STUDI PENGARUH VARIASI DERAJAT KEJENUHAN TERHADAP KEKUATAN GESER TANAH EKSPANSIF YANG DISTABILISASI DENGAN KAPUR BERDASARKAN UJI TRIAKSIAL TERKONSOLIDASI TAKTERDRAINASI Ria Dany Eviliana 1) , Damrizal Damoerin 2) Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia E-mail: [email protected]1) , [email protected]2) Abstrak Salah satu jenis tanah yang memiliki karakteristik unik yaitu tanah ekspansif. Jenis tanah ini memiliki perilaku yang unik dan khusus dikarenakan potensi kembang-susut yang begitu besar sebagai akibat dari besarnya fluktuasi perubahan kadar air lapangan pada perubahan musim. Untuk mengantisipasi daya dukung tanah ekspansif yang rendah maka dilakukan upaya perbaikan tanah. Salah satu upaya perbaikan tanah dapat dilakukan dengan stabilisasi tanah menggunakan bahan stabilisasi berupa kapur. Kadar kapur yang digunakan dalam percobaan laboratorium adalah 5%, 10%, 15% dan 20%. Dari berbagai kadar kapur tersebut dilakukan pengujian indeks properti tanah sehingga menghasilkan kadar kapur 10% sebagai bahan tambahan untuk pengujian analisa saringan butiran, pemadatan dan triaksial terkonsolidasi takterdrainasi. Pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi dilakukan dengan variasi derajat saturasi B = 1; 0,8 dan 0,6. Tekanan sel efektif yang diberikan adalah 100 kPa, 150 kPa dan 200 kPa. Pengujian dilakukan pada tanah asli dengan B = 1 serta tanah dengan tambahan 10% kapur dengan variasi B = 1; 0,8 dan 0,6. Hasil pengujian pada tanah dengan tambahan 10% kapur menunjukan kenaikan nilai sudut geser dan kohesi dari tanah asli pada derajat kejenuhan yang sama (B = 1). Variasi derajat kejenuhan (B = 1; 0,8 dan 0,6) pada tanah dengan tambahan 10% kapur menunjukan bahwa semakin jenuh tanah maka nilai sudut tahanan gesernya akan semakin kecil dan nilai kohesi akan semakin tinggi. Kata Kunci : Tanah Ekspansif, Stabilisasi, Kapur, Kuat Geser, Triaksial Terkonsolidasi Takterdrainasi. STUDY EFFECT VARIATION OF SATURATION DEGREE ON SHEAR STRENGTH EXPANSIVE SOIL STABILIZED BY LIME BASED ON TRIAXIAL CONSOLIDATED UNDRAINED TEST Abstract One type of soil that has unique characteristics is an expansive soil. This type of soil has a unique and special behavior because of potential losses are so large as a result of fluctuations in ground water level changes. In anticipation of expansive soil bearing capacity is low, the soil improvement efforts is used. One of soil improvement efforts can be done by using a soil stabilization materials such as lime stabilization. Levels of lime used in laboratory experiments is 5%, 10%, 15% and 20%. Soil indeks properties test did by the various levels of lime above and lime 10% is decided to used as an additive for sieve analysis, compaction and triaxial consolidated undrained test. The test of triaxial consolidated undrained did by the variation of the saturation degree B = 1; 0,8 and 0,6. The effective cell pressure is given 100 kPa, 150 kPa and 200 kPa. Trixial consolidated undrained tested on the original soil with variation B = 1 and the soil 10% lime with variation B = 1; 0,8 and 0,6. Shear resistance angle and the cohesion on soil 10% lime is increase than the original soil on the same saturation degree (B = 1). Variation of saturation degree (B = 1; 0,8 dan 0,6) on soil 10% lime are known that more saturated, the soil shear resistance angle values will be decrease and the cohesion will be increase. Key Words: Ekspansive Soil, Stabilization, Lime, Shear Strength, Triaxial Consolidated Undrained Studi pengaruh..., Ria Dany Eviliana, FT UI, 2013
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
STUDI PENGARUH VARIASI DERAJAT KEJENUHAN TERHADAP KEKUATAN GESER TANAH EKSPANSIF YANG
DISTABILISASI DENGAN KAPUR BERDASARKAN UJI TRIAKSIAL TERKONSOLIDASI TAKTERDRAINASI
Ria Dany Eviliana1), Damrizal Damoerin 2)
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia
Salah satu jenis tanah yang memiliki karakteristik unik yaitu tanah ekspansif. Jenis tanah ini memiliki perilaku yang unik dan khusus dikarenakan potensi kembang-susut yang begitu besar sebagai akibat dari besarnya fluktuasi perubahan kadar air lapangan pada perubahan musim. Untuk mengantisipasi daya dukung tanah ekspansif yang rendah maka dilakukan upaya perbaikan tanah. Salah satu upaya perbaikan tanah dapat dilakukan dengan stabilisasi tanah menggunakan bahan stabilisasi berupa kapur. Kadar kapur yang digunakan dalam percobaan laboratorium adalah 5%, 10%, 15% dan 20%. Dari berbagai kadar kapur tersebut dilakukan pengujian indeks properti tanah sehingga menghasilkan kadar kapur 10% sebagai bahan tambahan untuk pengujian analisa saringan butiran, pemadatan dan triaksial terkonsolidasi takterdrainasi. Pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi dilakukan dengan variasi derajat saturasi B = 1; 0,8 dan 0,6. Tekanan sel efektif yang diberikan adalah 100 kPa, 150 kPa dan 200 kPa. Pengujian dilakukan pada tanah asli dengan B = 1 serta tanah dengan tambahan 10% kapur dengan variasi B = 1; 0,8 dan 0,6. Hasil pengujian pada tanah dengan tambahan 10% kapur menunjukan kenaikan nilai sudut geser dan kohesi dari tanah asli pada derajat kejenuhan yang sama (B = 1). Variasi derajat kejenuhan (B = 1; 0,8 dan 0,6) pada tanah dengan tambahan 10% kapur menunjukan bahwa semakin jenuh tanah maka nilai sudut tahanan gesernya akan semakin kecil dan nilai kohesi akan semakin tinggi.
