MEKANIKA TANAH (CIV -205)

MEKANIKA TANAH (CIV -205)

OUTLINE • • • • • •

Definisi tanah & lingkup mekanika tanah Proses pembentukan tanah dan batuan Susunan partikel tanah Komposisi dan fase tanah Analisis butiran tanah Atterberg limit

APA ITU TANAH ??? Material yang terdiri dari butiran mineralmineral padat (agregat) yang tidak tersementasi satu sama lain, dan atau dari bahan organik yang melapuk, dimana diantara butiran terdapat ruang-ruang kosong yang terisi oleh zat cair dan udara Rock Mechanic GEOTEKNIK Soil Mechanic

TANAH VS BATUAN Tanah relatif dapat lebih mudah terurai menjadi unsur mineral atau partikel organik.

batuan (rock) memiliki sifat ikatan internal (kohesi) dan kemampuan mempertahankan ikatan butiran mineral yang kuat.

MEKANIKA TANAH ….??? Karena tanah banyak digunakan sebagai material konstruksi maka dalam teknik sipil harus mempelajari sifat – sifat tanah seperti asal-usul pembentukan tanah, distribusi ukuran butiran, kemampuan mengalirkan air, sifat kemampatan apabila dibebani, kapasitas daya dukung terhadap beban, tegangan geser dan lain-lain

Mekanika tanah (soil mechanics) merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat-sifat fisik dari tanah dan perilaku masa tanah akibat menerima berbagai macam gaya. Soil engineering merupakan ilmu terapan dari mekanika tanah untuk permasalahan-permasalahan praktis

SOIL MECHANIC RELATED WITH OTHERS Geologi  formasi (landform)  soils/rocks  informasi engineer dan potensi masalah di lapangan

Secara umum, setiap formasi merupakan fungsi dari • Asal usul batuan dan tanah (hubungan antara komposisi dan strukturnya) • Proses yang terjadi pada batuan dan tanah (mis. Aliran air tanah dll) • Kerangka waktu yang terjadi selama proses pembentukannya

SIKLUS BATUAN – PEMBENTUKAN TANAH • Secara umum, tanah (soils) terbentuk akibat dari pelapukan batuan • Sifat-sifat fisis tanah terutama ditentukan dari mineral yang terkandung pada butiran/partikel tanah ATAU batuan tsb berasal

• sifat-sifat fisis dari tanah dipengaruhi oleh ukuran, bentuk, dan komposisi kimia butiran. • Berdasarkan asal usul pembentukan batuan, maka dapat dibagi menjadi tiga tipe batuan induk : batuan beku (igneous rocks), batuan endapan (sedimentary rocks), dan batuan metamorf (metamorphic rocks)

BATUAN BEKU terbentuk dari proses pembekuan atau pengkristalan magma yang mencair yang dikeluarkan dari dalam mantel bumi Batuan beku dalam terbentuk pada masa lalu dapat muncul di permukaan sebagai hasil dari proses erosi material yang menutupinya. Secara umum butiran yang dihasilkan batuan beku dalam adalah berbutir kasar (coarse grained)

BATUAN BEKU

BATUAN SEDIMEN /ENDAPAN Terbentuk batuan yang terbentuk dari akumulasi material hasil erosi atau hasil aktivitas kimia maupun organisme yang diendapkan lapis demi lapis pada permukaan bumi • Batuan beku dalam terbentuk pada masa lalu dapat muncul di permukaan sebagai hasil dari proses erosi material yang menutupinya. Secara umum butiran yang dihasilkan batuan beku dalam adalah berbutir kasar (coarse grained) • Ciri khas batuan sendimen adalah pelapisannya (membentuk lapisan-lapisan),sehingga batuan sendimen disebut juga batuan berlapis (strata=lapisan).

