REVIEWR. A. BELLAJURUSAN TEKNIK SIPIL UNDANAUNIV. NUSA CENDANA

ASAL USUL TANAHTanah yang berbentuk butiran-butiran mineral merupakan hasil pelapukan dari batuan.Ukuran tanah bervariasiSifat-sifat fisik tanah tergantung dari ukuran, bentuk dan komposisi kimia butiran tanah.Perlu tahu tipe dasar batuan yg membentuk kerak, mineral-mineral pembentuk batuan dan proses pelapukan*

*ELEMENTS OF EARTH% by weight in crustO= 49.2 Si= 25.7 Al= 7.5 Fe= 4.7 Ca= 3.4 Na= 2.6 K= 2.4 Mg= 1.9 other= 2.6

PARENT ROCK~ formed by one of these three different processesigneoussedimentarymetamorphicformed by cooling of molten magma (lava)formed by gradual deposition, and in layersformed by alteration of igneous & sedimentary rocks by pressure/temperaturee.g., limestone, shalee.g., marblee.g., granite

SIKLUS BATUAN*

BATUAN BEKU (IGNEOUS ROCKS)Terbentuk dari membekunya magma cair yang terdesak ke permukaanPlutonic rocks/batuan beku dalam/instrusive rocks adalah batuan beku yang terbentuk di dalam kulit bumi.Jenis batuan beku tergantung pd komposisi dan kecepatan mendinginnya magmaReaksi Bowen menggambarkan urut-urutan terbentuknya mineral batuan akibat mendinginnya magma

*

*SOIL FORMATIONResidual SoilTransported soil~ in situ weathering (by physical & chemical agents) of parent rock~ weathered and transported far awayby wind, water and ice.

*TANAH RESIDUALHasil pelapukan ditemukan di tempat terjadinya proses pelapukanButiran yang halus umumnya terletak di permukaan, dan biasanya semakin besar ukuran butiran maka semakin dalam letaknya dari permukaan. Pada kedalaman yg besar sekali, batuan yg bersudut runcing mungkin dapat dijumpai

*TRANSPORTED SOILSTransported by:Special name: windAeoliansea (salt water)Marinelake (fresh water)Lacustrineriver AlluvialiceGlacial

*TUJUAN :Utk menghitung massa (atau berat) dan volume dari tiga fase yang berbeda. Phase DiagramNotasi : M = massaV = volumes = butirw = air (water)a = udara (air) v = pori/voids t = total

*TUJUAN :Utk menghitung massa (atau berat) dan volume dari tiga fase yang berbeda. Phase DiagramNotasi : W = berats = butirw = air (water)a = udara (air) v = pori/voids t = totalV = Vt = Va+Vs + Vw Wt = Ws +Ww

*DEFINISIWater content (w) atau kadar air :suatu ukuran dari air yang terdapat dalam tanah saat ini.Phase DiagramDinyatakan dalam persentase.Range = 0 100+%.X 100%

*DEFINISIVoid ratio (e) atau angka pori : suatu ukuran dari volume pori. Phase Diagram

*DEFINISIPorosity (n) atau porositas : juga ukuran dari volume pori, yang dinyatakan dalam %.Phase DiagramX 100%Theoretical range: 0 100%

*DEFINISIDegree of saturation (S) atau derajat kejenuhan : persentase antara volume pori yang terisi air.Phase DiagramRange: 0 100%X 100%DrySaturated

*CONTOHPada contoh ini,e = 1n = 50%S = 50%

*DEFINISIBulk density (m) atau kerapatan tanah :kerapatan tanah pada kondisi saat ini.Phase DiagramUnits: t/m3, g/ml, kg/m3

*DEFINISISaturated density (sat) atau kerapatan jenuh air :kerapatan tanah ketika pori terisi air. Submerged density () :Kerapatan efektif dari tanah ketika terendam air. = sat - w

*DEFINISIDry density (d) atau kerapatan kering : kerapatan tanah pada kondisi kering. Phase DiagramUnits: t/m3, g/ml, kg/m3

*DEFINISIBulk, saturated, dry and submerged unit weights () didefinisikan dengan cara yang sama. = g Gunakan satuan berat (kN) daripada massa (kg). Specific gravity of the soil grains (Gs) atau berat spesifik butiran bervariasi antara 2.6 - 2.8.

HUBUNGAN FASEGunakan suatu pembagi di mana Vs = 1. Phase DiagramNilai volume yang lain dapat diperoleh dari definisi sebelumnya.Mass (M) = Density ( ) x Volume (V)volumesmassesMassa dapat diperoleh dari :

*HUBUNGAN FASEDari definisi sebelumnyaPhase Diagram

*HUBUNGAN FASEPhase Diagram

*Jangan hafal persamaan, tetapi pahami definisi dan kembangkan hubungan dari diagram fase dengan VS = 1;Jika nilai GS tidak diketahui, asumsikan antara 2.6-2.8 ;Bedakan antara kerapatan dan berat jenis;Butir tanah tidak kompresibel. Massa dan volumenya tetap sama pada angka pori yang berbeda.

