Studi Karateristik Parameter Kuat Geser Tanah Lempung Tol Cipularang Jawa Barat

Download Studi Karateristik Parameter Kuat Geser Tanah Lempung Tol Cipularang Jawa Barat

Post on 14-Jun-2015

2.313 views

Category:

Documents

9 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Jurnal Studi Kasus Kuat Geser Tanah Lempung Tol Cipularang

TRANSCRIPT

<p>JurnalInfrastruktur dan Lingkungan Binaan Infrastructure and Built EnvironmentTeknik Sipil Geodesi dan Geomatika Teknik Lingkungan</p> <p>Vol. II No. 1, Juni 2006Teknik Kelautan</p> <p>Studi Karakteristik Parameter Kuat Geser Tanah Lempung Pasir Honje Tol Cipularang, JawabaratAbdul Fatal1, Ilyas Suratman2, Syarifuddin Nasution3 ABSTRAK Studi ini menyajikan karakteristik kuat geser hasil penyelidikan laboratorium pada ruas jalan Tol Cipularang Km 91-92 tepatnya daerah Pasir Honje Kabupaten Purwakarta Jawa Barat. Di laboratorium dari klasifikasi menunjukkan bahwa tanah dasar asli merupakan tanah lempung dengan plastisitas tinggi - CH dan A-7-5 berdasarkan sistem klasifikasi tanah USCS dan AASHTO. Contoh tanah untuk pengujian laboratorium diambil dari lokasi penelitian untuk berbagai kedalaman dan untuk kedalaman yang sama diambil pada beberapa titik yang berbeda dengan maksud untuk mengetahui sifat-sifat dan parameter tanah lebih akurat dan dapat dianggap mewakili tanah di lokasi penelitian secara keseluruhan. Pengolahan data untuk kuat geser berbagai macam penyelidikan diolah secara random dan dibagi dengan sistem zonasi yang menjadi 3 zonasi sesuai dengan elevasi. Pembagian zonasi dan elevasi dilakukan untuk dapat membandingkan nilai kuat geser dari kedua metode yang berbeda, akan tetapi cara pengolahan data dengan cara yang sama. Dari hasil perhitungan statistik nilai kuat geser untuk zona 1, zona 2 dan zona 3 hasilnya sama. Namun indikasi karakteristiknya pada zona 2 adalah sudut geser dalam tanahnya menurun jika tingkat indeks plastisitasnya meningkat. Dengan perkataan lain terjadi degradasi kekuatan geser, jika kondisi plastisitasnya meningkat atau ada faktor ketergangguan. Kata kunci : karakteristik, parameter kuat geser, tanah lempung, Pasir Honje, Tol Cipularang.</p> <p>ABSTRACT This study presents a laboratory experiment on Tolroad Cipularang Km 91 92 at Pasir Honye, Purwakarta, West Java. Soil test was conducted for soil classification, which is then classifield the soil as CH and A-7-5 based on USCS and AASHTO soil classification system. Soil sample for laboratory test was obtained from research site with variety of depth and same depth but different spots with the purpose of finding out a more accurate soil parameter and represent the entire research site. The data processing for shear force from variety of sources was conducted randomly and divided according to zone system, which comprised 3 zones based on elevation. The division of zones and elevation was done to compare shear force value of two different methods, with the same data processing method. This analysis reveals that the soil strength on zone 1, zone 2 and 3 have almost the same value. But the characteristic relationship between angle friction vs Plasticity Index indicates that the strength decreases as the PI increases. This leads to the conclusion assumed that the strength is degraded due to plasticity increased or in other words if disturbance exist. Keywords : characteristic, day, shear strength, Pasir Honje, West Java. 1. Pendahuluan Pada ruas sepanjang jalan tol Cipularang banyak terdapat masalah, antara lain stabilitas lereng. Salah satu masalahnya adalah parameter kekuatan geser1) 2)</p> <p>tanah yang dapat berubah. Sebagai contoh, karakteristik parameter kekuatan geser yang dapat berubah apabila kondisi lapisannya telah terbuka terhadap udara, apalagi jika terjadi ketergangguan secara fisik pada waktu tanah dibuka.