Mekanika Tanah dan Sifat Fisik Ilmu Mekanika Tanah adalah ilmu yang alam perkembangan selanjutnya akan mendasari dalam analisis dan desain perencanaan suatu pondasi. Sehingga para siswa disini dituntut untuk dapat membedakan antara mekanika tanah dengan teknik pondasi. Mekanika tanah adalah suatu cabang dari ilmu teknik yang mempelajari perilaku tanah dan sifatnya yang diakibatkan oleh tegangan dan regangan yang disebabkan oleh gaya-gaya yang bekerja. Sedangkan Teknik Pondasi merupakan aplikasi prinsip-prinsip Mekanika Tanah dan Geologi. , yang digunakan dalam perencanaan dan pembangunan pondasi seperti gedung, jembatan, jalan, bendung clan lain-lain. Oleh karena itu perkiraan dan pendugaan terhadap kemungkinan adanya penyimpangan dilapangan dari kondisi ideal pada mekanika tanah sangat penting dalam perencanaan pondasi yang benar. Agar suatu bangunan dapat berfungsi secara sempurna, maka seorang insinyur harus bisa membuat
Rekayasa Tanah dan Batuan "Mekanika Tanah dan Sifat Fisik"
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
Mekanika Tanah dan Sifat Fisik
Ilmu Mekanika Tanah adalah ilmu yang alam perkembangan selanjutnya
akan mendasari dalam analisis dan desain perencanaan suatu pondasi. Sehingga
para siswa disini dituntut untuk dapat membedakan antara mekanika tanah dengan
teknik pondasi.
Mekanika tanah adalah suatu cabang dari ilmu teknik yang mempelajari
perilaku tanah dan sifatnya yang diakibatkan oleh tegangan dan regangan yang
disebabkan oleh gaya-gaya yang bekerja. Sedangkan Teknik Pondasi merupakan
aplikasi prinsip-prinsip Mekanika Tanah dan Geologi. , yang digunakan dalam
perencanaan dan pembangunan pondasi seperti gedung, jembatan, jalan, bendung
clan lain-lain. Oleh karena itu perkiraan dan pendugaan terhadap kemungkinan
adanya penyimpangan dilapangan dari kondisi ideal pada mekanika tanah sangat
penting dalam perencanaan pondasi yang benar.
Agar suatu bangunan dapat berfungsi secara sempurna, maka seorang
insinyur harus bisa membuat perkiraan dan pendugaan yang tepat tentang kondisi
tanah dilapangan.
A. Defenisi Mekanika Tanah
Sejarah terjadinya tanah, pada mulanya bumi berupa bola magma cair yang
sangat panas. Karena pendinginan, permukaannya membeku maka terjadi batuan
beku. Karena proses fisika (panas, ding in, membeku dan mencair) batuan tersebut
hancur menjadi butiran-butiran tanah (sifat-sifatnya tetap seperti batu aslinya : pasir,
kerikil, dan lanau.) Oleh proses kimia (hidrasi, oksidasi) batuan menjadi lapuk
sehingga menjadi tanah dengan sifat berubah dari batu aslinya.
Disini dikenal Transported Soil: adalah tanah yang lokasinya pindah dari
tempat terjadinya yang disebabkan oleh Miran air, angin, dan es dan Residual Soil
adalah tanah yang tidak pindah dari tempat terjadinya.
Oleh proses alam, proses perubahan dapat bermacam-macam dan
berulang. Batu menjadi tanah karena pelapukan dan penghancuran, dan tanah
bisa menjadi batu karena proses pemadatan, sementasi. Batu bisa menjadi batu
jenis lain karena panas, tekanan, dan larutan.
Tanah terdiri atas butir-butir diantaranya berupa ruang pori. Ruang pori dapat
terisi udara dan atau air. Tanah juga dapat mengandung bahan-bahan organik sisa atau
pelapukan tumbuhan atau hewan. Tanah semacam ini disebut tanah organik.
Perbedaan Batu dan Tanah
Batu merupakan kumpulan butir butirmineral alam yang saling terikat erat
dan kuat. Sehingga sukaruntuk dilepaskan. Sedangkan tanah merupakan kumpulan
butir butir min al alam yang tidak melekat atau melekat tidak erat, sehingga sangat
mudah untuk dipisahl4n. Sedangkan Cadas adalah merupakan peralihan antara batu
dan tanah.