*SARAN..Jika kamu dapat mengingat 1 hal dalam relasi fase tanah maka hal itu haruslah .

KONSISTENSI TANAH

KONSISTENSI TANAHTanah berbutir halus mengandung mineral lempung, jika diremas-remas (remolded) tidak menimbulkan retakan karena adanya air yang terserap (adsorbed water) di sekeliling permukaan partikel tanah.Atterberg (Swedia, 1900) menjelaskan tentang konsistensi tanah berbutir halus pada kadar air bervariasi.Pada kadar air tinggi, campuran tanah & air menjadi lembek seperti cairan.Keadaaan dasar tanah berdasarkan kandungan air : padat, semi padat, plastis dan cair

KONSISTENSI TANAH

KONSISTENSI TANAHBatas susut (Shrinkage Limit) : kadar air (%) di mana terjadi transisi dari keadaan padat ke keadaan semi padatBatas Plastis (Plastic Limit) : kadar air (%) di mana terjadi transisi dari keadaan semi padat ke keadaan plastisBatas Cair (Liquid Limit) : kadar air (%) di mana terjadi transisi dari keadaan plastis ke keadaan cair

LIQUID LIMITBatas Cair (Liquid Limit) : kadar air (%) di mana terjadi transisi dari keadaan plastis ke keadaan cairTest :

LIQUID LIMITN = jumlah pukulan yg dibutuhkan untuk menutup goresan selebar 0.5 in pada dasar contoh tanah yang diletakkan dalam mangkok kuningan dari alat uji batas cairWn = kadar air pada saat menutup goresan contoh tanah di mana terjadi pukulan sebanyak Ntan = 0.121 (tidak selamanya tan = 0.121)

LIQUID LIMIT

BATAS PLASTIS (ASTM D 424)Batas plastis (Plastis Limit) : kadar air (%) di mana terjadi transisi dari keadaan semi padat ke keadaan plastis atau kadar air di mana tanah jika digulung sampai 1/8 in (3.2) mm menjadi retak-retakBatas Plastis merupakan batas terendah keplastisan tanah

INDEKS PLASTISITAS (PLASTICITY INDEX, PI)PI = LL - PL

BATAS SUSUTBatas susut (Shrinkage Limit) : kadar air (%) di mana terjadi transisi dari keadaan padat ke keadaan semi padat atau kadar air di mana perubahan volume suatu benda terhenti

SL = wi (%) - w(%)

dimana : wi (%) = kadar air mula-mulaw(%) = Perubahan kadar air

LEMPUNG

AKTIVITASSifat plastis suatu tanah disebabkan oleh air yg terserap di sekeliling partikel lempung (adsorbed water)Batas Plastis dan Batas Cair dipengaruhi oleh tipe & jumlah mineral lempung yg dikandung suatu tanah.Skempton (1953) : PI suatu tanah bertambah menurut garis lurus sesuai dengan bertambahnya % fraksi berukuran lempung.Menurut Skempton :

AKTIVITAS (SEED-WOODWARD-LUNGDREN)Nilai aktivitas digunakan sebagai indeks untuk mengidentifikasi kemampuan mengembang dari suatu tanah.Seed, Woodward & Lungdren (1964) menyelidiki sifat plastis dari beberapa macam tanah yang dibuat sendiri (campuran pasir & lempung dg % berbeda)PI suatu tanah bertambah menurut garis lurus sesuai dengan bertambahnya % fraksi berukuran lempung, namun garis-garis tersebut tidak selalu melalui pusat sumbu :Sehingga:

Hasil penelitian Seed, Woodward & Lundgren

AKTIVITAS (SEED-WOODWARD-LUNGDREN)Studi lanjutan Seed, Woodward & Lungdren : Ada dua garis lurus yg mewakili hubungan nilai PI dan % fraksi berukuran lempung. Tanah yang mengandung fraksi berukuran >40%, garis lurus tersebut akan melalui pusat sumbu apabila diproyeksikan kembali

BAGAN PLASTISITASPI dan LL dapat digunakan untuk menentukan parameter tanah fisis dan untuk mengidentifikasi tanah.Casagrande (1932) : hubungan antara PI dan LL (batas cair) dari bermacam-macam tanah asli. Casagrande mengusulkan bagan plastisitas dengan batas garis empiris A dengan persamaan :