</p> <p>Mahasiswa S2 Program Studi Teknik Sipil FTSL- ITB, Dosen Universitas Langlang Buana. Staf Pengajar Faklutas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. 3) Staf Pengajar Faklutas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.</p> <p>13</p> <p>JurnalInfrastruktur dan Lingkungan Binaan Infrastructure and Built EnvironmentTeknik Sipil Geodesi dan Geomatika Teknik Lingkungan</p> <p>Vol. II No. 1, Juni 2006Teknik Kelautan</p> <p>Penelitian ini melakukan studi karakteristik kekuatan geser tanah di laboratorium pada salah satu lokasi bermasalah tersebut. Penelitian didasarkan pada analisis unsur mineral maupun dengan percobaan kekuatan gesernya yaitu Percobaan Undrained Triaksial dan Percobaan Geser Langsung serta pengaruh perendaman pada kuat geser tanah. Pengambilan contoh tanah asli dilakukan pada zona yang mengalami longsor pada daerah jalan Tol Cipularang Sta. 92+100 m sampai dengan Sta. 92+850 m. Tepatnya pada daerah Pasir Honje Kabupaten Purwakarta Jawa Barat. II. Studi Tanah</p> <p>Sedangkan klasifikasi tanah oleh USCS (Unified Soil Classification System) diuraikan sebagai berikut: a. Tanah berbutir kasar (Coarse Grained Soil), yaitu tanah kerikil dan pasir, dimana kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No.200. Simbol dari kelompok ini G (Gravel) atau tanah berkerikil dan S (Sand) atau tanah berpasir. b. Tanah berbutir halus (Fine Grained Soil), yaitu lebih dari 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No. 200 dan diberi simbol M untuk lanau anorganik, C untuk lempung anorganik, O untuk lanau organik dan lempung organik. dimana simbol: W = Well Graded (tanah dengan gradasi baik), P = Poorly Graded (tanah dengan gradasi buruk), L = Low Plasticity (plastisitas rendah, LL 50). 2.2 Secara Mineral Tanah Lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopik dan submikroskopik yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikelparikel dari mika, mineral-mineral lempung dan mineral-mineral sangat halus lainnya. a. Mineral lempung Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang kompleks dan terdiri dari satu atau dua unit dasar, yaitu Silika Tetrahedra dan Aluminium Oktahedra. Mineral Kaolinite terdiri dari tumpukan lapisan-lapisan dasar lembaran-lembaran kombinasi Silica-Gibbsite. Setiap lapisan dasar tersebut mempunyai tebal kira-kira 7,2 Angstrom (1 Angstrom = 10-10 m). Tumpukan lapisan-lapisan tersebut terikat oleh ikatan Hydrogen (Hydrogen Bonding). Mineral kaolinite berujud seperti lempengan-lempengan tipis, masing-masing dengan diameter kira-kira 1.000 Angtrom sampai 20.000 Angtrom dan ketebalan berkisar antara 100 Angstrom sampai 1000 Angstrom. Luas permukaan (Specific Surface) partikel kaolinite per unit massa adalah kirakira 15 m2/gram. Struktur dari mineral Kaolinit.</p> <p>2.1 Secara Klasifikasi Tanah Sistem klasifikasi tanah berdasarkan tekstur tanah, distribusi ukuran butir dan plastisitas tanah menurut United State Department of Agriculture (USDA) adalah: a. Pasir : ukuran butiran antara 2,0 0,05 mm b. Lanau : ukuran butiran 0,05 0,002 mm c. Lempung : ukuran butiran &lt; 0,002 mm atau dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini.</p> <p>Gambar 1 Klasifikasi tanah menurut USDA Menurut AASHTO tanah diklasifikasikan ke dalam tujuh kelompok besar, yaitu A-1 sampai A-7. Tanah dengan klasifikasi A-1, A-2 dan A-3 adalah tanah berbutir yaitu 35% atau kurang jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No.200, sedangkan tanah dengan klasifikasi A-4, A-5, A-6 dan A-7 adalah tanah yang lebih dari 35% dari butirannya lolos ayakan No. 200.</p> <p>Mineral Illite terdiri dari lembaran Gibbsite yang diapit oleh dua lembaran Silica. Lapisan-lapisan Illite terikat satu sama lain oleh ion-ion Kalium (Potassium) dan muatan negatif yang diperlukan untuk mengikat ionion Kalium tersebut diperoleh dengan adanya penggantian sebagian atom Silikon pada lembaran Tetrahedra oleh atom-atom aluminium tanpa mengubah bentuk kristal utama yang disebut substitusi Isomorf. 