5/13/2018 11

1/8

FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DESEMBER 2003 207

SIFAT-SIFAT GEOTEKNIK BAHAN TIMBUNANINTI KEDAP AIR BENDUNGAN BATUTEGI

Abstract

Didiek DjarwadiPT. Pamapersada Nusantara, Jakarta

ISSN : 0216 - 7565

Soil was already widely used as watertight materials in the embankment dam engineering,whereas, the selection and treatment (compaction) will influenced the geotechnical properties.As a watertight material the soil used should be impermeable for controlling seepage and havesufficient shear strength for controlling stability

The aim of this research was to analyze the soil laboratory test results of core embankmentmaterials obtained during the soil investigation and the construction stages of the Batutegi dam,a 125 meter in height of earth-rockfill dam in Lampung, Indonesia. The research analyzed thegeotechnical parameters and the interrelations of the geotechnical parameters in order toindicate the geotechnical properties of the core embankment materials. The evaluation of thegeotechnical parameters from the soil laboratory tests indicated that in term of density, permea-bility, swelling characteristic, compressibility as well as the strength, the core materials used atBatutegi dam meets the requirement as watertight materials in the embankment damengineering.

Keywords: geotechnical properties, embankment dam, watertight materials.

Penelitian dalam bidang ini antara lain telahdilakukan oleh: Djarwadi (1990) yang menelitisifat-sifat geoteknik tanah tropis di pulau Batamuntuk bahan timbunan bendungan. Vargas dan Hsu(1976) meneliti beberapa bahan timbunan untukbendungan tipe urugan tanah (earthfill dams) diBrazil. Vargas (1990) meneliti hubungan antaraaktivitas tanah dengan klasifikasi tanah-tanahtropis. Vijayvergriya dan Gassaley (1973)memprediksi nilai swelling pressure berdasarkanhubungan antara swell index dengan batas cairnya(LL). Djoenaidi (1985) meneliti hubungan antaraindeks kompresi (CJ dengan batas cair (LL), angkapori awal (e.), dan kadar air asli beberapa jenislempung. Mesri dan Abdul Gaffar (1993) menelitihubungan antara sudut gesek dalam tanah (')dengan dengan indeks plastisitas (Pl). Lambe danWhitman (1979) meneliti hubungan antara angkapori dengan sudut gesek dalam (~) beberapa jenistanah dan memperoleh suatu kecenderungan bahwaapabila angka pori suatu tanah naik, maka sudutgesek dalamnya akan turun. Rowe (1969) danKulhawy dan Mayne (1990) meneliti hubunganantara sudut gesek dalam yang diperoleh daripenguj ian-penguj ian direct shear dan triaxial.

PengantarBendungan Batutegi adalah bendungan tipe

urugan batu (rockfill dam) yang dilaksanakanpada hulu sungai Way Sekampung di Lampung.Tinggi maksimum bendungan adalah 125 meterdiatas fondasi terdalam. Timbunan bendunganterdiri dari 3 jenis bahan timbunan, yaitu: intikedap air (core), filter dan timbunan batu(rockfill). Volume timbunan inti kedap air (core)dan filter adalah 2.089.100 m3 , sedangkanvolume rockfill dan zona transisi dan rip-rapadalah 7.462.100 m3 Bahan timbunan coreadalah sandy clay with low to high plasticity,Potongan melintang tipikal bendungan Batutegidapat dilihat pada gam bar 1.

. Penelitian pada bahan timbunan corebendungan Batutegi akan dilakukan pada tanah~-c, yaitu tanah yang mengandung lempung danbutiran kasar, pada kondisi tidak jenuh(unsaturated), dan pada kondisi dipadatkan.Selain parameter geoteknik yang dihasilkanlangsung dari pengujian di laboratorium tanah,beberapa parameter geoteknik akan diperolehdari hubungan antar parameter tersebut (interre-lation of the geotechnical parameters).

