MEKANIKA TANAH MEKANIKA TANAH (SOIL MECHANICS)(SOIL MECHANICS)

DAFTAR PUSAKADAFTAR PUSAKA

1.1.BRAJA M. DAS,PRINCIPLES OF GEOTECHNICAL BRAJA M. DAS,PRINCIPLES OF GEOTECHNICAL ENGINEERING, THE UNIVERSITY OF TEXAS AT EL PASOENGINEERING, THE UNIVERSITY OF TEXAS AT EL PASO

2.2.KOVACS, AN INTRODUCTION TO GEOTECHNICAL KOVACS, AN INTRODUCTION TO GEOTECHNICAL ENGINEERINGENGINEERING

3.3.IR. NOOR ENDAH MOCHTAR M.Sc., Ph.D dan IR. IR. NOOR ENDAH MOCHTAR M.Sc., Ph.D dan IR. INDRASURYA B, MOCHTAR M.Sc., Ph.D, MEKANIKA INDRASURYA B, MOCHTAR M.Sc., Ph.D, MEKANIKA TANAH (PRINSIP-PRINSIP REKAYASA GEOTEKNIS) TANAH (PRINSIP-PRINSIP REKAYASA GEOTEKNIS) PENERBIT ERLANGGA, 1998PENERBIT ERLANGGA, 1998

BAB IBAB ISIFAT-SIFAT ELEMENTER TANAHSIFAT-SIFAT ELEMENTER TANAH

1. PendahuluanTanah didefinisikan sebagai material

yang terdiri dari agregat (butiran) mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel padat tersebut.

Ilmu mekanika tanah (soil mechanics) adalah cabang dari ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan kelakuan massa tanah tersebut bila menerima bermacam-macam gaya.

Ilmu Rekayasa tanah (soil engineering) merupakan aplikasi dari prinsip-prinsip mekanika tanah dalam problem-problem praktisnya.

2. Siklus Batuan dan Asal Usul Tanah

Butir-butir mineral yang membentuk bagian padat dari tanah merupakan hasil pelapukan dari batuan. Ukuran setiap butiran padat tersebut sangat bervariasi dan sifat-sifat fisik dari tanah banyak tergantung dari faktor-faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia dari butiran.

Batuan dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar:1. Batuan beku (igneous rock)2. Batuan sedimen (sedimentary rock)3. Batuan metamorf (metamorphic rock)

Batuan BekuBatuan beku terbentuk dari pembekuan magma cair

yang terdesak ke permukaan (dari bagian yang dalam sekali pada mentel bumi). Tersembul kepermukaan melalui rekahan-rekahan pada kulit bumi (fisure eruption) atau melalui gunung api (volcanic eruption), sebagian magma cair tersebut mendingin di permukaan bumi dan membatu. Kadang-kadang membeku di dalam permukaan bumi, yang membentuk batuan baku dalam atau plutonic rocks (disebut juga interupsi rock).

PelapukanPelapukan adalah suatu proses terurainya

batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis dapat disebabkan oleh memuainya dan menyusutnya batuan akibat perubahan panas dan dingin terus menerus (cuaca, matahari dan lain-lain) yang akhirnya dapat menyebabkan hancurnya batuan itu sama sekali. Penyebab lainnya adalah meresapnya air ke dalam celah-celah atau pori-pori batuan dan es gletser, angin, air yang mengalir di kali atau sungai, dan gelombang air laut. Perubahan yang terjadi tanpa merubah dalam komposisi kimia dari mineral batuan tersebut.

Pada proses pelapukan kimia, mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui reaksi kimia.

Proses pelapukan tidak saja terjadi pada batuan beku saja tetapi dapat juga terjadi pada batuan sedimen dan metamorf.

Transportasi dan Produk Pelapukan

Produk dari pelapukan dapat tetap tinggal di satu tempat atau terbawa ke tempat lain oleh unsur pembawa seperti es, air, angin dan gravitasi.

Tanah yang terjadi oleh penumpukan produk pelapukan hanya ditempat asal saja disebut tanah residual. Sifat yang penting dari tanah residual adalah gradasi ukuran butirnya.

