Transcript
1
INDEX PROPERTIES AND SOIL CLASIFICATION
DR. Ir. Imam Aschuri, MSc
2
Proses Pembentukan Tanah
Batuan Beku (Igneous Rock)Contoh: granite, andesite, basalt
Batuan Endapan (Sedimentary Rock)Contoh: claystone, siltstone, sandstone, shales, limestone, coal
Batuan Metamorf (Metamorphic Rock)Contoh: gneiss, quartzite, slate, marble
BATUAN: bagian dari kerak bumi yang mengandung satu macam atau lebihmineral yang terikat sangat kuat. Berdasarkan proses pembentukannya batuandapat dikategorikan sebagai:
Tanah: hasil pelapukan batuan berupa kumpulan butiran-butiran partikel denganikatan antar butir yang lemah.
3
Pembagian Kelompok Tanah
Tanah ResidualTanah ColluvialTanah Endapan Air (Alluvial Soils)Tanah Endapan Angin (Eolian Soils)Tanah Endapan Sungai Es (Glacial Soils)
Berdasarkan Proses Transportasi:
Tanah Residual: hasil pelapukan batuan dasar dan masih berada di tempatasalnya.
Contoh: Tanah merah/tanah laterit hasil dekomposisi batuan di daerah tropis. Tanah merah lebih banyak mengandung lempung kaolinite, tidak begitu aktif, dannon-swelling.
4
Pembagian Kelompok TanahTanah Colluvial: terbentuk dari tanah yang berpindah dari tempat asalnyaakibat gaya gravitasi pada saat kejadian keruntuhan lereng
Jenis Material : Boulder (>300mm), cobbles (>75mm), tanah asal lereng
Sifat-sifat tanah colluvial: Tanah colluvial di atas lereng umumnya tidak stabil
5
Tanah Colluvial
6
Pembagian Kelompok Tanah
Fluvial: tanah deposit endapan sungaiStreambed (dasar sungai): Coarse granular to fine, looseAlluvial fan: Coarse to fine, looseFloodplain: Loose sand & silt, compressible clay of low strength
Lacustrine: tanah deposit endapan danauJenis material: Fine-grained, organic soils
Coastal: tanah deposit endapan di tepi pantaiJenis material: Coarse to fine sand (medium dense to dense)
Very soft organicMarine deposits: offshore deposits (clay, sand)
Tanah Alluvial (endapan air): terbentuk dari tanah yang berpindahdari tempat asalnya akibat terbawa air yang mengalir
7
Pembagian Kelompok TanahTanah Eolian (endapan angin): tanah deposit yang ditransportasikan oleh angin
Sand dunesLoess (silty)Volcanic clay
8
Pembagian Kelompok TanahTanah Eolian (endapan angin): tanah deposit yang ditransportasikan oleh angin
Sand dunesLoess (silty)Volcanic clay
Tanah Glacial: tanah yang terbentuk karena terbawa oleh perpindahan/gerakanmassa es dan oleh air dari lelehan massa es tersebut
TILL: tanah endapan yang terbawa langsung oleh massa esOUTWASH: tanah yang diendapkan oleh aliran air lelehan massa es
9
Pembagian Kelompok TanahTanah Khusus:
Tanah Expansive: tanah yang berpotensi mengembang (peningkatan volume) akibatterjadi peningkatan kadar air dan menyusut bila kadar air berkurang. Contoh: Tanah lempung montmorilloniteTanah Collapsible:tanah yang berpotensi mengalami pengurangan volume yang besarbila terjadi peningkatan kadar air tanpa adanya perubahan bebanluar.Jenis Tanah: SM, SC, ML, CLKarakteristik: Berat kering rendah, kadar air rendah, antar butirtersemen
10Grafik Hasil X-Ray Diffraction
11
No. Contoh Komposisi Mineral Kadar, % berat
1. TP-1 (1 – 2 meter)
Halloysite Montmorillonite Feldspar Alpha Quartz Hematite
53.11 20.14 5.29 15.73 5.73
2. TP-2 (0 – 1.5 meter)
Halloysite Montmorillonite Alpha Quartz Hematite
58.74 13.51 22.04 5.71
Hasil Analisa Mineral
12
ACTIVITY (Skempton, 1953):
Index yang digunakan untuk memprediksi potensi kembang susuttanah lempung
PI (Plasticity Index)% clay size particle (< 0.002 mm)
A =
Kaolinite: A < 0.75Ilite: 0.75 < A < 1.25Montmorillonite: A > 1.25
13
Activ
ity 2.
