Kuliah pengantar Penyelidikan Tanah Lab

PENYELIDIKAN TANAH DI

LABORATORIUM

Jenis dan Tujuan Penyelidikan Tanah di Laboratorium

Category and Main Objective

Laboratory Tests

Specific Objective

Engineering Soil Classification

Categorize soils according to their probable

engineering behavior

• Grain Size analysis (ASTM D-422)

• Sieve analysis

• Sedimentation analysis

• Hydrometer

• Pipette

• Buoyancy

• Combined analysis

• Atterberg limit test

• Plastic limit test

• Liquid limit test

• Shrinkage Limit analysis

• Mercury method

• Wax method

• Engineering Soil classification

• Determine grain size distribution curve

• Test for coarse-grained soils

• Test for fine-grained soils

• ASTM

• British Standards

• Combine sieve and sedimentation analysis

• Determine plasticity of fine-grained soils

• Measure plastic limit PL

• Measure liquid limit LL

• Define the shrinkage and swelling potential of fine-grained soils

• Identify soil group in USCS and AASHTO

Importance of Particle Size Distribution.

► Particle size distribution is important for classification of soil.

► It is also used for the design of drainage filters.

► It is used for selecting filling materials for embankment, earthen dams, road sub-base etc.

Gradasi butiran yang disyaratkan

Importance of Particle Size Distribution.

► Particle size distribution is also used to estimate

performance of grouting chemical injection.

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL

Ukuran Butir (mm) Ukuran Butir (mm) Nama Insitusi

Nama Insitusi KerikilKerikil PasirPasir LanauLanau LempungLempung

►Massachusetts Institute of Technology (MIT)Massachusetts Institute of Technology (MIT)

►U. S. Department of Agriculture (USDA)U. S. Department of Agriculture (USDA)

►American Association of State Highway and American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO)

Transportation Officials (AASHTO)

>2

>2

>2

>2 76,2 - 2 76,2 - 2

2 – 0,06 2 – 0,06 2 – 0,05 2 – 0,05 2 – 0,075 2 – 0,075

0,06 – 0,002 0,06 – 0,002 0,05 – 0,002 0,05 – 0,002 0,075 – 0,002 0,075 – 0,002

<0,002

<0,002

<0,002

<0,002

<0,002

<0,002

► Unified Soil Classification SystemUnified Soil Classification System 76,2 – 76,2 – 4,754,75

4,75 – 4,75 – 0,075 0,075

<0,075

<0,075

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL:

BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL BATASAN TANAH UKURAN PARTIKEL

A A NALISIS MEKANIS TANAH: NALISIS MEKANIS TANAH:

1. Analisis Ayakan : untuk partikel berdiameter > 0,075 mm.

2. Analisis Hydrometer : untuk partikel berdiameter < 0,075 mm

ANALISIS AYAKAN ANALISIS AYAKAN

ASTM D-422

Sieve

No. Opening

(mm) Sieve

No. Openeing

(mm)

4 4.75 45 0.355

5 4.00 50 0.300

6 3.35 60 0.250

7 2.83 70 0.210

8 2.36 80 0.180

10 2.00 100 0.150

12 1.70 120 0.125

14 1.40 140 0.106

16 1.18 170 0.090

18 1.00 200 0.075

20 0.85 230 0.063

25 0.71 270 0.053

30 0.60 325 0.045

35 0.500 400 0.038

40 0.425

ANALISIS ANALISIS

AYAKAN AYAKAN

B S Sieves B S Sieves B.S.:410-1962 B.S.:410-1962

ASTM Sieves ASTM Sieves ASTM E11-1961 ASTM E11-1961

IS Sieves IS Sieves IS: 460-1962 IS: 460-1962 No No

saringan

saringan Ukuran Ukuran lubang (mm)

lubang (mm) No No saringan

saringan Ukuran Ukuran lubang (mm)

lubang (mm) No No saringan

saringan Ukuran Ukuran lubang (mm) lubang (mm)

2 in2 in 1 1 ½ in½ in

¾ in

¾ in 3/8 in 3/8 in 3/16 in 3/16 in

66 88 1212 1414 1616 2525 3030 3636 4444 6060 7272 8585 100100 120120 170170 200200 350350

50.80 50.80 38.10 38.10 19.05 19.05 9.529.52 4.764.76 2.802.80 2.002.00 1.401.40 1.201.20 1.001.00 0.600 0.600 0.500 0.500 0.420 0.420 0.355 0.355 0.250 0.250 0.210 0.210 0.180 0.180 0.150 0.150 0.125 0.125 0.090 0.090 0.075 0.075 0.045 0.045

