4247c BIMTEK SIFAT2 TANAH

Ir. Sri Hetty S, M.Eng Balai BHGK, PUSAIR BANDUNG,Agustus 2019

SIFAT SIFAT TANAH

Semua endapan yang lepas dan lunak, baik yang diangkut maupun tidak diangkut dari tempat asalnya, yang terjadi secara alamiah di atas lapisan batuan yang padat.

DEFINISI TANAH

SIFAT-SIFAT dan JENIS MATERIAL TIMBUNAN

I. PENDAHULUAN

II. IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH III.SIFAT SIFAT TANAH

A. Sifat Fisik Tanah B. Sifat Teknik Tanah

IV. PENGUJIAN LABORATORIUM

V. JENIS MATERIAL TANAH TIMBUNAN

I.PENDAHULUAN

Tanah berasal dari hasil pelapukan fisis maupun kimiawi dari batu-batuan yang kemudian butir- butir mineralnya membentuk bagian yang padat dari tanah.

Berdasarkan asalnya, batuan dapat dibagi atas tiga tipe dasar :

1.Batuan Beku (Igneous Rock)

2.Batuan Sedimen/Endapan (Sedimentation Rock) 3.Batuan Metamorf/Batuan Malihan (Metamorphic

Rock)

Berasal dari magma yang mendingin dan membeku

Batuan Beku Luar (extrusive igneous rock) Umumnya berbutir halus : batuapung dsb

Batuan Beku Dalam (intrusive igneous rock) Tekstur kasar : granit, gabro dsb

Batuan Sedimen

Berasal dari campuran partikel mineral, sisa hewan dan tanaman.

Dibentuk secara : mekanik (breksi), organis (batu gamping), kimiawi (gips)

Berasal dari batuan sedimen ataupun batuan beku yang mengalami proses perubahan bentuk akibat adanya perubahan tekanan dan

temperatur kulit bumi.

 masif : marmer, kwarsit

 berlapis : batu sabak dll

Proses pemecahan batu induk menjadi bagian yang lebih kecil dengan bermacam-macam ukuran melalui proses fisis atau kimiawi.

1.Fisis

: berbutir kasar

2.Kimiawi : berbutir halus (oksidasi,karbonasi,

hidrasi)

Hasil pelapukan :

1.Tidak diangkut : Residual Soil 2.Diangkut

: Transported Soil

V

II III IV

VI ^Residual _soils

Completely decomposed Highly decomposed

Moderately decomposed Slightly decomposed

Tingkatan Proses Pelapukan

RESIDUAL SOIL (Tanah Residual)

* hasil pelapukan fisis & kimia di tempat asalnya

* sifat tanah tergantung dari tekstur,struktur, komposisi batuan induk,iklim,tingkat erosi permukaan,muka air tanah dan vegetasi lokal

* perlu penyelidikan khusus (pinhole,petrografi, x-ray untuk identifikasi mineral lempung dan memahami sifat teknisnya)

* partikel individu berbentuk menyudut (angular) tetapi lunak

* kemungkinan kerusakan struktur tanah saat pemadatan

TRANSPORTED SOIL

yaitu tanah yang terdapat jauh dari asal batuan yang mengalami pelapukan karena dangkut oleh : 1) Air

2) Angin 3) Gletsyer 4) Gaya berat

TRANSPORTED SOIL

1.Diangkut oleh air :Tanah yang diangkut oleh air yang yang mengalir,kemudian diendapkan.

a) Tanah Alluvial.

Endapan Sungai :

- endapan dengan energi tinggi,

- mengandung pasir,kerikil dan kerakal, - ukuran dan sebaran endapan bervariasi, - gradasi baik atau buruk,

- sumber material filter atau agregat beton

Tanah Alluvial

Endapan dataran banjir :

-endapan dengan energi rendah,

-terendapkan di dataran saat aliran lambat, -terdiri dari lempung,lanau,pasir (sediment

load),

- sebagai sumber material zone kedap air bendungan urugan

Endapan teras :

- terletak di atas dataran banjir,di sepanjang

alur sungai,

Foto udara memperlihatkan tiga tingkat endapan teras

Tanah Alluvial.

Endapan kipas :

- kemiringan yang cukup landai, - diendapkan di lokasi dimana terjadi

penurunan mendadak pada kemiringan tsb, - massa berbentuk kipas,

- gradasi tergantung dari sumber material, kecepatan aliran air dan kemiringan.

-terdiri atas material kasar(fragmen batuan,kerikil, pasir,lumpur) dan material halus (pasir lanauan, lanau pasiran,alluvial pasir,lanau,lempung).

Kipas alluvial, sebagai potensi sumber pasir dan

gravel, dilihat dari atas

b) Marine deposits

Terjadi bila di dalam larutan air sungai yang memasuki laut masih terdapat partikel-partikel halus dan kemudian diendapkan di bawah pengaruh laut.

c) Lacustrine deposits (endapan Lakustrin/sedimen dasar danau)

-hasil sedimentasi dari air yang tenang - terdiri dari lanau lempungan berbutir halus

- bersifat kedap,mudah mampat (compressible) dan kuat geser rendah

- sering memiliki kadar air yang lebih tinggi dari OMC, perlu kontrol kadar air

- digunakan sebagai zone inti kedap pada Bendungan

TRANSPORTED SOIL (lanjutan )

2) Diangkut oleh angin : Sand dunes

Endapan pasir yang terbentuk akibat pergerakan angin,terjadi di padang pasir atau pantai.

3) Akibat gaya berat :Endapan koluvial (slope wash)

Endapan yang terjadi akibat erosi/kelongsoran,kemudian diendapkan dibawah tebing.