Terakreditasi BAN DIKTI No : 491DIKTIIKEP/2003

5/13/2018 11

2/8

I 208 FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DESEMBER 20031 0 'i

Gambar 1. Potonganmelintangtipikal bendungan Batutegi

Cara PenelitianSemua pengujian di laboratorium tanah

dilaksanakan dengan mengacu pada metoda danprosedur ASTM (American Society for TestingMaterials). Penelitian terhadap hubungan antarparameter geoteknik yang dihasilkan daripengujian di laboratorium akan dilaksanakanuntuk mendapatkan sifat-sifat geoteknik daribahan timbunan core bendungan Batutegi, dankecenderungan dari hubungari antar parametergeoteknik tersebut untuk dapat mengetahuipengaruh naik-turunnya nilai parametergeoteknik terhadap bahan timbunan core. Ujikimiawi dan difraksi sinar-x (x-ray diffraction)dari bahan timbunan core bendungan Batutegidilakukan untuk mengetahui mineral yangterdapat dalam bahan timbunan tersebut.

Penelitian terhadap gradasi bahan timbunandan parameter kepadatan bahan timbunan coredilakukan untuk mengetahui batas-batas gradasidan berat volume kering maksimum ( Y d , m a : J sertakadar air optimum (wop J untuk memilih tanahyang layak dipergunakan sebagai bahantimbunan core.

Penelitian terhadap hubungan antarparameter geoteknik (interrelation of thegeotechnical parameters) bahan timbunan corebendungan batutegi akan dilakukan antara lainpada:a) hubungan antara aktivitas tanah (A) dengan

batas-batas Atterberg untuk mengetahuitingkat kemampuan tanah menyerap air, danklasifikasinya sebagai tanah tropis, danprediksi kandungan mineral lempungnya(Vargas 1990).

b) Hubungan antara swell index dengan batas cairuntuk mengetahui tingkat swell pressurenya(Vijayvergriya dan Gassaley, 1973).

c) Hubungan antara indeks kompresi (CJ kadarair maksimum (wop J dan angka pori awalnya(e.).

d) Hubungan antara permeabilitas tanah (k }dengan angka pori dan kadar lempungnya.

e) Hubungan antara sudut gesek dalam efektif (f)dengan angka pori dan kadar lempungnya.

f) Hubungan antara sudut gesek dalam efektif ($')yang diperoleh dari pengujian direct shear dantriaxial.

Hasil Penelitian dan PembahasanHasil analisa kimiawi bahan timbunan core

bendungan Batutegi menunjukkan bahwa unsursilia (silica oxide = SiO],) mendominasi komposisikimiawi bahan timbunan bendungan Batutegidengan persentase sebesar 68,35%, sedangkanpersentase yang hilang akibat pemijaran (loss onignition) adalah sebesar 8,07%.

Pada pengujian difraksi sinar-x, contoh bahantimbunan core bendungan Batutegi yang di ujiadalah partikellbutiran tanah yang lolos saringanno:200 (diameter < 0,075 mm) dengan tidakmendapatkan treatment, baik berupa pemanasanatau reagent kimia. Dari hasil pengujian diperolehinformasi bahwa mineral lempung yang dominanpada bahan timbunan core bendungan Batutegiadalah quartz (Si02) dan kaolinite (AhSi05(OH)4).Hasil tes difraksi sinar-X menunjukkan adanyakesesuaian dengan hasil pengujian komposisikimiawi yang menyatakan bahwa unsur Si02 adalahunsur yang dominan dalam komposisi kimiawibahan timbunan core bendungan Batutegi.

ISSN : 0216 - 7565 Terakreditasi BAN DIKTI No : 49IDIKTIIKEP/2003

5/13/2018 11

3/8

FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DESEMBER 2003 209

~-~---~---~------------------,

Pengujian gradasi tanah dilakukan denganreferensi ASTM D 422-90. Dari hasil pengujiangradasi yang dilakukan terhadap bah~n timbunancore bendungan Batutegi dapat digarnbarkanhubungan antara butiran tana~ d~nganersentase tanah yang lolos dan sanngantprtentu seperti terlihat pada gambar 2. Batas-e , d .batas atas dan bawah dari bahan inti ke ap airyang disyaratkan dapat pula digambarkan untukmengkontrol gradasi bahan timbunan tersebut.