2 in2 in 1 1 ½ in½ in

¾ in

¾ in 3/8 in 3/8 in

44 77 1010 1414 1616 1818 3030 3535 4040 4545 6060 7070 8080 100100 120120 170170 200200 325325

50.80 50.80 38.10 38.10 19.00 19.00 9.519.51 4.764.76 2.832.83 2.002.00 1.411.41 1.191.19 1.001.00 0.595 0.595 0.500 0.500 0.420 0.420 0.354 0.354 0.250 0.250 0.210 0.210 0.177 0.177 0.149 0.149 0.125 0.125 0.088 0.088 0.074 0.074 0.044 0.044

50 mm 50 mm 40 mm 40 mm 20 mm 20 mm 10 mm 10 mm 4.75 mm 4.75 mm 2.80 mm 2.80 mm 2.00 mm 2.00 mm 1.40 mm 1.40 mm 1.18 mm 1.18 mm 1.00 mm 1.00 mm

600 600  500 500  425 425  355 355  250 250  212 212  180 180  150 150  125 125  90 90  75 75  45 45 

50.00 50.00 40.00 40.00 20.00 20.00 10.00 10.00 4.754.75 2.802.80 2.002.00 1.401.40 1.181.18 1.001.00 0.600 0.600 0.500 0.500 0.425 0.425 0.355 0.355 0.250 0.250 0.212 0.212 0.180 0.180 0.150 0.150 0.125 0.125 0.090 0.090 0.075 0.075 0.045 0.045

ANALISIS HIDROMETER ANALISIS HIDROMETER

Bekerja berdasarkan prinsip

sedimentasi butiran tanah di dalam air yang ditentukan oleh kecepatan

partikel tanah.

ASTM 152H hydrometer

(ASTM = American Society for Testing and Materials)

2

18 ^w D

s











^

t D L

w s w

s  









 

 18 18

 = kecepatan

_s = unit berat dari partikel tanah

_w = unit berat air

 = viskositas air

D = diameter partikel tanah Hukum Stokes



 



 



 A

L V L

L _{1 2} ^B

2 1

L₁ = jarak dari puncak atas labu ke titik pmbacaan L₂ = panjang labu hidrometer = 14 cm

V_B = volume labu hidrometer = 67 cm³

A = Luas penampang tabung silinder = 27,8 cm²

ANALISIS HIDROMETER ANALISIS HIDROMETER

2

18 ^w D

s











^

t D L

w s w

s  









 

 18 18

G_s= specific gravity of soil solids Hukum Stokes

w s

s G 

  ^D



^Gs



w ^Lt

 1 18

 

Apabila satuan yang digunakan adalah g, cm, dan menit maka:



^G



^Lt

D

w

s 

 1 30

 

Bila 

_w

dianggap  1 maka:

(min) ) ( t

cm K L

D 

K adalah fungsi dari G

_s

dan  yang bergantung

pada temperatur air pada saat test.

ANALISIS HIDROMETER ANALISIS HIDROMETER

K adalah fungsi dari G

_s

dan  yang bergantung pada temperatur air pada saat test.

(min) ) ( t

cm K L

D 

ASTM D4221 - 18

► Standard Test Method for Dispersive

Characteristics of Clay Soil by Double

Hydrometer

CONTOH ANALISIS AYAKAN CONTOH ANALISIS AYAKAN

No. Ayakan

No. Ayakan DiameterDiameter (mm)(mm)

Massa tertahan Massa tertahan

(g)(g)

Persen tertahan Persen tertahan

(%)(%)

Persen lolos Persen lolos

(%)(%)

1010 2.0002.000 00 00 100.00100.00

1616 1.1801.180 9.09.0 2.22.2 97.8097.80

3030 0.6000.600 24.6624.66 5.485.48 92.3292.32 4040 0.4250.425 17.6017.60 3.913.91 88.4188.41 6060 0.2500.250 23.9023.90 5.315.31 83.1083.10 100100 0.1500.150 35.1035.10 7.807.80 75.3075.30 200200 0.0750.075 59.8559.85 13.3013.30 62.0062.00 loyang

loyang -- 278.99278.99 62.0062.00 00

Massa contoh tanah kering = 450 gram

K K URVA DISTRIBUSI BUTIRAN URVA DISTRIBUSI BUTIRAN

Tanah A:

- Kerikil (>4,75 mm)

- Pasir (4,75 mm - 0,075 mm) - Lanau/lempung (<0,075 mm)

Ukuran Efektif = D₁₀

Koefisien keseragaman = C_u Koefisien gradasi = C_c

C_u dan Cc berguna untuk klasifikasi tanah berbutir kasar

10 u D60

= D C

10 60

2 c D x 30D

= D C

= 0%

= 38%

= 62%

Catatan:

•Cu menunjukkan range of distribution, semakin besar nilai Cu semakin well graded, bila nilai Cu mendekati 1, maka ukuran butiran makin seragam.