BATUAN SEDIMEN /ENDAPAN Terdapat dua tipe batuan sedimen , yaitu : Batuan sedimen detrital atau klastik, batuan ini terbentuk dari unsur-unsur sementasi yang mengisi ruang-ruang di antara butiran dan membentuk batuan sedimen. Contohnya konglomerat, breccia, sandstone,mudstone, dan shale. Batuan sedimen kimia, batuan jenis ini terbentuk dari proses pengendapan bersama air dan mengalami proses reaksi kimia, dikelompokkan berdasarkan kandungan mirealnya, contohnya limestone, gipsum, dolomite, gamping, bitominous coal

BATUAN METAMORF Terbentuk akibat proses perubahan tekanan (P), temperatur (T) atau keduanya di mana batuan memasuki kesetimbangan baru tanpa adanya perubahan komposisi kimia (isokimia) dan tanpa melalui fasa cair (dalam keadaan padat), dengan temperatur berkisar antara 200-800⁰C

mengubah mineral dan hubungan antar butiran/kristalnya bila batas kestabilannya terlampaui

BATUAN METAMORF

PROSES GEOLOGI DAN PERUBAHAN BENTUK MUKA BUMI Perubahan bentuk muka bumi dapat menjelaskan bagaimana proses geologi yang membentuknya, sehingga menjadi sesuatu yang penting untuk mengenal perbedaan bentuk muka bumi dan bagaimana material yang membentuknya Proses geologi dapat dideskripsikan berdasarkan tempat aktifitas geologinya, yaitu • pada permukaan bumi, termasuk pelapukan, gravitasi, permukaan air, es, angin, aktivitas vulkanik • di bawah permukaan bumi, antara lain air tanah dasar, proses tektonik dan plutonik • kasus extraordinary, antara lain jatuhnya benda luar angkasa seperti meteor

PROSES PELAPUKAN Merupakan suatu proses terurainya atau berubahnya komposisi atau struktur batuan pada atau dekat permukaan bumi oleh proses kimia, fisik/mekanis dan biologi. Pelapukan mekanis disebabkan terurainya batuan secara mekanikal akibat perubahan temperatur (pembekuan atau pencairan) dari unsur-unsur es gletser, gelombang air laut dan udara. Umumnya terjadi di daerah dengan temperatur rendah Pelapukan kimiawi adalah proses dimana mineral batuan induk diubah menjadi mineral-mineral baru melalui proses kimia seperti oksidasi, reduksi, hidrolisis, karbonisasi dan asam-asam organik. Umumnya terjadi di daerah dengan temperatur tinggi

PROSES GRAVITASI

Pergerakan massa dalam proses geologi merupakan pergerakan tanah dan batuan ke bawah pada lereng akibat pengaruh gravitasi. Bentuk umumnya disebut longsoran (landslide)

PROSES AIR PERMUKAAN  Air permukaan adalah unsur geologi yang penting dan terdapat di mana-mana. Erosi, transportasi, dan endapan oleh aliran sungai, danau dan laut memiliki pengaruh terhadap struktur geologi permukaan

 Dengan berjalannya waktu, suatu sistem jaringan sungai akan membentuk pola pengaliran tertentu diantara saluran utama dengan cabang-cabangnya dan pembentukan pola pengaliran ini sangat ditentukan oleh faktor geologinya

PROSES AIR PERMUKAAN

PROSES PENDINGINAN • Struktur tanah yang terbentuk dari proses Gracial memiliki sifat material yang sangat bervariasi bahkan dalam area yang saling berdekatan dalam horisontal dan vertikal. • secara teknik tidak baik untuk untuk dikerjakan karena sifat kompleksitasnya yang tinggi

PROSES ANGIN

Struktur batuan yang dipengaruhi angin banyak ditemukan di daerah gurun dan pantai. Deposit yang paling penting pada struktur eolian adalah dunes, yang tersusun dari pasir dan jarang tersusun dari silt (lanau)

PROSES VULKANIK Proses vulkanik merupakan hasil dari ekstrusi magma ke permukaan bumi. Ketika gunung berapi meletus, material seperti lava dan batuan piroklastik dan debris (puing) dikeluarkan dan membentuk struktur batuan Lava sesungguhnya adalah batuan yang meleleh dan mengalir dari gunung berapi melalui erupsi celah ( fissure eruption) yang menghasilkan aliran lava pada permukaan tanah

PROSES TEKTONIK • Proses tektonik yang terjadi pada kerak bumi dan pada lapisan dangkal merupakan proses yang terjadi pada area seismik aktif dan membentuk struktur batuan yang penting dalam rekayasa sipil • patahan akan menghasilkan struktur bumi dan unsur topografi yang khas. Patahan curam yang dihasilkan besarnya ditentukan oleh pergeseran dan juga oleh seberapa sering patahan itu terjadi.