Jenis-jenis Tanah
Fraksi-fraksi tanah (Jenis tanah berdasarkan ukuran butir), terdiri atas:
1. Kerikil (gravel) > 2.00 mm
2. Pasir (sand) 2.00 — 0.06 mm
3. Lanau (silt) 0.06 — 0.002 mm
4. Lempung (clay) < 0.002 mm
Pengelompokan jenis tanah dalam praktek berdasarkan campuran butir,
antaralain:
1. Tanah berbutir kasar adalah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa
pasir dan kerikil.
2. Tanah berbutir halus adalah tanah yang sebagian besar butir-butir tanahnya berupa
lempung dan lanau.
3. Tanah organik adalah tanah yang cukup banyak mengandung bahan-bahan
organik.
Pengelompokan tanah berdasarkan sifat lekatannya, antaralain:
1. Tanah Kohesif : adalah tanah yang mempunyai sifat lekatan antara butir-butirnya. (tanah
lempungan = mengandung lempung cukup banyak).
2. Tanah Non Kohesif : adalah tanah yang tidak mempunyai atau sedikit sekali
lekatan antara butir-butirnya. (hampir tidak mengandung lempung misal pasir).
3. Tanah Organik : adalah tanah yang sifatnya sangat dipengaruhi oleh bahan-bahan
organik. (sifat tidak baik).
B. Sifat Fisik Tanah
Defenisi
Tanah mempunyai beberapa karakteristik yang terbagi dalam tiga
kelompok diantaranya adalah sifat fisik, sifat kimia dan sifat biologi. Sifat fisik
tanah antara lain adalah tekstur, permeabilitas, infiltrasi, dll. Setiap jenis tanah
memiliki sifat fisik tanah yang berbeda. Usaha untuk memperbaiki kesuburan
tanah tidak hanya terhadap perbaikan sifat kimia dan biologi tanah tetapi juga
perbaikan sifat fisik tanah. Perbaikan keadaan fisik tanah dapat dilakukan dengan
pengolahan tanah, perbaikan struktur tanah dan meningkatkan kandungan bahan
organik tanah. Selain itu sifat fisik tanah sangat mempengaruhi pertumbuhan dan
produksi tanaman. Kondisi fisik tanah menentukan penetrasi akar dalam tanah,
retensi air, drainase, aerasi dan nutrisi tanaman. Sifat fisik tanah juga
mempengaruhi sifat kimia dan biologi tanah. Proses pembentukan tanah di mulai
dari proses pelapukan batuan induk menjadi bahan induk tanah, diikuti oleh
proses pencampuran bahan organik dengan bahan mineral di permukaan tanah,
pembentukan struktur tanah, pemindahan bahan- bahan tanah dari bagian atas
tanah ke bagian bawah dan berbagai proses lain yang dapat menghasilkan
horizon-horizon tanah. Horison tanah adalah lapisan- lapisan tanah yang terbentuk
karena hasil dari proses pembentukan tanah. Proses pembentukan horison-horison
tersebut akan menghasilkan benda alam baru yang disebut tanah. Sedangkan
penampang vertikal dari tanah yang menunjukan susunan horison tanah disebut
profil tanah. Ada 6 horison utama yang menyusun profil tanah berturut-turut dari
atas ke bawah yaitu horizon (O), A, E, B, C, dan R. Sedang horizon penyusun
solum tanah adalah horizon A, E, dan B.
Batasan Horizon Tanah
Batas satu horizon dengan horizon lainnya dalam suatu profil tanah dapat
terlihat jelas baur. Pada pengamatan lapang ketajaman peralihan horizon ini dapat
dibedakan beberapa tingkatan yaitu:
Nyata (lebar peralihan kurang dari 2,5 cm)
Jelas (lebar peralihan 2,5-6,5 cm)
Berangsur (lebar peralihan 6,5-12,5 cm)
Baur (lebar peralihan >12,5 cm)
Batasan horizon tersebut dapat :
Rata
Berombak
Tidak teratur atau terputus
Sifat Fisis dan Morfologi Tanah
Sifat fisis dan morfologi tanah merupakan satu kesatuan. Morfologi tanah
umumnya diamati dan dipelajari di lapangan. Sifat fisi tanah adalah karakteristik
tanah yang diukur dan diteliti di Laboratorium dengan mengambil contoh tanah di
lapangan. Sifat fisis dan morfologi tanah yang dimaksud antara lain warna,
tekstur, struktur, berat spesifik, kadar air, konsistensi, dan porositas.
1. Warna Tanah
Warna tanah merupakan salah satu sifat yang mudah dilihat dan
menunjukkan sifat dari tanah tersebut. Warna tanah merupakan campuran
komponen lain yang terjadi karena mempengaruhi berbagai faktor atau
persenyawaan tunggal. Urutan warna tanah adalah hitam, coklat, karat, abu-abu,
kuning dan putih (Syarief, 1979). Warna tanah dengan akurat dapat diukur dengan
tiga sifat-sifat prinsip warnanya. Dalam menentukan warna cahaya dapat juga
menggunakan Munsell Soil Colour Chart sebagai pembeda warna tersebut.