Kurva I : gradasi buruk (poorly graded) Kurva II : gradasi baik (well graded) Kurva III : gradasi senjang (gap graded)

Ciri well graded:

C_c = 1 – 3 (kerikil dan pasir) dan C_u > 4 (kerikil) atau

C_u > 6 (pasir)

K K URVA DISTRIBUSI BUTIRAN URVA DISTRIBUSI BUTIRAN

Latihan soal 1.1

Catatan:

•C_u menunjukkan range of distribution, semakin besar nilai C_u semakin well graded, bila nilai C_u mendekati 1, maka ukuran butiran makin seragam.

•C_c disebut juga coefficient of curvature.

LATIHAN SOAL 1.1 LATIHAN SOAL 1.1

00 6.936.93

31.231.2 --

loyang loyang

100100 450450

6.936.93 13.42

13.42 60.460.4

0.075 0.075 200200

20.36 20.36 21.24

21.24 95.695.6

0.150 0.150 100100

41.641.6 19.819.8

89.189.1 0.250

0.250 6060

61.461.4 22.822.8

102.6 102.6 0.425

0.425 4040

84.284.2 1111

49.549.5 0.850

0.850 2020

95.295.2 4.804.80

21.621.6 2.000

2.000 1010

100100 00

00 4.750

4.750 44

Persen lolos Persen lolos

(%)(%) Persen tertahan

Persen tertahan (%)(%)

Massa tertahan Massa tertahan

(g)(g) Diameter

Diameter (mm)(mm) No. Ayakan

No. Ayakan

LATIHAN SOAL 1.1

LATIHAN SOAL 1.1

LATIHAN SOAL 1.1 LATIHAN SOAL 1.1

D

₁₀

= 0.086 mm D

₃₀

= 0.200 mm D

₆₀

= 0.400 mm

65 . 086 4 . 0

400 . 0 D

= D

10

60

 

C

u

16 . 086 1

. 0 400 . 0

200 . 0 D

x

= D

2

10 60

2

30

 

x

C

_c

D

Contoh Pemanfaatan Contoh Pemanfaatan

Ukuran Partikel (mm)

Persen Berat Lolos Saringan (%)

Batas Atas Batas Bawah

5.0 100 90

3.35 100 75

2.0 100 50

1.18 97 25

0.6 90 15

0.425 80 10

0.3 60 8

0.212 40 5

0.15 30 3

0.075 15 0

• Material memiliki koefisien keseragaman yang lebih besar dari 2,5 (Cu ≥ 2,5).

Contoh

persyaratan

penimbunan

untuk area

reklamasi

Contoh Pemanfaatan Contoh Pemanfaatan

• Menentukan potensi liquefaksi berdasarkan grainsize distribution

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

Batas Susut (SL)

Padat Semi Padat ^{Plastis Cair}

Batas Plastis (PL)

Batas Cair (LL)

w [%]

B B ATAS-BATAS ATTERBERG: ATAS-BATAS ATTERBERG:

Batas susut (SL): kadar air (dalam %), dimana terjadi transisi dari keadaan padat ke keadaan semi padat

Batas plastis (PL): kadar air, dimana terjadi transisi dari keadaan semi padat ke keadaan plastis

Batas Cair (LL): kadar air, dimana terjadi transisi dari keadaan plastis ke keadaan cair

Indeks Plastisitas (PI) = LL – PL

Activity:

) 2 ,

.

(%berat fraksi berukuranlempung m A PI



 

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

PENENTUAN BATAS CAIR:

PENENTUAN BATAS CAIR:

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

PENENTUAN BATAS CAIR:

PENENTUAN BATAS CAIR:

LLLL

BATAS CAIR:

BATAS CAIR: didefinisikan sebagai kadar air (%) yang bila pada jumlah didefinisikan sebagai kadar air (%) yang bila pada jumlah pukulan sebanyak 25 kali goresan tanah menjadi tertutup pukulan sebanyak 25 kali goresan tanah menjadi tertutup

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

PENENTUAN BATAS PLASTIS:

PENENTUAN BATAS PLASTIS:

BATAS PLASTIS:

