BAB III

DASAR-DASAR MEKANIKA TANAH

PADA GEOLOGI

3.1 Pendahuluan

Sebagaimana yang kita ketahui bersama bahwa tanah (soil )

pada umumnya merupakan massa kuarter, yang seringkali

mengalami aksi pembuatan sipil basah, sipil gedung dan sipil

kering di atasnya. Tanah, yang ragam jenisnya cukup bervariasi,

mempunyai sifat-sifat fisika maupun mekanika seperti halnya

batuan yang merupakan sumber utama bahan penyusunnya.

Gaya-gaya dan tegangan yang bekerja pada tanah, baik yang

secara alamiah maupun buatan, mempunyai status tertentu.

3.2 Klasifikasi Jenis Tanah

3.2.1 Klasifikasi jenis tanah berdasarkan cara terbentuknya.

1) Tanah pelapukan (residual soil ).

Tanah pelapukan terjadi apabila hasil pelapukan batuan

berupa tanah tidak tererosi/terangkut dan diendapkan di

tempat lain, melainkan terakumulasi di tempat asalnya.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap derajat

pelapukan dan sifat-sifat hasil pelapukan antara lain adalah

iklim (suhu dan curah hujan, waktu, tipe batuan asal,

drainase, tumbuh-tumbuhan dan aktifitas bakteri).

2) Tanah endapan/sedimen (sedimentary soil ).

Pertama-tama terjadilah pelapukan baik secara fisik

maupun kimiawi, tentunya dengan berbagai derajat

pelapukan, pada batuan dasar yang merupakan sumber GEOLOGI TEKNIK III - 1

utama dari tanah endapan. Umumnya material material

berukuran lanau, pasir dan kerikil terbentuk oleh

pelapukan fisik, sedangkan material berukuran lempung

terbentuk oleh pelapukan kimiawi dari batuan dasarnya.

Selanjutnya hasil pelapukan tersebut tererosi/terangkut ke

tempat lain dengan sarana : air, angin, es, gaya gravitasi,

ataupun organisme. Kemudian terjadilah

pengendapan/sedimentasi di tempat lain tersebut, dan

terbentuklah tanah endapan/sedimen di tempat itu.

a. Tanah endapan dengan air sebagai sarana transportasi :

Tanah endapan aluvial, dengan ukuran material

berupa bongkah, kerakal, kerikil, pasir, lanau, sampai

lempung.

Tanah endapan danau, umumnya dengan material

berukuran pasir, lanau, atau lempung.

Tanah endapan marin, umumnya berupa partikel-

partikel halus (lempungan/lumpur) yang terbawa ke

dasar laut, yang tentunya belum terpadatkan

menjadi batuan sedimen marin.

b. Tanah endapan dengan es sebagai sarana transportasi :

“Boulder clay ”, berupa campuran antara kerakal,

kerikil, pasir, lanau dan lempung.

“ Varied clay “, hanya terdiri atas material berukuran

lempung saja.

c. Tanah endapan dengan angin sebagai sarana

transportasi :

Gumuk pasir pantai

Tanah lus (loess ) berukuran lanau yang bisa cukup

tebal dan subur.

GEOLOGI TEKNIK III - 2

d. Tanah endapan dengan gaya gravitasi sebagai sarana

transportasi :

Tanah endapan koluvial (colluvial deposit ), dengan

ukuran material berupa bongkah, kerakal, kerikil,

pasir, lanau, sampai lempung.

3) Tanah timbunan (embankment soil ).

Tanah timbunan yang sering disebut pula sebagai “fill “,

sebenarnya merupakan tanah endapan/sedimen tetapi

yang dibuat oleh manusia, di gali dari tempat pengambilan

(borrow area) di lokasi lain, kemudian ditimbun dengan

proses tertentu (biasanya dengan cara pemadatan

setempat. Sebagai contoh antara lain : Tanggul banjir,

tanggul pantai, tanggul saluran, timbunan inti kedap air

bendungan, tanah timbunan untuk badan jalan, timbunan

untuk dasar bangunan rumah/gedung dan sebagainya.

3.2.2 Klasifikasi jenis tanah berdasarkan sifat kohesi-nya

1) Tanah berkohesi (cohesive soil ).

Tanah berkohesi adalah tanah yang memiliki sifat kohesi

(=c) yang biasa dinyatakan dalam satuan tegangan (mis.

Kg cm-2). Ukuran butir dari jenis tanah ini adalah ukuran

lanau dan lempung (< 0,06 mm), sedangkan salah satu

sifat dari tanah ini yang bisa ditentukan dengan test

lapangan adalah konsistensi-nya (CEGM-IAEG).