Penentuan ini meliputi penentuan warna dasar atau matrik, warna karatan atau
kohesi dan humus. Warna tanah penting untuk diketahui karena berhubungan
dengan kandungan bahan organik yang terdapat di dalam tanah tersebut, iklim,
drainase tanah dan juga mineralogi tanah (Thompson dan Troen, 1978). Mineral-
mineral yang terdapat dalam jumlah tertentu dalam tanah kebanyakan berwarna
agak terang (light). Sebagai akibatnya, tanah-tanah itu berwarna agak kelabu
terang, jika terdiri dari mineral-mineral serupa itu yang sedikit mengalami
perubahan kimiawi. Warna gelap pada tanah umumnya disebabkan oleh
kandungan tinggi dari bahan organik yang terdekomposisi, jadi, dengan cara
praktis persentase bahan organik di dalam tanah diestimasi berdasarkan warnanya.
Bahan organik di dalam tanah akan mengahsilkan warna kelabu gelap, coklat
gelap, kecuali terdapat pengaruh mineral seperti besi oksida ataupun akumulasi
garam-garam sehingga sering terjadi modifikasi dari warna-warna di atas.
Warna Tanah Berdasarkan kandungannya
2. Tekstur Tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan relatif dari partikel-partikel atau fraksi-
fraksi primer tanah, yaitu pasir, debu, liat dan lempung atau dilapangan dikenal
dengan rasa kekasaran atau kehalusan dari tanah. Jika beberapa contoh tanah
ditetapkan atau dianalisa di laboratorium, maka hasilnya selalu memperlihatkan
bahwa tanah itu mengandung partikelpartikel yang beraneka ragam ukurannya,
ada yang berukuran koloid, sangat halus, halus, kasar dan sangat kasar.
Pasir < 2 - 0,05 mm
Debu < 0,05 - 0,002 mm
Liat < 0,002 mm atau < 2mm
Lebih halus dikenal liat halus < 0,2 mm
Bahan koloid < 0,001 mm
Nama dan sifat tanah ditentukan atau dipengaruhi oleh gradasainya (untuk
tanah berbutir kasar) dan batas konsistensinya (untuk tanah berbutir halus).
Gradasai merupakan sifat yang penting untuk tanah berbutir kasar. Tanah terdiri
dari aneka ragam Ukuran butir dengan perbandingan prosentasi ukuran butiran
beraneka ragam. Dengan kata lain distribusi Ukuran butiran atau gradasi butiran
tidak pernah sama tanah yang satu dengan yang lainnya. Untuk menganalisa
gradasi tanah berbutir kasar digunakan analisa saringan dan untuk tanah berbutir
halus digunakan analisa hydrometer (cara pengendapan). Batasan batasan ukuran
butiran tanah dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut.
Biasanya tanah terdiri dari campuran beberapa ukuran. Semakin panjang
gradasinya maka tanah tersebut akan semakin baik. Tanah yang mempunyai
partikel-partikel yang melekat satu sama lain setelah dibasahi dan setelah kering
diperlukan gaya yang cukup besar untuk meremasnya, maka tanah tersebut
disebut tanah kohesif. Di lapangan tekstur tanah dapat ditentukan dengan
memijittanah basah di antara jari-jari, sambil dirasakan halus-kasarnya yaitu
dirasakan adanya butiran-butiran pasir, debu, dan liat. Berdasarkan perbandingan
butiran tersebut, maka dikenal 12 kelas tekstur tanah yakni:
a. Pasir : Rasa kasar jelas, tidak membentuk bola tidak melekat
b. Pasir berlempung(ls) : Rasa kasar jelas, membentuk bola dan mudah sekali
hancur, sedikit sekali melekat.
c. Lempung Berpasir (sl) Rasa kasar agak jelas, membentuk bola yang agak keras
tetapi mudah hancur, melekat.
d. Lempung (l) Rasa tidak kasar dan tidak licin membentuk bola teguh, dapat
sedikit digulung, dengan permukaan mengkilap, melekat.
e. Debu (si) Rasa licin sekali, membentuk bola teguh, dapat sedikit didulung
dengan permukaan mengkilat agak melekat.
f. Lempung berliat (cl.l) Rasa agak kasar, membentuk bola agak teguh (kering)
membentuk gulungan bila dispirit, gulungan mudah hancur, melekatnya
sedang.