BATAS PLASTIS: didefinisikan sebagai kadar air (%) yang bila tanah digulung didefinisikan sebagai kadar air (%) yang bila tanah digulung sampai dengan diameter 3.2 mm menjadi retak-sampai dengan diameter 3.2 mm menjadi retak-

ratak ratak

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

PENENTUAN BATAS SUSUT:

PENENTUAN BATAS SUSUT:

BATAS SUSUT :

BATAS SUSUT : didefinisikan sebagai kadar air (%) yang bila tanah didefinisikan sebagai kadar air (%) yang bila tanah berkurang kadar airnya mulai tidak terjadi penyusutan berkurang kadar airnya mulai tidak terjadi penyusutan

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

SOIL MECHANICS LABORATORY PROGRAM STUDY OF CIVIL ENGINEERING BANDUNG INSTITUTE OF TECHNOLOGY

PROJECT : PLTM MANGONGO TESTED BY : Tatang LOCATION : GORONTALO DRAWN BY : Suharti BORING : MB - 02 CHECKED BY : Ir. Adhi Suryanto

DEPTH : 4.00 - 4.55 DATE : July, 2007

Liquid Limit, LL (%) = 42.30 Plastic Index, IP (%) = 26.73 Plastic Limit,PL (%) = 15.57 Classification = CL

LIQUID AND PLASTIC LIMIT DETERMINATION

UNIFIED CLASSIFICATION

0 20 40 60 80

0 20 40 60 80 100 120

Liquid Limit %

Platicity Index %

CH

MH - OH CL

ML-OL CL-ML

30 35 40 45 50 55

10 NUMBER OF BLOWS 100

WATER CONTENT (%)

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

PENENTUAN BATAS SUSUT:

PENENTUAN BATAS SUSUT:

(%)

(%) w

w

SL 

_i

 

w

_i

= kadar air awal saat tanah

dimasukkan kedalam mangkuk batas susut

100 (%)

2 2

1

 

 m m w

_i

m

) 100 (%) (

2

 



 m

V

w V

^{i f}



^w

) 100 )(

( )

100 (

2 2

2

1 w

f i

m V V m

m

SL m  



 



  

 

 



 



w = perubahan kadar air kondisi awal dengan kadar air saat batas

susut

2.37

CONTOH SOAL CONTOH SOAL

Dari uji batas-batas Atterberg didapat:

Dari uji batas-batas Atterberg didapat:

batas cair (LL) = 50 % batas cair (LL) = 50 % batas plastis (PL) = 33 % batas plastis (PL) = 33 % batas susut:

batas susut: mm₁₁ = 45.2 gr = 45.2 gr VV_ii = 17.2 cm = 17.2 cm³³ mm₂₂ = 30.7 gr = 30.7 gr VV_ff = 10.45 cm = 10.45 cm³³

Tentukan batas susut (SL) dengan persamaan 2.37 dan bagan plastisitas!

Tentukan batas susut (SL) dengan persamaan 2.37 dan bagan plastisitas!

Batas Susut (SL):

Batas Susut (SL):

% 25 7 100

. 30

1 ) 45 . 10 2 . 17 100 (

7 . 30

7 . 30 2

. 45

) 100 100 (

2 2

2 1

 

 

 

 



 



 





 



 

 



 



 



x m

V V m

m

SL m ^{i f} ^w

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

BAGAN PLASTISITAS (Casagrande, 1932):

BAGAN PLASTISITAS (Casagrande, 1932):

GARIS A:

GARIS A: membatasi lanau dengan lempungmembatasi lanau dengan lempung GARIS U:

GARIS U: batas atas perkiraan hubungan antara PI dan LLbatas atas perkiraan hubungan antara PI dan LL

K K ONSISTENSI TANAH ONSISTENSI TANAH

PERKIRAAN BATAS SUSUT DARI BAGAN PLASTISITAS PERKIRAAN BATAS SUSUT DARI BAGAN PLASTISITAS

(Holtz dan Kovacs, 1981):

(Holtz dan Kovacs, 1981):

TITIK A:

TITIK A: ploting koordinat suatu jenis tanahploting koordinat suatu jenis tanah TITIK B:

TITIK B: perpotongan garis A dengan garis Uperpotongan garis A dengan garis U TITIK C:

TITIK C: perkiraan batas susut (SL) tanah tersebutperkiraan batas susut (SL) tanah tersebut

CONTOH SOAL CONTOH SOAL

Dari uji batas cair (LL) didapat data:

Dari uji batas cair (LL) didapat data: Jumlah PukulanJumlah Pukulan Kadar Air (%)Kadar Air (%) 1717

2222 2727 3232

42.142.1 38.238.2 36.236.2 34.134.1 Skala:

Skala:

Kadar air (linear)