14</p> <p>JurnalInfrastruktur dan Lingkungan Binaan Infrastructure and Built EnvironmentTeknik Sipil Geodesi dan Geomatika Teknik Lingkungan</p> <p>Vol. II No. 1, Juni 2006Teknik Kelautan</p> <p>Pada montmorillonite terjadi substitusi isomorf antara atom-atom magnesium dan besi menggantikan sebagian atom-atom kalium seperti pada illite. Partikel montmorillonite mempunyai dimensi mendatar dari 1000 Angtrom sampai 5000 Angstrom dan ketebalan 10 Angstrom sampai 50 Angstrom. Luas spesifiknya sekitar 800 m2/gram. III. Kondisi Lokasi Daerah Penelitian Jenis tanah permukaan pada lokasi tersebut adalah tanah lempung kemerahan dengan kondisi sedang kekeras dan jika tanah basah diremas-remas maka tanah tersebut agak lekat. Kondisi tanah setelah digali dan telah terjadi longsoran dengan pergeseran yang bertahap dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.</p> <p>3.2 Zona Studi Daerah penelitian dibagi dalam tiga zonasi, yaitu zonasi bagian atas daerah longsor, daerah bagian tengah longsor, dan daerah bawah yang longsor. Pada Gambar 3 dapat dilihat lokasi titik penyelidikan sondir dan hand boring serta trace jalan yang dipindahkan.</p> <p>Gambar 3 Lokasi pembagian pengambilan sampel tanah. IV. Percobaan Tanah di Laboratorium 4.1 Percobaan Analisis Mineral Tanah Setempat Mineral lempung sebagian besar terdiri dari partikel mikroskopik dan submikroskopik yang berbentuk lempengan-lempengan pipih dan merupakan partikelpartikel dari mika mineral-mineral lempung dan mineral-mineral yang sangat halus lainnya. Tanah lempung ialah tanah yang mempunyai partikelpartikel mineral tertentu yang menyebabkan timbulnya sifat plastis dari tanah apabila tanah tersebut dicampur dengan air. Setelah dilakukan pengujian analisis kimia cara XRay Diffraction sebanyak dua sampel di Balai Besar Keramik, Bandung, terlihat bahwa kandungan mineral dari deposit tanah tersebut terdiri dari: 1. Halloysite 2. Cristobalite 3. Alpa Quart 4. Magnetite 5. Hematite 6. Gibbsite. Kandungan mineral yang paling dominan adalah Halloysite sebesar 54% sedangkan mineral-mineral yang lainnya lebih kecil dari Halloysite. 15</p> <p>Gambar 2 Longsoran lereng alam pada lokasi penelitian Januari 2005. 3.1 Studi Lapangan Berdasarkan Sondir Penyelidikan dengan alat sondir adalah untuk mengetahui kedalaman lapisan tanah keras serta sifat daya lekatnya. Sondir yang digunakan di lapangan adalah sondir medium dengan tipe 2.5 ton dengan kemampuan batas untuk membaca nilai tahanan ujung konus dan friksi 250 kg/cm2 Pada studi ini terdapat 7 titik sondir dan hasil tes mengindikasikan ketebalan lapisan tanah sekitar 1.00 m berupa konsistensi sedang kekeras. Lapisan di bawahnya berupa lapisan yang keras sehingga bikonus tidak tembus.</p> <p>JurnalInfrastruktur dan Lingkungan Binaan Infrastructure and Built EnvironmentTeknik Sipil Geodesi dan Geomatika Teknik LingkunganA nalisa saringan</p> <p>Vol. II No. 1, Juni 2006Teknik KelautanA nalisa hidro meter</p> <p>4.2 Percobaan KlasifikasiPengambilan contoh sebanyak 82 tabung dari 50 titik untuk keperluan tes laboratorium yang meliputi tes Triaxial, geser langsung, analisa saringan, hydrometer, berat jenis dan untuk batas Atterberg. Hasil dari uji laboratorium untuk lokasi penelitian dapat dilihat dalam Tabel 1. Terlihat bahwa batas cair tanah atas lebih besar dari 50%. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa tanah di lokasi penelitian ini memiliki nilai Indekss plastisitas yang tinggi. 4.3 Percobaan Distribusi Ukuran Butir Tanah Dari hasil percobaan tersebut dapat diketahui besarnya persentase lempung yang terkandung di dalam tanah sehingga dapat diketahui nilai aktivitas tanah tersebut. Pada Gambar 4 terlihat bagian tanah yang lolos saringan No. 200 atau berdiameter lebih kecil dari 0.075 mm di sebanyak 23 titik percobaan. Dari disribusi ukuran butir tanah seperti tampak pada Gambar 4 diketahui bahwa tanah tersebut bergradasi buruk karena diameter butir tanah tersebar secara tidak merata di mana tanah dengan ukuran butir lebih kecil dari 0.075 mm paling dominan (Tabel 2).