g. Lempung liat berpasir (scl.l) Rasa kasar agak jelas, membentuk bola agak
teguh (kering) membentuk gulungan bila dispirit, gulungan mudah hancur,
melekat.
h. Lempung liat berdebu (si cl.l) Rasa jelas licin, membentuk bola teguh,
gulungan menkilat, melekat.
i. Liat berdebu (sic l) Rasa licin agak kasar, membentuk bola, dalam keadaan
kering sukar dipirit, mudah digulung,melekat sekali.
j. Liat berdebu (sic l) Rasa agak licin membentuk bola, dalam keadaan kering
sukar dispirit, mudah digulung,melekat sekali.
k. Liat Rasa berat,membentuk bola baik, melekat sekali.
l. Liat berat Rasa berat sekali, membentuk bola baik, sangat lekat.
Tekstur yang paling ideal bagi tanah pertanian adalah tekstur Lempung
berdebu, yang terdiri dari : Air tanah 25%, Udara tanah 25%, Mineral 45% dan
Bahan organic 5%.
Komposisi tekstur Tanah
Tekstur mencerminkan ukuran partikel tanah yang dominanPenetapan
tekstur tanah di laboratorium dapat dilakukan dengan analisa mekanis, yang
umumnya dipakai metode pipet dan metode hydrometer bouyoucus, kedua metode
ini didasarkan atas perbedaan kecepatan jatuhnya partikel-partikel di dalam air.
Selanjutnya hasil dari analisa laboratorium yang berupa persentase dari fraksi
tanah dimasukkan ke dalam diagram segitiga tekstur USDA.
Segitiga tekstur tanah dan sebaran butir
3. Struktur Tanah
Struktur tanah adalah penyusunan partikel-partikel tanah primer seperti
pasir, debu dan liat membentuk agregat-agregat, yang satu agregat dengan lainnya
dibatasi oleh bidang belah alami yang lemah. Agregat yang terbentuk secara alami
disebut ped, sedangkan bongkah tanah hasil pengolahan tanah disebut clod.
Struktur yang dapat memodifikasi pengaruh terkstur dalam hubungannya
dengan kelembaban porositas, tersedia unsur hara, kegiatan jasad hidup dan
pengaruh permukaan akar. Struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butir-
butir tanah. Bentuk struktur dapat dibedakan menjadi:
a. Bentuk lempeng
b. Bentuk prisma
c. Bentuk gumpal
d. Bentuk spheroidel atau bulat
Keempat bentuk utama di atas akhirnya menghasilkan tujuh tipe struktur tanah,
yakni: granuler, prisma, remah, lempeng, tiang, gumpal bersudut, dan gumpal
membulat.
Tipe-tipe Struktur Tanah
Suatu pengertian tentang sebab-sebab perkembangan struktur di dalam
tanah perlu diperhatikan, karena sturktur tanah sangat mempengaruhi
pertumbuhan tanaman dan dapat berubah karena pengelolaan tanah. Struktur
lapisan olah dipengaruhi oleh praktis dan di mana aerasi dan drainase membatasi
pertumbuhan tanaman, sistem pertanaman yang mampu menjaga kemantapan
agregat tanah akan memberikan hasil yang tinggi bagi produksi pertanian (Hakim
et al., 1986).
Tabel Klasifikasi Ukuran Struktur Tanah
Ketahanan struktur tanah dibedakan menjadi :
a. Tingkat perkembangan lemah (butir struktur tanah mudah
hancur).
b. Tingkat perkembangan sedang (butir struktur tanah sukar
hancur).
c. Tingkat perkembangan kuat (butir struktur tanah sukar hancur),
hal ini sesuai dengan jelas tanah dan tingkat kelembabannya.
Tanah permukaan yang banyak mengandung humus umumnya
mempunyai tingkat perkembangan kuat.
4. Berat Spesifik
Harga berat spesifik butiran tanah (bagian padat) sering
dibutuhkan dalam bermacammacam keperluan perhitungan dalam
mekanika tanah. Harga-harga itu dapat ditentukan secara akuran di
laboratorium. Tabel 3.4 menunjukkan harga-harga berat spesifik
beberapa mineral yang umum terdapat dalam tanah. Sebagian
besar mineral tersebut mempunyai berat spesifik berkisar antara
2.6 sampai dengan 2.9. Bagian padat tanah pasir yang berwarna
terang, umumnya terdiri dari kwarsa dengan berat spesifik kira-kira
2.65. untuk tanah lempung dan lanau harganya sekitar 2.6 sampai
2.9.
Berat Spesifik Mineral-Mineral PentingMineral Berat Spesifik