mekanika tanah diklat perencanaan teknis rawa filemodul 04 mekanika tanah diklat perencanaan teknis...

Modul 04

MEKANIKA TANAH

DIKLAT PERENCANAAN TEKNIS RAWA

TAHUN 2016

PUSAT PENDIDIKAN DAN PELATIHAN SUMBER DAYA AIR DAN KONSTRUKSI

Modul 04 Mekanika Tanah

Pusat Pendidikan dan Pelatihan Sumber Daya Air dan Konstruksi

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya

validasi dan penyempurnaan Modul Mekanika Tanah sebagai Materi Substansi

dalam Diklat Perencanaan Teknis Rawa. Modul ini disusun untuk memenuhi

kebutuhan kompetensi dasar Aparatur Sipil Negara (ASN) di bidang Sumber Daya

Air (SDA).

Modul Mekanika Tanah disusun dalam 6 (enam) bab yang terbagi atas

Pendahuluan, Materi Pokok, dan Penutup. Penyusunan modul yang sistematis

diharapkan mampu mempermudah peserta pelatihan dalam memahami Mekanika

Tanah. Penekanan orientasi pembelajaran pada modul ini lebih menonjolkan

partisipasi aktif dari para peserta.

Akhirnya, ucapan terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada Tim

Penyusun dan Narasumber Validasi, sehingga modul ini dapat diselesaikan

dengan baik. Penyempurnaan maupun perubahan modul di masa mendatang

senantiasa terbuka dan dimungkinkan mengingat akan perkembangan situasi,

kebijakan dan peraturan yang terus menerus terjadi. Semoga Modul ini dapat

memberikan manfaat bagi peningkatan kompetensi ASN di bidang SDA.

Kepala Pusat Pendidikan dan Pelatihan

Sumber Daya Air dan Konstruksi

Dr.Ir. Suprapto, M.Eng



ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................... i

DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii

DAFTAR TABEL ................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. vii

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL ................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ I-1

1.1 Latar Belakang ............................................................................... ........ I-1

1.2 Deskripsi singkat ..................................................................................... I-2

1.3 Tujuan Pembelajaran .............................................................................. I-2

1.3.1 Kompetensi Dasar ............................................................................... I-2

1.3.2 Indikator keberhasilan .......................................................................... I-2

1.4 Materi ...................................................................................................... I-3

1.5 Estimasi Waktu ....................................................................................... I-3

BAB II KLASIFIKASI TANAH .............................................................................. II-1

2.1. Umum .................................................................................................... II-1

2.2. Komposisi dan Klasifikasi ....................................................................... II-2

2.3. Klasifikasi Tanah menurut USCS (Unified Soil Classification System) ... II-4

2.4. Klasifikasi Tanah berdasar Nilai Konus dan Indeks Dilatometer ............. II-8

2.5. Latihan ................................................................................................. II-10

2.6. Rangkuman.......................................................................................... II-10

BAB III SIFAT MATERIAL TANAH ..................................................................... III-1

3.1. Umum ................................................................................................... III-1

3.2. Sifat tanah ............................................................................................. III-2

3.2.1. Sifat fisik tanah .................................................................................. III-3

3.2.2. Sifat teknik tanah ............................................................................. III-10

3.3. Latihan ................................................................................................ III-25

3.4. Rangkuman......................................................................................... III-25

BAB IV TANAH DI DAERAH RAWA LEBAK ..................................................... IV-1

4.1. Umum .................................................................................................. IV-1

4.2. Tanah Lunak ........................................................................................ IV-3

4.3. Klasifikasi ............................................................................................. IV-5



iii

4.3.1. Tanah Inorganik Berbutir Halus......................................................... IV-5

4.3.2. Tanah Organik. ................................................................................. IV-6

4.3.3. Gambut. ............................................................................................ IV-6

4.4. Pembentukan Gambut ......................................................................... IV-7

4.4.1. Gambut di Indonesia ....................................................................... IV-13

4.4.2. Sifat – sifat Geoteknik dari Gambut ................................................. IV-17

4.4.3. Karakteristik Gambut ...................................................................... IV-23

4.5. Latihan ............................................................................................... IV-25

4.6. Rangkuman........................................................................................ IV-25

BAB V KEGIATAN MEKANIKA TANAH ............................................................. V-1

5.1. Umum ................................................................................................... V-1

5.2. Lingkup Dan Volume Pekerjaan ............................................................ V-1

5.2.1. Pekerjaan Lapangan .......................................................................... V-1

5.2.2. Pekerjaan Laboratorium Mekanika Tanah .......................................... V-2

5.2.3. Pembuatan Laporan .......................................................................... V-3

5.3. Metode Pelaksanaan Pekerjaan............................................................ V-3

5.3.1. Pekerjaan Lapangan .......................................................................... V-4

BAB VI PENUTUP ............................................................................................. V-1

6.1. Simpulan .............................................................................................. VI-1

6.2. Tindak Lanjut ....................................................................................... VI-1

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. xi

GLOSARIUM ....................................................................................................... xii



vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 - Klasifikasi tanah menurut USCS ...................................................... II-7 Tabel 3. 1 - Identifikasi terhadap konsistensi tanah berbutir halus ................... III-10

Tabel 3. 2 - Derajat kepadatan material alami .................................................. III-12

Tabel 3. 3 - Kelompok Tanah Lunak ................................................................ III-23

Tabel 3. 4 - Ikhtisar cara identifikasi, kesulitan pengambilan contoh, cara uji dan

karakteristiknya. ............................................................................................... III-24

Tabel 4. 1 - Definisi Kuat Geser Lempung Lunak .............................................. IV-2

Tabel 4. 2 - Indikator Kuat Geser tak terdrainase tanah-tanah lempung lunak .. IV-2

Tabel 4. 3 - Tipe tanah berdasarkan kadar organik ........................................... IV-3

Tabel 4. 4 - Definisi Kuat Geser Lempung Lunak .............................................. IV-3

Tabel 4. 5 - Indikator Kuat Geser tak terdrainase tanah-tanah lempung lunak .. IV-4

Tabel 4. 6 - Tipe tanah berdasarkan kadar organik ........................................... IV-4

Tabel 4. 7 - Klasifikasi Tanah berdasarkan Kadar Organiknya .......................... IV-5

Tabel 4. 8 - Konsistensi tanah lempung ............................................................ IV-6

Tabel 4. 9 - Kesimpulan komunikasi urutan tipe-tipe pada gambut rawa di Serawak

(Rieley, 1991).................................................................................................. IV-15

Tabel 4. 10 - Permeabilitas dari Gambut (Barry et al, 1992) ............................ IV-23