Kata Kunci : Tanah Ekspansif, Stabilisasi, Kapur, Kuat Geser, Triaksial Terkonsolidasi Takterdrainasi.
STUDY EFFECT VARIATION OF SATURATION DEGREE ON SHEAR STRENGTH EXPANSIVE SOIL STABILIZED BY LIME BASED ON TRIAXIAL CONSOLIDATED
UNDRAINED TEST
Abstract
One type of soil that has unique characteristics is an expansive soil. This type of soil has a unique and special behavior because of potential losses are so large as a result of fluctuations in ground water level changes. In anticipation of expansive soil bearing capacity is low, the soil improvement efforts is used. One of soil improvement efforts can be done by using a soil stabilization materials such as lime stabilization. Levels of lime used in laboratory experiments is 5%, 10%, 15% and 20%. Soil indeks properties test did by the various levels of lime above and lime 10% is decided to used as an additive for sieve analysis, compaction and triaxial consolidated undrained test. The test of triaxial consolidated undrained did by the variation of the saturation degree B = 1; 0,8 and 0,6. The effective cell pressure is given 100 kPa, 150 kPa and 200 kPa. Trixial consolidated undrained tested on the original soil with variation B = 1 and the soil 10% lime with variation B = 1; 0,8 and 0,6. Shear resistance angle and the cohesion on soil 10% lime is increase than the original soil on the same saturation degree (B = 1). Variation of saturation degree (B = 1; 0,8 dan 0,6) on soil 10% lime are known that more saturated, the soil shear resistance angle values will be decrease and the cohesion will be increase.
tanah Asli B ± 1 1,18 1,02 1,1 tanah + 10% kapur B ± 1 1,04 1,2 1,14 tanah + 10% kapur B ± 0,8 0,84 0,8 0,8 tanah + 10% kapur B ± 0,6 0,58 0,6 0,6
Inti dari tahap saturasi adalah untuk menjenuhkan sampel tanah sesuai dengan derajat
saturasi tertentu. Waktu yang digunakan untuk menjenuhkan tanah pada tanah asli lebih lama
dari pada waktu yang dibutuhkan tanah dengan tambahan 10% kapur. Variasi derajat
kejenuhan pada tanah dengan tambahan 10% kapur menunjukan bahwa waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai nilai derajat saturasi B = 1 akan lebih lama dibandingkan dengan
sampel dengan nilai derajat saturasi B = 0,6. Dengan kata lain, waktu yang dibutuhkan untuk
membuat suatu sampel menjadi jenuh sempurna akan lebih lama dari pada waktu yang
dibutuhkan untuk membuat sampel berada pada kondisi jenuh sebagian. Hal ini juga
bergantung pada banyak tidaknya rongga udara antar partikel tanah dalam suatu sampel.
Semakin banyak rongga – rongga udara maka semakin banyak pula air yang dapat mengisi
rongga tersebut sehingga tanah akan menjadi lebih jenuh.
Tahap berikutnya setelah tahap saturasi adalah tahap konsolidasi. Tahap ini bertujuan
untuk mengetahui perubahan volume yang terjadi setelah sampel diberikan tegangan tertentu
hingga terjadi pengaliran air pori keluar dari sampel. Konsolidasi pada seluruh sampel
dilakukan selama 24 jam. Hasil dari tahap konsolidasi didapatkan grafik akar waktu dari
waktu konsolidasi terhadap perubahan volume tanah uji. Tabel 2 menunjukan data hasil tahap
konsolidasi dari kelima sampel pengujian triaksial.