Kadar air (linear)  5 mm  5 mm  1%

Pukulan (log)  panjang satuan grafik = 20 cm panjang satuan grafik = 20 cm

jarak 1 – 10 = 10 – 100 = 100 – 1000 = 20 cmjarak 1 – 10 = 10 – 100 = 100 – 1000 = 20 cm Penggambaran dengan skala logaritma:

Penggambaran dengan skala logaritma:

jarak 10 – 50 = (log 50 – log 10) x 20 = 13.98 cm jarak 10 – 50 = (log 50 – log 10) x 20 = 13.98 cm jarak 10 – 40 = (log 40 – log 10) x 20 = 12.04 cm jarak 10 – 40 = (log 40 – log 10) x 20 = 12.04 cm jarak 10 – 30 = (log 30 – log 10) x 20 = 9.54 cm jarak 10 – 30 = (log 30 – log 10) x 20 = 9.54 cm jarak 10 – 20 = (log 20 – log 10) x 20 = 6.02 cm jarak 10 – 20 = (log 20 – log 10) x 20 = 6.02 cm jarak 10 – 25 = (log 25 – log 10) x 20 =

jarak 10 – 25 = (log 25 – log 10) x 20 = 7.967.96 cm cm

10 20 25 30 40 50

30 35 40 45

%

pukulan 6.02 cm

9.54 cm

CONTOH SOAL CONTOH SOAL

Dari uji batas cair (LL) didapat data:

Dari uji batas cair (LL) didapat data: Jumlah PukulanJumlah Pukulan Kadar Air (%)Kadar Air (%) 1717

2222 2727 3232

42.142.1 38.238.2 36.236.2 34.134.1

Batas Cair tanah tsb:

Batas Cair tanah tsb: LL = 37.06%

10 20 25 30 40 50

30 35 40 45

%

pukulan 37.06

17 22 27 32

42.1

38.2 36.2 34.1

jarak 10 – 17 = (log 17 – log 10) x 20 =

jarak 10 – 17 = (log 17 – log 10) x 20 = 4.61 cm cm

4.61 cm cm

CONTOH SOAL CONTOH SOAL

Index Plastis (PI) = LL-PL = 50% - 33% = 17%

Index Plastis (PI) = LL-PL = 50% - 33% = 17%

Batas Susut (SL) =

Batas Susut (SL) = 24.5%24.5%

50%

17%

Jenis dan Tujuan Penyelidikan Tanah di Laboratorium

Category and Main

Objective Laboratory Tests Specific Objective

Density and Compaction Determine basic states of soils in the laboratory and in the field

• Determination of unit weight

• Determination of specific gravity

• Standard and improved laboratory compaction tests

• Sand cone test

• Determination unit weight, void ratio, degree of saturation, and water content of fine-grained soils

• Determine the unit weight of soil minerals

• Define the optimum water content and maximum density for soils

• Control the soil density in the field after field compaction

KOMPOSISI TANAH KOMPOSISI TANAH

Cara mendapatkan Gs dari laboratorium:

Cara mendapatkan Gs dari laboratorium:

Terminologi pemadatan:

Terminologi pemadatan:

PEMADATAN TANAH

Proses pengeluaran udara dengan bantuan energi mekanik

Konsolidasi: Pemadatan dalam jangka waktu lama.

Pemadatan dengan alat: Pemadatan untuk mempersingkat waktu pemadatan

KEPERLUAN:

PEMADATAN TANAH

1. Pembuatan timbunan badan jalan 2. Pembuatan dam tanah

3. Pengurugan back fill (dinding penahan, abutment, dll) 4. Reklamasi

5. Dll.

PEMADATAN TANAH

PRINSIP UMUM:

Tingkat kepadatan tanah diukur dari besarnya berat volume kering tanah.

w V

W

_s

d

  

1

 

W V Ww

Ws Vs

Vw Va

Vv Udara

Butiran Padat

Air V = V_s + V_v = V_s + V_w + V_a W = W_s + W_w

s v

V

= V e

s w

W

= W

w V

= W



V W density W

Bulk  ^s  ^w

V

= W ) (_

V W

PEMADATAN TANAH

• FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KWALITAS PEMADATAN:

• Kadar kelembapan tanah (moisture content of the soil), dan

• Energi yang diberikan (compaction effort).