2) Tanah tak berkohesi (cohesionless/non cohesive soil)

Tanah tak berkohesi adalah tanah yang tidak memiliki sifat

kohesi (=c) tersebut di atas. Ukuran butir dari jenis tanah

ini bervariasi antara ukuran bongkah, kerakal, kerikil

sampai pasir halus (<0,06 mm). Salah satu sifat dari tanah

GEOLOGI TEKNIK III - 3

ini yang dapat ditentukan dengan test lapangan adalah

kepadatan relatif (relative density)-nya (CEGM-IAEG).

3) Tanah campuran (tanah berkohesi + tanah tak berkohesi)

Jenis tanah ini merupakan campuran antara tanah

berkohesi dengan tanah yang tak berkohesi. Oleh karena

itu, ukuran butir maupun sifat-sifat dari tanah ini,

merupakan campuran antara ukuran butir dan sifat-sifat

tanah tersebut masing-masing seperti tertulis pada 1) dan

2).

3.2.3 Klasifikasi jenis tanah berdasarkan komposisi kimianya.

1) Tanah anorganik (inorganic soil )

Tanah anorganik adalah segala jenis tanah menurut

klasifikasi-klasifikasinya tersebut di atas, yang tidak

merupakan / mengandung bahan organik. Ukuran butir dari

jenis tanah ini meliputi seluruh ukuran butir tanah yang

kita kenal, dari ukuran bongkah sampai ke lempung.

2) Tanah organik (organic soil )

Tanah organik adalah segala jenis tanah menurut

klasifikasi-klasifikasi tersebut di atas, yang mengandung

cukup banyak (merupakan) bahan organik. Ukuran butir

dari jenis tanah ini umumnya adalah ukuran halus, lanau

dan lempung, yaitu lebih kecil daripada 0,06 mm.

3.2.4 Klasifikasi jenis tanah berdasarkan tingkat konsolidasinya.

Klasifikasi jenis tanah berdasarkan tingkat konsolidasinya

ini, sering disebut pula sebagai berdasarkan sejarah

tegangan (stress history) nya. Sebenarnya angka yang

digunakan sebagai dasar dari klasifikasi ini adalah suatu

GEOLOGI TEKNIK III - 4

rasio yang disebut OCR (over consolidation ratio). Angka

OCR adalah merupakan perbandingan antara “tegangan

konsolidasi maksimum masa lampau” (σ vm¿ dengan

“tegangan vertikal efektif” (σ vo) dari tanah terkonsolidasi.

Klasifikasi ini hanya berlaku untuk tanah sedimen yang

berukuran butir lempung saja.

1) “Normally” sampai “lightly consolidated clay”

Jenis tanah lempung sedimen ini didasarkan pada angka

OCR yang lebih kecil daripada 4 tetapi lebih besar daripada

1.

2) “Medium consolidated clay”

Jenis tanah lempung sedimen ini ditentukan berdasarkan

angka OCR yang lebih kecil daripada 10 tetapi lebih besar

daripada (atau sama dengan) 4.

3) “Heavily over consolidated clay”

Tanah lempung sedimen jenis ini penentuannya dilakukan

berdasarkan angka OCR yang lebih besar daripada (atau

sama dengan) 10.

3.3 Sifat-Sifat Umum Tanah

Definisi penting tentang sifat-sifat fisika tanah.

Berat isi tanah (“Unit weight” atau “density” : γ=

perbandingan antara berat tanah total dengan berat isi

seluruhnya (total).

Berat isi butir (unit weight of grain :γ s = perbandingan

antara berat butir dengan isi butir.

Berat isi air (unit weight of water : γw) = perbandingan

antara berat air dengan isi (volume) air.

GEOLOGI TEKNIK III - 5

Berat isi kering (Dry density : γ d) = perbandingan antara

berat butir dengan volume tanah seluruhnya (total) = γ1+w

Kadar air (“Moisture content” atau “water content”: w)=

perbandingan antara berat air yang terkandung

di dalam tanah dengan berat butiran (bagian yang padat)

dari tanah tersebut, dalam % = e ∙SrG

Angka pori (void ratio : e)= perbandingan antara volume

pori dengan volume butiran tanah, tanpa satuan = γw ∙G (1+w)

γ−1

Porositas (porosity : n ) = perbandingan antara volume pori

dengan volume tanah total (seluruhnya), dalam % atau

tanpa satuan = e1+e

Gravitasi spesifik (specific Gravity : G)= perbandingan

antara berat isi butiran tanah dengan berat isi air, tanpa

satuan.

Derajat kejenuhan (Degree of saturation : Sr) =

perbandingan antara volume air pori dengan colume pori,

dalam %.

GEOLOGI TEKNIK III - 6