</p> <p>1 00</p> <p>80</p> <p>60</p> <p>40</p> <p>20</p> <p>0 0.001 0.01 0.1 Diameter, mm 1 1 0</p> <p>Gambar 4 Tipe distribusi ukuran butir. 4.4 Hasil Percobaan Triaxial Perhitungan kuat geser hasil uji Triaxial dilakukan dengan cara yang sama yaitu dengan membagi zonasi dan elevasi. Hal ini dilakukan untuk dapat membandingkan nilai kuat geser dari kedua metode yang berbeda, dan cara pengolahan data dengan cara yang sama. (Tabel 3 dan Tabel 4). Sedangkan perhitungan kuat geser pada zona 3 hasilnya dapat dilihat pada Tabel 5.</p> <p>Tabel 1 Berat jenis dan batas-batas Atterberg Titik Percobaan HB 21,23,24,29,35,37,38,41,42 HB 20,26,28,44,27,36 HB 01,15,17 HB 04, 07, 21, 22, 32 Keterangan : LL = Liquid Limit PL = Plastik Limit LL PL (%) (%) 78.00 92.00 27,98 44,70 52.80 88.00 26.40 35.36 76.50 91.80 34.42 37.70 56.00 98.00 26.62 40.27 PI = Plastisity Indekss Gs = Specific gravity PI (%) 39,30 58,94 26.40 40.90 41.40 54.10 29.38 60.90 Gs 2,64 2.62 2.65 2.66 2,68 2.68 2.67 2.69</p> <p>Tabel 2 Fraksi lempung untuk berbagai kedalaman Nomor Percobaan HB 21,23,24,29,35,37,38,41,42 HB 20,26,28,44,27,36 HB 01,04,07,21,22,31 Lolos Saringan No. 200 84.18 96.96 58.18 94.74 71.35 98.27 Fraksi Lempung (%) 18.80 27.00 8.00 23.00 17.00 28.00</p> <p>Tabel 3 Hasil perhitungan nilai kuat geser uji triaxial tipe tanah zona 1 No. C 3 11 20 26 30 Hb 9 1.2 Hb 25,18,20,26,32,33 0.68,0.18,0.20,0.26,0.32,0.33 Hb 21, 10,22,27 0.78, 0.9,0.6 Keterangan: C = Cohesi = Sudut geser dalam</p> <p>16</p> <p>JurnalInfrastruktur dan Lingkungan Binaan Infrastructure and Built EnvironmentTeknik Sipil Geodesi dan Geomatika Teknik Lingkungan</p> <p>Vol. II No. 1, Juni 2006Teknik Kelautan</p> <p>Tabel 4 Hasil perhitungan parameter kuat geser uji triaxial zona 2 Test No. 7,12,16,41 2,5,6,11,12,13, 14,16,4,6, 7,8,11,12,18,23, 28,29,30,31,32,38,40,19 1,34,8,15,30, 36,39, 37,4,42 C kg/cm2 1.2,0.3,0.39,0.48 0.57,0.8,0.8,1.2,0.39,0.88,0.78,0.39,0.68, 0.43,0.79,0.74,0.36,0.3,1.3,0.6,0.88,0.79,0.8, 0.47,0.6,0.26,0.53,0.55,0.86 0.74,0.36,0.8,0.77, 0.69,1.0,0.62,0.8,0.38, 0.75,0.44 derajat 3 -7 10-20 20-30</p> <p>Tabel 5 Hasil perhitungan nilai kuat geser uji triaxial zona 3 Test No. 24,48 15,11,19,17,43,45,46,47,49,50 34,35, 4.4 Parameter Uji Kuat Geser Langsung Uji geser langsung yang dilakukan pada 2 tabung contoh tanah lempung menghasilkan harga koefisien rembesan sangat kecil, apabila dibandingkan dengan harga koefisien rembesan tanah pasir, maka diperlukan waktu yang cukup panjang agar sample tanah tersebut terkonsolidasi sepenuhnya, yaitu selama waktu yang diperlukan untuk mendisipasi tegangan air pori yang terjadi. Berdasarkan hal tersebut, pada uji geser langsung harus dilakukan pembebanan yang kecil sekali. Karena itu pengujian dapat berlangsung selama 2 hari, 5 hari sampai 10. Pada interval waktu setiap 30 detik data harus direkam, dalam kondisi kering dan basah karena kecilnya penggerakan geser. Rata-rata nilai kadar air yang diperoleh dari hasil uji geser langsung untuk kondisi kering dari kedua lokasi sebanyak 6 sampel adalah 42.6% dari 6 sampel. Dari hasil uji kuat geser langsung diperoleh nilai parameter kuat geser c dan , yang dihitung berdasarkan grafik dari masing-masing kondisi seperti dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6. Dari grafik lokasi A dan B, diperoleh nilai kohesi dan sudut geser dalam, untuk kondisi kering dan kondisi basah pada waktu pemeraman selama 2 hari, 5 hari dan 10 hari. Sedangkan hasil uji geser langsung untuk kondisi kering nilai kohesinya hampir 2 kali nilai kohesi kondisi basah, begitu pula untuk nilai sudut geser dalam.1 0,9 0,8</p> <p>C kg/cm2 1.2,0.3 0.64,0.36,0.43,0.65,0.50.48,0.72, 0,.57,0.55,0.34 0.48,0.43</p> <p>...</p>