permeabilitas tanah
Post on 03-Feb-2016
171 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
PERMEABILITAS TANAHPERMEABILITAS TANAH
Tanah dialam terdiri dari partikel padat tanah dan rongga pori, dimanaair akan melewati rongga tersebut jika ada terjadi perbedaan tinggienergi. Karena itu maka studi aliran air pada tanah sangat penting padamekanika tanah.
Mengestimasi jumlah rembesar air tanah dilakukan untuk :
• memecahkan masalah pemompaan air pada bangunan bawah tanah.
• Stabilitas bemdungan
• Stabilitas dinding penahan tanah
• Hal ini karena berhubungan gaya rembes.
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHGRADIEN HIDROLIK
Berdasarkan persamaan Bernoullii, tinggi total pada titk airmerupakan total dari tinggi tekan, kecepatan dan elevasi seperti pada persamaan ini.
Tinggi tekan Tinggi kecepatan Tinggi elevasi
Dimana :
h = Tinggi total
U = tekanan
v = kecepatan
g = kecepatan gravitasi
w = berat volume air
Zg
vUh
w 2
2
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHKarena keepatan aliran air dalam tanah sangat lambat maka v = 0 sehingga
Gambar dibawah ini menunjukan hubungan tekanan, elevasi dan total tekanan untuk aliran air tanah.
Dari gambar tersebut total kehilangantinggi tekan titik A terhadap titik Badalah :
Gradien Hidrolik i adalah :
ZU
hw
AZ
wγ
AU
AZ
wγ
AU
Bh
AhΔh
L
hi
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHUmumnya variasi kecepatan dengan gradien hidrolik seperti gambar dibawah ini,
Dari gambar tesebut aliran air terbagi menjadi 3 yakni :
Zone aliran Laminar (Zone I)
Zone aliran Transisi (Zone II)
Zone aliran Turbulen (Zone III)
Dari grafik tersebut makin besar gradien hidrolik maka kecepatan aliran semakinbesar. Kebanyak kecepatan aliran air tanah v i
Pada retakan batuan, batuan, kerikil, dan pasir kasar aliran air adalah turbulensehingga v i tidak berlaku.
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHHUKUM DARCY
Darcy, 1856 mempublikasikan persamaan sederhana tentang kecepatan aliranair pada tanah jenuh sebagai berikut :
v = kecepatan aliran
k = koefesien permeabilitas
i = gradien hidrolik
Persamaan tersebut berdasarkan observasi Darcy aliran air pada pasir seragam.
Kecepatan aliran tersebut seluas permukaan tanah diamati, tetapi kecepatanaliran sebenarnya lebih besar dari v. Hubungan kecepatan aliran dengankecepatan rembesan adalah :
v = kecepatan aliran air tanah
vs = kecepatan rembesan
n = porositas
kiv
n
vvs
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHKOEFESIEN PERMEABILITAS
Koefesien permeabilitas sama dengan kecepatan aliran dalam tanah. Koefesienpermeabilitas tergantung pada :
• Kekentalan cairan
• Distribusi ukuran pori
• Void ratio
• Roughness partikel tanah
• Derajat kejenuhan tanah.
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHTipekal koefesien permiabilitas tanah untuk berbagai tanah seperti pada table ini.
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHPermeabilitas tanah tidak jenuh rendah dan naik jika derajat kejenuhan tanah naik.
Koefesien permeabilitas berhubungan dengansifat cairan seperti pada persamaan dibawah ini.
w = berat volume air
= kekentalan cairan
K = permeabilitas absolute
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
Kk w
PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS
Untuk menentukanbear koefesien permeabilitas dapat dilakukan di laboratorium dan dilapangan.
Dilaboratorium dilakukan dengan test :
Konstan head untuk tanah butir kasar Falling Head untuk tanah butir halus
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS
Dilapangan antara lain dilakukan dengan :
Pemompaan Sumur uji
Pengamatan lobang Bor
Dll
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHKONSTAN HEADAlat konstan head prinsipnya seperti gambar dibawah ini
Volume air yang melewati tanah adalahsama dengan air yang tertampung padagelas ukur.Volume air = Q,
Q = volume air yang terkumpulA = luas penampang tanaht = air yang dibutuhkan sampai air
terkumpul sebesar Qi = gradien hidrolikKonstan head cocok untuk ujipermeabilitas tanah butir kasar dimana Kbesar
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
tkiAAvtQ )(
L
hi
Aht
QLk
tL
hAktkiAQ )(
PERMEABILITAS TANAHFALLING HEAD
Tipekal alat Falling Head seperti gambar dibawah ini,
Tinggi air saat awal t = 0 adalah h1, setelah waktu t =t2 tinggi air menjadi h2
Rata-rata volume air yang lewat massa tanah padawaktu t adalah q,
a= Luas penampang pipa
A= Luas penampang tanah
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
dt
dhaA
L
hkq
h
dh
Ak
aLdt
2
1
h
hLog
Ak
aLt e
2
1
h
hLog
At
aLk e
2
110303,2
h
hLog
At
aLk
PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DILAPANGANSumur Pompa.Pengujian dengan sumur pompa lapisan permeabel tidak terkekang seperti pada gambar dibawh ini.