Dari hasil penelitian tentang gradasi bahantimbunan core bendungan Batutegi seperti

r:I

terlihat pada gam bar 2, beberapa hal dapatdisampaikan antara lain:a) diameter maksimum bah an timbunan core

bendungan Batutegi yang diperoleh daribo rro w area adalah 38,1 mm.

b) kadar lempung (clay content) bahan timbunancore bendungan Batutegi berkisar antara 20%sampai 60%

c) persentase butiran yang lolos saringan no:200(diameter < 0,075 mm) berkisar antara 35%sampai 75%. Hal ini kisaran yang disarankanoleh Fell dkk (1992).

100908070 ~e . . . . .60 e n050 :c40 GII! !GI30 Co2010

00.1 0.01 0.001diameter (mm)

100 10

G ambar 2 . G rad asi bahan tim bu nan core bendungan Ba tu te giSesuai dengan persyaratan, uji pemadatan

di laboratorium dilaksanakan dengan com-p actio n energy 1 Standard Proctor Compaction(ASTM D698-91, procedure B), dimana

5/13/2018 11

4/8

210

[I 2.00

. . . . . . . 1lg'"E 1.80~Clc: 1.70;:C I . I~C I . I 1.60E:: s 1.50'0>. . ." ' 1.40. .C I . IDl 1.30

FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DESEMBER 2003

1.20 ~........,t-'-'-l-Li-"""""'' '+'' ' '' ' ' ' '' '+'-'~~''"'' '+''' ' ' ' '' ' ' '-t10 15 20 25 30 35 40 45

._~___ ~ Ka~:r ai~_(%) jGambar 3. Hasil pengujian pemadatan bahan timbunan core bendungan Batutegi.

r - - - - - - - - - - - - - - - - - - . - - - - - - -I .......i "'E 2.20: :;,! --E 2.00:: s.5 1.80III~I'll: : i E 1.60

Clc:.;: 1.40~C I . I 1.20E:: s'0 1.00. . . .I'll. . .~ 0.80

0

M O O = 0.0256 OMC + 2.1792R2=0 .9366

I

40 jKadar Air Optimum (% )- -- ----_ ----------------------------

10 20 30

Gambar 4. Hubungan berat kering maksimum dengan kadar air optimumbahan timbunan core bendungan Batutegi

Hal 101 rnencerrninkan bahwa bahantirnbunan core b en du ng an B atu teg i, ad ala h su atujenis tanah yang berasal dari suatu prosespernbentukan (dalarn hal ini proses pelapukan)d an b atu an in du k yan g sarn a.

Aktivitas tanah dapat diperoleh darihubungan antara persentase lernpung (claycontent) dalam rnassa tanah dengan indekp lastisitasn ya. G ambar 5 m en un ju kk an ak tiv itas

bahan tirnbunan core bendungan Batutegidihubungkan dengan grafik Casagrande, sepertiyang dilakukan oleh Vargas (1990). Dari garnbarterse but terlihat bahwa sebagian besar bahantirnbunan core bendungan B atutegi rnernpunyaiak tivitas an tara 0 ,2 5 sarn pai d en gan 0 ,7 5, seb ag iankecil rnernpunyai aktivitas antara 0 ,75 sarnpaidengan 1,25 , dan beberapa hasil pengujianrnenunjukkan aktiv itas >1,25 .

ISSN : 0216 -7565 Terakreditasi BAN DIKTI No : 49IDIKTIIKEP/2003

5/13/2018 11

5/8

FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DES EMBER 2003 211

Dengan mengabaikan hasil pcngujian yangmempunyai aktivitas >1,25, hal ini menunjukkanbahwa aktivitas bahan timbunan core bendunganBatutegi termasuk dalam katagori rendah sampaisedang, sehingga layak dipergunakan sebagaibahan timbunan core suatu bendungan tipeurugan.

Vijayvergriya dan Ghassaley (1973)memberikan alternatif memprediksi besaranswelling pressure berdasar pada hubunganantara swell index dengan batas cairnya.