Tanah yang terbawa ketempat lain dapat diklasifikasikan sebagai berikut:a. Tanah glacial adalah terbentuknya karena transportasi

dan deposisi oleh gletser (sungai air).b. Tanah Alluvial adalah terbentuk karena tersangkut oleh

air yang mengalir dan terdeposisi sepanjang aliran sungai.

c. Tanah Lacustrine adalah terbentuk karena deposisi di danau-danau yang tenang.

d. Tanah marine adalah terbentuk karena deposisi laut.e. Tanah aeolian adalah terbentuk karena terangkut dan

terdeposisi oleh angin.f. Tanah colluvial adalah terbentuk oleh pergerakan tanah

dari tempat asalnya karena gravitasi seperti yang terjadi pada saat tanah longsor.

Batuan SedimenDeposit dari tanah kerikil, pasir, lanau dan

lempung hasil pelapukan dapat menjadi lebih padat karena adanya tekanan lapisan tanah di atasnya dan adanya sementasi antar butiran oleh unsur-unsur sementasi oleh oksida besi, kalsit, dolomit dan kuarsa. Unsur sementasi biasanya terbawa dalam larutan air tanah. Unsur tersebut mengisi ruang antar butiran dan kemudian membentuk batuan sedimen. Batuan sedimen yang terbentuk dengan cara tersebut disebut batuan sedimen detrital, contohnya adalah: konglomerat, bresia, sandstone, mudstone, dan shale.

Batuan sedimen dapat juga terbentuk melalui proses kimia, disebut dengan batuan sedimen kimia. Contohnya batu kapur, lime stone, dolomit, gypsum, dan anhydrit.

Batuan yang terbetnuk karena penguapan air laut dan menghasilkan bahan endapan dinamakan batuan evavorites. Contohnya adalah gypsum, garam (Nac1).

Batuan MetamorfPeristiwa metamorf adalah proses

perubahan komposisi dan tekstur dari batuan akibat panas dan tekanan tanpa pernah menjadi cair. Dalam peristiwa metamorf mineral-mineral baru terbentuk dan butir-butir mineralnya terkena geseran yang kemudian membentuk tekstur batu metamorf yang berlapis-lapis.

Granit, diorit dan gabro berubah menjadi Gneiss pada peristiwa metamorf tingkat tinggi.

Shale dan mudstone berubah menjadi slates dan phylite pada peristiwa metamorf tingkat rendah.

Schist adalah jenis batuan metamorf yang mempunyai tekstur berlapis-lapis dan dapat dilihat pula pada teksturnya ada bentuk kepingan atau lempengan dari mineral mika.

Pada tekanan dan panas yang besar sekali, batuan metamorf mungkin cair menjadi magna dan siklus batuan terulang kembali.

PARTIKEL TANAHUkuran Partikel Tanah

Ukuran partikel tanah sangat beragam dengan variasi yang cukup besar. Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt), atau lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan pada tanah tersebut.

Tabel 1. DItunjukkan batas-batasan ukuran golongan jenis tanah yang telah dikembangkan oleh MIT, USDA, AASHTO, USCS. Tabel 1 memperlihatkan perbandingan penggolongan tanah berdasarkan ukuran butir yang dikemukakan oleh beberapa lembaga.

Berat Spesifik (Gs)

Harga berat spesifik dari butiran tanah (bagian padat) sering dibutuhkan dalam bermacam-macam keperluan perhitungan dalam mekanika tanah. Harga tersebut dapat ditentukan secara akurat di laboratorium. Tabel 1. Menunjukkan harga spesifik beberapa mineral yang umum terdapat di tanah.

Tabel 1. Berat spesifik mineral-mineral penting

No. Mineral Berat spesifik (Gs)

1 Kuarsa 2,65

2 Kaolinite 2,6

3 Illite 2,8

4 Montomorillonite 2,65 – 2,80

5 Halloysite 2,0 – 2,55

6 Potassium Felspar 2,57

7 Sodium dan calsium felspar 2,62 – 2,76

8 Chlorite 2,6 – 2,9

9 Biotite 2,8 – 3,2

10 Muscovite 2,76 – 3,1

11 Hornblende 3,0 – 3,47

12 Limonite 3,6 – 4,0

13 Olivine 3,27 – 3,37

Analisis Mekanis dari Tanah

Analisis mekanis dari tanah adalah penentuan variasi akuran partikel yang ada pada tanah. Variasi tersebut dinyatakan dalam persentase dari berat kering total. Ada dua cara yang umum digunakan untuk mendapatkan distribusi ukuran tanah, yaitu:

1. Analisis Ayakan.

2. Analisis Hidrometer.

Analisis Ayakan

Analisis ayakan adalah mengayak dan menggetarkan contoh tanah melalui satu set ayakan di mana lubang-lubang ayakan tersebut makin kecil secara berurutan. Untuk standar Amerika Serikat, nomor ayakan dan ukuran lubang diberikan dalam tabel 2.