Pada pengujian ini pemompaan harus dengan debit konstan. Sumur pengamatan sebaiknya dibuat disekeliling sumur uji.Volume air yang dipompa, q
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
rhdr
dhkkiAq 2
PERMEABILITAS TANAH
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
rhdr
dhkkiAq 2
1
2
1
2
2h
h
r
r
hdhq
k
r
dr
)(2/12 22
2
1
21hh
q
k
r
rLn
)( 22
2
1
21hh
r
rqLn
k
)(
303,2
22
2
1
21hh
r
rqLog
k
PERMEABILITAS TANAHPengujian dengan sumur pompa lapisan permeabel terkekang seperti pada gambar dibawh ini.
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
rHdr
dhkkiAq 2
1
2
1
2
2h
h
r
r
dhq
kH
r
dr
)(2
21
2
1 hhq
kH
r
rLn
)(2 21
2
1
hhH
r
rqLn
k
)(727,2 21
2
1
hhH
r
rqLog
k
PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DARI LOBANG AUGER
Koefesien permeabilitas dapat ditentukan dari lobang Auger seperti gambar dibawah ini,
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
t
y
y
r
L
y
r
Lk
220
40
PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DENGAN METODA PACKER :
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHKOEFESIEN PERMEABILITAS UNTUK TANAH BERLAPISTanah dialam terdiri dari lapisan yang berbeda-beda sehingga nilai k jugaberbeda-beda untuk itu maka perlu dicari koefesien permeabilitas ekeuvalensebagai berikut :UNTUK ARAH ALIRAN HORIZONTALSeperti gambar dibawah ini tanah terdiri dari n lapisan,
Volume air yang masuk = q
V = kecepatan aliran air rata-ratav1,v2,v3,…vn = kecepatan aliran air padamasing-masing lapisan tanahkH1, kH2,kH3,….,kHn = koefesien permeabilitasmasing-masing lapisan tanahv = kHeqieq, v1 = kH1i1,v2 = kH2i2, v3 = kH3i3…., vn = kHninieq=i1=i2=i3,.., =in
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
nn HvHvHvHvHvq .1......1..1..1..1. 332211
PERMEABILITAS TANAH
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
H
HkHkHkHkk
HikHikHikHikHikhq
HvHvHvHvHvq
nnheq
nneqeq
nn
.........
1...,.....,1...1...1...1...
.1......1..1..1..1.
332211
3333222111
332211
PERMEABILITAS TANAHUNTUK ARAH ALIRAN VERTIKALSeperti gambar dibawah ini tanah terdiri dari n lapisan,
Kecepatan air yang melewati masing-masing lapisan tanah adalah,v = v1 = v2 = v3 = .... = vn
h = h1 + h2 + h3 + ....+ hn
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
n
vn
eqv
n
v
eqv
v
eqv
v
eqv
n
nvnvvveqv
nvnvvveqv
HH
h
k
kh
HH
h
k
kh
HH
h
k
kh
HH
h
k
kh
H
hk
H
hk
H
hk
H
hk
H
hk
ikikikikH
hk
.
.
.
.
.....
.....
)(
3
3
)(
3
2
2
)(
2
1
1
)(
1
3
33
2
22
1
11)(
332211)(
PERMEABILITAS TANAH
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
vn
n
vvveqv
n
vn
eqv
v
eqv
v
eqv
v
eqv
n
vn
eqv
v
eqv
v
eqv
v
eqv
k
H
k
H
k
H
k
H
k
h
Hk
kH
k
kH
k
kH
k
kh
HH
h
k
kH
H
h
k
kH
H
h
k
kH
H
h
k
kh
....
........
........
3
3
2
2
1
1
)(
)(
3
3
)(
2
2
)(
1
1
)(
)(
3
3
)(
2
2
)(
1
1
)(
vn
n
vvv
eqv
k
H
k
H
k
H
k
H
hk
....3
3
2
2
1
1)(
PERMEABILITAS TANAHTUGAS :
Pengujian Pemompaan dilapangan pada lapisan aquifer tanah berpasir dengan ketebalan 4 m terkekang diantara dua lapisan impermiabel. Ketika mencapai keseimbangan, 90 liter air dipompa selama 4 jam. Elevasi air pada sumur obsernasi 2,1 m berjarak 3 m. dan elevasi 2,7m berjarak 6 m. Tentukan k.
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
PERMEABILITAS TANAHTUGAS :
Pasir terdiri dari 3 lapisan sama tebal. Jika lapisan atas dan bawah mempunyainilai k = 10-3 cm/det dan lapisan tengah 10-2 cm/det. Koefesien permeabilitasarah vertikal sama dengan arah horizontal Tentukan :
a. Keq arah vertikal, KeqH
b. Keq arah horizontal, KeqV
c. Ratio KeqH/ KeqV
ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM
top related