Komposisi Mineral pembentuk tanah MINERAL = komposisi + struktur kristalin Empat tipe mineral utama : • Silacates : Quartz, feldspar, mica, chlorite, amphibole, pyroxene, olivine, serpentine, talc dan clay • Carbonates : calcite, dolomite • oxides : limonite, hematite • kelompok lainnya (kelompok salt) : gypsum, anhydrite, halite (NaCl), pyrite dan graphite.

MINERAL LEMPUNG Mineral lempung merupakan senyawa aluminium silikat yang komplek yang terdiri dari satu atau dua unit dasar yaitu : • Silikat tetrahedra • Aluminium oktahedra

INDEKS PROPERTIES • Sifat-sifat indeks (index properties) menunjukkan sifat-sifat tanah yang mengindikasikan jenis dan kondisi tanah, serta memberikan hubungan terhadap sifat-sifat mekanis (engineering properties) seperti kekuatan dan pemampatan atau kecenderungan untuk mengembang, dan permeabilitas. • Untuk tanah berbutir kasar (coarse-grained), sifat-sifat partikelnya dan derajat kepadatan relatif adalah sifat-sifat yang paling penting. Sedangkan, untuk tanah berbutir halus (fine-grained), konsistensi (keras atau lunak) dan plastisitas merupakan sifat-sifat yang paling berpengaruh

INDEKS PROPERTIES Kohesif (diperlukan suatu gaya untuk TANAH

memisahkan butiran tanah pada saat kering)

Non – kohesif (butiran tanah sudah terpisah pada saat kering, melekat saat basah saja)

Berdasarkan analisis saringan

Berbutir halus (fine grained)

Berbutir kasar (coarse grained)

UKURAN PARTIKEL Tanah merupakan campuran partikel-partikel yang terdiri dari satu atau seluruh jenis berikut : • Berangkal (boulders) • Kerikil (gravel) • Pasir (sand) • Lanau (silt) • Lempung (clay) Dari segi mineral (bukan ukurannya) yang disebut tanah lempung (dan mineral lempung) adalah yang memiliki partikel mineral tertentu yang bersifat plastis bila dicampur dengan air

SUSUNAN TANAH GRANULAR

PENGARUH AIR PADA LEMPUNG • Air tidak mempengaruhi perilaku tanah non kohesif (granular), contoh kuat geser pasir sama pada kondisi kering/basah • Pada tanah non kohesif  distribusi ukuran partikel yang dominan • Pada tanah lempung  variasi kadar air mempengaruhi plastisitas

Bagaimana mekanisme nya ??? Partikel lempung memiliki muatan negatif, untuk mengimbanginya , partikel lempung akan menarik ion muatan positif dari garam yang ada di air pori

KOMPOSISI FASE TANAH Suatu massa tanah terdiri dari :  Partikel padat (solid)  Air (water)  Udara (air) Asumsi : total volume Vt, dengan volume massa padat Vs dan volume rongga Vv yang dapat terdiri dari volume terisi air Vw dan volume terisi udara Va

HUBUNGAN VOLUME – BERAT 3 FASE

HUBUNGAN VOLUME – BERAT volume total tanah dapat dinyatakan : V  Vs  Vv  Vs  Vw  Va

Dimana : Vs = volume butiran padat Vv = volume pori (void) Vw = volume air dalam pori Va = volume udara dalam pori

Udara dianggap tidak memiliki berat maka berat total dari contoh tanah dapat dinyatakan sebagai : Dimana : W  Ws  Ww Ws = berat butiran padat Ww = berat air

Hubungan perbandingan volumetrik yang umum dipakai dalam menentukan fase tanah ini adalah : angka pori (e) : perbandingan antara volume pori dan volume butiran padat. Umumnya dinyatakan dalam desimal dibandingan persen. Besaran nilai angka pori dari 0 sampai tidak terhingga.

e

Vv Vs

n

Vv 100% Vt

derajat kejenuhan (S), : perbandingan antara volume air dan volume pori,dinyatakan dalam persen. Bila tanah telah kering maka S = 0 % dan bila pori terisi seluruhnya air maka S = 100 %.

