tahap hingga bebannya sama dengan po.
Penambahan beban yang kecil, yakni pada tingkat (pc – po)/3, harus digunakan sampai melampui pc. Kemudian penambahan beban sebesar 50% - 100% dari beban sebelumnya yang bekerja.
41 Gambar 8.5 Sejarah geologi dan kompresibilitas pada lempung
overconsolidated (Bjerrum, 1972)
Penentuan kompresi sekunder dengan data-data laboratorium dalam 24 jam memungkinkan pembuatan curva (atau waktu pembebanan tergantung pada lamanya pembebanan). Curva kedua yang sejajar ditarik melalui titik (eo, po) akan memperlihatkan curva hubungan lamanya pembebanan endapan. Curva waktu antara 24 jam dan 10.000 tahun akan menghasilkan siklus logaritma kira-kira 6. Kira-kira 50% dari keterlambatan kompresi akan berlangsung dalam tahun pertama dan 80% setelah 100 tahun. Prosedur-prosedur yang di sarankan Bjerrum untuk perkiraan penurunan didasarkan pada asumsi adanya konsolidasi primer terpisah dan kompresi sekunder tersendiri. Suatu solusi bagi laju konsolidasi yang mengkombinasikan hidrodinamis menurut jangka waktu tertentu dan rangkak (creep) kerangkak tanah telah dikembangkan oleh garlanger (1972). Klasifikasi lempung lunak berdasarkan lamanya dan latar belakang geologis, lempung lunak dapat
42 diklasifikasikan berdasarkan skema yang terlihat pada tabel 8.1. tabel ini bermanfaat dalam mangantisipasi sifat-sifat bergai endapan. Tabel 8.1 klasifikasi beberapa frekuensi yang dialami lempung lunak berkenan dengan strength dan kompresibilitasnya
Classification Water Content Shear Strength Compressibility Wheathered clays in upper crust
Frost treated dried-out clay w ≈ wp Very stiff, fissured open cracks
-
Dried-out clay w ≈ wp Very stiff fissured Low compressibility Weathered clay wp < w < wL Shear strength
decreases with depth
Low compressibility;
curved w-log P curve Unweathered clays
Young normally consilidated clays
w ≈ wL Su/Po constant with depth
pc ≈ po Aged normallly consolidated
clays
w ≈ wL Su/Po constant with depth
pc/po constant with depth
Over consolidated aged clays wp < w < wl Su/Po constant with
depth 𝑝𝑐 ≈ 𝑝1 (𝑝𝑐
𝑝𝑜) 𝐼𝑝 Young normally consolidated
quick clay
wL < w Su/Po constant with depth
pc ≈ po Aged normally consolidated
quick clay
wL < w Su/Po constant with depth
pc/po constant with depth
Bjerrum (1972)
9. HUBUNGAN ANTARA TEMPERATUR DENGAN VOLUME Variasi temperatur dapat menyebabkan perubahan volume dan tegangan efektif (effective stress) tanah yang jenuh. Gambar 9.1 memperlihatkan persentase volume air pori awal yang dialirkan dari sampel illite yang jenuh, yang mengalami kenaikan temperatur dari 66o menjadi 140oF lalu diikuti dengan pendinginan menjadi 66oF sementara tegangan efektif isotropis sebesar 2,0 atm tetap bekerja. Penurunan temperatur berlangsung dengan mengikuti pola urutan fasa yang identifikasi dengan titik-titik yang dinomori.
43 Gambar 9.1. Pengaruh variasi temperatur pada perubahan volume pada
kondisi drained
Gambar 9.2 memperlihatkan variasi tegangan efektif pada variasi temperatur yang sama tetapi tak terdrainase. Perubahan-perubahan seperti yang diperlihatkan dalam gambar 9.1 dan 9.2 mungkin mempunyai konsekuensi-konsekuensi penting, baik dilaboratorium maupun di lapangan.
Gambar 9.2 Pengaruh variasi temperatur pada tegangan efektif (kondisi undrained)
44 9.1 ANALISIS TEORITIK
Kondisi mengalir (drained). Ekspansi termal mineral dan airpori dan perubahan-perubahan akibat pengaruh termaldalamstruktur tanah akan mengakibatkan perubahan volume; hal ini disebakan variasi temperatur. Untuk perubahan temperatur sebesar ∆T, perubahan volume air adalah:
(∆Vw)∆T = wVw∆T (9.1)
Dimana :
w = koefisien ekspansi termal air tanah
Vw = volume air pori
Perubahan volume mineral yaitu:
(∆Vs)∆T = sVs∆T (9.2)
Dimana :
s = koefisien termal ekspansi kubik mineral padat Vs = volume padat
Apabila air mengalir dalam tanah jenuh dapat berlangsung secara bebas sebagai akibat perubahan temperatur dengan tegangan efektif yang konstan, maka volume air mengalir adalah :
(∆VDR)∆T = (∆Vw)∆T + (∆Vs)∆T – (∆Vm) ∆T (9.3) Dimana :
∆Vm = perubahan total volume yang diakibatkan oleh perubahan temperatur.