- biasanya terkumpul di kaki lereng atau sisi bukit

- fragmen batuan berbentuk menyudut (angular) - yang relatif tebal (berupa tanah lempung lanauan)

digunakan untuk zone inti kedap air bendungan.

Tanah hasil pembusukan tanaman.

Tanah CUMULOSE / GAMBUT (PEAT) Kumpulan tanaman yang membusuk, kemudian mengurai secara kimiawi dan membentuk tanah.

Termasuk tanah yang mudah

dimampatkan dibawah tekanan yang

kecil sekali.

a) Tanah Ekspansif :

Tanah dengan kembang susut yang tinggi karena mengandung mineral montmorilonite.

b) Tanah dispersive :

Tanah lempung berkadar Natrium tinggi dan mempunyai kecenderungan longsor bila terendam dalam air yang diam.

Tanah tanah khusus (Problematic Soil)

What are Expansive Soils?

 Vertisol Soils, or known as Shrink Swell Soils

 The Soil contracts due to its clay minerals and the structure of the clay allowing water to be imbedded in-between the clay layers

 Process is reversible, and causes contraction of the soil

Indikasi tanah ekspansif

Typical setting for future problems, and dealing with it by having deep pilings. See

www.dnai.com/~meehan/rlmce/expan/master.html.

What can be done?

 Test soil before building

 If expansion is greater then 10 %, it is critical

 Remove soil

 Mix soil with material that does not expand

 Keep consistent soil moisture

 Have strong foundations in buildings that can handle the changes in volume.

Klasifikasi tanah ekspansif menurut Holtz

dan Gibbs.

Hubungan IP dan derajat ekspansi

Data dari uji indeks¹

Kemungkinan ekspansi², persentase perumaterial volume total, dari kondisi

kering ke jenuh

Derajat ekspansi Kadar koloid,

persentase lebih kecil dari

0.001 mm

Indeks Plastisitas,

PI, % Batas Susut, SL, %

>28 >35 <11 >30 Sangat tinggi

20 –31 25 –41 7 –12 20 –30 Tinggi

13 –23 15 –28 10 –16 10 –20 Medium

<15 <18 >15 <10 Rendah

Keruntuhan lereng dan heaving (tanah

ekspansif) di dasar saluran .

Dispersive Soil

Soil clay particles can be unattached to one another (dispersed) or clumped together (flocculated) in aggregates. Soil aggregates are

cemented clusters of sand, silt, and clay particles.

Dispersed Particles Flocculated Particles

Observe your soil sodic soils often crack

when dry

Ground subsidence

Sinkholes, collapsing ground caused by:

Groundwater extraction from confined aquifers (see week 7)

Dissolution of aquifer materials (e.g. karst processes)

Dispersive or slaking soils

Man made cavities (e.g. Mines)

II. IDENTIFIKASI DAN

KLASIFIKASI TANAH

IDENTIFIKASI TANAH

Struktur massa tanah mempunyai peranan penting dalam hal pergerakan air diantara partikel tanah

Struktur Tanah

Delapan tipe struktur tanah :

Granular

Single grain

Blocky

Prismatic

Columnar

Platy

Wedge

Massive

Struktur Tanah

Granular

Agregate bulat <1/4 inch diameter.

Dijumpai pada topsoil.

Mudah dipisahkan.

Struktur Tanah

Single grain

Setiap individu partikel terpisah satu sama lain.

Hanya dijumpai pada tanah sangat berpasir (sand dunes).

Struktur Tanah

 Blocky

Permukaan partikel tanah tidak beraturan,

mempunyai ukuran tinggi, lebar dan tebal yang hampir sama.

Dijumpai pada lapisan tanah bagian bawah (sub soil).

Struktur Tanah

Prismatic

Dicirikan dengan agregat tanah berarah vertikal (pilar) dengan permukaan bagian atas rata.

Dijumpai pada tanah dengan kandungan lempung yang tinggi serta didominasi oleh lempung ekspansif.

Struktur Tanah

Columnar

Dicirikan dengan agregat tanah berarah vertikal (pilar) dengan permukaan atas membulat.

Sering dijumpai pada tanah dengan

kandungan sodium tinggi pada musim

Struktur Tanah

Platy

Agregat tanah tersusun dalam pelat horizontal tipis atau berupa lembaran.

Dijumpai pada tanah yang sudah dipadatkan.

Struktur Tanah

Wedge

Agregat tanah berbentuk baji, ujung satu lebih tipis dari ujung lainnya.

Dijumpai pada tanah dengan kandungan lempung yang tinggi dan didominasi oleh

lempung ekspansif (lempung

montmorillonit).

Struktur Tanah

Mempengaruhi permeabilitas (kemampuan tanah untuk dapat dirembesi) tanah melalui kondisi jalur aliran air diantara partikel tanah.

Soil Structure

granular

prismatic

Cause and Effect (description in

laboratory)

a. Tanah berbutir kasar: mengandung silika (SiO2)

b. Tanah berbutir halus mengandung : - Kaolinite

Kelompok Haloysite, tidak stabil untuk bahan konstruksi, dipakai keramik

- Montmorilonite

Swelling saat basah, retak saat kering - Illite

KLASIFIKASI TANAH

Sistem yang memungkinkan orang berkomunikasi dalam membicarakan tanah dengan menggunakan

“bahasa” yang sama, dimana pengelompokan tanah berdasarkan sifat-sifat atau ciri-ciri yang hampir sama .Beberapa sistem Klasifikasi :



USCS



AASHTO



ASTM



MIT



USDA

SISTEM KLASIFIKASI

ASTM (American Society for Testing Material)

USCS(Unified Soil Clasification System)

AASHTO(Association of States Highway &

Transportation Official)

MIT (Massachusetts Institute of Technology System)

USDA ( U.S. Department of Agriculture Soil )

Klasifikasi Tanah (lanjutan)

Tujuan Klasifikasi tanah adalah

Untuk memberikan informasi dalam bahasa yang sama secara ringkas perihal jenis & karakteristik dasar tanah, sehubungan manfaatnya sebagai material konstruksi bangunan atau fondasi, unsur pokok dll.

Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM D 2487 dan D 3282.

Yang umum digunakan adalah USCS (Unified Soil Classification System) dan AASHTO.

Prosedur dilakukan dengan cara :

Pengelompokan tanah dikategorikan

berdasarkan hasil-hasil uji sifat fisik tanah.

Untuk nama kelompok dan simbol disusun sesuai dengan The Unified Soil Classification System (USCS)-ASTM D3282 atau ASTM

Sistem Unified Classification mengelompokkan tanah ke dalam 3 kelompok besar, yaitu :

1.Tanah berbutir-kasar(coarse-grained-soil), yaitu : tanah kerikil dan pasir dimana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No.200. Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal G atau S. G adalah untuk kerikil (gravel) atau tanah berkerikil, dan S adalah untuk pasir (sand) atau tanah berpasir.

2. Tanah berbutir-halus(fined-grained-soil), yaitu tanah dimana lebih dari 50 % berat total contoh tanah lolos ayakan No.200. Simbol dari kelompok ini dimulai dengan huruf awal M untuk lanau (silt) anorganik, C untuk lempung (clay). anorganik, dan 0 untuk lanau-organik dan lempung-organik. Simbol Pt digunakan untuk tanah gambut (peat), muck, dan tanah-tanah lain dengan kadar organik yang tinggi. Pada bagian ini, sebuah garis empiris (garis A) memisahkan lempung anorganik (C) dari lanau (M) dan tanah organic (O), dan garis A tersebut diberikan dalam persamaan :

IP = 0,73 (wL – 20)

3. Tanah Organik: Tanah gambut (peat), adalah merupakan bahan berupa kayu yang berserabut dan hanya diklasifikasikan lewat penampilan secara visual.

Klasifikasi Tanah Sistem USCS

1.Tanah berbutir kasar

 Tanah berbutir kasar dipisahkan sebagai pasir dan kerikil oleh saringan no. 4. Bila 50% atau lebih dari butir yang kasar tertahan oleh saringan no. 4, butir tanah tersebut

digolongkan sebagai kerikil. Bila lebih dari 50% lolos saringan no. 4, butiran tersebut digolongkan sebagai pasir.

 Hanya sifat tanah berbutir kasar yang merupakan hal yang penting dan bagian tanah yang berbutir halus dapat diabaikan dalam melakukan klasifikasi tanah berbutir kasar. Klasifikasi sebagai kerikil atau pasir adalah merupakan sifat utama dari material.

Kerikil dan pasir

 Kerikiladalah termasuk bergradasi baikmenurut sistem klasifikasi Unified, bila :

 lebih dari 4 , dan

 diantara 1 dan 3

 Pasiradalah bergradasi baik,bila :

 lebih dari 6, dan

 diantara 1 dan 3

10 60

D CuD

10 60

D CuD

60 10

2 30

D x D

) Cc (D

60 10

2 30

D x D

) Cc (D

Cu = Koefisien keseragaman Cc = Koefisien gradasi

D60 = Diameter butir pada keadaan banyaknya persen yang lolos 60%

D30 = Diameter butir padaa keadaan banyaknya persen yang lolos 30%

D10 = Diameter butir pada keadaan banyaknya persen yang lolos 10%

SIFAT SIFAT TANAH

Tanah Berbutir kasar: ditentukan oleh ukuran butir dan gradasi butir

 Daya dukung tinggi

 Permeabilitas tinggi

 Dapat dijadikan bahan timbunan

 Kompressibilitas rendah

 Dapat digunakan filter

 Liquifaction

2.Tanah berbutir halus

Material tanah ditentukan sebagai material halus, bila tanah tersebut mengandung butiran halus 50% atau lebih yang lolos saringan no. 200.

i) Lempung dan Lanau

 Plastisitas adalah sifat teknis yang paling penting dari tanah berbutir halus.

Oleh karena itu tanah berbutir halus diklasifikasikan berdasarkan sifat plastisitasnya. Plastisitas dari tanah berbutir halus ditentukan banyaknya butiran tanah yang lolos saringan no 40. Material tanah yang teletak diatas garis "A" pada gambar di atas dapat dikelompokkan ke dalamtanah berbutir halus berlempung. Bila terletakdibawah garis A tanah tersebut dapat dikelompokkan ke dalamtanah berbutir halus berlanau.

 Didalam sistem klasifikasi unified, "lempung' atau "berlempung"

dikelompokkan sebagai tanah yang terletak diatas garis A. "Lanau" atau

"berlanau" adalah material yang terletak di bawah garis "A". Sebagai garis

(Tanah berbutir halus lanjutan….)

ii) Batas Cair yang tinggi dan yang rendah

 Karakteristik penting kedua dalam klasifikasi tanah berbutir halus adalah batas cair.

 Tanah yang mempunyai batas cair diatas 50%adalah merupakan tanah lempungan atau lanauan dengan batas cair yang tinggi. Tanah yang mempunyai batas cair dibawah 50%adalah tanah lempungan atau lanauan yang mempunyai batas cair rendah.