• Jenis tanah (soil type)

w V

W

_s

d

  

1

 

W V Ww

Ws Vs

Vw Va

Vv Udara

Butiran Padat

Air

 kadar air pada kondisi berat kering maksimum disebut Optimum Moisture Content

 semakin besar energi pemadatan yang diberikan, nilai berat

kering maksimum juga akan

meningkat, tetapi optimum

moisture content menurun

PEMADATAN TANAH

V W

SPESIFIKASI UJI PEMADATAN

ASTM D-698 AASHTO T-99 ASTM D-1557 AASHTO T-180

Penjelasan Metoda A Metoda B Metoda C Metoda D Metoda A Metoda B Metoda C Metoda D

Volume cm³ 943.9 2124.3 943.9 2124.3 943.9 2124.3 943.9 2124.3

Tinggi mm 116.33 116.33 116.33 116.33 116.33 116.33 116.33 116.33

Diameter mm 101.6 152.4 101.6 152.4 101.6 152.4 101.6 152.4

Berat palu kg 2.5 2.5 2.5 2.5 4.54 4.54 4.54 4.54

Tinggi jatuh mm 304.8 304.8 304.8 304.8 457.2 457.2 457.2 457.2

Jumlah lapisan 3 3 3 3 5 5 5 5

Pukulan/lapis 25 56 25 56 25 56 25 56

Lolos ayakan No. 4 No. 4 ¾ in. ¾ in. No. 4 No. 4 ¾ in. ¾ in.

standard modified

PROSEDUR UJI PEMADATAN

1. Minimal 5 contoh tanah yang sama dikondisikan dengan kadar air berbeda

w₁ w₂ w₃ w₄ w₅

2. Masing-masing contoh tanah dipadatkan dengan standard ASTM/AASHTO 3. Setelah dipadatkan ditentukan berat volume dan berat volume kering

V

= W



100 1 w(%)

d 

 



4. Gambarkan kurva hubungan antara kadar air (w_i) dengan berat volume kering (_di)

KURVA PEMADATAN

Hasil Uji Pemadatan Proctor Standar untuk Lempung Berlanau

10 15 20

17.0 17.5 18.0 19.0 19.5

18.5

w (%)



_d (kN/m³)

_{d max}

w_optimum

Kurva ZAV (zero-air-void)

KURVA KURVA

PEMADATAN PEMADATAN

PENENTUAN KURVA ZAV

10 15 20

17.0 17.5 18.0 19.0 19.5

18.5

w (%)

_d (kN/m³)

_{d max}

w_optimum

Kurva ZAV (zero-air-void)

v w

V

S  V 

_s



_s 0



0 _s

 1

s

w

W V G G dengan V W

w W  

wG wG V W

w w

w

w

  







⁰



⁰

 

^w

V

v

S  wG

S V

_v

 wG

S wG G

S wG G

V

W

_w

v s

d







 



1 1 1

0



 

W V Ww

Ws Vs

Vw Va

Vv Udara

Butiran Padat

Air

CONTOH HASIL UJI

No. uji Berat

basah  Kadar

air _d

kg kN/m³ % kN/m³

1 1.6 16.95 10 15.41

2 1.674 17.73 12 15.83

3 1.733 18.36 14 16.10

4 1.760 18.65 16 16.07

5 1.755 18.60 18 15.76

6 1.728 18.31 20 15.26

Volume Mold = 943,9 cm3 Berat penumbuk = 2,5 kg Tinggi jatuh = 304,8 mm Jumlah lapisan = 3 lapis Jumlah tumbukan = 25 kali/lapis

PENGARUH AIR TERHADAP PEMADATAN

Kadar air, w (%)



d(kN/m3 )

 =0=d (w=0%)

w₁

Air

Butiran Padat Butiran Padat

w₂

0

₁

₂

Sebagai pelumas

Memenuhi pori

Faktor Yang Mempengaruhi Pemadatan

 kadar air

 jenis tanah

 cara pemadatan

Bentuk umum kurva pemadatan

empat jenis tanah (ASTM D-698)

Hubungan Kadar Air dengan Berat Isi Kering untuk Delapan Jenis Tanah yang Dipadatkan Menurut Metode Standard Proctor

(Holtz dan Kovacs, 2011)

Macam-macam tipe kurva pemadatan :

Lee dan Suedkamp (1972):

(1) Tipe A kurva mempunyai satu puncak, untuk tanah yang

mempunyai batas cair = 30-70.

(2) Tipe B kurva mempunyai satu- setengah puncak, tanah yang mempunyai batas cair < 30

(3) Tipe C kurva mempunyai puncak ganda, untuk tanah yang

mempunyai batas cair < 30

(4) Tipe D kurva mempunyai puncak tertentu atau disebut ganjil, untuk tanah yang mempunyai batas cair

> 70, kemungkinan kurva seperti

tipe C atau D.