45 Bila volume bertamnbah maka ∆Vm positip. Untuk massa tanah dengan butiran-butiran yang saling bersentuhan, dan dengan mengasumsikan adanya koefisien ekspansi termal yang sama untuk semua mineral tanah, butir-butir tanah dan massa tanah akan menerima regangan volumetrik yang sama besarnya, s∆T. disamping itu, perubahan temperatur bisa menyebabkan perubahan gaya-gaya antar partikel, perubahan kohesi, dan atau perubahan tahanan geser yang memerlukan pergerakan butir- butir tanah agar struktur tanah yang sama dapat menahan tegangan efektif sama. Jika perubahan volume yang diakibatkan oleh pengaruh ini adalah (∆VsT) ∆T, maka :
(∆Vm) ∆T = sVm∆T + (∆VsT) ∆T (9.4)
Dan
(∆VDR) ∆T = sVw∆T + sVm∆T + (∆VsT) ∆T) (9.5) Kondisi undrained. Kriteria yang menentukan kondisi undrained adalah besarnya perubahan volume masing-masing komponen tanah yang diakibatkan oleh perubahan temperatur dan perubahan tekanan harus sama dengan jumlah perubahan volume dari massa total tanah yang diakibatkan oleh perubahan temperatur dan perubahan tekanan, yaitu : (∆Vw)∆T+(∆Vs)∆T+(∆Vv)∆P+(∆Vs)∆P = (∆Vm)∆T+(∆Vm)∆P (9.6) Dimana :
∆T = perubahan temperatur AP = perubahan tekanan
46 Jika mw, ms dan ms masing-masing adalah kompresibilitas air, kompresibilitas mineral pada akibat tekanan seluruhnya dan kompresibilitas mineral padat pada pembebanan terkonsentrasi, maka :
(∆Vw)∆P = mwVw∆u (9.7)
(∆Vs)∆P = msVs∆u + ms'Vs∆' (9.8)
Dimana :
∆u = perubahan tekanan air pori
∆ = perubahan tegangan efektif
ms'Vs∆' = perubahan mineral pada yang diakibatkan oleh perubahan gaya-gaya pada kontak antar partikel. Jugaberlaku :
(∆Vm)∆P = mvVm∆ (9.9)
Dimana :
mv = kompresibilitas struktur tanah
dari persamaan (9.1), (9.2), (9.7), (9.8) dan (9.9) dapat diperlihatkan bahwa persamaan (9.6) dapat diubah menjadi :
mVw∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = mvVm∆' - mwVw∆u - Vs(ms∆u +
ms'∆) (9.10)
Untuk tegangan total konstan selama berlangsung perubahan temperatur, berlaku :
∆' = - ∆u (9.11)
Jadi persamaan (9,10) dapat diubah menjadi :
w∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = mvVm∆' - mwVw∆u - ∆uVe(ms - ms') (9.12)
47 Karena me tidak jauh berbeda dari harga ms' dan keduanya jauh lebih kecil daripada harga mv dan mw, maka kesalahan yang timbul adalah kecil bila diasumsikan ms – ms = 0, sehingga persamaan (9.12) dapat dituliskan kembali dalam bentuk :
wVw∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = mvVm∆u - mwVw∆u (9.13) Oleh karena wVw∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = (∆VDR) ∆T dan
- mvVm∆u - mwVw∆u sama dengan perubahan volume ekivalen yang seluruhnya disebabkan perubahan tekanan pori. Oleh karena :
Vm = Vw + Ve (9.14)
Maka persamaan (9.13) dapat ditulis setelah disubsitusikan (∆Vm), T, dengan menggunakan persamaan (9.14) menjadi :
wVw∆T - sVs∆T – (∆VsT)∆T = mvVm∆u - mwVw∆u (9.15) Persamaan (9.15) bisa dirubah lagi untuk memperlihatkan perubahan tekanan pori yang menyertai perubahan temperatur :
Au = 𝑛∆𝑇(∝𝑠− ∝𝑤)+ (∆𝑉𝑠𝑇)∆𝑇/𝑉𝑚 𝑚𝑣+𝑛𝑚𝑣
= 𝑛∆𝑇 (∝𝑠− ∝𝑤)+ ∝𝑠𝑇∆𝑇
𝑚𝑣+𝑛𝑚𝑤 (9.16)
Dimana porositas n = Vw/Vm dan sT = koefisien fisiko kimia, perubahan volume struktur yang didefinisikan dengan persamaan :
sT = (∆𝑉𝑠𝑇)∆𝑇/𝑉𝑚
∆𝑇
Jadi faktor-faktor yang mengendalikan perubahan-perubahan tekanan pori adalah ∆T, porositas, selisih antara koefisien ekspansi termal untuk butiran tanah dan untuk air, regangan volumetrik yang disebakan efek -