Ada 4 kelompok tanah berbutir halus, yaitu

-tanah berlempung dengan berbatas cair rendah (CL), - tanah berlempung dengan berbatas cair tinggi (CH), - tanah berlanau dengan berbatas cair rendah (ML) dan - tanah berlanau dengan batas cair tinggi (MH)

SIFAT-SIFAT TANAH

Tanah berbutir halus : ditentukan oleh ukuran butir dan kadar air (indeks plastisitas) dan mineral yang

membentuknya.

Tanah dengan batas cair tinggi :

Daya dukung rendah

Compressibility tinggi

Sulit dipadatkan

Sensitif, tergantung mineral yang dikandungnya.

Plastisitas

Sifat fisik dari tanah yang mengalami perubahan bentuk melebihi bentuk awal tanpa retak atau perubahan yang berarti.

Konsistensi

Relatif mudahnya tanah mengalami perubahan bentuk

Derajat konsistensi

Konsistensi Prosedur Identifikasi Kekuatan Kg/cm²

Lunak Mudah ditekan beberapa cm

dengan ibu jari < 0.25

Sedang

(medium) Dapat ditekan beberapa cm dengan ibu jari dengan sedikit tenaga

0.25 –0.5

Kaku Dapat ditekan dengan ibu jari

dengan tenaga yang besar 0.5 –1.00 Sangat kaku Mudah ditekan dengan kuku ibu

jari 1.00 –2.00

Keras Sukar ditekan dengan ibu jari > 2.00

Batas-batas konsistensi Atterberg

3.Tanah Organik

 Tanah yg. mengandung sejumlah besar bahan organik dapat dikenali dari warna dan baunya. Karakteristik dari tanah organik tidak mempunyai batasan-batasan yang jelas.

 Jenis tanah ini tidak dapat digunakan dalam kontruksi dan memerlukan pengarahan khusus dari tenaga ahli, bila digunakan dalam konstruksi.

 Beberapa jenis dari tanah ini dapat dikelompokkan sebagai tanah organik dengan batas cair tinggi dan tanah organik dengan batas cair rendah, bila diuji di laboratorium.

 Tanah organik mengandung serat yang tidak dapat diuji di laboratorium dikenal sebagai gambut (peat).

 Ada tiga jenis tanah organik, yaitu tanah organik dengan batas cair tinggi (OH), tanah organik dengan batas cair rendah (OL) dan gambut (Pt).

SECARA UMUM TANAH DAPAT DIBEDAKAN ATAS

Tanah berbutir halus (tanah berkohesi) Lempung, lanau

Tanah berbutir kasar (tanah tak berkohesi)

Kerikil, pasir

Tanah organik (gambut)

MACAM-MACAM TANAH

Dapat ditentukan secara visual atau uji laboratorium

Macam Tanah Batas-batas ukuran Berangkal (borelder) >8 inci (20 cm)

Kerakal (cobblestone) (8 - 20) cm Batu kerikil (gravel) (2 mm - 8 cm) Pasir kasar (coarse sand) (0,6 – 2) mm Pasir sedang (medium sand) (0,2 – 0,6) mm Pasir halus (fine sand) (0,06 – 0,2) mm

Lanau (silt) (0,002 – 0,06) mm

Lempung (clay) <0,002 mm

Perbedaan antara Lempung dan Lanau (silt)

Lempung

Terdiri dari butir-butir yang sangat kecil dan menunjukkan sifat plastisitas dan kohesi

Lanau

Peralihan antara lempung dan pasir halus, kurang plastis dan lebih mudah ditembus air daripada lempung dan memperlihatkan sifat

Simbol sifat tanah sistem unified : G – kerikil (gravel)

S – pasir (sand) M – lanau (silt/loam) C – lempung (clay) Pt – gambut (peat) O – organik (organic)

W – bergradasi baik (well graded) P – bergradasi buruk (poorly graded) H – plastisitas tinggi (high liquid limit) L – plastisitas rendah (low liquid limit)

Simbol-simbol dalam klasifikasi USCS

 GW : Gravel well graded(kerikil dengan gradasi baik)

 SP : Sand poorly graded(pasir dengan gradasi buruk)

 ML : Moam low plasticity(lanau berplastisitas rendah) (Batas cair atau Liquid Limit < 50%)

 CH : Clay high plasticity(lempung berplastisitas tinggi,LL > 50%)

Tanah berbutir kasar ditandai dengan simbol kelompok seperti : GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM, dan SC.

Klasifikasi tanah berbutir halus dengan simbol ML, CL, OL, ME, CH, dan OH diperoleh dengan cara menggambar batas cair dan indeks plastisitas tanah yang bersangkutan pada grafik plastisitas (Casagrande, 1948).

Klasifikasi tanah berdasarkan USCS

Grafik Plastisitas

A

B

III.SIFAT-SIFAT FISIK DAN

SIFAT-SIFAT TEKNIK TANAH

Jenis tanah dapat diidentifikasi berdasarkan :



Sifat sifat fisik (Physical Properties)



Sifat sifat teknik

(Mechanical/Engineering Properties)

Soil Properties

Physical Properties Mechanical Properties

Gradation and Structure

Soil-Water Relationships

Atterberg’s Limits

Soil Compaction

Permeability

Compressibility

Shear Strength Bearing Capacity

SIFAT – SIFAT FISIK

Sifat – sifat tanah umum yang dapat dilihat secara visual serta dapat diketahui lebih rinci

melalui beberapa uji

Laboratorium.

Composition

Texture

 Silt>>>>>>>>medium>>>>medium

 Sand >>>>>>>large>>>>>>rough

 Clay>>>>>>>small>>>>>>fine/soft

Soil texture is measured by size of soil particles

Physical properties of soil (sifat2 fisik)

Berdasarkan Warna dan Bau.