Pengaruh energi pada pemadatan lempung berpasir :

• kadar air pada kondisi berat kering maksimum

disebut Optimum Moisture Content

• semakin besar energi

pemadatan yang diberikan, nilai berat kering maksimum juga akan meningkat,

tetapi optimum moisture

content menurun

Jenis dan Tujuan Penyelidikan Tanah di Laboratorium

Category and Main

Objective Laboratory Tests Specific Objective

Seepage

Calculate total head, water pressure, total flow and hydraulic gradients in seepage problems

• Permeability tests

• Constant head test

• Falling head test

• Electrical analogy of seepage problem

• Finite difference solution of seepage problems

• Measure the permeability coefficient of soils

• Test for coarse-grained soils

• Test for fine-grained soils

• Solve seepage problem (e.g., flow of water under a sheet) with physical means

• Solve seepage problems with numerical methods and spreadsheets

Test Permeabilitas di Test Permeabilitas di

Laboratorium Laboratorium

Constant Head Permeability Test:

Sampel tanah Batu pori

Batu pori

L h

t ki A Avt

Q   ( )

L i  h

L t k h A

Q 



 



 

Aht

k  QL

Test Permeabilitas di Test Permeabilitas di

Laboratorium Laboratorium

Falling Head Permeability Test:

Sampel tanah Batu pori

Batu pori

h₁

dt

a dh L A

k h

q   

h₂ h Stand pipe dh

2

log

1

h h Ak

t aL

h dh Ak

dt aL



e

 

 

  



2 10 1

log 303

,

2 h

h At

k  aL

Jenis dan Tujuan Penyelidikan Tanah di Laboratorium

Category and Main

Objective Laboratory Tests Specific Objective

Consolidation

Calculate the long term settlement of structures

• Consolidation test • Determine the properties of fine grained soils for calculating the amplitude and rate of settlement of structure

• Compressibility

• Overconsolidation ratio and pressure

• Consolidation coefficient (primary and secondary)

Jenis dan Tujuan Penyelidikan Tanah di Laboratorium

Category and Main

Objective Laboratory Tests Specific Objective

Shear strength

Determine the soil properties (undrained shear strength S_u, friction angle ’ and cohesion c’) for analyzing the stability of foundation, excavations, slopes, retaining walls, etc.

• Unconfined compression test (UC)

• Direct shear test (DS)

• Triaxial Test

• CD and CU triaxial test on coarse-grained soils

• CD,CU and UU triaxial tests on fine-grained soils

• Measure rapidly but approximately S_u

• Measure shear strength (S_u, ’ and c’) on a predetermined surface of rupture (slope, foundation, etc)

• Measure shear strength (S_u, ’ and c’) under various stress condition, including drained and undrained loadings. Better control of initial stress and loading stress path than UC and DS tests (except for UU tests)

KEKUATAN GESER TANAH

Uji Triaxial:

PRINCIPLES OF THE TRIAXIAL COMPRESSION TEST

The triaxial compression test is used to measure the shear strength of a soil under controlled drainage conditions. In the conventional triaxial test, a cylindrical specimen of soil encased in a rubber membrane is placed in a triaxial compression chamber, subjected to a confining fluid pressure, and then loaded axially to failure. Connections at the ends of the specimen permit controlled drainage of pore water from the specimen.

The test is called "triaxial" because the three principal stresses are assumed to be known and are controlled. Prior to shear, the three principal stresses are equal to the chamber fluid

pressure. During shear, the major principal stress, ₁ is equal to the applied axial stress (P/A) plus the chamber pressure, ₃.

The applied axial stress, ₁ - ₃ is termed the "principal stress difference" or sometimes the

"deviator stress".

The intermediate principal stress, ₂ and the minor principal stress, ₃ are identical in the test, and are equal to the confining or chamber pressure hereafter referred to as ₃.

KEKUATAN GESER TANAH

1. Consolidated-drained test atau drained test (CD test)

2. Consolidated-undrained test (CU test)

3. Unconsolidated-undrained test atau undrained test (UU test) Tiga tipe standar dari uji triaxial yang biasanya dilakukan:

Uji Triaxial:

KEKUATAN GESER TANAH

Uji Triaxial:

PENGUJIAN KUAT GESER DENGAN

TRIAXIAL

Plane Strain Test

Perbandingan Test Triaxial dan Plane Strain Test

Conventional laboratory practice consistently uses triaxial test procedures for soil strength investigations although many field cases in soil mechanics approximate plane strain

conditions. Data from a wide variety of sources indicate that, for drained tests on sand, plane strain gives the greatest strength. Very little is known about the comparative strength and deformation properties in undrained tests. This study describes a series of drained and undrained tests on saturated sand under a wide range of density and confining pressure conditions using both triaxial and plane strain loading. It was found that, for

undrained conditions, at low pressures triaxial tests gave the greatest strengths, but at high pressures the greatest strengths were determined from plane strain loading.