S

Vw 100% Vv

kadar air (w) : perbandingan antara berat air dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki

w

porositas (n) : perbandingan antara volume pori dan volume tanah total, umumnya dinyatakan dalam persen. Besaran nilai porositas antara 0 sampai 100 %

Ww 100% Ws

Hubungan perbandingan volumetrik yang umum dipakai dalam menentukan fase tanah ini adalah : Berat volume : berat tanah per satuan volume, berat dipengaruhi gravitasi (W = mg) Berat volume juga dapat dinyatakan dalam berat butiran padat, kadar air, dan volume total Berat jenis (specific gravity), didefinisikan sebagai berat jenis dari butiran tanah padat, Gs. Nilai berat jenis tanah berkisar antara 2,65 – 2,72

s Ws Gs    w Vs w



W m  g   .g V V

 W  Ws 1  w  Ws  Ws 1  w W Ws  Ww      V V V V

Hubungan antara berat volume, angka pori, kadar air dan berat spesifik Karena volume butiran padat adalah 1, maka volume dari pori sama dengan angka porinya (e). Berat dari butiran padat dari air dapat dinyatakan sebagai :

Ws = Gs w Ww = w.Ws = w.Gs w

TANAH DALAM KONDISI JENUH

𝛾𝑠𝑎𝑡

𝑊 𝑊𝑠 + 𝑊𝑤 𝐺𝑠 𝛾𝑤 + 𝑒𝛾𝑤 = = = 𝑉 𝑉 1+𝑒

𝐺𝑠 + 𝑒 𝛾𝑤 = 1+𝑒

Berat Volume tanah jenuh air

HUBUNGAN ANTARA BERAT VOLUME, POROSITAS DAN KADAR AIR

Karena V = 1, maka Vv sama dengan n. Sehingga Vs = 1 – n . Berat butiran padat (Ws) dan berat air (Ww) dapat dinyatakan sebagai berikut : 𝑊𝑆 = 𝐺𝑠 𝛾𝑤 (1 − 𝑛) 𝑊𝑤 = 𝑤𝑊𝑠 = 𝑤𝐺𝑠 𝛾𝑤 1 − 𝑛 Jadi berat volume kering sama dengan : 𝛾𝑑 =

𝑊𝑠 𝑉

=

𝐺𝑠 𝛾𝑤 (1−𝑛) 1

= 𝐺𝑠 𝛾𝑤 (1 − 𝑛)

Berat isi tanah sama dengan : 𝑊 +𝑊 𝛾 = 𝑠 𝑤 = 𝐺𝑠 𝛾𝑤 (1 − 𝑛)(1 + 𝑤) 𝑉

HUBUNGAN ANTARA BERAT VOLUME, POROSITAS DAN KADAR AIR Pada tanah jenuh air

𝑊 +𝑊

𝑊𝑆

Berat isi tanah sama dengan : 𝑊 +𝑊 𝛾 = 𝑠 𝑤 = 𝐺𝑠 𝛾𝑤 (1 − 𝑛)(1 + 𝑤) 𝑉

1−𝑛 𝐺 𝛾 +𝑛𝛾

𝑠 𝑤 𝑤 𝛾𝑠𝑎𝑡 = 𝑠 𝑤 = = 1 − 𝑛 𝐺𝑠 𝛾𝑤 + 𝑛𝛾𝑤 𝑉 1 Kadar air dari tanah jenuh air dinyatakan sebagai : 𝑊 𝑛𝛾𝑤 𝑛 𝑤= 𝑤= =

1−𝑛 𝛾𝑤 𝐺𝑠

1−𝑛 𝐺𝑠

Kerapatan Relatif Kerapatan relatif atau relative density digunakan untuk menunjukkan kerapatan dari tanah berbutir (granular) di lapangan. Kerapatan relatif didefinisikan sebagai perbandingan antara angka pori tanah pada keadaan paling lepas dan keadaan tanah di lapangan terhadap perbedaan antara angka pori pada keadaan paling lepas dan paling padat. 𝒆𝒎𝒂𝒌𝒔 − 𝒆 𝑫𝒓 = 𝒆𝒎𝒂𝒌𝒔 − 𝒆𝒎𝒊𝒏 Dimana : Dr = kerapatan relatif (dalam %) e = angka pori tanah di lapangan emaks = angka pori tanah dalam keadaan paling lepas