Tabel 4. 11 - Daerah Gambut di beberapa Propinsi di Indonesia (Radjagukguk,

1991) .......................................................................... IV-24

Tabel 4. 12 - Distribusi Sebaran Gambut di Indonesia (Radjagukguk, 1991) ... IV-24



vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II. 1 - Massa tanah jenuh air sebagian .................................................. II-2

Gambar II. 2 - Gambaran perlapisan, jenis tanah dan batuan berdasar metode

pemboran dan pengambilan contoh (FHWA NHI-01-031) ..................................... II-4

Gambar II. 3 - Perubahan kandungan air dari kondisi cair ke beku ....................... II-6

Gambar II. 4 - Grafik plastisitas tanah berbutir halus ............................................ II-8

Gambar III. 1 - model susunan tanah pada kondisi jenuh air sebagian .............. III-3

Gambar III. 2 - hubungan antara angka kadar air dengan berbagai sifat tanah. . III-6

Gambar III. 3 - Hubungan antara berat volume jenuh dan kadar air material tanah

dan batuan setempat (FHWA NHI-01-031) ....................................................... III-6

Gambar III. 4 - Contoh grafik gradasi butiran ...................................................... III-9

Gambar III. 5- Contoh hasil uji pemadatan di laboratorium ............................... III-11

Gambar III. 6 - Alat uji traksial .......................................................................... III-15

Gambar III. 7 - Lingkaran Mohr tegangan efektif untuk uji triaksial terkonsolidasi

tidak terdrainase .............................................................................................. III-16

Gambar III. 8 - Selubung kekuatan p’- q’ efektif untuk uji triaksial terkonsolidasi

tidak terdrainase .............................................................................................. III-16

Gambar III. 9 - Alat uji geser langsung ............................................................. III-18

Gambar III. 10 - Contoh hasil uji DS pada lempung terkonsolidasi normal ....... III-18

Gambar III. 11 - Skema uji kelulusan air (a) uji tinggi tekan tetap, (b) uji tinggi

tekan jatuh ....................................................................................................... III-20

Gambar III. 12 - Ilustrasi prinsip uji konsolidasi ................................................ III-21

Gambar III. 13 - Alat uji pinhole untuk tanah lempung ...................................... III-22

Gambar IV. 1 - Lokasi Rawa di Indonesia ......................................................... IV-5

Gambar IV. 2 - Batas-batas Atterberg untuk Tanah Organik dan Inorgani......... IV-6

Gambar IV. 3 - Klasifikasi Tanah untuk Lempung Inorganik, Lempung Organik,

dan Gambut ...................................................................................................... IV-7

Gambar IV. 4 - Skema Pembentukan Dataran Pantai yang Tertutup Oleh GambutIV-9

Gambar IV. 5 - Profil Sungai yang Dipisahkan Oleh Tanggul Alam ................... IV-9

Gambar IV. 6 - Daerah Danau atau Rawa ....................................................... IV-10



viii

Gambar IV. 7 - Pembentukan Lingkungan Sungai yang terdiri dari Berbagai Jenis

Gambut (Van de meene, 1984) ....................................................................... IV-11

Gambar IV. 8 - Keberadaan Gambut Dataran Rendah pada Dua Lingkungan

Fisiografis yang Berbeda (Van de Meene, 1984) ............................................ IV-12

Gambar IV. 9 - Hipotesa Pembentukan Suatu Rawa-rawa Gambut ................ IV-13

Gambar IV. 10 - Jenis-jenis gambut pada Sebagian kalimantan Tengah ........ IV-15

Gambar IV. 11 - Kedalaman Gambut di Kalimantan ........................................ IV-16

Gambar IV. 12 - Rantai Vegetasi (hipotesis) Lembah Sungai Negara ............. IV-17

Gambar IV. 13 - Hubungan Antara Pengujian Indeks terhadap Kadar Organik

(sebagai akibat Kehilangan Pembakaran) ....................................................... IV-19

Gambar IV. 14 - Data Test Oedometer dari Berengbengkel ............................ IV-20

Gambar IV. 15 - Rasio Koefisien Kompresibilitas Vertikal terhadap Horizontal dari

Lokasi Berengbengkel ..................................................................................... IV-21

Gambar IV. 16 - Hubungan Kadar Serat terhadap Kompresibilitas untuk Gambut

Berengbengkel ................................................................................................ IV-21

Gambar IV. 17 - Permeabilitas dari Gambut .................................................... IV-22



ix

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

Deskripsi

Untuk menggunakan modul ini, sebaiknya dibaca dan dipelajari dahulu

petunjuk penggunaan modul degan seksama sehinga diharapkan setelah

mempelajari modul ini para peserta pelatihan akan dapat mencapai

kompetensi dasar sesuai dengan yang diharapkan.

Modul Mekanika Tanah ini terdiri dari empat pokok bahasan kegiatan belajar

mengajar. Pokok bahasan pertama membahas klasifikasi tanah, kemudian

pokok bahasan kedua sifat material tanah, pokok bahasan ketiga jenis tanah

di lahan rawa lebak serta pokok bahasan keempat kegiatan mekanika tanah

dalam rangka menunjang perencanaan teknis irigasi rawa lebak.

Persyaratan

Dalam mempelajari Mekanika Tanah ini peserta diklat dilengkapi dengan

modul/bahan ajar, bahan tayang, metode dan media lainnya yang dibutuhkan.

Dalam pelaksanaan pembelajaran ini, metode yang dipergunakan adalah

ceramah, tanya jawab, diskusi dan latihan mengerjakan perhitungan mekanika

tanah sederhana. Kegiatan pemaparan dilakukan oleh

Widyaiswara/Fasilitator, dilengkapi dengan adanya kesempatan tanya jawab,

curah pendapat, bahkan diskusi.

Metode

Untuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan Alat

Bantu/Media pembelajaran tertentu, yaitu: LCD/projector, Laptop, white board

dengan spidol dan penghapusnya, bahan tayang, serta modul dan/atau bahan

ajar.

Alat Bantu/Media

Untuk menunjang tercapainya tujuan pembelajaran ini, diperlukan Alat

Bantu/Media pembelajaran, antara lain: LCD/projector, Laptop, white board/

flip chart dengan spidol dan penghapusnya, modul dan bahan tayang.



x

Kompetensi Dasar

Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diklat diharapkan mampu

mengetahui dan memahami prinsip-prinsip mekanika tanah dalam rangka

menunjang perencanaan teknis irigasi rawa lebak.



I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam ilmu teknik sipil, suatu konstruksi bangunan sipil dapat dibagi

menjadi 2 (dua) bagian, yaitu : (1) Bagian Upper Structure dan (2) Bagian

Sub Structure.

