PERTEMUAN KE - 10
REMBESAN PADA TANAH
Disusun oleh:
Tim KBK Geoteknik Prodi Teknik Sipil FT UNS
Lab. Mekanika Tanah FT UNS, Jl Ir Sutami 36 a Surakarta
MEKANIKA TANAH 1
TKS-21212
SUB TOPIK : UJI PERMEABILITAS DI LABORATORIUM DAN DI LAPANGAN
PENGUJIAN PERMEABILITAS
Pengujian permeabilitas dilakukan untuk mengetahui nilai dari koefisian permeabilitas (k).
Penentuan Harga ( k ) :
A. Di Laboratorium :
1. Uji tinggi energi tetap (Constant Head Test) 2. Uji tinggi energi turun (Falling Head Test)
3. Penentuan secara tidak langsung dari uji konsolidasi
B. Di Lapangan :
1. Pumping From Well.
2. Auger Hole.
C. Cara Empiris
A. UJI PERMEABILITAS DI LABORATORIUM
1. Uji tinggi energi tetap (Constant-Head Test)
• Pengujian constant-head ini cocok untuk jenis tanah granular (berbutir)
• Prinsip pengujiannya, tanah benda uji diletakkan didalam silinder.
• Pemberian air dari pipa inlet dijaga sedemikian rupa sehingga perbedaan tinggi air pada pipa inlet dan outlet (h) selalu konstan selama percobaan.
• Pada kedudukan ini tinggi energi hilang adalah h.
• Setelah kecepatan aliran air yang melalui contoh tanah menjadi konstan, banyaknya air yang keluar ditampung dalam gelas ukur (Q) dan waktu pengumpulan air dicatat (t) Beda head (h) tetap jadi harga i tetap
Q = k i A t
t A i k Q
Gambar 1. Skema uji menggunakan Constant-head test
Contoh Soal
A.2. Uji tinggi energi turun (Falling-Head Test)
• Pengujian falling-head ini cocok untuk jenis tanah berbutir halus.
• Prinsip pengujiannya, tanah benda uji diletakkan didalam silinder. Pipa pengukur didirikan di atas benda uji kemudian air dituangkan kedalamnya dan air dibiarkan mengalir melewati benda uji.
• Perbedaan tinggi air pada aal pengujian (t1 = 0) adalah h1.
• Kemudian air dibiarkan mengalir melewati benda uji sampai waktu tertentu (t2) dengan perbedaan tinggi muka air adalah h2.
Gambar 2. Skema uji menggunakan Falling-head test
A. UJI PERMEABILITAS DI LABORATORIUM
A. UJI PERMEABILITAS DI LABORATORIUM
A.2. Uji tinggi energi turun (Falling-Head Test)
Beda head (Δh) makin mengecil dengan bertambahnya waktu, harga ( i ) makin mengecil.
Volume air yang hilang dari pipa / burrete sama dengan volume air yang masuk ke sampel.
L i h dh a dt A i
k
A = Luas penampang contoh tanah arah aliran a = luas penampang pipa
dt = Lama waktu air mengalir dh = Penurunan tinggi air dalam pipa h = Beda head
L = Panjang aliran air dalam tanah
= Panjang contoh tanah
2
ln 1
h h Ak t aL h
dh Ak
dt aL
2
log 1
303 .
2 h
h At
k aL
Contoh Soal & Penyelesaian
Pada pengujian permeabilitas falling-head diperoleh data sbb:
• Luas penampang benda uji A = 20 cm2
• Luas pipa pengukur = 2 cm2
• Sebelum contoh tanah diuji, tahanan saringan alat pengujian falling head diuji terlebih dahulu. Hasilnya, waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan air di pipa bagian atas dari 100 cm menjadi 15 cm adalah 5 detik.
• Kemudian contoh tanah setebal 5 cm dimasukkan ke dalam tabung silinder untuk diuji.
• Waktu yang diperlukan untuk penurunan muka air dari 100 cm menjadi 15 cm adalah 2,5 menit.
Hitunglah koefisien permeabilitas tanah ini dengan cara pengujian falling-head.