Akibat proses konsolidasi maka terjadi perubahan volume dari contoh tanah akibat
adanya pengaliran air pori keluar dari sampel sebanyak ∆V (Tabel 2). Dimana ∆V merupakan
selisih antara pembacaan volume awal dengan pembacaan volume akhir pada tahap
konsolidasi. Perubahan volume total akan cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya
tegangan efektif yang diberikan. Hal ini terjadi karena semakin besar tegangan efektif yang
Studi pengaruh..., Ria Dany Eviliana, FT UI, 2013
diberikan pada tanah maka akan semakin besar pula tekanan yang bekerja pada tanah tersebut
sehingga perubahan volume tanah pun akan semakin besar. Perubahan volume disebabkan
karena adanya pengaliran sebagian air pori dari contoh tanah uji karena kelebihan tekanan air
pori akibat tegangan yang diterima tanah uji. Pada saat konsolidasi air pori keluar dari tanah
uji akibat tekanan yang diberikan pada cell pressure.
Tabel 2. Perubahan Volume Total pada Tahap Konsolidasi
Tahap terahir dari pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi adalah tahap
kompresi. Tahap kompresi dilakukan dengan memberikan gaya aksial pada tanah uji hingga
benda uji mengalami keruntuhan yang ditandai dengan penurunan pembacaan dial beban atau
pembacaan dial menjadi konstan. Secara umum hasil dari pengujian triaksial terkonsolidasi
takterdrainasi adalah grafik keruntuhan tanah uji (lihat Gambar 7 sampai Gambar 11). Dari
grafik tersebut dapat diketahui nilai parameter kekuatan geser tanah. Analisis yang digunakan
dalam pengujian ini adalah dengan metode kondisi kritis.
Gambar 7. Grafik Hasil Pengujian Triaksial Terkonsolidasi Takterdrainasi Tanah Asli B = 1
Studi pengaruh..., Ria Dany Eviliana, FT UI, 2013
Gambar 8. Grafik Hasil Pengujian Triaksial Terkonsolidasi Takterdrainasi Tanah + 10% kapur B = 1
Gambar 9. Grafik Hasil Pengujian Triaksial Terkonsolidasi Takterdrainasi Tanah + 10% kapur B = 0,8
Gambar 10. Grafik Hasil Pengujian Triaksial Terkonsolidasi Takterdrainasi Tanah + 10% kapur B = 0,6
Studi pengaruh..., Ria Dany Eviliana, FT UI, 2013
Tabel 3. Nilai Parameter Kuat Geser Tanah
Parameter kuat geser tanah hasil pengujian triaksial terkonsolidasi tak terdrainasi pada
tanah asli dan tanah dengan tambahan 10% kapur ditampilkan pada Tabel 3. Pengujian tanah
dengan tambahan 10% kapur menunjukan peningkatan parameter kuat geser tanah dari tanah
asli secara signifikan. Variasi derajat kejenuhan pada tanah dengan tambahan 10% kapur
menunjukan penurunan nilai sudut geser dan kenaikan nilai kohesi seiring dengan
bertambahnya derajat saturasi tanah. Hal ini dikarenakan adanya reaksi tanah dengan kapur
yang menyebabkan tanah menjadi lebih poros yang dibuktikan dengan menurunnya nilai
kepadatan kering tanah. Penambahan kapur menimbulkan muatan positif (kation) dalam air
pori. Penambahan kation ini memungkinkan terjadinya proses tarik menarik antara ion-ion
dari partikel tanah dengan kation dari partikel kapur serta kation dari partikel kapur dengan
anion dari partikel air (proses pertukaran ion). Proses ini mengganggu proses tarik menarik
antara anion dari partikel tanah dengan kation dari partikel air serta proses tarik menarik
antara anion dan kation dari partikel air, sehingga partikel tanah kehilangan daya tarik antar
partikelnya. Berkurangnya daya tarik antar partikel tanah dapat menurunkan kohesi tanah.
Penurunan kohesi ini menyebabkan mudah terlepasnya partikel tanah dari ikatannya.
Pengaruh tegangan efektif yang diberikan pada satu seri pengujian triaksial
terkonsolidasi takterdrainasi sangat mempengaruhi parameter kuat geser tanah. Semakin besar
tegangan efektif yang diberikan saat proses kompresi maka tanah akan semakin mampat
(terkompresi) karena tegangan normal yang diberikan ditahan oleh partikel padat tanah
tersebut. Semakin tinggi derajat kejenuhan suatu tanah maka akan menghasilkan nilai kohesi
yang semakin besar dan nilai sudut tahanan geser yang akan semakin mengecil. Hal ini
dikarenakan adanya kecenderungan partikel – partikel tanah akan terguling dan bergeser
menuju posisi keseimbangan yang baru dibawah tegangan yang bekerja, sehinga
menghasilkan nilai sudut tahanan geser yang semakin mengecil seiring dengan bertambahnya
nilai derajat kejenuhannya.