Warna

 Kuning

 Coklat pengaruh basah, oksidasi

 Merah dan hidrasi

 Hitam : banyak kandungan organis

 Abu-abu : adanya kuarsa

 Hijau/biru : adanya senyawa besi Bau



Kadar pori (void ratio = e), V

_p

/V

_b



Porositas (porosity = n), V

_p

/V



Kadar air (w)



Berat isi (volume weight = g)

• Kering

• Jenuh

• Butir

• Efektif



Berat jenis

S : Solid Soil particle W: Liquid Water (electrolytes)

A: Air Air

Secara sederhana, susunan material tanah dapat digambarkan terdiri dari butiran tanah, air dan udara. Tanah dapat dalam kondisi tidak jenuh air atau basah,dimana susunan terdiri dari butiran tanah, air dan udara.Kondisi kering kandungan airnya tidak ada.Pada kondisi jenuh, semua pori terisi air dan tidak ada kandungan udaranya.

Gambar Susunan tanah pada kondisi jenuh air sebagian Berat tanah W = Ws + Ww + (Wa = 0)

Penentuan Sifat2 Fisik Tanah

Melalui Percobaan di Laboratorium :

a) Berat Isi

b) Berat Jenis

c) Kadar air

d) Batas – batas Atterberg

e) Analisa ayak (untuk Tanah Berbutir Kasar)

f) Analisa Hidrometer (untuk Tanah Berbutir Halus).

Sifat – Sifat Teknik

Sifat – sifat tanah yang terkait dengan Kekuatan Geser tanah yang digunakan untuk menentukan Kapasitas Daya Dukung,Tegangan tanah,& kestabilan Lereng yang dapat diketahui melalui Uji Laboratorium dan Uji Lapangan.

Daya dukung batas dari tanah adalah kekuatan menahan (sebelum terjadi keruntuhan) dari massa tanah terhadap beban yang bekerja di atasnya.

Daya dukung ijin dari tanah adalah kekuatan tanah yang diijinkan dari tanah dalam menahan beban yang bekerja di atasnya.

Daya dukung tersebut sangat penting untuk

mengevaluasi kemampuan tanah untuk menyangga dengan aman suatu bangunan semi kaku melalui

Pengujian sifat teknis tanah,

dimaksudkan untuk memperoleh gambaran menyeluruh dan rinci, mengenai sifat teknik, antara lain:

Kepadatan

Kekuatan Geser Tanah

Permeabilitas

Konsolidasi

Sifat – sifat Teknik Tanah

1.Kepadatan

Pemadatanadalah proses keluarnya udara dari

pori pori tanah akibat pemberian energi yang berulang ulang dalam jangka waktu yang relatif cepat.

Tujuan pemadatanadalah:

- meminimalkan angka pori tanah, - meningkatkan kuat geser dan - meningkatkan sifat kedap air.

 Hasil Kepadatan kering tanah setelah dipadatkan, tergantung pada kadar air dan besarnya energi yang diberikan oleh alat pemadat.

Sifat kepadatan tanah dapat diketahui melalui pengujian pemadatan tanah di laboratorium dengan metode Standard Proctor dan Modified Proctor.

Pemadatan Tanah di laboratorium Uji Standard dan modified proctor

 Kepadatan relatif (D_R)digunakan untuk menunjukkan derajat kepadatan butiran pasir dan hanya berlaku untuk tanah berbutir kasar dengan kadar butiran halus kurang dari 15%. Kepadatan relatif dihitung dengan rumus:

D_R= (e_max – e_o) / (e_max– e_min)

 dengan e_max adalah angka pori pada keadaan paling lepas, dan e_min adalah angka pori pada keadaan paling padat.

 Kepadatan relatif juga dapat diketahui dengan menggunakan rumus:

D_R= (γd max/ γd) x [(γd-γd min)/ (γd-γd min)]

Kepadatan Relatif (tanah granular)

Kepadatan relatif

%

Diskripsi Nilai N_SPT

0 –15 15 –35 35 –65 65 –85 85 - 100

Sangat lepas Lepas Agak padat

Padat Sangat padat

0 –4 4 –10 10 -30 30 –50

> 50

2.Kekuatan Geser Tanah

Kekuatan Geser Tanah dinyatakan oleh Parameter Kuat geser a) Kohesi (cohesion = c )

yaituhasil dari tarik menarik seperti magnet dari partikel partikel tanah yang dipengaruhi oleh plastisitas dan kelengketan tanah.

b) Sudut geser dalam (Angle of friction=φ)

yaitu sifat saling mengunci antar partikel tanah

Hubungan antara C dan Ø :

= c + tg Ø

3.Konsolidasi

Konsolidasi adalah pemampatan tanah yang disebabkan oleh proses keluarnya udara dan air dari pori tanah secara ber-angsur2 akibat pembebanan secara terus menerus dalam jangka yang waktu lama.

Semakin kecil koefisien permeabilitas suatu material,akan semakin lama pula waktu yang dibutuhkan untuk

mengeluarkan air pori dari material tersebut,demikian pula penurunan yang terjadi juga akan semakin lambat.

IV. PENGUJIAN-PENGUJIAN LABORATORIUM

Uji laboratorium diperlukan untuk :

Melakukan analisis sifat sifat fisik tanah /batuan.

Mengetahui sifat teknik tanah /batuan atau

fragmen batuan sebagai bahan timbunan, agregat beton dan lain sebagainya

Mengevaluasi mutu bahan.