Gambar 6 menunjukkan nilai swelling pressurebahan timbunan core bendungan Batutegi padatable Vijayvergriya dan Ghassaley (1973). Padagambar 6, dengan mengabaikan beberapa data,terlihat bahwa nilai swelling pressure bahantimbunan core bendungan Batutegi < 125 kPa. Halini mencerminkan bahwa tekanan tanah akibatpengembangan (swelling) untuk bahan timbunancore bendungan Batutegi adalah rendah, sehinggabahan tersebut layak dipergunakan sebagai bahantimbunan core bendungan tipe urugan.

A~ 1. 25Vine/

Fraksi Lempung (%)90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Batas Cair (%)

0.80

Gambar 5. Posisi bahan timbunan core bendungan Batutegi pada grafik Vargas (1990)

. w e ll P re ss ur e___ _;'~~:-..:f.30 0125 kP a

cswel lPressure~

~ e ll P ressure> 300 kPa

0.700.60

.!!!~ 0.50"t:I.5-; 0.40~r n 0.30

0.200 .1 0 - r u L . . . L . L . . t - '- ' - .. . . . .. . , . .. . L J . . . J . . . .. , . . .L . . . L . L . . " ' + ' - . L . L . . L + ' - '. . . L . . L . i ~ ! . . 1 . . . . j

20 30 40 50 60 70 80 90Batas Cair (% )

-----_._---------------------'Gambar 6. Swe ll ing p r es sure bahan timbunan core bendungan Batutegi

ISSN: 0216 -7565 Terakreditasi BAN DIKTI No: 49IDIKTIIKEP12003

5/13/2018 11

6/8

212 FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DESEMBER 2003

Indeks Kompresi (Cc) diperoleh daripengujian konsolidasi dengan referensi ASTMD-2435-90. Gambar 7 menunjukkan hubunganantara indeks kompresi (Cc) dengan kadar airoptimum dan angka pori awalnya (eo) bahantimbunan core bendungan Batutegi. Dari grafik-grafik tersebut terlihat suatu kecenderunganbahwa apabila kadar air optimum (w o p J danangka pori awal (e.) naik, maka indekskompresinya (CJ juga naik.

' i i 0.25. . .a.E 0.20~III 0.15~GI]l 0.100.05

o .00 i i 0.00 -F-'--L...1.....1....1f-J-.L-.L...L+...L...1....L...JL....j10 15 20 25 30 35 I I 0.00 0.50 1.00 1.50

Kadar Air Optimum (% ) I I Angka Pori Awal (eo)__-____-- J "_____ _ __j

1 - - - 0.40I 0.35! g 0.30'e n 0.25sE 0.20ox: 0.15~~ 0.10

0.05

IL _

o

Uji permeabilitas di laboratorium tanahdilaksanakan dengan metoda constant-head, denganreferensi ASTM D 2434-90. Dari hubunganpermeabilitas dengan kadar lempung dan angka poriuntuk bahan timbunan core bendungan Batutegi,diperoleh suatu kecenderungan bahwa permeabilitasakan membesar apabila kadar lempung naik, atauangka porinya naik, seperti terlihat pada gambar 8.

1' - - - - - - - - - - - - 0.40III,! ~ 0.30

0.35 ooIGambar 7. Hubungan indeks kompresi (Cc) dengan kadar air optimum ( W Opl) danangka pori awal (eJ bahan timbunan core bendungan Batutegi

r-- -II 70

~-;; 50I [

E. . 9 !. .~ 30~IIIIl _

-----------]--------

[I : :

: ! : O .B.;:I i.71

1.1 .i :::0.4 +---J...... J-L-'-'-'J.Jf---L--J....L..L.J..UJ.j

1.0E-06 1.0E-OB 1.0E-07 1.0E-06 Ii I Iperme~~iIi~S_(~~/~~t) J l .~~meabil~s (C_m_/d_t)_ Jo

1.0E-08 1.0E-07

Gambar 8. Hubungan antara penneabilitas dengan kadar lempung dan angka poribahan timbunan core bendunganBatutegi.