Bagian Upper Structure adalah bagian struktur bangunan yang berada di

atas permukaan tanah, dalam hal ini kerangka-kerangka beton bertulang,

beton pratekan ataupun rangka baja dari suatu bangunan.

Bagian Sub Structure adalah bagian struktur bangunan yang ada di dalam/

di bawah tanah, dalam hal ini pondasi tempat seluruh bangunan itu

bertumpu.

Agar dapat menumpu struktur di atasnya dengan baik, ada 2 (dua) kriteria

yang harus dipenuhi, yaitu:

1. Daya dukung yang baik, 2. Penurunan (settlement) yang tidak

membahayakan struktur.

Untuk memenuhi kedua kriteria di atas, selain perhitungan gaya-gaya yang

bekerja pada pondasi, hal yang perlu diperhatikan adalah sifat laku

(behaviour) dari tanah. Untuk dapat memahami dan menguasai prilaku

tanah, maka perlu memahami dengan benar prinsip-prinsip dasar dalam

mekanika tanah.

Berdasarkan pengalaman yang ada, masih banyak terjadi kegagalan atau

“failure” pada struktur bangunan, karena pondasi yang kurang memenuhi

syarat, atau justru pondasi yang terlalu “save”, sehingga menyebabkan

pembengkakan biaya. Hal ini menunjukkan bahwa penguasaan terhadap

ilmu mekanika tanah masih harus dikembangkan.

Pengetahuan tersebut sangat penting khususnya bagi ahli mekanika teknik

dan juga bagi perencana (engineer) untuk memahami perilaku fondasi.

Pengetahuan tersebut juga sangat dibutuhkan ketika membangun

bangunan yang seluruh materialnya bangunannya menggunakan material

alami seperti tanggul atau bendungan.



I-2

Informasi mengenai sifat material fondasi dan material bangunan dapat

diperoleh dari hasil penyelidikan mekanika tanah terhadap fondasi dan

material bangunan yang mencakup timbunan.

Modul survey dan penyelidikan mekanika tanah, disiapkan bagi para

perencana untuk memahami prinsip-prinsip penyelidikan tanah yang

akhirnya nanti diharapkan mampu memanfaatkan dengan benar data hasil

penyelidikan tanah untuk perencanaan irigasi rawa lebak.

1.2 Deskripsi singkat

Modul Mekanika Tanah ini terdiri dari empat pokok bahasan kegiatan

belajar mengajar. Pokok bahasan pertama membahas klasifikasi tanah,

kemudian pokok bahasan kedua sifat material tanah, pokok bahasan ketiga

jenis tanah di lahan rawa lebak serta pokok bahasan keempat kegiatan

mekanika tanah dalam rangka menunjang perencanaan teknis irigasi rawa

lebak tingkat dasar.

Peserta diklat mempelajari keseluruhan modul ini dengan cara yang

berurutan. Pemahaman setiap materi pada modul ini diperlukan untuk

memahami prinsip-prinsip mekanika tanah dalam rangka menunjang

perencanaan teknis irigasi rawa lebak. Setiap kegiatan belajar dilengkapi

dengan latihan atau evaluasi yang menjadi alat ukur tingkat penguasaan

peserta diklat setelah mempelajari materi dalam modul ini.

1.3 Tujuan Pembelajaran

1.3.1 Kompetensi Dasar

Setelah mengikuti pembelajaran ini, para peserta diharapkan mampu

mengetahui dan memahami prinsip-prinsip mekanika tanah untuk

menunjang perencanaan teknis irigasi rawa lebak.

1.3.2 Indikator keberhasilan

Setelah peserta mengikuti mata pembelajaran ini, diharapkan mampu:

1) Menjelaskan klasifikasi tanah,

2) Menjelaskan sifat-sifat material tanah dan batuan,

3) Menjelaskan tanah di daerah rawa,

4) Menjelaskan proses kegiatan mekanika tanah.



I-3

1.4 Materi Pokok dan Sub Materi

Materi pokok pada modul ini terdiri 4 materi pokok yang kemudian disusun

dalam 5 bab yang meliputi :

1) Klasifikasi tanah

a) Penjelasan Umum

b) Komposisi dan Klasifikasi

c) Klasifikasi tanah menurut USCS

d) Klasifikasi tanah berdasarkan nilai Konus

2) Sifat Material Tanah

a) Penjelasan Umum

b) Sifat Tanah

3) Tanah Di Daerah Rawa Lebak

a) Penjelasan Umum

b) Tanah Lunak

c) Klasifikasi

d) Pembentukan Gambut

4) Kegiatan Mekanika Tanah

a) Penjelasan Umum

b) Lingkup dan Volume Pekerjaan

c) Metode Pelaksanaan Pekerjaan

1.5 Estimasi Waktu

Alokasi waktu yang diberikan untuk pelaksanaan kegiatan belajar mengajar

untuk mata diklat “Mekanika Tanah” ini adalah 8 (delapan) jam pelajaran

(JP) atau sekitar 360 menit.



II-1

BAB II

KLASIFIKASI TANAH

Setelah mempelajari materi ini peserta diklat diharapkan akan dapat menjelaskan

tentang klasifikasi tanah

2.1. Umum

Berdasarkan asal-usulnya, batuan dapat dibagi menjadi 3 (tiga) tipe dasar,

yaitu:

5) Batuan Beku (Igneous rocks)

6) Batuan Sedimen (Sedimentary rocks)

7) Batuan Metamorf (Metamorphics rocks)

Secara umum tanah terbentuk akibat proses pelapukan/penguraian batuan

secara kimia, fisik dan biologi.

Pelapukan didefinisikan sebagai proses terurainya batuan menjadi

partikelpartikel yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia.

1) Pelapukan Mekanis, disebabkan oleh memuai dan menyusutnya batuan

akibat perubahan suhu secara continue; batuan besar akan terpecahpecah

menjadi bagian-bagian kecil tanpa adanya perubahan kimia yang terdapat

pada batuan tersebut.

2) Pelapukan Kimia, disebabkan oleh reaksi kimia yang akan mengubah

mineral batuan induk menjadi mineral-mineral baru.

Melalui proses pelapukan inilah batuan padat yang besar menjadi

pecahanpecahan kecil. Pecahan-pecahan aggregat (butiran) yang tidak

tersementasi dengan berbagai proporsi membentuk beragam tipe tanah.