Jenis Uji Tanah di Laboratorium

Secara umum jenis pengujian di Laboratorium dapat di kategorikan atas pengujian terhadap

1.Sifat fisik tanah 2.Sifat teknik tanah 3.Kelulusan air 4.Konsolidasi

5.Uji-uji lain terkait problematic soil

Sifat fisik tanah

Kadar air

Berat jenis

Berat volume

Analisis saringan

Analisis hidrometer

Batas-batas Atterberg

Uji kompaksi (hubungan antara kadar air dengan kepadatan)

Korosivitas tanah

Resistivitas tanah

Kadar organik tanah

Uji Sifat Sifat Teknik Tanah.

1.Uji kuat geser tanah terkekang

(Unconfined Compression Strength = UCS) 2.Uji kuat geser langsung (Direct Shear) 3.Uji Triaksial (Triaxial Test)

4.Uji geser baling mini (miniature vane) 5.Uji konsolidasi satu dimensi

6.Uji potensi pengembangan (swelling) tanah

7.Uji kolapsibel tanah (collapsible soil)

Uji Laboratorium Sifat Fisik

1.Uji Kadar Air (water content)

Uji kadar air bertujuan untuk mengukur jumlah air yang ada dalam tanah sesuai dengan berat keringnya, dan untuk memperoleh karakteristik kuat geser, penurunan, dan parameter lainnya secara korelasi empirik. Uji ini dapat dilakukan dengan standar uji SNI 03-1976-1990 atau ASTM D 4959.

2.Berat jenis ( Specific Gravity)

Tujuan uji berat jenis adalah untuk mengukur berat jenis butiran tanah. Uji ini dilakukan dengan mengacu pada standar uji SNI 03-1964-

3.Berat Volume (volume weight)

Pengukuran berat volume contoh tanah tidak terganggu di laboratorium, dilakukan secara sederhana dengan menimbang bagian contoh tanah dan membaginya dengan volume (SNI- 03-3637-1994).

4.Analisis Saringan (sieve analysis)

Uji analisis saringan dapat dilakukan dengan mengacu pada standar ujiASTMD 422 dan D 1140. Tujuan uji analisis saringan adalah untuk mengukur persentase berbagai ukuran butir.

Distribusi ukuran butir digunakan untuk menentukan klasifikasi tekstur tanah (misal kerikil, pasir, lempung lanauan, dan lain- lain) yang akan digunakan dalam evaluasi karakteristik teknik seperti kelulusan air, kekuatan dan potensiswelling.

Grain Size Distribution (Cont.)

5.Analisis Hidrometer

Uji analisis hidrometer dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji SNI 03-3422-1994 atau ASTM D 1140.

Tujuanuji ini adalah untuk mengukur distribusi (persentase) ukuran butiran yang lebih kecil daripada saringan No.200 (<0,075 mm), dan mengidentifikasi persentase lanau, lempung dan koloida dalam tanah.

6.Batas-batas Atterberg

Uji batas-batas Atterbergdapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji SNI 03-1966-1990 dan SNI 03-1967-1990 atau ASTM D 4318.

Tujuan uji ini adalah menggambarkan konsistensi dan plastisitas tanah berbutir halus dengan perubahan derajat kadar air.

7.Uji kompaksi (hubungan antara kadar air dan kepadatan)

Uji kompaksi dapat dilakukan dengan

mengacu pada standar uji SNI 03-1742-1989 atau ASTM D 698 (Standar Proctor), SNI 03- 1743-1989 atau D 1557 (modifikasi Proctor).

Tujuan uji ini adalah untuk mengetahui kepadatan kering maksimum yang diperoleh di bawah energi pemadatan nominal tertentu untuk suatu tanah dan kadar air optimum sesuai dengan kepadatan.

8.Korosivitas Tanah

Tujuan uji korosivitas tanah adalah untuk mengetahui sifat agresif dan korosivitas tanah, pH, kadar sulfat dan klorida tanah.

Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM G 51, D 512, D 1125, D 2976, D 4230, D 4972.

Pengujian biasanya dilakukan pada suspensi tanah, air dan atau larutan alkali (biasanya

9.Resistivitas tanah

Tujuan uji resistivitas tanah adalah untuk mengukur potensi korosi tanah. Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM G 57.

10.Kadar organik tanah

Tujuan uji kadar organik tanah adalah untuk membantu penggolongan tanah dan identifikasi karakteristik teknik tanah. Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM D 2974.

Uji Laboratorium Sifat2 Teknik

1.Uji kuat geser tanah tidak terkekang (Unconfined Compression Strength = UCS)

Tujuan uji kuat geser tanah tidak terkekang adalah untuk mengukur kuat geser tidak terdrainase (c_u) lempung dan lempung lanauan. Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji SNI 03- 3638-1994 atau ASTM D 2166. Uraian prosedur dan penjelasan uji adalah sebagai berikut

2.Uji kuat geser langsung (DS)

Uji kuat geser langsung mempunyai tujuan untuk mengukur kuat geser tanah sepanjang permukaan bidang datar yang telah ditentukan sebelumnya (horisontal). Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM D 3080.

UJI KUAT GESER (lanjutan)

Contoh hasil uji DS pada lempung terkonsolidasi normal.

3. Uji Triaksial

Tujuan : memperoleh nilai parameter kuat geser kohesi (c) dan sudut geser dalam .Pada umumnya terdapat empattipe uji triaksial, yaitu

Uji tidak terkonsolidasi tidak terdrainase (UU),

Uji terkonsolidasi terdrainase (CD),

Uji terkonsolidasi tidak terdrainase dengan pengukuran tekanan air pori (CU)’,

Uji beban triaksial siklik (CTX).