Studi pengaruh..., Ria Dany Eviliana, FT UI, 2013
Gambar 7 diatas menampilkan grafik tegangan efektif terhadap volume spesifik, CSL
(Critical State Line) bergerak ke arah kiri NCL (Normally Consolidated Line). Hal ini
menunjukan bahwa sampel tanah asli dengan B = 1 mengalami normally consolidated. Pada
sampel tanah yang deberi tambahan kapur 10%, baik untuk nilai B = 1, B = 0,8 maupun B =
0,6 CSL bergerak ke arah kanan NCL. Hal ini menunjukan tanah mengalami
overconsolidated. Selain dari grafik hubungan tegangan efektif terhadap volume spesifik,
karakteristik pergerakan tanah juga dapat diamati dari grafik tegangan efektif terhadap
deviator strees. Pada gambar 7 pergerakan tanah cenderung ke arah kiri yang menendakan
tekanan air pori tanah mengalami normally consolidated. Sedangkan pada tanah dengan
tambahan 10% kapur baik pada nilai B = 1, B = 0,8 maupun B = 0,6 pergerakan air pori
cenderung mengarah ke kanan sehingga tanah mengalami overconsolidated.
5. Kesimpulan
Dari seluruh rangkaian penelitian mengenai kuat geser tanah ekspansif baik tanah asli
maupun tanah yang diberi tambahan 10% kapur, dapat diambil kesimpulan :
1. Hasil pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi pada tanah dengan tambahan 10%
kapur menunjukan adanya peningkatan nilai sudut geser ∅! dan kohesi ! dari tanah asli
pada derajat kejenuhan yang sama (B = 1).
2. Hasil pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi pada tanah dengan tambahan 10%
kapur mengalami kenaikan nilai sudut geser dan kohesi ∅′ dan ! dari tanah asli sebesar
26,82° dan 7,71 kPa menjadi 31,50° dan 34,80 kPa pada derajat saturasi B = 1. Hal ini
menandakan adanya reaksi sementasi akibat reaksi tanah dengan kapur sehingga partikel
– partikel tanah akan menjadi lebih kuat.
3. Hasil pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi pada tanah dengan tambahan 10%
kapur menunjukan pengurangan nilai sudut geser ∅′ dan peningkatan nilai kohesi !
seiring dengan bertambahnya nilai derajat kejenuhan tanah (koefisien B).
4. Hasil pengujian triaksial terkonsolidasi takterdrainasi pada tanah dengan tambahan 10%
kapur dan derajat saturasi B = 1 menunjukan pengurangan nilai sudut geser tanah ∅′ dan
kohesi ! dari tanah dengan tambahan 10% kapur dan derajat saturasi B = 0,6 sebesar
43,90° dan 8,29 kPa menjadi 31,50° dan 34,80 kPa
5. Besarnya nilai sudut geser tanah ∅! dan kohesi ! pada tanah dengan tambahan 10% kapur
menunjukan bahwa perbaikan sifat tanah dengan bahan stabilisasi kapur telah tercapai
dan variasi derajat kejenuhan yang dilakukan pada tanah dengan tambahan 10% kapur
Studi pengaruh..., Ria Dany Eviliana, FT UI, 2013
menunjukan bahwa paremeter kuat geser tanah telah cukup baik pada derajat saturasi
yang kurang dari satu (tanah jenuh sebagian).
Daftar Referensi
[1] Atkinson, J. (1982). The Mechanics of Soils. An Introduction to Critical State Soil Mechanics. London : McGraw-Hill.
[2] Budhu, M. (1997). Soil Mechanics and Foundation. New York : J. Wiley and Sons, Inc. [3] Craig, R.F. (1987). Mekanika Tanah (4th ed.). (Soepandji, B.S.). Jakarta : Erlangga.
[4] Das, B.M. (1990). Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis (Jilid 1). (Noor Endah & Indrasurya B Mochtar). Jakarta : Erlangga.
[5] Departemen Pekerjaan Umum, (2005). Pedoman Konstruksi dan Bangunan.
Perencanaan Stabilisasi Tanah Dengan Bahan Serbuk Pengikat Untuk Konstruksi Jalan. Departemen Pekerjaan Umum : Jakarta
[6] Hardiyatmo, H.C. (1992). Mekanika tanah I. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. [7] Hardiyatmo, H.C. (2010). Stabilisasi Tanah untuk Perkerasan Jalan. Yogyakarta :
Gadjah Mada University Pres [8] Nelson, J.D. (1991). Expansive Soils, Problems and Practice in Foundation and
Pavement Engineering. Colorado : John Wiley & Sons, Inc.