Pelapukan kimia umumnya terjadi di daerah yang memiliki curah hujan

tinggi, mengandung asam yang tinggi dan suhu yang tinggi. Proses

pelapukan terjadi karena reaksi batuan dengan asam, basa, oksigen dan

karbon dioksida, yang hasil akhirnya akan berupa partikel/butiran cristalin

berukuran colloid (<0,002 MM) yang dikenal sebagai mineral lempung yang

memiliki komposisi yang berbeda dengan batuan induknya.

Pelapukan secara fisik atau mekanik terjadi akibat erosi oleh angin, air,

perubahan suhu atau cuaca. Hasil pelapukan berupa partikel-partikel kecil



II-2

yang masih memiliki komposisi yang sama dengan batuan induk, dapat

berupa lanau, pasir, kerikil dan boulder.

Yang dimaksud dengan tanah (soil), adalah: campuran atau himpunan

partikel/butiran mineral tanah dari berbagai ukuran yang relatif lepas

(uncemented/partially cemented) yang dapat berupa lempung, lanau, pasir,

kerikil, boulder atau campuran diantara material-material tersebut. Diantara

butir-butir tanah terdapat ruang/pori-pori yang dapat berisi udara atau air,

lihat gambar II.1 .

Hasil pelapukan batuan induk yang masih ditempat asal, disebut residual

soil, yang ditandai dengan warna merah atau cokelat yang umumnya

dijumpai di daerah pegunungan atau perbukitan.

Bila hasil pelapukan terangkut oleh air, es atau angin, kemudian

diendapkan didaerah lain, disebut tanah angkutan (transported soil).

Tanah juga dapat berasal dari hasil pelapukan material organik seperti

tumbuhan yang membusuk. Yang disebut tanah organik, biasanya berupa

tanah angkutan hasil pelapukan yang bercampur dengan tanaman yang

membusuk.

Gambar II. 1 - Massa tanah jenuh air sebagian

2.2. Komposisi dan Klasifikasi

Komposisi tanah mencakup: distribusi ukuran relatif partikel butiran,

karakteristik utama (mineralogi, angularitas, bentuk), dan porositas

(kepadatan dan angka pori). Komposisi tanah dapat diperkirakan dengan

cara penyelidikan tanah secara konvensional dengan melakukan

pemboran dan pengambilan contoh serta uji laboratorium. Selain itu,

dapat pula dilengkapi dengan uji tekan langsung untuk memperoleh

klasifikasi dan karakteristik perlapisan tanah, antara lain dengan uji

air

udara



II-3

penetrasi konus (CPT), uji dilatometer (DMT), dan uji lainnya. Walaupun

dari kedua cara tersebut tidak diperoleh contoh tanah, namun dari

pembacaan uji langsung dapat menunjukkan perilaku tanah terhadap

kondisi pembebanan, laju regangan, dan atau aliran untuk membantu

pemilihan parameter teknik yang lebih memadai.

Perilaku perlapisan tanah tidak hanya dikontrol oleh karakteristik utama

(constituents), tetapi juga oleh faktor-faktor yang kurang nyata (tangible)

dan tidak terukur (quantifiable), seperti umur, sementasi, serat

(pengaturan pemadatan, sifat bangunan), keadaan tegangan

anisotropik, dan kepekaan. Uji lapangan memberikan kesempatan untuk

mengamati semua karakteristik material tanah yang terkait akibat pengaruh

kondisi pembebanan.

Untuk mendapatkan gambaran klasifikasi suatu lapisan tanah dan

gambaran perlapisan tanah dapat, dapat dilakukan dengan cara:

pemboran dan pengambilan contoh tanah, penetrasi konus, dan pendugaan

dilatometer.

Contoh (sample) tanah yang diperoleh dari lapangan biasanya telah

mengalami gangguan, sehingga akan lebih cocok di-klasifikasi berdasarkan

USCS (Unified Soil Classification System) yang memerlukan deskripsi

keseluruhan.

Uji penetrasi konus dan uji dilatometer dapat digunakan untuk

mengetahui perilaku tanah langsung di lapangan dalam kondisi

lingkungan yang tidak terganggu, sehingga menunjukkan klasifikasi

jenis perilaku tanah pada waktu pengujian. Uji lapangan dengan

pendugaan vertikal dapat digunakan untuk memperkirakan jenis dan

konsistensi tanah, tebal, dan perubahan lapisan tanah, kedalaman batuan

dasar, muka air tanah, dan adanya lensa, lapisan tipis (seams), dan atau

pori.

Penyelidikan lapangan secara konvensional dilaksanakan dengan

menggunakan metode pemboran putar/inti dan pengambilan contoh,

seperti dijelaskan dalam gambar II.2. Namun saat ini penetrometer konus

dan dilatometer yang telah dikenal sebagai alat penyelidikan deposit



II-4

tanah yang bermanfaat dan ekonomis, yang juga dapat digunakan sebagai

pelengkap terhadap metode klasifikasi lainnya.

Gambar II. 2 - Gambaran perlapisan, jenis tanah dan batuan berdasar metode

pemboran dan pengambilan contoh (FHWA NHI-01-031)

2.3. Klasifikasi Tanah menurut USCS (Unified Soil Classification System)

Sistem klasifikasi tanah USCS dibuat berdasarkan sifat-sifat teknis material,

yaitu: ukuran butiran, gradasi, plastisitas dan kompressibilitasnya.

Sifat tanah berbutir kasar sangat dipengaruhi oleh ukuran butiran dan

gradasinya sedang sifat tanah berbutir halus oleh plastisitasnya oleh

karenanya klasifikasi dibuat berdasar ukuran butiran, gradasi dan plastisitas.

Ukuran butir dan gradasi ditentukan dengan analisis saringan sedang batas

cair dan batas plastis ditentukan melalui pengujian dilaboratorium dengan

menggunakan metode standar.



II-5

Klasifikasi tanah menurut sistem USCS dibuat untuk tanah dengan diameter

butiran kurang dari 75 mm (3 inchi), tanah dibagi menjadi dua, yaitu: berbutir

kasar dan berbutir halus berdasar penyaringan melalui ayakan no.200 (Ø >

0.074 mm). Presentasi kandungan kerikil, pasir dan butiran halus didalam

tanah akan menentukan apakah tanah termasuk kelompok tanah berbutir

kasar atau berbutir halus. Disebut tanah berbutir kasar, bila material yang

tertinggal diatas ayakan no.200 lebih dari 50 % terhadap berat kering dan

disebut tanah berbutir halus bila material yang lolos ayakan .200 lebih dari

50 %.

