Definisi - bpsdm.pu.go.id · DEFINISI TANAH. 2 SIFAT-SIFAT dan JENIS MATERIAL TIMBUNAN I. PENDAHULUAN II. IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH ... Tanah Alluvial. Endapan kipas : -

1

Ir. Sri Hetty S, M.EngBalai 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

2

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

3

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)

4

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

5

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

I

III

IV

VIResidual

soils

Completely

decomposed

Highly

decomposed

Moderately

decomposed

Slightly

decomposed

Fresh

The red or yellow color is

due to the presence of

iron oxides.

Tingkatan

Proses

Pelapukan

6

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

7

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,

- terdiri dari pasir dan kerikil

- dalam jumlah terbatas (perlu cuci & olah).

8

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).

9

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

Urugan,lining kedap pada waduk,kanal dan timbunan yang rendah

10

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.

11

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

12

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.

13

14

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.

15

Hubungan IP dan derajat ekspansi

Data dari uji indeks1

Kemungkinan

ekspansi2,

persentase

perumaterial

volume total,

dari kondisi

kering ke

jenuh

Derajat ekspansiKadar koloid,

persentase

lebih kecil dari

0.001 mm

Indeks Plastisitas,

PI, %Batas Susut, SL, %

>28 >35 30 Sangat tinggi

20 – 31 25 – 41 7 – 12 20 – 30 Tinggi

13 – 23 15 – 28 10 – 16 10 – 20 Medium

16

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

17

Ground subsidenceSinkholes, 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

18

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

19

Struktur Tanah

Granular

Agregate bulat

20

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.

21

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.

22

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.

23

Soil Structuregranular

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

Sifat pengembangan kurang

24

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 )

25

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 D2487.

26

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 kerikiloleh 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.

27

Kerikil dan pasir

Kerikil adalah termasuk bergradasi baik menurut sistem klasifikasi Unified, bila :

lebih dari 4 , dan

diantara 1 dan 3

Pasir adalah bergradasi baik, bila :

lebih dari 6, dan

diantara 1 dan 3

10

60

D

DCu

10

60

D

DCu

6010

2

30

D x D

)(DCc

6010

2

30

D x D

)(DCc

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%

KURVA GRADASI TANAH.

28

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 teletakdiatas garis "A" pada gambar di atas dapat dikelompokkan kedalam tanah berbutir halus berlempung. Bila terletak dibawah garis A tanah tersebut dapat dikelompokkan ke dalam tanah 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 batas adalah "Garis A" berdasarkan indeks plastisitas PI.

29

(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.

Penurunan / settlement tinggi

30

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

31

Batas-batas konsistensi Atterberg

Tahapan kondisi padat hingga mencair

32

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)

* Tanah berproblema (problematic soil)

33

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)

34

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).

35

Klasifikasi tanah

berdasarkan USCS

36

Grafik Plastisitas

Grafik Pembagian Ukuran Butir Berbagai Jenis Tanah

37

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)

38

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.

39

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

Tanah Organik mempunyai bau busuk/menyengat

40

Kadar pori (void ratio = e), Vp/VbPorositas (porosity = n), Vp/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

41

Secara sederhana, susunan material tanah dapat digambarkan terdiri dari butiran tanah, air dan udara. Tanah dapat dalam kondisi tidak jenuh air atau basah,dimanasusunan 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).

42

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 fondasi, baik fondasi dangkal maupun fondasi dalam.

43

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

Pemadatan adalah proses keluarnya udara dari

pori pori tanah akibat pemberian energi yang berulang

ulang dalam jangka waktu yang relatif cepat.

Tujuan pemadatan adalah:

- meminimalkan angka pori tanah,

- meningkatkan kuat geser dan

- meningkatkan sifat kedap air.

44

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

45

Kepadatan relatif (DR) 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:

DR = (emax – eo) / (emax – emin )

dengan emax adalah angka pori pada keadaan paling lepas,

dan emin adalah angka pori pada keadaan paling padat.