48 efek resiko kimiawi, dan kompresibilitas struktur tanah. Untuk hampir semua jenis tanah (tetapi bukan batuan), harga mv jauh lebih besar dari pada harga nmw, sehingga :
∆u = 𝑛∆𝑇(∝𝑠− ∝𝑤)+ ∝𝑠𝑡∆𝑇
𝑚𝑣 (9.17)
Dalam penerapan persamaan-persamaan di atas, konsistensi dalam hal tanda-tanda aljabar dibutuhkan. Baik s maupun w adalah positif dan berhubungan dengan kenaikan volumetrik dengan naiknya temperatur.
Kompresibilitas mv, dan mw adalah negatif, karena kenaikan tekanan menyebabkan penurunan volume, dan ∆sT adalah negatif jika kenaikan temperatur menyebabkan penurunan volume struktur tanah.
9.2 SIFAT-SIFAT PERUBAHAN VOLUME
Perubahan volume yang permanen biasa terjadi apabila temperatur lempung yang terkonsolidasi secara normal meningkat, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 9.3. perubahan-perubahan temperatur dalam tingkat yang diindikasikan di sini dilakukan terhadap suatu sampel illite jenuh yang dicetak kembali setelah menjalani konsolidasi awal dengan tegangan efektif 2,0 kg/cm2. Air yang mengalir dari sampel tersebut selama berlakunya kenaikan temperatur dan diserap selama berlangsungnya penurunan temperatur. Bentuk curva ini mirip dengan curva-curva konsolidasi normal untuk perubahan-perubahan volume yang disebabkan oleh perubahan tegangan yang diberikan. Apabila temperatur dinaikkan, timbul dua efek. Jika kenaikkan itu berlangsung
49 cepat, maka timbullah tekanan pori positif yang cukup besar, yang disebabkan ekspansi volumetrik mineral padat. Semakin rendah permeabilitas tanah, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk disipasi. Disipasi tekanan ini dapat dilihat pada curva gambar 9.3 yang memperlihatkan konsolidasi primer. Efek kedua timbul karena kenaikkan temperatur yang menyebabkan penurunan tegangan geser masing-masing kontak antar partikel. Akibatnya timbul runtuh sebagian (partial collapse) struktur tanah dan terjadi penurunan angka pori sampai terbentuknya ikatan-ikatan tambahan dalam jumlah yang cukup untuk membuat tanah itu mampu menahan tegangan pada temperatur yang lebih tinggi.
50 Gambar 9.3 Hubungan antara volume dan air yang terdrainase dan
waktu selama perubahan suhu pada tekanan tetap
51 Efek ini analog dengan kompresi sekunder yang disertai dengan kenaikan tegangan. Apabila temperatur diturunkan, selisih penyusutan volumetris butir-butir tanah dan air menyebabkan adanya tegangan dalam air pori, yang menyebabkan tanah menyerap air, seperti yang diperlihatkan oleh kurva penurunan temperatur dalam gambar 9.3. disini tidak terlihat efek perubahan volume sekunder karena penurunan temperatur menyebabkan makin kuatnya struktur tanah dan tidak diperlukan penyesuaian struktural yang lebih jauh untuk mengakomodasikan tegangan efektif tersebut. Pada kenaikan temperatur berikutnya, efek sekunder dapat diabaikan karena struktur tersebut telah diperkuat dalam siklus-siklus terdahulu.
Gambar 9.5. Pengaruh variasi suhu pada tinggi dan perubahan volume
52 Kemiringan (gradien) curva dalam gambar 9.5 memberikan koefisien ekspansi termal untuk struktur tanah, ∆sT, yang sebelumnya didefinisikan sama dengan :
sT =
∆𝑉𝑠𝑇 𝑉𝑚
∆𝑇
Untuk kasus-kasus yang diperlihatkan disini harga koefisien ini kira-kira -0,5% x 10-40g-1.
