INVESTIGASI NILAI PERMEABILITAS TANAH BERDASARKAN NILAI HASIL CPTU

PROSIDING 20 12© Arsitektur

Elektro

Geologi

Mesin

HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Perkapalan Sipil

INVESTIGASI NILAI PERMEABILITAS TANAH BERDASARKAN NILAI HASIL CPTU Tri Harianto Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Unhas Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea, Makassar (90245) Telp./Fax : (0411) 587636 email : [email protected], [email protected]

Abstract The objective of this research is to interpret the correlation of CPTu with value of permeability (k). From the result of CPTu’s data can be evaluated and interpreted as correlation of value of soil permeability, coefficient of consolidation (c h) that based on the method on which suggested by Robertson et al (1992b). Profile interpretation in soil layer was principle performed by Robertson (1986), using the data value of cone resistance (qc), soil friction along a side sleeve (fs), and pore water pressure (u2). Those values was firstly calculated to obtain 3 derived units as total cone resistance (qt), friction ratio (FR), pore pressure parameter (Bq).Value of soil permeability could be estimated from the equation that recommended by Baligh and Levadox (1986). The result of the test in CPTu-01 area was performed along the depth 18,44 m from soil surface. Pore water pressure could be red into 1,4 m, it showed as water surface. while dissipation test was performed 13,86 m in depth, from soil surface, CPTu-02 was perfomed along the depth 18,76 m from soil surface. Pore pressure could be red in beginning of the test, while dissipation test was performed along 10,91 m and 16,75m in depth, and CPTU-03 was performed along the depth 19,3 m from soil surface. Keywords : CPTu, soil permeability, dissipation, Pore pressure

PENDAHULUAN Sebelum pembangunan dilaksanakan maka dilakukan beberapa tahapan, dimulai dengan survey lapangan kemudian dilakukan penyelidikan tanah di lapangan. Salah satu penyelidikan tanah di lapangan yang umum dilakukan di Indonesia adalah pengujian penetrasi (Penetration Test). Pengujian penetrasi yang dilaksanakan umumnya menggunakan alat Sondir (Cone Penetration Test). Penentuan nilai daya dukung tanah dipengaruhi oleh beberapa parameter tanah salah satunya adalah permeabilitas lapisan tanah. Permeabilitas adalah koefisien yang ditentukan untuk mengukur kemampuan tanah dilewati oleh air. Data permeabilitas tanah (k) sangat diperlukan dalam pembangunan seperti perencanaan irigasi, konservasi tanah dan air, pengendalian banjir dan penetapan bahaya kelongsoran tanah. Data permeabilitas tanah ini relatif langka, karena penentuan nilai permeabilitas tanah di lapangan dilakukan dengan pembuatan sumur uji yang memerlukan biaya yang tidak sedikit untuk analisis serta memakan waktu yang lama dalam melakukan pengukurannya.

TINJAUAN PUSTAKA Gambaran Umum Tanah Lokasi Penelitian Dalam pengertian teknik secara umum, “tanah” merupakan material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan organik yang telah lapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, disamping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan. Jadi seorang ahli teknik sipil harus juga mempelajari sifat-sifat dasar tanah, seperti asal-usulnya, penyebaran ukuran