1) Tanah berbutir kasar, dibedakan menjadi pasir atau kerikil berdasar

ayakan no. 4 atau Ø 4,76 mm. Bila material tertahan diatas saringan ≥ 50

% atau lebih, digolongkan sebagai kerikil,. Sebaliknya bila yang lolos > 50

% digolongkan sebagai pasir.

a) kerikil/gravel diberi simbol ”G”, memiliki ukuran Ø 75 ~ 6

mm,terdiri dari:

kerikil kasar Ø 75 ~19 mm,

kerikil halus Ø 19 mm ~ ayakan no. 4 atau Ø 4,76 mm

b) pasir diberi simbol “S”, memiliki ukuranayakan no.4 ~ no.200,

terdiri dari:

pasir kasar, ayakan no.4 (4,76 mm) ~ no.10 (2,0 mm)

pasir sedang, (médium) ayakan no.10(2,0 mm) ~ no.40 (0,42 mm)

pasir halus, ayakan no.40 (0,42 mm) ~ no.200 (0,074 mm)

2) Tanah berbutir halus, dibagi menjadi dua yaitu:

a) lanau diberi simbol “M” dan

b) lempung diberi simbol “C”.

Karakteristik lanau dan lempung dibedakan berdasar pada karakteristik

plastisitasnya bukan ukuran butirannya seperti tanah berbutir kasar.

Material organik (diberi simbol “O”) sering menjadi komponen dari tanah,

tetapi tidak memiliki ukuran butiran secara spesifik. Pembedaan material ini

lebih didasarkan pada komposisi partikel dari pada ukurannya, yang memiliki

rentang ukuran dari koloid sampai beberapa inchi yang berupa bagian-

bagian berserat hasil proses dekomposisi tumbuhan. Tanah yang



II-6

mengandungsejumlah besar bahan organik dapat dikenali dari warna dan

baunya.

Tabel 2.1, menyajikan klasifikasi tanah menurut sistem ini, dan gambar II.4

menyajikan grafik plastisitas tanah berbutir halus.

Gambar II. 3 - Perubahan kandungan air dari kondisi cair ke beku



II-7

Tabel 2. 1 - Klasifikasi tanah menurut USCS

Simbol dan sifat tanah yang digunakan dalam sistem klasifikasi

USCS:

G = kerikil (gravel) W = bergradasi baik (well graded)

S = pasir (sand) P = bergradasi buruk (poorly

graded)

M = lanau (silt/loam) H = plastisitas tinggi (high liquid

limit)

C = lempung (clay) L = plastisitas rendah (low liquid

limit)

Pt = gambut (peat) O = organik (organic)



II-8

Gambar II. 4 - Grafik plastisitas tanah berbutir halus

Grafik plastisitas, dibuat dengan batas cair sebagai absis dan indek plastis

sebagai koordinat. Didalam grafik terdapat garis A yang telah diplotkan

sedemikian rupa sehingga hampir sejajar terhadap plot dari sejumlah

material, yang bermula pada PI=4 dan LL=25. Untuk tujuan klasifikasi,

semua material yang terletak diatas garis A dekelompokkan sebagai

lempung atau berlempung, dan yang terletak dibawah garis A

dikelompokkan sebagai lanau atau berlanau.

Tanah dengan batas cair > 50 adalah tanah lempungan atau lanauan yang

mempunyai batas cair yang tinggi, sebaliknya dengan batas cair dibawah

50 adalah tanah lempungan atau lanauan yang mempunyai batas cair yang

rendah.

2.4. Klasifikasi Tanah berdasar Nilai Konus dan Indeks Dilatometer

Klasifikasi berdasar kedua cara ini belum biasa digunakan pada

penyelidikan geoteknik untuk perencanaan irigasi khususnya irigasi rawa



II-9

lebak. Pada modul ini hanya akan disampaikan garis besar klasifikasi

menurut kedua cara tersebut.

Penetrometer konus digunakan untuk memperkirakan klasifikasi jenis

tanah secara tidak langsung dengan cara mengukur respons waktu

pergerakan konus. Selama uji penetrasi konus (CPT) atau sondir,

dilakukan pengukuran dengan pencatatan menerus untuk tahanan ujung

(qc), geseran selimut (fs), dan tekanan air pori (ub) yang sangat dipengaruhi

oleh faktor-faktor ukuran butiran tanah, mineralogi, lapisan tanah, umur,

keadaan tegangan, dan lainnya. Sebaliknya, metode uji laboratorium

hanya mengklasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butir dan kadar

butiran halus dari benda uji yang dicetak ulang. Dalam uji CPT (dan

dilatometer) dapat digambarkan perilaku tanah alami, sehingga

kemungkinan dapat memberikan pandangan yang berbeda dan perubahan

klasifikasi.

Uji penetrasi konus (CPT) dapat digunakan untuk tanah lempung sangat

lunak sampai pasir padat, tapi tidak sesuai untuk kerikil atau batuan.

Secara praktis interpretasi pasir mempunyai tahanan konus qT> 40 atm

(Catatan: 1 atm ≈ 1 kg/cm2 ≈1 tsf ≈ 100 kPa), sedangkan lanau dan

lempung lunak sampai kaku memiliki nilai qT < 20 atm.

Klasifikasi tanah berdasarkan uji dilatometer (DMT) mencakup pula

respon perilaku tanah. Uji ini dapat dilakukan pada lempung, lanau dan

pasir (tidak tersementasi), tetapi tidak berlaku untuk kerikil. Indeks

dilatometer material nondimensi (ID) digunakan untuk evaluasi jenis tanah

secara empiris (Marchetti, 1980) yaitu:

Indeks material DMT: ID = (p1 - p0) / (p0 - u0)

dengan p0 adalah tekanan kontak terkoreksi dan p1 adalah tekanan

pengembangan terkoreksi. Dalam uji dilatometer (DMT) jenis tanah

dibedakan dengan rentang sebagai berikut:

untuk lempung ID< 0,60; lanau 0,60 < ID< 1,80; dan pasir 1,80 > ID.



II-10

Nilai-nilai indeks dilatometer material yang berada di luar rentang 0,1 < ID< 6

harus diperiksa dan diverifikasi.

2.5. Latihan

1. Secara umum, klasifikasi tanah menurut USCS terbagi menjadi 2 yaitu

tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus. Jelaskan apa yang

dimaksud dengan tanah berbutir kasar dan tanah berbutir halus menurut

klasifikasi tersebut.

2.6. Rangkuman

Klasifikasi Tanah menurut USCS (Unified Soil Classification System) dibuat

berdasarkan sifat-sifat teknis material, yaitu: ukuran butiran, gradasi,

plastisitas dan kompressibilitasnya.

Sifat tanah berbutir kasar sangat dipengaruhi oleh ukuran butiran dan

gradasinya sedang sifat tanah berbutir halus oleh plastisitasnya oleh

karenanya klasifikasi dibuat berdasar ukuran butiran, gradasi dan plastisitas.