Pengaruh kepadatan relatif terhadap sudut geser dalam untuk tanah berbutir kasar.

Alat uji triaksial.

Lingkaran Mohr pada pengujian drained pada NC dan OC

4.Uji geser baling mini (miniature vane)

Tujuan uji geser baling mini adalah untuk

menentukan kuat geser tidak terdrainase (s_u) dan sensitivitas (S_t) lanau dan lempung jenuh. Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM D 4648.

5.Uji Kelulusan air (permeabilitas).

Konduktivitas hidraulik atau kelulusan air tanah adalah sifat aliran yang penting dalam tanah.

Tujuan uji kelulusan air adalah untuk menentukan potensi aliran air melalui tanah.

Uji Kelulusan air(lanj.)

Tipe uji kelulusan air di laboratorium terbagi 2 yaitu:

Skema uji kelulusan air (a) uji tinggi tekan tetap, (b) uji tinggi tekan jatuh

6.Uji konsolidasi 1 dimensi

Tujuan:

menentukan sifat2 tegangan pra konsolidasi, karakteristik tekanan,rayapan,kekakuan,dan laju aliran dari tanah akibat pembebanan.

Uji ini mengacu pada standar uji SNI 03-2812-1992

Kurva kadar pori vs tekanan

7.Uji potensi pengembangan (swelling) tanah lempung

Tujuan:

memperkirakan potensi pengembangan (swell) tanah ekspansif. Uji dilakukan dengan mengacu pada standar uji SNI 12-6423-2000 atau ASTM D 4546.

8.Uji potensi kolapsibel untuk tanah (collapse potential of soils

)

Tujuan :

memperkirakan potensi kolaps/runtuhnya tanah.Uji dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM

9.Uji pinhole

Tujuan:

mengidentifikasi apakah tanah lempungan yang diuji bersifat mudah tergerus atau tidak. Tanah lempung yang mudah tergerus disebabkan karena proses pelarutan dan dikategorikan sebagai

lempung bersifat khusus yang disebut sebagai tanah dispersif (dispersive clays).

Uji pinhole

Tujuan:mengidentifikasi apakah tanah

lempungan yang diuji bersifat mudah tergerus atau tidak. Tanah lempung yang mudah

tergerus disebabkan karena proses pelarutan dan dikategorikan sebagai lempung bersifat khusus yang disebut sebagai tanah dispersif

V.JENIS MATERIAL TIMBUNAN

Material Tanah Timbunan

Secara garis besar

material pokok timbunan Tubuh Tanggul dibedakan dalam 2 macam: 1) Material yang fungsi utamanya untuk mendukung

stabilitas tubuh tanggul, berupa material lulus air, seperti pasir, kerikil dan batu.

2) Material yang fungsi utamanya untuk mencegah rembesan air dari waduk, berupa material kedap air yang umumnya berupa tanah lempungan.

Persyaratan Material Timbunan 1.Tanah Berbutir Halus (kedap air)

a.Koefisien permeabilitas dan kekuatan geser yang diinginkan

b.Tingkat deformasi yang rendah c.Kemudahan pengerjaan

d.Hindari kandungan organik (< 5%) 2.Tanah berbutir kasar (Filter dan Transisi)

a.Lulus air tanpa terjadi piping b.Stabilitas Bendungan

c.Kuat geser memadai

d.Memenuhi kriteria gradasi

Tabel Permeabilitas (k_v) material inti bendungan(k_v disesuaikan dengan % butiran halus

USCS ** k_vbatasan ( x 10^-6 cm/dtk)

GM –SM 0,0 s.d. 10,0

GM or GC 0,0 s.d. 10,0

SP –SM 0,0 s.d. 10,0

SM 0,0 s.d. 10,0

SM –SC 0,0 s.d. 3,0

SM –ML 0,0 s.d. 10,0

SC 0,0 s.d. 3,0

ML 0,0 s.d. 10,0

ML –CL 0,0 s.d. 1,0

CL 0,0 s.d. 1,0

3.Material Batu Persyaratan utama :

a.Fragmen batu dalam ukuran yang sesuai dengan kebutuhan

b.Fragmen batu harus cukup keras

c.Awet untuk bertahan dalam proses pengadaan dan penempatan

d.Tahan terhadap proses pelapukan dan gaya- gaya penghancur lainnya

e.Tahan terhadap hantaman gelombang

f. Kuat tekan batu memadai (tidak kurang dari 700 kg/cm2)

Material Timbunan/urugan.

Material timbunan dibedakan dalam 4 jenis.

1.Tanah Lempungan (berbutir halus) 2.Pasir dan kerikil (berbutir kasar) 3.Material Batu

4.Material Tanah Campuran 5.Material Random

Timbunan tanah homogen :

 Timbunan tanah ini seluruhnya dibuat dengan bahan yang sama (Homogenous Embankments).

 Tanggul yang dibuat dari tanah homogen harus didesain sedemikian rupa, sehingga garis preatis atau garis rembesan tidak akan memotong atau melewati lereng hilir.

1.Material Tanah Lempung (TBH)

Digunakan pada setiap bendungan urugan.

Persyaratan penting :

1.Stabilitas,kepadatan dan kuat geser harus memadai

2.Permeabilitas sesuai syarat 3.Indeks kompresi kecil

4.Mudah dikerjakan(tahap penggalian,

pengolahan,pengangkutan,penimbunan dan pemadatan)

Ukuran butiran.

TBK yang bercampur secara homogen dengan butiran-butiran yang lebih halus,merupakan bahan material yang baik sebagai Stabilitas Bendungan.

Semakin kecil ukuran butiran tanah,koefisien filtrasi semakin rendah.