0
Activity
1.0
Activity 0.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Percent of clay (< 0.002mm)
Plas
ticity
Inde
x
BM-1 BM-2 BM-3 BM-4 BM-5 BM-6
LOW
MEDIUM
HIGH
VERY HIGH
Department of the Navy, 1982, Soil Mechanic, Navfac DM-7.1
14
15
Pembagian Kelompok Tanah
, tidak terganggu
, terganggu
ut
u
qS
q=
Tanah Khusus:
Quick Clay: Tanah yang sangat peka terhadap gangguan. Apabila terganggukekuatannya berkurang drastis. Kadar kepekaan adalah perbandinganantara kuat geser tanah asli dengan kuat geser tanah terganggu
Sensitifitas:
Sangatsensitif
> 8
Sensitif4 < St < 8
Kebanyakanlempungpadaumumnya
Tidaksensitif
<4
DerajatKepekaan
St
16
Pembagian Kelompok TanahTanah Organik:Tanah yang banyak mengandung komponen organik. Kuat geserrendah dan memiliki kompresibilitas yang besar
Mengandung massa kayu berserat, berwarna gelap hitam, berbautumbuhan yang membusuk
Kandungan organik diukur mengacu prosedur ASTM D 2974:Contoh tanah yang sudah kering oven (105oC) lalu dibakar dengansuhu 440oC sampai menjadi abu (ash content). Material yang terbakar adalah kandungan material organik.
17
Karakteristik Tanah
Sistem Particulate:Massa tanah terdiri dari partikel-partikel yang umumnya tidak terikatkuat satu dan lainnya. Pergeseran antar partikel menjadi tidak linear dan tidak dapat kembali ke bentuk asal
Sistem Multi Fase:• Zat padat• Zat cair atau gas di dalam pori antar partikel (biasanya air dan udara)
18
Karakteristik TanahSistem Particulate:
19
Karakteristik Tanah
Sistem Particulate:
20
Karakteristik TanahBentuk, ukuran, tekstur, dan struktur partikeltanah:
Tanah Berbutir Kasar (ukuran > 0.06 mm):
21
Permukaan halus danbulat karena sudahbertahun-tahunditransportasikan
Rounded
Permukaan umumnyahalus karena sudahditransportasikancukup jauh
Subrounded
Pecahan batuandengan bagianpermukaan yang halusakibat transportasi
Subangular
Pecahan batuan akibatpengaruh lingkunganatau pelapukan
Angular
PenyebabBentuk partikel
TEKSTUR BUTIR KASAR
22
Karakteristik TanahTanah Berbutir Halus (ukuran < 0.06 mm):
Kaolinite
illite
Na-Montmorillonite
Halloysite
5 micron
23
Struktur Tanah Lempung
24
Struktur Tanah
25
Karakteristik TanahSistem Multi Fase:
Hubungan antar fase
26
Sistem Multi Fase:
Hubungan antar fase
100%vVnV
= × v
s
VeV
=
1ne
n=
− 1en
e=
+
Porositas, n: Angka pori (void ratio):
Hubungan antara porositas dan angka pori:
Derajat Kejenuhan, S:
100%w
v
VSV
= ×
27
Hubungan antar fase
100%w
s
WwW
= ×
s wW WWV V
γ += =
Kadar air:
Berat volume total atau basah (total atau wet unit weight):
Berat volume partikel solid tanah:
Berat volume kering:
ss
s
WV
γ =
sd
WV
γ =
Berat volume terapung:sat wγ γ γ′ = −
28
29
Pengujian Untuk Klasifikasi TanahUji Saringan dan Atterberg Limit
Uji Saringan (Distribusi Ukuran Partikel) ASTM D422
0.075200
0.106140
0.15100
0.25060
0.42540
0.8520
210
4.754
Ukuran lubang (mm)Nomor Saringan
30
Ukuran Partikel Tanah
31