Gambar 9.6 Pengaruh suhu pada konsolidasi illite (sesudah Plum an Egrig, 1968)
Pengaruh suhu terhadap kompresi suatu lempung tergantung pada rentang tekanan. Gambar 9.6 memperlihatkan angka pori sebagai fungsi logaritma tekanan untuk iilite pada dua temperatur (Plum danEsrig, 1969). Konsolidasi awal berlangsung pada temperatur 24oC pada tekanan 1,7 psi. Pada tekanan yang lebih rendah daripada 30 psi, kompresibilitas pada hakekatnya adalah sama untuk kedua temperatur tersebut.
Data-data untuk rangkaian pengujian yang lain (Campanella dan Mitchell, 1968) diperlihatkan dalam 9.7 untuk konsolidasi illite pada
53 tiga temperatur yang berbeda. Indeks kompresi yang sama diukur untuk tekanan-tekanan yang lebih besar daripada 2 kg/cm2. Karena konsolidasi dimulai dari kadar air awal yang sama untuk ketiga contoh tersebut, maka lempung pada temperatur yang lebih tinggi tentulah lebih kompresibel pada tekanan yang lebih rendah, dikaitkan dengan selisih angka pori yang diamati pada tekanan 2,0 kg/cm2. Hasil-hasil yang diperlihatkan dalam gambar (9.6) dan (9.7) mengindikasikan bahwa struktur yang lebih lemah pada tegangan yang lebih rendah yang disebabkan oleh temperatur yang lebih tinggi, akan menyebabkan konsolidasi menuju angka pori yang lebih rendah agar dapat menahan tegangan tersebut. Penyesuaian struktur yang mengimbangi pengaruh temperatur akan berakhir apabila tegangan efektif sebesar 2,0 kg/cm2 telah dicapai, dan efek-efek perlemahan yang disebabkan kenaikan temperatur diimbangi dengan pengaruh kekuatan pada angka pori yang lebih rendah.
Gambar 9.7 Pengaruh suhu pada perilaku konsolidasi isotropic tanah illite jenuh
54 Pengaruh yang diikuti dengan pendinginan pada dua tahap dalam pengujian konsolidasi diperlihatkan gambar 9.8. efek ini terlihat sama dengan pengaruh pc yang disebabkan oleh lamanya tegangan tetap tertentu yang bekerja. Jadi suatu lempung yang terkonsolidasi secara normal di alam yang sebelumnya pernah mengalami temperatur yang tinggi dapat ditunjukkan oleh prakonsolidasi semu (apparent preconsolidation). Sampel laboratorium yang telah dipanaskan dan didinginkan kembali dapat memberikan hasil evaluasi yang salah bagi tekanan prakonsolidasi maksimum.
Gambar 9.8 Pengaruh pemanasan dan pendinginan pada hubungan antara angka pori dan tekanan pada tanah illite (Plum dan Erig, 1969)
9.3 SIFAT-SIFAT TEKANAN PORI
Perubahan-perubahan tekanan pori yang disertai perubahan-perubahan temperatur pada kondisi undrained dapat diperkirakan cukup baik dengan menggunakan pers.9.17. faktor-faktor yang pneting disini adalah ekspansi termal air pori, kompresibilitas struktur tanah dan tengangan
55 efektif awal. Harga kompresibilitas mv yang tepat tergantung kepada karakterisrik-karakterisrik rebound dan rekompresi tanah tersebut.
Apabila temperatur meningkat, maka tekanan pori juga akan meningkat, dan tegangan efejktif akan menurun dan kondisi ini analog dengan kondisi unloading. Apabila temperatur menurun, maka tekanan pori akan menurun dan tegangan efektif akan bertambah besar. Oleh karena temperatur yang dialami sebelumnya menyebabkan penurunan volume yang permanen pada temperatur yang lebih tinggi, maka kondisi ini analog dengan rekompresi. Jadi harga mv yang benar adalah harga yang didasarkan kepada gradien kemiringan kurva rebound atau curva rekompresi, yang keduanya hampir sama.