Garis A merupakan pemisah antara lanau organik (di bawah garis A) dan lempung organik (di atas garis A)

BAGAN PLASTISITASGaris A dan Garis U dapat digunakan untuk menentukan batas susut tanah.Cara penentuan batas susut tanah :

STRUKTUR TANAH

STRUKTUR TANAHStruktur tanah merupakan susunan geometrik butiran tanah.Faktor yang mempengaruhi struktur tanah :BentukUkuranKomposisi mineral butiran tanahSifat dan komposisi air tanahTanah dibagi atas untuk : tanah tak berkohesi (cohesionless soil)Tanah kohesif (cohesive soil)

STRUKTUR TANAH TAK BERKOHESIStruktur tanah tak berkohesi dibagi atas:Struktur butir tunggal (single-grained)Struktur sarang lebah (honeycombed)Bentuk, pembagian ukuran butiran tanah & kedudukannya mempengaruhi sifat kepadatan tanah

STRUKTUR TANAH TAK BERKOHESI

Struktur butir tunggal

Struktur sarang lebah

STRUKTUR TANAH TAK BERKOHESIStruktur butir tunggal (single-grained)Pada tanah asli, butiran kecil mengisi rongga butiran besar (pengurangan angka pori). Bentuk butiran yang tidak rata menyebabkan penambahan angka pori.Struktur sarang lebah (honeycombed)Pasir halus & lanau membentuk lengkung-lengkung kecil berupa rantai butiran.Tanah berstruktur sarang lebah angka porinya besar dan biasanya dapat memikul beban statis yang tidak besar. Apabila diberi beban berat atau beban getar, struktur tanah rusak shg terjadi penurunan yang besar

STRUKTUR TANAH KOHESIFGaya-gaya pada dua butiran lempung yang berdekatan dalam larutan :Gaya tolak menolak : disebabkan oleh lapisan ganda terdifusi (diffuse double layer)Gaya tarik menarik : gaya van der waal (tidak tergantung pada sifat air)Jika jarak antar partikel sangat kecil, gaya tarik menarik lebih besar dari gaya tolak menolak.

STRUKTUR TANAH KOHESIF

STRUKTUR TANAH KOHESIFstruktur terdispersiTanah lempung merupakan endapan dari suatu larutan. Bila lempung terdispersi dalam air, partikel-partikel akan berjauhan satu dengan yang lain, yang disebabkan karena dg bertambahnya jarak antara partikel-partikel, gaya tolak menolak antara partikel lebih besar dari pada gaya tarik menarik. Tiap partikel akan turun secara perlahan atau tinggal dalam larutan, mengalami gaya brown (gerak zig zag butiran koloid yg acak dalam larutan). Endapan dr butiran-buiran tanah tsb memiliki struktur terdispersi.

STRUKTUR TANAH KOHESIFStruktur flokulasibutiran yg terdispersi dalam air mengalan perubahan posisi menjadi berdekatan satu sama lain akiba gerakan acak dalam larutan sehingga butiran-butiran cenderung mengumpul dalam 1 gumpalan besar dgn butir-butirnya berhubungan tepi permukaan (edge to face contact). Dalam keadaan ini, partikel-partikel diikat secara bersama oleh gaya tarik elektrostatik dari muatan (+) tepi butiran ke muatan (-) permukaan butiran (flokulasi). Jika gumpalan menjadi besar, akan mengendap karena gaya berat sendiri. Endapan ini memiliki struktur flokulasi

STRUKTUR TANAH KOHESIF

STRUKTUR TANAH KOHESIFPada kenyataannya, jarang ditemui deposit tanah yang terdiri dari mineral lempung saja. Jika suatu tanah mengandung 50% partikel dengan ukuran 0,002 mm atau kurang dapat dikategorikan sbg LEMPUNG.Hasil penelitian dg alat scanning electron microscopes :Tiap-tiap partikel lempung cenderung mengumpal dalam ukuran kecil (domain)Domain bersama-sama membentuk clusterKarena adanya gaya antar partikel, cluster berkelompok membentuk ped.

STRUKTUR TANAH KOHESIF

Hal KeteranganStruktur terdispersiTerbentuk oleh partikel-partikel lempung yang mengendap secara individu dengan orientasi butiran yang hampir paralelStruktur terflokulasiTerbentuk oleh gumpalan-gumpalan butiran lempung yang mengendap domainKelompok unit-unit submikropis dari partikel lempungclusterKelompok dari domain yang membentuk cluster. Bisa dilihat dengan mikroskop biasapedKelompok dari cluster yang membentuk ped, dapat dilihat tanpa mikroskop.

*Geotechnical engineers are interested mainly in the top 100 metres of the earth crust. As you can see from the table, 82% of the elements are oxygen, silicon and aluminium.*****************