Pengujian Untuk Klasifikasi TanahGrafik distribusi ukuran partikel tanah
32
Parameter Bentuk Kurva DistribusiUkuran Partikel Tanah
Koefisien keseragaman (coefficient of uniformity) Cu
60
10u
DCD
=
D60 = diameter butir yang lolos saringan sebanyak 60 persenD10 = dimeter butir yang lolos saringan sebanyak 10 persen
Cu = 1 adalah tanah yang memiliki satu ukuran butirCu = 2 atau 3 adalah tanah bergradasi burukCu >15 adalah tanah bergradasi baik
33
Parameter Bentuk Kurva DistribusiUkuran Partikel Tanah
Koefisien kelengkungan (coefficient of curvature) Cc
230
10 60c
DCD D
=×
D30 = diameter butir yang lolos saringan sebanyak 30 persen
Cc = 1 - 3 adalah tanah yang memiliki gradasi baik jikaCu > 4 untuk kerikilCu > 6 untuk pasir
34
Atterberg Limits (ASTM D 4318)
Dilakukan pada material tanah yang lolos saringan No. 40 (ukuran 0.425mm)
SL PL LL
35Atterberg Limits (ASTM D 4318)
Plastic Limit
Liquid Limit
36
Atterberg Limits (ASTM D 4318)
Liquid Limit
LIQUID LIMIT PLASTIC LIMITTEST TEST
TEST NO. OF TEST WATER
NO. BLOWS NO. CONTENT
1 6 61.13 % 5 23.75 %
2 15 53.73 % 6 24.85 %
3 27 47.24 % %
4 39 43.53 % 24.30 %
LQUID LIMIT wL : 48.06 % PLASTC LIMIT wP : 24.30 % PLASTICITY INDEX IP : 23.76 %
N O T E :
WATER CONTENT
MEANVALUE
Flow Graph
40
45
50
55
60
65
1 10 100
Number of Blows
Wat
er C
onte
nt (
%)
25
37
Atterberg Limits (ASTM D 4318)
Pendekatan Casagrande untuk menentukan Shrinkage Limit
38
Atterberg Limits (ASTM D 4318)
Plasticity Index:
PI LL PL= −Liquidity Index:
w PLLILL PL
−=
−
PL LLw
39
Perilaku Stress – Strain Tanah Lempung BerdasarkanDaerah Atterberg Limits
40
Hubungan antara parameter tanahlempung dengan sifat mekaniknya
Liquid Limit (LL):
0.009( 10% ) untuk NC clay, low - moderate sensitivity
cC LL≈ −
Pada kondisi LL (tanah remolded): Undrained shear strength, su≈ 0.03 kg/cm2
Liquidity Index (LI):
Kadar air alami mendekati LL, LI ≈ 1, qu ≈ 0.3 – 1.0 kg/cm2
Kadar air alami mendekat PL, LI ≈ 0, qu ≈ 1 – 5 kg/cm2
Di mana: qu = unconfined compressive strength
41
SISTEM KLASIFIKASI TANAHSistem AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials)
Sistem USCS (Unified Soil Classification System)
Digunakan oleh ASTM (American Society for Testing and Materials) dan the Uniform Building Code (UBC)
Digunakan terutama untuk mengklasifikasikan tanah subgrade
42
Klasifikasi Pemakaian MenurutAASHTO
AASHTO membagi tanah menjadi 7 kelompok besar:A-1 sampai A-7A-1, A-2, dan A-3 : ≤ 35% lolos ayakan No.200A-4, A-5, A-6, dan A-7: ≥ 35% lolos ayakan No.200Kriteria Plastisitas:• Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang
halus dari tanah mempunyai PI ≤ 10.• Nama berlempung dipakai apabila bagian-bagian
tanah yang halus mempunyai PI > 11.
4343
Kerikil : bagian tanah yang lolos ayakan dengan diameter 75 mm, dan yang tertahan ayakan no.20 (2mm)
Pasir : bagian tanah yang lolos ayakan No.20 (2mm), dan tertahan ayakan No.200 (0. 075mm)
Lanau dan lempung:bagian tanah yang lolos ayakan No.200.
