Top Banner
1 INDEX PROPERTIES AND SOIL CLASIFICATION DR. Ir. Imam Aschuri, MSc
56

KLASIFIKASI TANAH.pdf

Aug 11, 2015

Download

Documents

MeddyDanial
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: KLASIFIKASI TANAH.pdf

1

INDEX PROPERTIES AND SOIL CLASIFICATION

DR. Ir. Imam Aschuri, MSc

Page 2: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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.

Page 3: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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.

Page 4: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 5: KLASIFIKASI TANAH.pdf

5

Tanah Colluvial

Page 6: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 7: KLASIFIKASI TANAH.pdf

7

Pembagian Kelompok TanahTanah Eolian (endapan angin): tanah deposit yang ditransportasikan oleh angin

Sand dunesLoess (silty)Volcanic clay

Page 8: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 9: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 10: KLASIFIKASI TANAH.pdf

10Grafik Hasil X-Ray Diffraction

Page 11: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 12: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 13: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 14: KLASIFIKASI TANAH.pdf

14

Page 15: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 16: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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.

Page 17: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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)

Page 18: KLASIFIKASI TANAH.pdf

18

Karakteristik TanahSistem Particulate:

Page 19: KLASIFIKASI TANAH.pdf

19

Karakteristik Tanah

Sistem Particulate:

Page 20: KLASIFIKASI TANAH.pdf

20

Karakteristik TanahBentuk, ukuran, tekstur, dan struktur partikeltanah:

Tanah Berbutir Kasar (ukuran > 0.06 mm):

Page 21: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 22: KLASIFIKASI TANAH.pdf

22

Karakteristik TanahTanah Berbutir Halus (ukuran < 0.06 mm):

Kaolinite

illite

Na-Montmorillonite

Halloysite

5 micron

Page 23: KLASIFIKASI TANAH.pdf

23

Struktur Tanah Lempung

Page 24: KLASIFIKASI TANAH.pdf

24

Struktur Tanah

Page 25: KLASIFIKASI TANAH.pdf

25

Karakteristik TanahSistem Multi Fase:

Hubungan antar fase

Page 26: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

= ×

Page 27: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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′ = −

Page 28: KLASIFIKASI TANAH.pdf

28

Page 29: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 30: KLASIFIKASI TANAH.pdf

30

Ukuran Partikel Tanah

Page 31: KLASIFIKASI TANAH.pdf

31

Pengujian Untuk Klasifikasi TanahGrafik distribusi ukuran partikel tanah

Page 32: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 33: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 34: KLASIFIKASI TANAH.pdf

34

Atterberg Limits (ASTM D 4318)

Dilakukan pada material tanah yang lolos saringan No. 40 (ukuran 0.425mm)

SL PL LL

Page 35: KLASIFIKASI TANAH.pdf

35Atterberg Limits (ASTM D 4318)

Plastic Limit

Liquid Limit

Page 36: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 37: KLASIFIKASI TANAH.pdf

37

Atterberg Limits (ASTM D 4318)

Pendekatan Casagrande untuk menentukan Shrinkage Limit

Page 38: KLASIFIKASI TANAH.pdf

38

Atterberg Limits (ASTM D 4318)

Plasticity Index:

PI LL PL= −Liquidity Index:

w PLLILL PL

−=

PL LLw

Page 39: KLASIFIKASI TANAH.pdf

39

Perilaku Stress – Strain Tanah Lempung BerdasarkanDaerah Atterberg Limits

Page 40: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 41: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 42: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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.

Page 43: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 44: KLASIFIKASI TANAH.pdf

44

KLASIFIKASI TANAH AASHTO

Page 45: KLASIFIKASI TANAH.pdf

45

KLASIFIKASI TANAH AASHTO

Penentuan Klasifikasi Group A-4 s/d A-7

Page 46: KLASIFIKASI TANAH.pdf

46

10 - 20Sangat buruk

5 – 9Buruk

2 – 4Sedang

0 – 1Baik

0Sangat baik

Nilai IndeksGroup

KelasSubgrade

Page 47: KLASIFIKASI TANAH.pdf

47KLASIFIKASI TANAH AASHTO

Page 48: KLASIFIKASI TANAH.pdf

4848

Rentang LL vs. PI untuk kelompok A-2, A-4, A-5, A-6, dan A-7

Klasifikasi Pemakaian Menurut AASHTO

Page 49: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 50: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 51: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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)

Page 52: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 53: KLASIFIKASI TANAH.pdf

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

Page 54: KLASIFIKASI TANAH.pdf

5454

KlasifikasiMenurutUSCS

Page 55: KLASIFIKASI TANAH.pdf

5555

Untuk gravel

Untuk sand

Untuk lanau& lempung

KlasifikasiMenurutUSCS

Page 56: KLASIFIKASI TANAH.pdf

56

Diagram Plastisitas (ASTM, Casagrande)Untuk tanah berbutir halus dan bagian butir halus dari tanah berbutir kasar