ISSN . 021 -7565

5/13/2018 11

7/8

FORUM TEKNIK VOL. 27 , NO .2 & 3, DESEMBER 2003 213

- 30 0 ~~ [h ~30~ 0 R g r ! B0-' 0 0 d iE 25 01 Dan E.!!! 0 0 rn .!!! 252 1 ~Ol IjOO 2 1~ 20 0 0 ~~ ~o 0i ~ 15 ~ 20

I ~ ~! ~ , ~' I e n 10 \1 ~I II 20 30 40 50 60 70 I IL . ~da~I:_~p~n~ (% ) J l

Sudut gesek dalam effective (f) diperolehdari pengujian triaxial pada kondisi consolidatedundrained yang dilaksanakan dengan referensiASTM D 4767-95. Hubungan antara sudut gesekdalam (f) bahan timbunan core bendunganBatutegi dengan kadar lempung dan angkaporinya ditunjukkan pada gambar 9.

Beberapa peneliti seperti: Rowe (1969), danKulhawy dan Mayne (1990) membuatperbandingan antara sudut gesek dalam efektif(4)') yang diperoleh dari pengujian direct sheardan pengujian triaxial. Dari penelitian merekadiperoleh suatu korelasi, bahwa pada sudutgesek dalam efektif dari pengujian triaxial (4) 'p)

35

yang keeil, akan diperoleh sudut gesek dalam daripengujian direct shear(fos) cenderung lebih besar(f os > f p ) , tetapi pada sudut gesek dalam efektifdari pengujian triaxial yang besar, akan diperolehsudut gesek dalam dari pengujian direct shear yangeenderung lebih kecil (f os < f p).

Pada penelitian pada bahan timbunan corebendungan Batutegi, diperoleh suatu keeende-rungan yang sarna yaitu bahwa: pada sudut gesekdalam efektif (fp) < 30, maka diperoleh nilai(fos), yang lebih besar (fos > fp), tetapi padagesek dalam efektif (4) 'p) > 30, maka diperolehnilai (4)'os), yang lebih kecil (4)'os < 4 > ' p) . Gambar10 memperlihatkan kecenderungan terse but diatas.

_ 35

o~ ~ q,o@ 8 ~ %[IJoClJ 00

15+u~~~~~~~~0.40 0.60 0.80 1.00

Angka Pori (e)

G ambar 9. Hubungan sudut gesek dalam W ) dengan kadar lem pung dan angka pori (e)u nt uk b ah an timbun an core bendungan Ba tu teg i- . . - - - - - - - -- - - - .. . - - - - - - - - - - - - - - - - - l

~Eb 0o t t i _ 0000 f I BQ o o C P 1 i oC O 0

121086

Q. 4~2Ul0 0:., -2-4-6-8

15

o oo20 25 30 35 40 I

"""""?"Efektif ( 4 1 ' p ~ _ JG am bar 10. Hubungan antara sudut gesek dalam efektif dari hasil tes triaxial (q,'p) dengante s d ir ect shea r ($'o s) u ntu k b ah an tim bu na n core b endung an Bat ute gi

ISSN : 0216 - 7565 T erakred itasi B AN D IK TI N o : 49 ID IK TIIK EP 12 003

5/13/2018 11

8/8

214 FORUM TEKNIK VOL. 27, NO.2 & 3, DESEMBER 2003

KesimpulanDari hasil penelitian dan pembahasan yang

telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa halyang menyangkut sifat-sifat geoteknik bahantimbunan inti kedap air (core) bendunganBatutegi yang diperoleh dari pengujian analisakimiawi, difraksi sinar-x, scanning electronmicroscope, pengujian di laboratorium tanah,serta hubungan antar parameter geoteknik yaitu:a) Bahan timbunan core bendungan Batutegi

adalah tanah laterit (lateritic soil) denganunsur kimiawi utama Silika Dioksida (Si02),dan mineral lempungnya adalah kaolinit(AI2SiOs(OH)4) dan quartz (Si02).

b) Bahan timbunan core bendungan Batutegimempunyai swell pressure < 125kPa.

c) Bahan timbunan core bendungan Batutegimempunyai kadar lempung (clay content)antara 20% sampai 60%, dan persentasebutiran yang lolos saringan no:200 (~