CONTOH SOAL : Dalam keadaan asli, suatu tanah basah memiliki volume 0.009345 m3 dan berat 18.111 kg. Setelah dikeringkan dalam oven , berat tanah kering adalah 15.667 kg. Apabila Gs =2.71, hitung kadar air, berat volume basah, berat volume kering, angka pori ,porositas dan derajat kejenuhan Pembahasan : 𝑊𝑤 𝑊 − 𝑊𝑠 18,111 − 15.667 𝐾𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟 𝑤 = = = × 100% = 15,6% 𝑊𝑠 𝑊𝑠 15.667 𝑊 18.111 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ = 𝛾 = = = 1938.041 𝑘𝑔/𝑚3 𝑉 0.009345 𝑊𝑠 15.667 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝛾𝑑 = = = 1676.511 𝑘𝑔/𝑚3 𝑉 0.009345

𝐴𝑛𝑔𝑘𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑖 = 𝑒 = 𝑉𝑠 =

𝑉𝑣 , 𝑉𝑠 w

= 1000 kg/m3

𝑊𝑠 15.667 = = 0.00578 𝑚3 𝐺𝑠 𝛾𝑤 2.71 × 1000

𝑉𝑣 = 𝑉 − 𝑉𝑠 = 0.009345 − 0.00578 = 0.003565 𝑚3 0.003565 𝑒= = 0.6167 ≈ 0.62 0.00578

𝑉𝑣 = 𝑉 − 𝑉𝑠 = 0.009345 − 0.00578 = 0.003565 𝑚3 0.003565 𝑒= = 0.6167 ≈ 0.62 0.00578 𝑒 0.62 = = 0.38 𝑥 100% = 38% 1 + 𝑒 1 + 0.62 𝑉𝑤 𝑑𝑒𝑟𝑎𝑗𝑎𝑡 𝑘𝑒𝑗𝑒𝑛𝑢ℎ𝑎𝑛 = 𝑆 = 𝑉𝑣

𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 = 𝑛 =

𝑊𝑤 2.444 𝑉𝑤 = = = 0.002444 𝑚3 𝛾𝑤 1000

𝑆=

𝑉𝑤 0.002444 = = 68.5 % 𝑉𝑤 0.003565

CONTOH SOAL 2 : Suatu sampel tanah basah pada piringan adalah 462 gr. Setelah dikeringkan dalam oven pada suhu 110⁰C dan kemudian ditimbang berat sampel dan piringan adalah 364 gr. Berat piringan kosong itu sendiri adalah 39 gr. Tentukan kadar air sampel tanah tersebut.

Pembahasan : Berat total (basah) sampel + piringan Berat sampel kering + piringan Berat air Berat piringan Berat tanah kering 98 kadar air = × 100 % = 30.2 % 325

= 462 gr = 364 gr = 462 – 364 = 98 gr = 39 gr = 364 – 39 = 325 gr

ANALISIS UKURAN BUTIRAN Uji Saringan (Untuk tanah berbutir kasar)

• Sifat tanah sangat tergantung dari ukuran butirannya

• Analisis ukuran butiran digunakan sebagai dasar pemberian nama dan klasifikasi tanah. • Definisi : penentuan persentase berat butiran pada satu unit saringan, dengan ukuran diameter lubang tertentu.

ANALISIS UKURAN BUTIRAN Bila Wi adalah berat tanah yang tertahan pada saringan ke-i (dari atas susunan saringan) dan W adalah berat tanah total, maka persentase berat yang tertahan adalah : % 𝒃𝒆𝒓𝒂𝒕 𝒕𝒆𝒓𝒕𝒂𝒉𝒂𝒏 𝒑𝒂𝒅𝒂 𝒔𝒂𝒓𝒊𝒏𝒈𝒂𝒏 =