Disebut tanah berbutir kasar, bila material yang tertinggal diatas ayakan

no.200 lebih dari 50 % terhadap berat kering dan disebut tanah berbutir

halus bila material yang lolos ayakan .200 lebih dari 50 %.

Simbol dan sifat tanah yang digunakan dalam sistem klasifikasi

USCS:

G = kerikil (gravel) W = bergradasi baik (well graded)

S = pasir (sand) P = bergradasi buruk

(poorly graded)

M = lanau (silt/loam) H = plastisitas tinggi (high liquid

limit)

C = lempung (clay) L = plastisitas rendah (low liquid

limit)

Pt = gambut (peat) O = organik (organic)

Penetrometer konus dapat digunakan untuk memperkirakan klasifikasi

jenis tanah secara tidak langsung dengan cara mengukur respons waktu

pergerakan konus. Selama uji penetrasi konus (CPT) atau sondir,

dilakukan pengukuran dengan pencatatan menerus untuk tahanan ujung



II-11

(qc), geseran selimut (fs), dan tekanan air pori (ub) yang sangat dipengaruhi

oleh faktor-faktor ukuran butiran tanah, mineralogi, lapisan tanah, umur,

keadaan tegangan, dan lainnya. Sebaliknya, metode uji laboratorium

hanya mengklasifikasi jenis tanah berdasarkan ukuran butir dan kadar

butiran halus dari benda uji yang dicetak ulang. Dalam uji CPT (dan

dilatometer) dapat digambarkan perilaku tanah alami, sehingga

kemungkinan dapat memberikan pandangan yang berbeda dan perubahan

klasifikasi



III-1

BAB III

SIFAT MATERIAL TANAH

Setelah mempelajari materi ini peserta diklat akan dapat menjelaskan tentang sifat

material tanah.

3.1. Umum

Secara umum material (tanah dan batuan) dapat dibagi menjadi tiga macam:

1) Butiran (granular) : lanau, pasir, kerikil dan boulder yang tidak

tersementasi.

2) Kohesif : lempung atau material yang mengandung

banyak lempung sehingga bersifat seperti

lempung.

3) Litifikasi : batuan atau material yang membatu/

mengalami proses pembatuan.

Hampir setiap material terbentuk dari berbagai macam jenis mineral. Sifat

material (kering) ditentukan oleh faktor-faktor sebagai berikut:

a) mineralogi (jenis mineral yang terkandung)

b) ukuran dan bentuk butiran

c) tumpukan alami (grain packing)

d) ikatan butiran (grain bonding)

Namun sayangnya, walaupun kita mengenal faktor-faktor tersebut tapi

kenyataannya sulit (kecuali ukuran butiran) melakukan pengukuran dan

menarik kesimpulan parameter yang akan digunakan dalam perencanaan.

Umumnya pengujian lapangan dan laboratorium dilakukan untuk

mendapatkan parameter-parameter yang terkait dengan sifat-sifat teknis

sbb:

1) Kepadatan (density)

2) Permeabilitas

3) Kekuatan (strength)

4) Perubahan bentuk (deformability)

5) Stabilitas kimiawi (chemical stability)



III-2

Sebagian besar material endapan bersifat anisotropik yang merupakan

akibat dari proses terbentuknya secara geologist, misal: sedimen umumnya

berlapis-lapis, batuan metamorf umumnya foliasi (strukturnya berlapis), dan

batuan mungkin merupakan suatu kumpulan batuan (banded). Oleh

karenanya sifat material berfariasi terkait dengan tekstur internal dan

struktur materialnya.

Pengaruh anisotropik nampak nyata pada sifat permeabilitas, kekuatan dan

sifat deformasi. Dalam beberapa kasus sifat anisotropik tidak begitu nyata

(slgiht) sehingga untuk keperluan praktis, material dianggap homogin atau

isotropik. Sebagian besar background teori mekanika tanah dan mekanika

batuan dikembangkan dengan asumsi material bersifat isotropik.

Bermacam-macam uji dapat dilakukan langsung untuk mengetahui sifat-

sifat teknis material, disamping itu untuk keperluan penyiapan desain juga

dilakukan pengukuran-pengukuran atau pengujian parameter yang terkait,

seperti:

a) kadar air

b) plastisitas bagi tanah berbutir halus/lempung,

c) analisis ayakan bagi tanah berbutir kasar/pasir,

d) pengukuran kecepatan ultra sonic batuan.

Dari pengukuran kecepatan ultrasonik akan diperoleh cepat rambat

gelombang ultrasonik batuan, yang kemudian dapat digunakan untuk

mengetahui harga modulus elastisitas dinamis; dan dengan

membandingkan dengan gelombang seismik akan diketahui tingkat

kerusakan batuan.

3.2. Sifat tanah

Secara garis besar sifat tanah dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

a) sifat fisik (index properties), dan

b) sifat teknis (engineering properties)

Pengujian sifat fisik tanah, dimaksudkan untuk memperoleh gambaran

menyeluruh dan rinci, mengenai sifat fisik, antara lain:



III-3

a) berat isi (γn)

b) berat jenis (Gs)

c) kadar air (Wn)

d) susunan butiran (m%)

e) batas-batas atterberg (batas cair (wL), batas plastis (wP), batas

kerut (shrinkage limit), dll.

Pengujian sifat teknis tanah, dimaksudkan untuk memperoleh gambaran

menyeluruh dan rinci, mengenai sifat teknis tanah, antara lain:

a) Kepadatan

b) Permeabilitas

c) Kuat geser

d) Konsolidasi

Secara sederhana, susunan material tanah dapat digambarkan seperti

gambar III-1, yang terdiri dari butiran tanah, air dan udara. Pada kondisi

sebagian jenuh air, susunan terdiri dari butiran tanah, air dan udara,

kering; sedang pada kondisi kering kandungan airnya tidak ada dan pada

kondisi jenuh air, semua pori terisi air tidak ada kandungan udaranya.

Berat tanah W = Ws + Ww + (Wa = 0)

Gambar III. 1 - model susunan tanah pada kondisi jenuh air sebagian

3.2.1. Sifat fisik tanah

a) Kadar air (w)

Kadar air adalah perbandingan antara berat air dengan berat butiran

tanah. Kadar air tanah dalam keadaan asli merupakan salah satu data



III-4

yang sangat penting. Kadar air sangat berpengaruh pada sifat teknis

tanah (kuat geser, daya dukung, plastisitas, dll) seperti disajikan pada

gambar III.2.