Kepadatan relatif juga dapat diketahui dengan

menggunakan rumus:

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

Kepadatan Relatif (tanah granular)

Kepadatan relatif

%

Diskripsi Nilai NSPT

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

46

2.Kekuatan Geser Tanah

Kekuatan Geser Tanah dinyatakan oleh Parameter Kuat geser

a) Kohesi (cohesion = c )

yaitu hasil 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.

47

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.

48

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 airBerat jenisBerat volumeAnalisis saringanAnalisis hidrometerBatas-batas AtterbergUji kompaksi (hubungan antara kadar air dengan

kepadatan) Korosivitas tanahResistivitas tanahKadar organik tanah

49

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-

1990 / ASTM D 854.

50

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 padastandar uji ASTM D 422 dan D 1140. Tujuan uji analisis saringanadalah untuk mengukur persentase berbagai ukuran butir.Distribusi ukuran butir digunakan untuk menentukan klasifikasitekstur tanah (misal kerikil, pasir, lempung lanauan, dan lain-lain) yang akan digunakan dalam evaluasi karakteristik teknikseperti kelulusan air, kekuatan dan potensi swelling.

51

102

Grain Size Distribution (Cont.)

Log scale

(Holtz and Kovacs, 1981)

Effective size D10: 0.02 mm

D30: D60:

52

5.Analisis Hidrometer

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

Tujuan uji ini adalah untuk mengukur distribusi (persentase) ukuran butiran yang lebih kecil daripada saringan No.200 (

53

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

kalsium klorida).

54

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 tanahTujuan uji kadar organik tanah adalah untukmembantu penggolongan tanah danidentifikasi karakteristik teknik tanah. Uji inidapat dilakukan dengan mengacu padastandar 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 adalahuntuk mengukur kuat geser tidak terdrainase (cu)lempung dan lempung lanauan. Uji ini dapatdilakukan dengan mengacu pada standar uji SNI 03-3638-1994 atau ASTM D 2166. Uraian prosedur danpenjelasan uji adalah sebagai berikut

55

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)

56

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 empat tipe 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).

57

Pengaruh kepadatan relatif terhadap sudut geser

dalam untuk tanah berbutir kasar.

Alat uji triaksial.

58

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 (su) dan sensitivitas (St) lanau dan lempung jenuh. Uji ini dapat dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM D 4648.

59

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:

Uji tinggi tekanan tetap (untuk tanah butir kasar),

Uji tinggi tekanan jatuh (untuk tanah butir halus).

60

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

atau ASTM D 2435.

61

Kurva kadar pori vs tekanan

7.Uji potensi pengembangan (swelling) tanah

lempung

Tujuan :

memperkirakan potensi pengembangan (swell)tanah ekspansif. Uji dilakukan dengan mengacupada standar uji SNI 12-6423-2000 atau ASTM D4546.

8.Uji potensi kolapsibel untuk tanah

(collapse potential of soils)

Tujuan :

memperkirakan potensi kolaps/runtuhnya tanah.Uji

dilakukan dengan mengacu pada standar uji ASTM

D5333.

62

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

(dispersive clays).

63

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.

64

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 (kv) material inti bendungan (kvdisesuaikan dengan % butiran halus

USCS ** kv batasan ( 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

MH 0,0 s.d. 0,1

CH 0,0 s.d. 0,1

65

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.

Saat pemadatan,kurangi pengaruh air hujan terhadaptimbunan

66

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

cm/s

67

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 Klasifikasi berdasarkan USCS (Unified

Soil Classification System).

1.TBK ( G,S dengan gradasi W dan P)

2.TBH (M,C dengan plasisitas H dan L )

3. O (Organic) dan Pt (Peat)

68

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 KedapBaik sampai

sedangSangat 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

69

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

e.Memberikan kestabilan timbunan

70

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

b.Kemudahan pengerjaan (workability)

71

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

likuifaksi