𝑾𝒊 × 𝟏𝟎𝟎 % 𝑾

Dan persentase lebih kecil dari saringan ke-i : 𝒊=𝒏

% 𝒃𝒆𝒓𝒂𝒕 𝒍𝒆𝒃𝒊𝒉 𝒌𝒆𝒄𝒊𝒍 𝒅𝒂𝒓𝒊𝒑𝒂𝒅𝒂 𝒔𝒂𝒓𝒊𝒏𝒈𝒂𝒏 𝒌𝒆 − 𝒊 = 𝟏𝟎𝟎% − ෍ 𝑾𝒊 𝒊=𝟏

Parameter penting adalah ukuran efektif (effective size), koefisien keseragaman (uniformity coefficient) , koefisien gradasi (curvature coefficient) • Diameter dalam kurva distribusi ukuran yang bersesuaian dengan 10% yang lebih halus(lolos ayakan) didefinisikan sebagai ukuran efektif atau D10. Nilai D10 yang besar menunjukkan tanah lebih kasar dan memiliki karakteristik drainase yang baik Koefisien keseragaman (Cu) menunjukkan kemiringan kurva dan menunjukkan sifat keseragaman tanah. Cu makin kecil maka kurva makin tajam dan butiran tanah makin seragam. Gradasi baik jika Cu > 4 untuk kerikil dan Cu > 6 untuk pasir Koefisien gradasi (Cc) , suatu tanah dianggap lengkungnya baik jika 1 < Cc < 3 dan jelek jika Cc < 1 dan Cc > 3, dinyatakan sebagai :

Cu 

Cc 

D60 D10

D30 2 D60  D10

CONTOH SOAL Hasil dari analisis saringan diberikan sebagai berikut : No.Saringan (ASTM)

Massa tanah tertahan pada saringan (gr)

#4

0

10

40

20

60

40

89

60

140

80

122

100

210

200

52

pan

12

Gambarkan kurva distribusi ukuran partikel dan tentukan D10, D30, D60 , Cu dan Cc

Penyelesaian Untuk membuat kurva distribusi ukuran partikel, dihitung dulu persen butir tanah yang lebih kecil :

Penyelesaian : Jumlah kumulatif massa tanah yang tertahan pada saringan ke – i ( misalnya saringan No.10) dihitung : 𝛴𝑀

#10

=𝑀

#4

+𝑀

#10

= 0 + 40 = 40 𝑔𝑟

Dan pada saringan no.20 adalah 𝛴𝑀

#20

=𝑀

#10

+𝑀

#20

= 40 + 60 = 100 𝑔𝑟

Persen masa tanah yang lolos saringan atau persen butir lebih kecil dari ukuran diameter tertentu (misalnya 4,75 mm), dihitung : M  M  (%)  M

729  0 100%  100% 729 Dan persentase massa tanah yang lolos saringan no.10 : F(#4)

F(#10) (%) 

M  M M

(#10)

(#4 )

100% 

100% 

729  40 100%  94,5% 729

Dari kurva tersebut diketahui ukuran diameter butir D10 = 0,15 mm, D30 = 0,18 mm, dan D60 = 0,27 mm

ANALISIS HIDROMETER Untuk menentukan gradasi butir-butir halus (< 0.075 mm) dan menentukan distribusinya digunakan analiss hidrometer. Analisis hidrometer didasarkan pada prinsip sedimentasi (pengendapan) butir-butir tanah dalam air Analisis ini didasarkan pada hukum Stokes yang menyatakana bahwa butiran partikel mengendap dengan kecepatan konstan, yaitu : v

s  w D 2 18

 s  Gs . w

D

18v   s  w

18v   s  w

D

18  Gs  1 w

L K T

L T

L T

KONSISTENSI DAN PLASTISITAS • ilmuwan Swedia bernama Atterberg telah menggembangkan suatu metode untuk menjelaskan “sifat konsistensi tanah” berbutir halus pada kadar air yang bervariasi

APA ITU KONSISTENSI ??? merupakan sifat fisika tanah yang menggambarkan ketahanan tanah pada saat memperoleh gaya atau tekanan dari luar yang menggambarkan bekerjanya gaya kohesi (tarik menarik antar partikel) dan adhesi (tarik menarik antara partikel dan air) dengan berbagai kadar air yang diberikan. Sifat ini karena adanya air yang terserap di sekeliling permukaan dari partikel lempung. Bila mana kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan

BATAS CAIR (LIQUID LIMIT) Batas cair adalah kadar air tanah pada batas cair dan batas plastis atau kadar air maksimum dimana tanah memiliki geser minimum yaitu pada ketukan ke 25

Ditentukan dengan melakukan percobaan Casagrande sesudah “25 pukulan” yang dilakukan sebanyak minimum 4 kali percobaan dengan kadar air yang berbeda dan jumlah pukulan (N) antara 15 sampai 35

BATAS CAIR (LIQUID LIMIT) Kadar air dari tanah (%) dan N digambarkan dalam kertas semi log.