Asumsi: Dianggap bahwa air mengalir vertical ke bawah, melewati dua lapis tanah dengan luas penampang yang sama, tetapi dengan nilai k yang berbeda.
Contoh Soal & Penyelesaian
• Debit air yang lewat adalah sama pada masing-masing potongan tanahnya,dimana debit = luas x kecepatan
• Oleh karena kedua tanah terletak pada luas tabung yang sama, maka kecepatan pada masing-masing tanah juga sama.
• Berdasarkan hokum Darcy : v = k.i
Contoh Soal & Penyelesaian
Contoh Soal & Penyelesaian
Dari persamaan koefisien permeabilitas untuk falling-head :
• Untuk aliran hanya lewat tanah 1 (pengukuran tahanan saringan):
• Untuk aliran lewat kedua lapisan tanah, t = 2,5 menit = 150 detik
• Dari persamaan (3)
A.3. Penentuan secara tidak langsung dari uji konsolidasi
11 Gambar 3. Skema menggunakan uji konsolidasi
Dengan, Cv = Koefisien konsolidasi t = waktu pengaliran Tv= faktor waktu
A. UJI PERMEABILITAS DI LABORATORIUM
A.3. Penentuan secara tidak langsung dari uji konsolidasi
Dengan, Cv = Koefisien konsolidasi t = waktu pengaliran Tv= faktor waktu
H = Panjang rata-rata lintasan drainase
A. UJI PERMEABILITAS DI LABORATORIUM
B1. Test Di Lapangan Dengan Cara Pumping From Well
Untuk 2 (dua) jenis aquifer : - Unconfined aquifer - Confined aquifer
13
a. Ilustration for Unconfined aquifer
b. Ilustration for confined aquifer
c. Schematic of water level during pumping test
B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
B1. Test Di Lapangan Dengan Cara Pumping From Well
Untuk 2 (dua) jenis aquifer : - Unconfined aquifer - Confined aquifer Unconfined Aquifer ( Gambar 3.1 )
dr i dh A
i k
q A2 r h
dh q h
k r
dr
2
h dr r
k dh
q . .2
h =Tinggi muka air tanah
1
2
1
2 r 2
r
h
h
q hdh k r
dr
2
2
2 ln 1
1
2 1
2
h
r
h
h r
r q
k
] [
log 303
. 2
2 2 2 1
2 1
h h
r q r
k
B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
Gambar 3.1. Pumping Well dari Unconfined Aquifer
B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
Confined Aquifer (Gambar 3.2)
1
2
1
2 r
2
r
h
h
q dh H k r
dr
) (
727 . 2
log
2 1
2 1
h h
H r q r
k
H r
A 2
H dr r
k dh
q . . 2
H = Tebal aquifer (tetap)B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
Gambar 3.2. Pumping Well dari Confined Aquifer
B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
B2. Test Lapangan dari Lubang Auger (Gambar 3.3)
t
y y
r L
y r
k L
2 20
40
L = tinggi muka air tanah diukur dari dasar galian.
r = jari-jari lubang auger.
y = penurunan muka air tanah dalam lubang setelah dipompa.
y = kenaikan muka air tanah dalam lubang setelah dipompa.
t = waktu yang diperlukan oleh air tanah dalam lubang untuk naik setinggi Y.
B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
Gambar 3.3. Test dari lubang Auger 2r
y L
Ground water table
Δy
B. UJI PERMEABILITAS DI LAPANGAN
c. Penentuan Harga k Secara Empiris - Untuk pasir uniform graded
C = Konstanta = 1 s/d 1.5 D10 = Ukuran efektif (mm) 2
cD
10k
-
Persamaan Kozeny - Carmane k e
1
3
e = Angka pori
C. UJI PERMEABILITAS SECARA EMPIRIS
DAFTAR ISI
Hardiyatmo. 2006. Mekanika Tanah 1. Yogyakarta: Gadjah Mada
University Press.
Sekian dan terimakasih
Semangat, berjuang dan berdoa demi meraih cita citamu
Tim KBK Geoteknik Prodi Teknik Sipil UNS