Kadar air tanah dapat dihitung dengan rumus:

dimana : w = kadar air

Ww = berat air

Ws = berat tanah kering

b) Berat volume dan berat isi spesifik

Berat volume dapat didefinisikan sebagai berat tanah per satuan

volume (dalam satuan kN/m3) dan dinyatakan dengan simbol γ.

Namun, untuk kepadatan massa tanah diukur sebagai massa per

volume (dalam satuan gr/cc atau kg/m3) dan dinyatakan dengan simbol

ρ.

Berat isi:

Berat isi kering:

Berat isi basah:

Berat isi jenuh air

Berat spesifik butiran atau berat jenis padat:

%100xW

Ww

s

w

V

W )(

V

Wsd

V

WWW swsw

V

WW wssat

V

WWG

ws

sat



III-5

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain:

1) Secara umum penggunaan istilah berat volume dan

kepadatan sering mengalami hubungan timbal balik, seperti

dinyatakan dengan persamaan: γ = ρg

dengan g adalah konstanta gravitasi = 9,8 m/det2. Nilai acuan

untuk air murni adalah ρw = 1 g/cc sesuai dengan γw = 9,8 kN/m3.

2) Di laboratorium berat volume tanah diuji dari contoh tabung tanah

asli yang bergantung pada berat jenis padat (Gs), kadar air (wn)

dan angka pori (e0) maupun derajat kejenuhan (S). Parameter ini

saling berhubungan secara timbal balik dengan persamaan:

Gs wn = S e0

dengan S = 1 (100%) untuk tanah jenuh (umumnya diasumsi

untuk lapisan tanah di bawah muka air tanah) dan S = 0

(diasumsi untuk tanah butiran di atas muka air tanah). Untuk

lempung dan lanau yang berada di atas muka air tanah, derajat

kejenuhannya antara 0 sampai 100%. Kejenuhan penuh dapat

terjadi akibat pengaruh kapilaritas dan bervariasi karena pengaruh

kondisi cuaca/atmosfir.

Persamaan hubungan berat volume total adalah sbb:

γT = Gsγw (1 + wn ) / (1 + e0 )

3) Pengujian kepadatan massa tanah timbunan di lapangan dapat

dilakukan dengan metode konus pasir, atau alat ukur nuklir.

Pengambilan contoh yang sangat dalam memerlukan waktu lama

dan kadang-kadang mengalami kesulitan. Sebagai alternatif, nilai-

nilai γ dan ρ dapat diperkirakan berdasarkan hubungan empiris.

Sebagai contoh, nilai Gs = 2,7 ± 0,1 untuk beberapa jenis tanah

dan berat volume jenuh dapat dihubungkan dengan kadar air

dengan menggabungkan persamaan-persamaan diatas, untuk S =

1, seperti diperlihatkan dalam Gambar 3-3. Nilai berat volume juga



III-6

dipengaruhi oleh sementasi, perubahan kimiawi tanah, sensitivitas,

proses pencampuran dengan garam (leaching) dan atau adanya

oksida logam atau mineral lainnya.

Gambar III. 2 - hubungan antara angka kadar air dengan berbagai sifat tanah.

Gambar III. 3 - Hubungan antara berat volume jenuh dan kadar air material tanah dan batuan setempat (FHWA NHI-01-031)



III-7

c) Gradasi butiran

Gradasi (distribusi) butiran menunjukkan susunan /tingkat pencampuran

butiran pada suatu lapisan tanah yang dinyatakan dalam prosentasi

berat. Gradasi butiran sangat berpengaruh pada sifat teknik tanah

berbutir kasar, seperti: kepadatan, kuat geser, permeabilitas, dll.

Semakin besar ukuran butiran dengan gradasi yang baik, biasanya

kekuatannya juga akan semakin besar dan kompresibilitasnya semakin

menurun.

Gradasi butiran dapat diperoleh dari uji gradasi atau analisis ayakan.

Hasil analisis kemudian diplot pada kertas semi logaritma. Tanah

bergradasi baik (well graded) umumnya memiliki grafik distribusi

berbentuk lengkung yang ”smooth”. Tanah bergradasi buruk, memiliki

rentang ukuran butiran yang sempit (uniform) yang ditunjukkan dengan

grafik yang mendekati tegak atau memiliki ”gap” butiran yang ditunjukkan

dengan grafik yang lelatif tegak dibagian tengah.

Kerikil termasuk bergradasi baik bila:

(a) koefisien keseragaman Cu = D60/D10> 4 dan

(b) koefisien gradasi Cc = (D30)2 / (D10 x D60) diantara 1~3

Pasir termasuk bergradasi baik bila:

Cu > 6 dan Cc = 1~3.

Contoh grafik gradasi butiran lihat gambar 3.4

d) Plastisitas

Plastisitas adalahsifat fisik tanah yang mengalami perubahan bentuk

tanpa retak atau perubahan volumenya yang berarti. Plastisitas sangat

berpengaruh pada sifat teknik tanah berbutir halus. Semua tanah

yang plastis biasanya mempunyai tekstur yang halus, tetapi tidak semua

tanah bertekstur halus bersifat plastis, contoh tanah hasil pelapukan

kwarsa.

Kadar air tanah plastis akan mempengaruhi konsistensi atau

kemudahan tanah untuk dibentuk. Derajat konsistensi dinyatakan

dengan istilah: keras, sangat kaku, kaku, teguh (sedang) dan lunak, cara

identifikasi konsisitensi tanah berbutir halus lihat tabel 3.1.



III-8

Penambahan air secara terus menerus pada tanah kering akan

membuat campuran tanah dari kondisi padat menjadi semi padat

kemudian plastis. Seorang ilmuwan Swedia yang bernama Atterberg

telah mengembangkan pengujian untuk menentukan kadar air pada

setiap perubahan bentuk, yang kemudian pengujian tersebut dikenal

sebagai uji batas-batas Atterberg. Batas-batas Atterberg digunakan

untuk material yang lolos saringan no. 40.

Tergantung tingkat kadar airnya, tanah dapat berada dalam kondisi cair,

plastis, semi plastis dan beku (lihat gambar II.3). Kadar air ( dalam %)

pada berbagai batas-batas kondisi tersebut yang dikenal sebagai batas-

batas Atterberg terdiri dari: batas cair (wL), batas plastis (wP), batas kerut

( SL=shrinkage limit), lihat gambar II.3 dan II.4.

Batas susut (SL): adalah kadar air maksimum dimana pengurangan

kadar air tidak menyebabkan penyusutan di dalam volume massa tanah.

Kondisi ini menunjukkan batas antara kondisi kaku dan semi kaku.