{mv}R = Δ𝑉𝑚 / 𝑉
Δσ = 0,435
(i+ ∈ Ce
σ (4.19)
Dimana :
Ce = indeks pemuaian eo = angka pori awal
= tegangan efektif pada harga (mv)R yang hendak dievaluasi Tekanan pori-temperatur, parameter bbisa didefinisikan sebagai perubahan tekanan pori per satuan perubahan temperatur per satuan tegangan efektif per satuan perubahan temperatur; dengan perkataan lain:
├ = Δμ/Δ𝐼
∂ = - Δ ∂/∂
ΔI = eo [(∂e − ∂w) + ∂sT / 𝑛𝐽]
ΔI (9.20)
56 Beberapa harga F diperlihatkan dalam tabel 9.1. harga-harga yang diberikan untuk dalam tabel itu merupakan petunjuk harga rata-rata untuk perubahan-perubahan temperatur. Tabel 9.1 perubahan tekanan pori disebabkan oleh temperatur pada kondisi undrained.
Soil Type σ' (kN/m1)
∆T (oC)
∆μ (kN/m1)
𝐹 (∆𝜇 /∆𝑇
𝜎′
(oC-1) Illite
(Grundite)
200 21.1-43.4 +58 0.013
San Francisco Bay mud
150 21.1-43.4 +50 0.015
Weald Claya 710 25.0-29.0 +51 0.018
Kaolinite 200 21.1-43.4 +78 0.017
Vicksburg 100 20.0-36.0 +28 0.017
buckshot clayb
650 20.0-36.0 +190 1.018
Saturated 250 5.3-15.0 +190 0.079
sandstone (porous stone)
580 5.3-15.0 +520 0.092
a From Henkel and Sowa (1963).
b From Ladd (1961) nFig. VIII-6.
Pengaruh tegangan efektif terhadap perubahan tekanan pori dapat dilihat dari data-data lempung buckshot vicksburg dan untuk batu pasir jenuh.
Semakin besar perubahan tekanan pori ntuk suatu harga untuk kasus tegangan efektif yang lebih, dapat diperkiran dari teori tersebut. Juga kompresibilitas batu pasir lebih rendah frekwensinya karena makin tingganya sensifitas tekanan air pori dan tegangan efektif terhadap temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan kasus buckshot.
Parameter F pada umumnya dapat dinanggap sama harganya untuk
57 semua lempung (tabel 9.1). Pengetahuan tentang harga-harga F memungkinkan kita dapat menentukan pengontrolan temperatur laboratorium untuk memastikan pengukuran tekanan pori yang akurat dalam kasus undrained tes. Sebatai contoh, jika kita menginginkan tekanan pori berfluktuasi dalam daerah lebih kurang 5 kN/m2 (+ 0,5 kg/cm2) untuk salah satu jenis lempung yang diperlihatkan dalam tabel 9.1), maka pengontrolan temperatur yang dibutuhkan m ungkin sekitar 0,5 untuk suatu sampel pada tegangan efektif 500 kN/m2.
10. KESIMPULAN
1. Hubungan antara jenis tanah, tekanan dan angka pori dapat digungkan untuk perkiraan pendahuluan harga-harga kompresi dan index pemuaian.
2. Interaksi fisik penting pada tekanan tinggi dan angka pori rendah, sebaliknya interaksi physico kimia penting pada tekanan rendah dan angka pori tinggi.
3. Ketahanan hancur butiran tergantung pada kekuatan partikel mineralogi, pengaruh retakan, cuaca dan pori-pori. Setiap kasus dimana tanah berbutir kasar akan menerima tegangan tinggi.
4. Teori tekanan osmotik digunakan untuk mengetahui zat-zat yang terlarut sehigga dapat diketahui efek-efek perubahan lingkungan.
5. Informasi mengenai detail mineralogi dalam ekspansi tanah memperlihatkan bahwa pemeriksaan perbedaan detail mineralogis
58 dibutuhkan jika perbedaan dalam sifat-sifat pengembangan tanah yang hampir sama sifatnya hendak diteliti.
6. Kompresi tertunda dan efek prakonsolidasi bisa menimbulkan konsekuensi-konsekuensi penting terhadap sifat-sifat kompresi lempung lunak di lapangan. Penyelidikan geologis yang menyeluruh dan pengujian yang seksama dilaboratorium perlu dilakukan jika kita hendak melakukan analisis deformasi dan analisis penurunan terhadap material-material tersebut.
7. Penjelasan dalam hubungan temperatur dan volume mengungkapkan pentingnya pengontrolan temperatur dalam pengujian tanah. Juga memberikan landasan bagi analisis berbagai konsekuensi perubahan temperatur yang mungkin saja ditimbulkan oleh pembangkit listrik, kabel-kabel listrik di bawah tanah, penyimpanan gas alam yang dicairkan dan jaringan perpipaan.