Klasifikasi Pemakaian Menurut AASHTO
44
KLASIFIKASI TANAH AASHTO
45
KLASIFIKASI TANAH AASHTO
Penentuan Klasifikasi Group A-4 s/d A-7
46
10 - 20Sangat buruk
5 – 9Buruk
2 – 4Sedang
0 – 1Baik
0Sangat baik
Nilai IndeksGroup
KelasSubgrade
47KLASIFIKASI TANAH AASHTO
4848
Rentang LL vs. PI untuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7
Klasifikasi Pemakaian Menurut AASHTO
4949
GI dipergunakan untuk mengevaluasi mutu dari suatu tanahsebagai material lapisan tanah dasar jalan (subgrade)
Kualitas tanah dinyatakan berbanding terbalik dengan harga GI
Persamaan untuk menghitung GI:GI= (F-35)[0. 2+0.005(LL-40)]+0.01 (F-15) (PI-10)
F : persentase butiran yang lolos ayakan No.200 LL : batas cair (liquid limit)PI : index plastisitas
Harga GI ini ditulis dalam kurung di belakang nama klasifikasi tanahyang bersangkutan. Contoh: A-4(3)
GROUP INDEX (GI):
Klasifikasi Pemakaian Menurut AASHTO
50
Apabila dari perhitungan didapat harga GI yang negatif, makaharga GI dianggap nol
Harga GI yang tidak bulat (pecahan), dibulatkan ke angka yang paling dekat
Tidak ada batas atas
Untuk tanah A-1a, A-1b, A-2-4, A-2-5, dan A-3, harga GI selalusama dengan nol
Untuk tanah A-2-6, A-2-7 hanya bagian PI saja yang digunakan, sehingga persamaan di atas menjadi:
GI = 0.01(F-15)(PI-10)
Aturan untuk menghitung harga GI:
Klasifikasi Pemakaian Menurut AASHTO
51
Klasifikasi Menurut USCSTanah berbutir kasar (Coarse Grained Soil):
Membagi tanah menjadi 2 kelompok besar
- Tanah kerikil dan pasir dimana < 50% berat lolos ayakan No.200- Simbol kelompok ini dimulai dengan huruf G (Gravel/kerikil) atau S
(Sand/pasir)
Tanah berbutir halus (Fine Grained Soil):- Tanah dimana > 50% berat lolos ayakan No.200- Simbol kelompok ini dimulai dengan huruf M (Silt/lanau anorganik), C
(Clay/lempung anorganik), O untuk tanah lempung dan lanau organik- Simbol PT (peat) dipakai untuk tanah gambut, muck, dan tanah lain
dengan kadar organik tinggiSimbol lain:- W = well graded (tanah dengan gradasi baik)- P = poorly graded (tanah dengan gradasi buruk)- L = low plasticity/plastisitas rendah (LL< 50)- H = high plasticity/plastisitas tinggi (LL>50)
5252
Tanah berbutir kasar ditandai dengan simbol kelompok GW, GP, GM, GC, SW, SP, SM, dan SC
Selain itu masih perlu diperhatikan faktor-faktor berikut untuk klasifikasi yang lebih teliti:
Tanah berbutir kasar (Coarse Grained Soil):
- Persentase butiran yang lolos ayakan No.200 (0.075 mm)- Persentase fraksi kasar yang lolos ayakan No.4 (4.75 mm)- Koefisien keseragaman (Cu) dan koefisien gradasi (Cc) untuk tanah
dengan persentase lolos ayakan No.200 antara 0 sampai 12%- LL dan PI bagian tanah yang lolos ayakan No.40 (0.425 mm),
dimana ≥ 5% dari tanah tersebut lolos ayakan No.200- Apabila persentase butiran yang lolos ayakan No.200 adalah antara
5% sampai 12%, diperlukan simbol ganda seperti GW--GM, GP-GM, GW-GC, GP-GC, SW-SM, SW-SC, SP-SM, dan SP-SC.
Klasifikasi Menurut USCS
5353
Klasifikasi tanah berbutir halus dengan simbol ML, CL, OL, MH, CH, dan OH didapat dengan cara menggambar batas cair danindex plastisitas tanah yang bersangkutan pada baganplastisitas. Garis diagonal pada bagan plastisitas dinamakan garis A yang mempunyai persamaan (fungsi) PI = 0,73 (LL - 20)
Tanah berbutir halus (Fine Grained Soil):
Klasifikasi Menurut USCS
5454
KlasifikasiMenurutUSCS
5555
Untuk gravel
Untuk sand
Untuk lanau& lempung
KlasifikasiMenurutUSCS
56
Diagram Plastisitas (ASTM, Casagrande)Untuk tanah berbutir halus dan bagian butir halus dari tanah berbutir kasar
top related