Volume 6 : Desember 2012

Group Teknik Sipil TS14 - 1

ISBN : 978-979-127255-0-6

Investigasi Nilai Permeablitas Tanah… Arsitektur Elektro

Geologi

Mesin

Perkapalan

Tri Harianto Sipil

butiran, kemampuan mengalirkan air, sifat pemampatan bila dibebani (compressibility), kekuatan geser, kapasitas daya dukung terhadap beban, dan lain-lain. Permeabilitas Semua macam tanah terdiri dari butir-butir dengan ruangan-ruangan yang disebut pori (voids) antara butir-butir tersebut. Pori-pori ini selalu berhubungan satu dengan yang lain sehingga air dapat mengalir melalui ruang pori tersebut. Proses ini disebut rembesan (seepage) dan kemampuan tanah untuk dapat dirembesi air disebut daya rembesan (permeability). Permeabilitas tanah (k) mempunyai satuan cm/detik. Penentuan nilai k di lapangan dapat diketahui berdasarkan hasil penganalisaan data-data yang diperoleh melalui pengujian CPTu di lapangan. Tinjauan CPT dan CPTu Dalam uji penetrasi konus (CPT), sebuah konus pada serangkaian batang didorong ke dalam tanah dengan laju yang konstan. Pengukuran dilakukan dari tahanan kombinasi untuk penetrasi konus dan tahanan permukaan luar selimut . Dalam uji penetrasi piezocone (CPTu), tekanan pori diukur biasanya pada satu, dua atau tiga lokasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.3. tekanan pori ini terletak: pada konus (u1), belakang konus (u2) dan di belakang tahanan selimut (u3). Penetrometer konus elektrik Menurut Broms dan Flodin (1988) penetrometer konus elektrik pertama mungkin dikembangkan di Deutsche Forschungsgesellschaft Boden Mechanic (Degebo) di Berlin selama Perang Dunia Kedua. Sinyal ditransmisikan ke permukaan tanah melalui kabel di dalam batang penetrometers berongga. Muhs (1978) menelaah perbaikan utama dari penetrometer baru relatif terhadap penetrometer konus mekanis, yaitu: 1. 2.

3.

Penghapusan interpretasi yang mungkin keliru dari hasil uji akibat gesekan antara batang bagian dalam dan luar tabung. Sebuah pengujian terus-menerus dengan tingkat penetrasi terus-menerus tanpa perlu gerakan alternatif dari berbagai bagian ujung penetrometer dan tidak ada kemungkinan untuk gerakan tanah yang tidak diinginkan yang mempengaruhi tahanan konus. Pengukuran elektrik sederhana dan lebih handal dari perlawanan konus dengan kemungkinan untuk membaca terus-menerus hasilnya.

METODOLOGI PENELITIAN Peralatan CPTu terdiri dari penetrometer konus, peralatan penekan dan sistem pengumpul data. Dianjurkan peralatan yang digunakan, prosedur dan terminologi sebaiknya mengikuti persyaratan minimum yang dikeluarkan oleh A.S.T.M. D-5778-95. Referensi peralatan pengujian terdiri dari konus 60o, dengan luas area 10 cm2 dan 150 cm2 luas selimut gesek terletak diatas konus. Dengan demikian 150 cm2 penetrometer konus meningkat ketika digunakan, khususnya ketika sensor tambahan digabungkan. Untuk menghasilkan bacaan tekanan air pori yang baik yang paling utama adalah menjaga agar filter (batu pori) yang terletak di belakang tip dalam keadaan jenuh. Penjenuhan filter umumnya dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu merendam filter dalam cairan yang tidak berudara (deaired liquid) minimal selama 1 hari atau dengan merendam filter dalam cairan kemudian dipanaskan secara bersama-sama selama minimal 15 menit. Tujuan dari proses ini agar cairan mendesak udara yang terletak dalam rongga-rongga filter terdesak keluar oleh cairan sehinggafilter menjadi jenuh. Pada pengujian di atas tanah lempung penetrasi konus akan menghasilkan peningkatan tekanan air pori, jika kondisi filter sudah jenuh peningkatan dan penurunan tekanan air pori akan segera terbaca tanpa mengalami keterlambatan. Setelah jenuh, filter kemudian dipasang pada konus. Untuk menjaga agar tingkat kejenuhan batu pori tidak berkurang maka ujung konus diselimuti dengan membran yang bertujuan untuk menghindari keluarnya cairan dari rongga pori dan diletakkan di tempat yang teduh ( atau ujung konus direndam dalam cairan sebelum dilakukan pengujian) untuk menghindari adanya penguapan. Selain karena dua hal di atas, kejenuhan batu pori juga dapat berkurang karena CPTu melewati lapisan tanah yang memiliki permeabilitas sangat besar (pasir) untuk mengatasi hal ini ada dua cara yang umum dilakukan, yaitu melakukan preboring menembus lapisan pasir sehingga alat CPTu langsung melakukan uji di atas tanah lunak atau melakukan proses penjenuhan lemen filter kembali setelah konus masuk dalam lapisan tanah lunak.

ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi


Mesin

Selain kejenuhan filter, kecepatan penetrasi juga menetukan besar kecilnya tekanan air pori yang dibaca oleh sensor. Oleh sebab itu kecepatan penetrasi diharuskan sebesar 2 cm/detik dengan toleransi 0,5 cm/detik. Penetrasi konus lebih cepat dari toleransi akan menghasilkan nilai tekanan air pori yang terlampau besar sedangkan penetrasi konus lebih lambat dar toleransi akan menghasilkan nilai tekanan air pori lebih kecil. Nilai tekanan air pori yang terbaca selama penetrasi disebut dengan tekanan air pori dinamis (u2). Pengujian Disipasi Selama jeda dalam penetrasi, setiap tekanan pori ekses yang dihasilkan di sekitar konus akan mulai menghilang. Laju disipasi tergantung pada koefisien konsolidasi yang tergantung pada kompresibilitas dan permeabilitas tanah. Pengujian disipasi dapat dilakukan pada setiap kedalaman yang diperlukan dengan menghentikan penetrasi dan pengukuran tekanan air pori ekses dengan waktu. Jika kesetimbangan tekanan pori yang diperlukan, uji disipasi harus sampai tidak ada disipasi lebih lanjut yang diamati. Hal ini dapat terjadi dengan cepat pada pasir, namun mungkin akan membutuhkan beberapa hari pada lempung plastik. Tekanan pori dicatat terhadap waktu. Karena disipasi umumnya lebih cepat di awal, adalah lebih baik untuk mengumpulkan data lebih sering di bagian awal uji disipasi. Pengujian CPTu dilakukan pada Lokasi Proyek Center Point Of Indonesia, Makassar (Sulawesi Selatan). Letak koordinat 119o 24’ 24.76’’ BT dan 5o 08’ 58.48’’ LS.

Gambar 1. Peta lokasi pengujian

P P 1 P 2 3

Gambar 2. Lokasi pengujian CPTu/ lokasi Center Point of Indonesia



ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi

Mesin

Perkapalan

Tri Harianto Sipil

Penelitian ini dilakukan dengan jalan percobaan langsung di lapangan dengan mengambil data yang sesuai dengan alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 1 dan 2. Pengambilan data dilakukan secara otomatis dengan pencatatan secara terus-menerus dengan kecepatan 2 cm/detik. Jumlah titik pengujian sebanyak tiga titik dengan jarak antar titik masing-masing 30 meter. Interpretasi Profil Tanah dari CPTu Interpretasi profil pelapisan tanah dilakukan berdasarkan Robertson, 1986 menggunakan data nilai tahanan ujung total (qc), nilai gesekan selimut (fs), dan nilai tekanan air pori ekses dinamis (u 2). Nilai-nilai tersebut terlebih dulu dihitung untuk menghasilkan 3 besaran turunan seperti total cone resistance (qt), friction ratio (FR), dan pore pressure parameter (B q). Analisis Permeabilitas Baligh dan Levadox (1986), permeabilitas dapat diestimasi dari persamaan (1):

kh  dimana: kh w RR ch ‘vo

γ w  RR  c h 2.3  σ' vo

(1)