Material kedap air : zone inti & selimut kedap air 1.CH dan CL

2.Pasir dan kerikil lempungan (SC-GC) 3.Lanau lempungan (CL-ML)

4.Permeabilitas sesudah dipadatkan < 10-5

Identifikasi jenis TBH di Lapangan (Peck,Hanson dan Thornburn)

Uji Lanau (Silt) Lempung (Clay)

Dry strength

Shaking test

Plasticity

Dispersion

Sangat rendah. Mudah dihancurkan dengan telunjuk dan ibu jari sehingga diperoleh serbuk tanah.

Air akan timbul secara cepat.

Kekuatan yang rendah cepat mengering.

Dalam keadaan sekitar plastis mudah dihancurkan.

Mengendap antara 15 – 30 menit (Pasir mengendap antara 30 – 60 detik).

Tinggi sampai sangat tinggi, terutama dalam keadaan sangat kering.

Tidak mudah dihancurkan dengan telunjuk dan ibu jari.

Tidak beraksi dan tanah tidak ada perubahan.

Dalam keadaan plastis mumpunyai kekuatan yang tinggi. Cukup lama mengering. Umumnya dalam keadaan teguh.

Proses pengedapan yang cukup lama bahkan berhari-hari.

Identifikasi TBH di Laboratorium.

Berdasarkan percobaan :

1.Grain size analysis (Analisa ayak) 2.Plasticity (Atterberg Limits) 3.Compreesbility

Lakukan Klasifikasiberdasarkan USCS (Unified Soil Classification System).

1.TBK ( G,S dengan gradasi W dan P) 2.TBH (M,C dengan plasisitas H dan L )

2.Material Pasir dan Kerikil.(TBK)

Sebagai bahan tubuh Bendungan,filter,transisi.

1.Gradasi sesuai dengan fungsi yang

dibebankan pada Lapisan atau zona-zona 2.Tingkat kekerasan dan kekuatan geser tinggi 3.Tidak mengandung campuran zat organik

atau mineral-mineral yang mudah larut 4.Kestabilan struktur terhadap pengaruh

atmosfir atau kimia lainnya

5.Kemampuan drainase yang memadai

Sifat Teknis Tanah yang Dipadatkan

Nama grup tanah Simbo

l g r u p

Permeabilitas² Kuat geser (Jenuh) Compressibility (Jenuh)

Workabilitas sebagai material konstruksi

Gravel bergradasi baik GW Poros Sangat Baik Diabaikan Sangat Baik

Gravel bergradasi buruk GP Poros Baik Diabaikan Baik

Gravel lanauan GM

Semikedap sampai kedap

Baik Diabaikan Baik

Gravel lempungan GC Kedap Baik sampai

sedang Sangat rendah Baik

Pasir bergrasasi baik SW Poros Sangat baik Diabaikan Sangat baik

Pasir bergradasi buruk SP Poros Baik Sangat rendah Cukup

Pasir lanauan SM

Semi kedap sampai kedap

Baik Rendah Baik

Pedoman Uji Mutu Konstruksi Tubuh Bendungan Tipe Urugan : Pasir dan atau kerikil

1.Meluluskan air (free drain)

2.Mengandung butiran lolos saringan 200 kurang dari 5%

Pasir dan kerikil pilihan dispesifikasikan untuk : 1.Meningkatkan Stabilitas

2.Mencegah penggembungan (heave) 3.Pelapis jalan raya

4.Mencegah erosi

5.Mengalirkan rembesan tanpa timbul piping

3.Material Batu.

Digunakan pada

a.Bendungan zonal,sebagai zone lulus air atau setengah lulus air

b.Bendungan tanah,untuk hamparan pelindung pada lereng udik atau timbunan drainase di sebelah bawah lereng hilir (tumit)

c.Pelindung erosi oleh air yang mengalir &

gelombang

d.Melindungi permukaan tanah terhadap air hujan dan runoff

Jenis batuan yang cocok untuk rockfill

Jenis batuan yang baik untuk digunakan sebagai bahan. Jenis batuan yang harus dipertim-bangkan

Granit

Basalt, andesit, dan riolit

Batu pasir yang berumur sebelum era Mesozoik Batu gamping

Kwarsit

Serpih, batu sabak Tufa

Batu pasir yang berumur Era kenozoikum Genes, sekis yang mengandung banyak retakan

4.Material Tanah campuran.

Digunakan untuk memenuhi persyaratan tertentu karena eksisting material tidak memenuhi

persyaratan

a.Lempung plastisitas tinggi, b.kadar air dan IP tinggi, c.Potensi bersifat ekspansif

d.Sulit dikerjakan pada kadar air mendekati kadar air optimum

Gunakan Stabilisasi dengan kapur : a.Meningkatkan kuat geser

5.Material Random.

Digunakan sebagai material timbunan zone sembarang (random zone,kualitas rendah).

a.Material batu yang berasal dari batuan lunak yang mudah lapuk

b.Material dari 2 jenis material tanah,pasir atau kerikil yang tidak mungkin terpisahkan (galian tipis)

c.Material hasil galian (pondasi,jalan masuk) d.Material yang penyebarannya cukup luas,tetapi

tidak mempunyai karakteristik yang seragam

Material Semi Kedap Air

a.Lanau

b.Pasir lanauan (SM) bergradasi buruk c.Kerikil Lanauan (GM) bergradasi buruk d.Mengandung butiran lolos ayakan 200

hingga 12% (biasanya 5% adalah batas atas material lulus air)

Tanah bersifat khusus :a.Tanah dispersif

b.Tanah ekspansif

c.Tanah bersifat