BATAS CAIR (LIQUID LIMIT) Atas dasar hasil analisis dari beberapa uji batas cair, US waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississipi (1949) mengajukan suatu persamaan empiris untuk menentukan batas cair , yaitu :

N LL  wN    25 

tan 

metode satu titik (one point method)

Dimana : N = jumlah pukulan yang dibutuhkan untuk menutup goresan 0.5 in. wN = kadar air untuk menutup dasar goresan dari contoh tanah yang dibutuhkan pukulan sebanyak N tan β = 0.121 (tidak semua tanah memiliki nilai tan β = 0.121)

BATAS PLASTIS (PLASTIC LIMIT) Batas plastis (PL) didefinisikan sbg kadar air pd kedudukan antara daerah plastis dan semi padat, yaitu % kadar air dimana tanah dgn diameter silinder 3,2 mm mulai retak2 ketika digulung Batas plastis dapat ditentukan dengan pengujian yang sederhana dengan cara menggulung sejumlah tanah dengan menggunakan tanah secara berulang menjadi bentuk ellipsoidal

Kadar air contoh tanah yang mana tanah mulai retak-retak didefinisikan sebagai batas plastis Indeks plastisitas (plasticity Index) adalah perbedaan antara batas cair dan batas plastis suatu tanah atau

PI  LL  PL

BATAS PLASTIS (PLASTIC LIMIT) Burmister (1949) mengklasifikasikan indeks plastisitas berdasarkan tabel DESKRIPSI

INDEKS PLASTISITAS

Non plasticity

0

Slighty plasticity

1- 5

Low plasticity

5 -10

Medium plasticity

10 - 20

High plasticity

20 - 40

Very High plasticity

> 40

Indeks Cair (liquidity index) - LI didefinisikan sbg kadar air tanah asli relatif pada kedudukan plastis dan cair 𝑤𝑁 − 𝑃𝐿 𝑤𝑁 − 𝑃𝐿 𝐿𝐼 = = 𝐿𝐿 − 𝑃𝐿 𝑃𝐼

BATAS SUSUT (SHRINKAGE LIMIT) Kadar air dimana perubahan volume suatu massa tanah berhenti

Ketika kadar air pada tanah butiran halus berkurang di bawah batas plastis, penyusutan massa tanah berlanjut hingga batas susut tercapai

BATAS SUSUT (SHRINKAGE LIMIT) Uji batas susut (ASTM Test Designation D-427) dilakukan di laboratorium dengan menggunakan mangkok porcelin yang memiliki diameter 1.75 in ( 44,4 mm) dan tinggi kira-kira 0.5 in (12,7 mm).

Batas susut ditentukan menurut gambar kurva adalah :

SL  wi (%)  w(%)

Dimana : wi = kadar air tanah mula-mula pada saat ditempatkan dalam mangkok uji. w = perubahan kadar air (antara kadar air mula-mula dan kadar air batas susut)

Sedangkan rumus kadar air mula-mula adalah wi (%) 

m1  m2 100 m2

Dimana : mi = massa tanah basah dalam mangkok(gram) m2 = massa tanah kering (gram) Selain itu :

 V  V  w(%)  i

f

m2

w

Dimana : Vi = volume tanah basah saat permulaan pengujian/ volume mangkok (cm3) Vf = volume tanah kering ρw = kerapatan air ( g/cm3)

100

 Vi  V f  w   m1  m2  SL  100  100 m2

 

m2

 

Contoh soal

Pengujian di laboratorium untuk menentukan batas konsistensi suatu tanah adalah sebagai berikut : Benda Uji Jumlah pukulan Berat tanah basah + cawan (gr) Berat tanah kering + cawan (gr) Berat cawan (gr)

1 12 28.15 24.20 15.3

2 17 23.22 20.8 15.1

3 23 23.20 20.89 15.2

4 28 23.18 20.9 15

Tentukan batas cair (LL) , indeks plastisitas (IP) dan indeks cair (LI) tanah tersebut. Diketahui tanah memiliki PL =20% , kadar air lapangan = wN= 38 %