= konduktivitas hidrolik (cm/detik) = berat volume air laut (10 kN/m3) = rasio kompresi overconsolidated (0.5 x 10 -2
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Piezocone (CPTu) a. CPTu-01 Uji CPTu-01 dilakukan pada tanggal 4 Agustus 2010 sampai dengan kedalaman 18,44 m dari permukaan tanah. Tekanan air pori terbaca pada kedalaman 1,4 m, hal ini dapat diartikan sebagai muka air. Sedangkan uji disipasi dilakukan di kedalaman 13,86 m dari permukaan tanah. Hasil uji untuk CPTu-01 tes ditunjukkan pada Gambar 3 dan hasil uji disipasi ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 3. Hasil tes untuk uji CPTu pada titik 1

ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi

Mesin


Gambar 4. Hasil tes untuk uji disipasi CPTu pada titik 1

b.

CPTu-02 Uji CPTu-02 dilakukan sampai dengan kedalaman 18,76 m dari permukaan tanah. Tekanan air pori terbaca mulai dari awal pengujian, hal ini dapat diindikasikan sebagai muka air. Sedangkan uji disipasi dilakukan pada kedalaman 10,91 m dan pada kedalaman 16,75 m . Hasil uji untuk CPTu-02 tes ditunjukkan pada Gambar 5. dan hasil uji disipasi ditunjukkan pada Gambar 6.


Gambar 6. Hasil tes untuk uji disipasi pertama dan kedua CPTu pada titik 2

c.

CPTu-03 Uji CPTu-03 dilakukan pada tanggal 5 Agustus 2010 sampai dengan kedalaman 19,3 m dari permukaan tanah. Tekanan air pori terbaca mulai dari kedalaman 1,5 m, hal ini dapat diindikasikan sebagai muka air. Sedangkan uji disipasi dilakukan pada kedalaman 13,93 m dan pada kedalaman 16,84 m . Hasil uji untuk CPTu-03 tes ditunjukkan pada Gambar 7. dan hasil uji disipasi ditunjukkan pada Gambar 8.



ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi

Mesin

Perkapalan

Tri Harianto Sipil


Gambar 8. Hasil tes untuk uji disipasi CPTu pada titik 3

Interpretasi Hasil Uji Piezocone (CPTu) Hasil uji Piezocone (CPTu) berupa tahanan ujung sondir (qc), gesekan selimut (fs), dan tekanan air pori (u). Tekanan air pori yang tercatat adalah tekanan air pori hidrostatis dan tekanan air pori ekses akibat penetrasi konus Piezocone (CPTu). Jenis tanah dan perilakunya (drained atau undrained) dapat langsung diperoleh dari respon tekanan air pori yang terukur pada elemen pori, sehingga profil tanah dapat ditentukan secara akurat. Untuk parameter yang lain seperti rasio tekanan air pori dan koefisien konsolidasi, interpretasi umumnya didasarkan pada korelasi empirik untuk menentukan permeabilitas. Stratifikasi tanah dapat terlihat untuk setiap titik pengujian CPTu-01, CPTu-02 dan CPTu-03 (gambar 9-12). Sedangkan untuk stratifikasi nilai konduktivitas hidrolik/permeabilitas yang diperoleh pada masing – masing lokasi pengujian adalah sebagai berikut: CPTu-01 = 5 x 10-6 s/d 8,5 x 10-8 cm/detik; CPTu-02 = 1,5 x 10-4 s/d 5 x 10-8 cm/detik dan CPTu-03 = 9,9 x 10-6 s/d 2,7 x 10-7 cm/detik.

KESIMPULAN Dari Pengujian CPTu yang dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1)

Dengan Pengujian CPTu di lapangan kita dapat memprediksi nilai permeabilitas tanah (k).

Nilai konduktivitas hidrolik/permeabilitas (k) yang dihasilkan dari penelitian ini berada antara 1,5 x 10 -4 cm/detik sampai dengan 5 x 10-8 cm/detik.

ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi

Mesin


Gambar 9. Stratifikasi profil tanah CPTu-01



ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi

Mesin

Perkapalan

Tri Harianto Sipil


ISBN : 978-979-127255-0-6




Elektro

Geologi

Mesin





ISBN : 978-979-127255-0-6


Geologi

Mesin

30 meter 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

2

2

4

4

6

6

8

8

10

10

CPTu-03

CPTu-02

CPTu-01 0

12

14

16

12 14 16

0

2

4

6

8

Tri Harianto Sipil

Perkapalan

10 12 14 16

30 meter

0 MUKA AIR TANAH 1 2 MUKA AIR TANAH LAPISAN TANAH TIMBUNAN/ PASIR 3 4 5 6 7LEMPUNG KELANAUAN 8 9 10 11 12 13 14 15LEMPUNG KELANAUAN 16 17 18 19 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

2

4

6

8

10 12 14 16

0

2

4

6

8

10

LAPISAN TANAH KERAS/ BED--ROCK

12 14

16

Gambar 12. Skema Deposisi Profil Geoteknis

DAFTAR PUSTAKA A.S.T.M. D-5778-95. 1995. Annual Book of ASTM ., Piezocone Penetration Testing. Philadelpia. U.S.A. Das, Braja M. 1998. Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis). Edisi Pertama, Erlangga: Jakarta. DeRuiter, J. 1971. Electric Penetrometer for Site Investigations., Foundations Division., Vol. 97.

Journal of the Soil Mechanics and

George Z,Voyiadjis, et al. 2003. Determination of Hydraulic Conductivty Using Piezocone Penetration Test,. International Journal of Geomechanics Lousiana State University, California. Levadoux, J. N., and Baligh, M. M., 1986. ‘‘Consolidation after undrained piezocone penetrometer. I: Prediction.’’ J. Geotech. Eng. Paul W, Mayne, et al. 2006. Interpretation of CPTu Tests Carry Out in Lacustrine Soft Clay, Mexico City. Journal of The Geological Society of London, IAEG2006 Paper number 677. Paul W, Mayne,. 2007. A Synthesis of Highway Practice, Cone Penetration Testing., Georgia Institute of Technology Atlanta, Georgia. Paul W, Mayne,. 2007. Cone Penetration Testing Handbook., Spon Press Taylor N Franch Group, California. Robertson, P.K., R.G. Campanella, D. Gillespie, and J. Greig., 1986. Use of Piezometer Cone Data, Use of InSitu Tests in Geotechnical Engineering (GSP 6), American Society of Civil Engineers, Reston, Va., pp.1263–1280. Schmertmann, J.H. 1974 . Guidelines for Cone Penetration Test: Performance and Design, Report FHWA-TS78-209, 96 Federal Highway Administration, Washington, D.C. Senneset, K. 1974. Penetration Testing in Norway, Proceedings of the European Symposium on Penetration Testing, Vol. 1, Swedish Geotechnical Society,Stockholm, Sweden. Torstensson, B. A. 1975. The pore pressure probe., Proc., Geotechnical Meeting, Norwegian Geotechnical Society, Oslo, Norway, 34.1–34.15. Vlasblom, A. 1985. The Electrical Penetrometer: A Historical Account of Its Development, LGM Mededelingen Report No. 92, Delft Soil Mechanics Laboratory, The Netherlands. Wissa, A. E. Z., Martin, R. R., and Galanger, J. E. 1975. The piezometer probe., Proc., ASCE Specialty Conf. on In Situ Measurement of Soil Properties, ASCE, New York, 536–545. Zuidberg, H. 1987. Use of Static Cone Penetrometer Testing in the North Sea, Proceedings of the European Symposium on Penetration Testing (ESOPT), Vol. 2.2, Stockholm, Sweden.

ISBN : 978-979-127255-0-6



INVESTIGASI NILAI PERMEABILITAS TANAH BERDASARKAN NILAI HASIL CPTU

Recommend Documents