T A N A H1. UmumPandangan Teknik Sipil, tanah adalah himpunan mineral, bahan organik, dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose), yang terletak di atas batuan dasar (bedrock). Ikatan antara butiran yang relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat, zar organik, atau oksida-oksida yang mengendap di antara partikel-partikel. Ruang di antara partikel-partikel dapat berisi air, udara, ataupun keduanya.Proses terjadinya tanah.Proses pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yang terjadi di dekat permukaan bumi membentuk tanah.Proses pembentukan tanah dari batuan induknya:proses fisik maupunproseskimia.1. Proses secara fisik: proses batuan menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, dapat terjadi akibat adanya pengaruh erosi, angin, air, manusia, atau hancurnya partikel tanah akibat perubahan suhu atau cuaca.Partikel-partikel dapat berbentuk bulat, bergerigi maupun bentuk-bentuk di antaranya.1. Proses secara kimia: proses pelapukan terjadi oleh pengaruh oksigen, karbon dioksida, air (terutama yang mengandung asam atau alkali) dan proses-proses kimia yang lain.Jenis tanah berdasar letak hasil pelapukan1. Tanah Residual :hasil pelapukan masih berada di tempat asalnya (residual soil)1. Tanah terangkut : hasil pelapukantelah berpindah tempatnya (transported soil).Istilah jenis tanah1. Istilahjenis tanah yang menggambarkan ukuran partikel: kerikil, pasir,lempung, lanau, atau lumpur.1. Istilahjenis tanahyang menggambarkan sifat tanah yang khusus. Sebagai contoh, lempung adalah jenis tanah yang bersifat kohesif dan plastis, sedang pasir digambarkan sebagai tanah yang tidak kohesif dan tidak plastis.Dalam kondisi alam, kebanyakan jenis tanah terdiri dari banyak campuran lebih dari satu macam ukuran partikelnya.

Ukuran partikel tanah dapat bervariasi dari lebih besar dari 100 mm sampai dengan lebih kecil dari 0,001 mm.Gambar 1.menunjukkan batas interval dari ukuran butiran tanah lempung, lanau, pasir, dan kerikil dari Bureau of soil USDA, ASTM, M.I.T , danInternational Nomenclature.

Fase TanahSecara umum,tanah dapat terdiri dari dua atau tiga bagian, kemungkinan tersebut adalah:a)Tanah kering, hanya terdiri dari dua bagian, yaitu butir-butir tanah dan pori-pori udara.b)Tanahjenuh juga terdapat dua bagian, yaitu bagian padat atau butiran dan air pori.c)Tanahtidak jenuh terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian padat atau butiran, pori-pori udara, dan air pori.Bagian-bagian tanah dapat digambarkan dalam bentuk diagram fase, seperti yang ditunjukkanGambar 2.

Gambar 2Diagram fase tanah

Gambar 2amemperlihatkan elemen tanah yang mempunyai volumeVdan berat totalW, sedangGambar 2b memperlihatkan hubungan berat dan volumenya.Dari gambar tersebut dapat dibentuk persamaan berikut :W = WS + WW( 1 )danV = Vs + Vw + Va ( 2 )Vv = Vw + Va ( 3 )dengan :Ws = berat butiran padatVw = berat airVs = volume butiran padatVw = volume airVa = volume udaraWa (berat udara) dianggap sama dengan nol.

Hubungan-hubunganantar parameter tanah tersebut di atasadalah sebagai berikut :Kadar air (w),yakniperbandingan antara berat air (Ww) dengan berat butiran (Ws) dalam tanah tersebut, dinyatakan dalam persen.

(4)

Porositas (n),yakniperbandingan antara volume rongga (Vv ) dengan volume total (V). dapat digunakan dalam bentuk persen maupun desimal.

( 5 )Angka pori (e), perbandingan volume rongga (Vv ) dengan volume butiran (Vs ). Biasanya dinyatakan dalam desimal.

( 6 )Berat volume basah (b), adalah perbandingan antara berat butiran tanah termasuk air dan udara (W) dengan volume tanah (V).

( 7 )denganW = Ww +Ws +Wv (Wv = berat udara = 0 ). Bila ruang udara terisi oleh air seluruhnya (Va = 0), maka tanah menjadi jenuh.Berat volume kering (d), adalah perbandingan antara berat butiran (Ws ) dengan volume total (V) tanah.

( 8 )Berat volume butiran padat (s),adalahperbandingan antara berat butiran padat (Ws ) dengan volume butiran padat (Vs ).

( 9 )Berat jenis (specific gravity) tanah (Gs),adalahperbandingan antara berat volume butiran padat (s) dengan berat volume air (w) pada temperatur 4oC.