Several arguments were offered to explain this and other observations in the behavior of plane strain versus triaxial tests on saturated sands. (Lee, 1970)

Axial loading system

Axial strain rate

Trans- mitter

Lateral pressure Transducers

A/D converter

EP 1

2

3 Digital/Analog Converter Square prismatic

sample

Automated Triaxial Compression System

Cross section:

11 x 11 cm

Height: 18 cm

Setting of LDTs on the square prismatic sample

Old setting Current setting

Uniformity of vertical strain

6 lateral

LDTs

2 vertical

LDTs

V-1 V-2

H-4H-5 H-6 H-1

H-2

H-3 H-2

H-1

H-3H-4

H-5 H-6 H-8H-7

V-1

V-2

8 lateral LDTs 2 vertical

LDTs

6 vertical LDTs

V-1

V-2 V-4 V-3

V-5 V-6

Uniformity of Lateral Strain

0 100 200 300 400 500 600 700 800

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Practicing test/Triaxial test/Origin data/SP1conf2-Graph9

Test 2 ^H-8_H-7 H-3

H-4 H-5 H-6 H-1 H-2 Test 1 ^H-6_H-5

H-1 H-2

H-3 H-4 H-7

Test 1 H-8

Test 2 Lateral strain, (%) [ h : LDT]

Elapsed time (minute)

Creep test 1

Creep test 2

0 200 400 600 800 1000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

d_v/dt₀minute

Creep 2:

'_v = 1520 kPa

'_h = 400 kPa Creep 1:

'_v = 960 kPa

'_h = 400 kPa Toyoura sand:

Test 1: e₀ = 0.691 Test 2: e₀ = 0.689

Deviatoric stress, q (kPa)

Mean principal stress, p'(kPa)

Stress path

0 100 200 300 400 500 600 700 800

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1

H-8 H-7 H-2

H-1

H-4 H-3

H-5 H-6

Toyoura sand:

e₀ = 0.691

Lateral strain (%) [ h : LDT]

Creep test 2 (H1+H2+H5+H6)/4

(H3+H4+H7+H8)/4

Elapsed time (minute)

Creep test 1

D

A

B C

Test 1 H-1 H-2

H-3 H-4

H-6 H-5 H-7 H-8

Uniformity of vertical strain

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

26

25

Toyoura sand:

e₀ = 0.684

(d_v/dt)₀ = 0.080 %/minute creep time : 5 hours each

24 23

22 21

20

19 18

16 17 15 14

13

creep 2:

'_v = 1200 kPa

'_h = 300 kPa

12 11

10 9

8

6 7 5 4

3

2 1

creep 1:

'_v = 800 kPa

'_h = 200 kPa

Deviatoric stress, q (kPa)

Mean principal stress, p' (kPa)

Uniformity of vertical strain

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Toyoura sand:

e₀ = 0.684

(d_v/dt)₀ = 0.080 %/minute creep time : 5 hours each

V₁ V₂ V₃ V₄ V₅ V₆

Deviatoric stress, q (kPa)

Vertical strain, _v (%)

V-1

V-2 V-4 V-3

V-5 V-6

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Toyoura sand:

e₀ = 0.684

d_v/dt = 0.080 %/minute

(V₁ + V₄)/2 (V₂ + V₅)/2 (V₃ + V₆)/2

Deviatoric stress, q (kPa)

Vertical strain, _v (%)

Creep 1

Creep 2

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.0

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

RC25 (e₀ = 0.685) OC400 (e₀ = 0.685)

CP300 (e₀ = 0.686)

CC200 (e₀ = 0.680) 9

8

7

10 6 6

6 6 5

3 4 1 2

Total strain paths

Location of stress point A

Shear strain,  (%)

Volumetric strain, _vol (%)

0 100 200 300 400 500

-100 0 100 200 300 400 500

p' q

STRESS PATH 10

9 8 7

6

5

3 4 1 2

A

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0 1 2 3 4

12 14

11 13

10

10

10 10

7 9 5 6

4

3 3 2 Irreversible strain paths

1 Location of stress point B

Test Initial name void ratio, e₀ ---

CC400 0.709 CP773 0.707 OC920 0.700 RC38 0.725

Irr. shear strain,ir (%)

Irr. volumetric strain, ^ir_vol (%)

0 200 400 600 800 1000

0