Tabel 2. Ukuran-ukuran ayakan standar Amerika SerikatNo. Mineral Diameter (mm)

1 4 4,750

2 6 3,350

3 8 2,360

4 10 2,000

5 16 1,180

6 20 0,850

7 30 0,600

8 40 0,425

9 50 0,300

10 60 0,250

11 80 0,180

12 100 0,150

13 140 0,106

14 170 0,088

15 200 0,075

16 270 0,053

Tabel 3. Analisis ayakan (massa contoh tanah kering = 450 gram)

NoNo.

AyakanDiameter

(mm)

Massa tanah yang tertahan tiap ayakan

(g)

Persentase tanah yang tertahan

Persentase yang lolos (%)

1 2 3 4 5 6

1 10 2,000 0 0 100,00

2 16 1,180 9,90 2,20 97,80

3 30 0,600 24,66 5,48 92,32

4 40 0,425 17,60 3,91 88,41

5 60 0,250 23,90 5,31 83,10

6 100 0,150 35,10 7,80 75,30

7 200 0,075 59,85 13,30 62,00

8 Lengser - 278,99 62,00 0

Kolom 5 = (Kolom 4) / (massa tanah total) x 100

Kolom 6 juga disebut persentase butiran yang lolos ayakan

Kurva Distribusi Ukuran-Butiran

Tiga parameter yang dapat

ditentukan darikurva tersebut :1. Ukuran Efektif (effective size).

2. Koefisien Keseragaman (uniformity coefficient).

3. Koefisien Gradasi (coefficient of gradation).

Diameter dalam kurva distribusi ukuran butiran yang bessesuai dengan 10% yang lebih halus (lolos ayakan) didefinisikan sebagai ukuran efektif, atau D10.

• Koefisien keseragaman diberikan dengan hubungan :

D60 Cu = D10dimana :

Cu = Koefisien keseragaman

D60 = Diameter yang bersesuai dengan 60% lolos

ayakan yang ditentukan dari kurva distribusi

ukuran butiran.

• Koefisien gradasi dinyatakan sebagai D30 Cc = D60 x D10

dimana:i

Cc = Koefisien gradasi

D30 = Diameter yang bersesuaian

dengan 30% lolos ayakan.

Batasan-batasan Ukuran Golongan Tanah

Berikut ini adalah hasil dari analisis ayakan:

Ayakan USA No. Massa tanah yang tertahan pada tiap-tiap ayakan (gram)

4 0

10 21,6

20 49,5

40 102,6

60 89,1

100 95,6

200 60,4

Lengeser 31,2

a. Tentukan persentase butiran yang lebih halus (yang lolos) dari tiap-tiap ayakan.

b. Gambarlah kurva distribusi ukuran butirannya.

c. Tentukan jenis tanah dan persentasenya berdasarkan klasifikasi MIT dan USCS.

d. Tentukan D10, D30, D60 dari kurva distribusi ukuran butir tersebut.

e. Hitung koefisien keseragaman, Cu.

f. Hitung koefisien gradasi, Cc.

Penyelesaian

No. Ayakan

Diameter (mm)

Massa tanah yang tertahan tiap ayakan (gr)

Persentase tanah yang tertahan

pada tiap ayakan (%)

Kumulatif % tanah yang

tertahan

Kumulatif % yang lolos

4 4,750 0 0/450 x 100% = 0 0 100

10 2,000 21,6

20 0,850 49,5

40 0,425 102,6

60 0,250 89,1

100 0,150 95,6

200 0,075 60,4

Lengser - 31,2

c. Jenis Tanah

MIT USES

Pasir (2-0,06 mm)

Kerikil > 2 = 0% Kerikil (76,2 – 4,75 mm) = 0%

Pasir (2 – 0,06) = 93,06% Pasir (4,75 – 0,075 mm) = 93.06%

Lanau (0,06 – 0.002) = 6,94% Lanau & lempug (<0.0075 mm) = 6,94%

d. e.

D10 = 0,08 mm Cu = D60/D10 = 0,39/0,08 = 4,875

D30 = 0,18 mm

D60 = 0,39 mm

f.

Cc = D302 (0,18)2 0,0324 D60 x D10 0,39 (0,08) 0,0312

= = = 1,038