( 10 )Gs tidak berdimensi. Berat jenis dari berbagai jenis tanah berkisar antara 2,65 sampai 2,75. Nilai berat jenis sebesar 2,67 biasanya digunakan untuk tanah-tanah tak berkohesi. Sedang untuk tanah kohesif tak organik berkisar di antara 2,68 sampai 2,72. Nilai-nilai berat jenis dari berbagai jenis tanah diberikan dalamTabel 1.Tabel 1.Berat jenis tanahMacam TanahBerat JenisGs

KerikilPasirLanau tak organikLempung organikLempung tak organikHumusGambut2,65 - 2,682,65 - 2,682,62 - 2,682,58 - 2,652,68 - 2,751,371,25 - 1,80

Derajat kejenuhan (S ),adalah perbandingan volume air (Vw) dengan volume total ronggaporitanah (Vv). Biasanya dinyatakan dalam persen.

( 11 )

Tanah jenuh, makaS= 1.Berbagai macam derajat kejenuhan tanahditampilkan padaTabel 2di bawah ini.Tabel 2.Derajat kejenuhan dan kondisi tanahKeadaan TanahDerajat KejenuhanS

Tanah keringTanah agak lembabTanah lembabTanah sangat lembabTanah basahTanah Jenuh0> 0 - 0,250,26 - 0,500,51 - 0,750,76 - 0,991

Dari persamaan-persamaan tersebut di atas dapat disusunhubungan antara masing-masing persamaan, yaitu :(a) Hubungan antara angkaporidengan porositas. ( 12 )

( 13 )

(b)Berat volume basah dapat dinyatakan dalam rumus berikut ( 14 )

(c)Untuk tanah jenuh air (S =1 ) ( 15 )

(d)Untuk tanah kering sempurna ( 16 )

(e)Bila tanah terendam air, berat volume dinyatakan sebagai, dengan

=sat w ( 17 ) Bilaw= 1, maka =sat 1 ( 18 )Nilai-nilai porositas, angka pori dan berat volume pada keadaan asli di alam dari berbagai jenis tanahdiberikan oleh Terzaghi (1947)seperti terlihat padaTabel 3.

Tabel 3.Nilai n, e, w,d danb untuk tanah keadaan asli lapangan.Macam tanahn( % )Ew( % )d(g / cm3)b(g / cm3)

Pasir seragam, tidak padatPasir seragam, padatPasir berbutir campuran, tidak padatPasir berbutir campuran, padatLempung lunak sedikit organisLempung lunak sangat organis4634403066750,850,510,670,431,903,032192516701101,431,751,591,861,892,091,992,161,581,43

(f)Kerapatan relatif (relative density ) ( 19 )

denganemak = kemungkinan angkaporimaksimumemin = kemungkinan angkaporiminimume = angka pori pada keadaan aslinyaAngka pori terbesar atau kondisi terlonggardari suatu tanah disebut dengan angka pori maksimum (emak). Angka pori maksimum ditentukan dengan cara menuangkan pasir kering dengan hati-hati dengan tanpa getaran ke dalam cetakan (mold) yang telah diketahui volumenya. Dari berat pasir di dalam cetakan,emakdapat dihitung.Angka pori minimum (emin) adalah kondisi terpadat yang dapat dicapai oleh tanahnya. Nilaiemindapat ditentukan dengan menggetarkan pasir kering yang diketahui beratnya, ke dalam cetakan yang telah diketahui volumenya,kemudian dihitung angka pori minimumnya.Pada tanah pasir dan kerikil, kerapatan relatif (relative density) digunakan untuk menyatakan hubungan antara angka pori nyata dengan batas-batas maksimum dan minimum dari angka porinya.Persamaan ( 19 ) dapat dinyatakan dalam persamaan berat volume tanah, sebagai berikut : ( 20 )atau ( 21 )

Dengan cara yang sama dapat dibentuk persamaan : ( 22 )dan ( 23 )

dengand (mak),d (min), dandberturut-turut adalah berat volume kering maksimum, minimum, dan keadaan aslinya. Substitusi persamaan ( 20 ) sampai ( 23 ) ke dalam persamaan (19 ) memberikan,

( kerapatan relatif biasanya dinyatakan dalam %) ( 24 )

d= 0berat volume keringd (min)dd (mak)

e= angka poriemakeeminkerapatan relatif 0 100

Dr(%)

0kepadatan relatifRc(%)Rc 80100

Gambar 3.Perbedaan kerapatan relatif dan kepadatan relatif

Kepadatan relatif (relative compaction)adalahperbandinganberat volume kering pada kondisi yang ada dengan berat volume kering maksimumnya atau, ( 25 )

Perbedaan antara kerapatan dan kepadatan relatif diberikan dalamGambar 3.Hubungan antara kerapatan relatif dengan kepadatan relatif adalah : ( 26 )denganR0 =d (min) /d (mak)Lee dan Singh (1971) memberikan hubungan antara kepadatan relatif dan kerapatan relatif sebagai : Rc = 80 + 0,2Dr ( 27 )denganDr dalam persen