Batas plastis (wP): adalah kadar air dimana tanah akan mulai retak

ketika digulung-gulung menjadi suatu gulungan berdiameter kira-kira 3

mm.

Batas cair (wL): adalah kadar air pada batas antara cair dan plastis.

Perbedaan antara batas cair dengan batas plastis disebut indeks plastis

(IP ).

IP = wL- wP.

Tanah dengan batas cair (wL) yang tinggi, memiliki sifat plastisas dan

kompresibilitas yang tinggi (kembang susut besar) dan sangat

dipengaruhi oleh kadar airnya. Sebaliknya bila batas cair rendah

plastisitas dan kompressibilitas-nya rendah. Kapasitas pengembangan

dapat diperkirakan dari indeks plastisnya. Tanah dengan IP> 20 potensi

pengembangan sedang; IP> 35 potensi pengembangan tinggi. Kekuatan

tanah setelah pengembangan akan berkurang sangat besar. Tanah

dengan indeks plastis tinggi, pengerjaan untuk pemadatannya relatif

lebih sulit, dan bila indeks plastisnya yang rendah biasanya kandungan



III-9

material halusnya juga rendah dan pada batas tertentu akan bersifat

lolos air dan kurang plastis. Pada kondisi mengering sampai batas susut

dari kondisi jenuh, tanah yang memiliki batas susut rendah akan

menyusut lebih besar dibanding tanah yang batas susutnya tinggi. Oleh

karenanya penggunaannya perlu dibatasi, biasanya diletakkan dibagian

dalam timbunan yang tidak terpengaruh banyak kadar air.

Gambar III. 4 - Contoh grafik gradasi butiran



III-10

Tabel 3. 1 - Identifikasi terhadap konsistensi tanah berbutir halus

3.2.2. Sifat teknik tanah

a) Kepadatan

Sebagaimana yang dijelaskan pada butir angka 3.2.1 huruf b,

kepadatan dan berat volume sering mempunyai hubungan timbal balik,

dimana untuk berat volume dinyatakan dengan simbol γ dengan

satuan kN/m3 sementara untuk kepadatan massa tanah diukur

sebagai massa per volume (dalam satuan gr/cc atau kg/m3) dan

dinyatakan dengan simbol ρ.

Pengujian kepadatan/kompaksi massa tanah dapat dilakukan

dilaboratorium maupun dilapangan. Untuk mendapatkan parameter-

parameter yang terkait dengan kepadatan (kepadatan kering

maksimum/ maximum dry density , kadar air optimum), dilakukan uji

kompaksi atau uji pemadatan di laboratorium.

Pemadatan adalah proses untuk meningkatkan kepadatan tanah

dengan memperkecil jarak antara butiran akibat berkurangnya volume

udara. Tujuan pemadatan adalah: meminimalkan angka pori tanah,

meningkatkan kuat geser dan meningkatkan sifat kedap air. Kepadatan

kering tanah setelah dipadatkan, tergantung pada kadar air dan

besarnya energi yang diberikan oleh alat pemadat.



III-11

Sifat kepadatan tanah dapat diketahui melalui pengujian pemadatan

tanah di laboratorium dengan metode Standard Proctor. Contoh hasil

percobaan pemadatan dapat dilihat pada gambar III.5. Bila setelah

pemadatan seluruh udara dalam tanah dapat dikeluarkan semuanya

(zero void) , maka tanah tersebut berada pada kondisi jenuh sempurna

dan kepadatan kering mencapai harga maksimum.

Gambar III. 5- Contoh hasil uji pemadatan di laboratorium

b) Korelasi kepadatan relatif

Kepadatan relatif (DR) digunakan untuk menunjukkan derajat

kepadatan butiran pasir dan hanya berlaku untuk tanah berbutir kasar

dengan kadar butiran halus kurang dari 15%. Kepadatan relatif dihitung

dengan rumus:

DR = (emax – eo) / (emax – emin )

dengan emax adalah angka pori pada keadaan paling lepas, dan emin

adalah angka pori pada keadaan paling padat. Namun perkiraan

langsung DR tersebut kurang praktis, sebab sangat sulit memperoleh

contoh tanah tidak terganggu untuk menghitung ke tiga parameter e0,

emax, dan emintersebut di laboratorium.

Kepadatan relatif juga dapat diketahui dengan menggunakan rumus:

DR = (γdmax/ γd) x [(γd-γdmin)/ (γd-γdmin)]



III-12

Pada tabel 3.2, disajikan derajat kepadatan relatif material alami .

Tabel 3. 2 - Derajat kepadatan material alami

Kepadatan relatif

% Diskripsi Nilai N SPT

0 – 15

15 – 35

35 – 65

65 – 85

85 - 100

Sangat lepas

Lepas

Agak padat

Padat

Sangat padat

0 – 4

4 – 10

10 -30

30 – 50

> 50

(1) Kuat geser

Kuat geser tanah dapat diketahui dengan menggunakan rumus

Coulmb sbb:

S = c + (σ-U) tan Ø atau S = c + σ’ tan Ø

Dimana : S = tegangan geser saat keruntuhan (kuat geser)

c = kohesi (atau friksi untuk tanah berbutir kasar)

Ø = sudut geser dalam

σ = tegangan total

σ’= tegangan efektif

U = tekanan pori

Uji kuat geser, bertujuan untuk memperoleh nilai c dan Ø yang

nantinya akan digunakan untuk menghitung kekuatan geser suatu

contoh bahan tanah atau bahan fondasi. Pengujian dapat

dilakukan dengan cara: geser langsung, desak tri sumbu

(triaxsial), desak bebas. Untuk uji bahan timbunan tanah

sebaiknya dilakukan uji desak tri sumbu BP (back pressure –

dengan memberi tekanan secara berangsur-angsur)

Kuat geser massa pasir dan kerikil timbul karena gesekan diantara

butir-butirnya yang dipengaruhi oleh bentuk, kekasaran

permukaan, kekuatan butiran dan gradasinya. Kekuatan atau

kekasaran butiran merupakan faktor penting , karena butiran-



III-13

butiran yang lemah akan mudah pecah dan hancur saat mendapat

tekanan besar.

Tanah lempung biasanya memiliki tahanan geser yang rendah

dan konstan diantara molekul-molekulnya, pembebanan tidak

mempengaruhi besar kuat gesernya, karena itu harga Ø lempung

dapat dianggap mendekati nol (=0). Dapat ditarik kesimpulan

bahwa kekuatan geser utama tanah lempung hanya dari kohesi.

Besar nilai kohesi dan sudut geseran dalam sangat dipengaruhi

oleh kondisi drainasi bahan dan tingkat konsolidasi yang

disebabkan oleh suatu tekanan (σ). Oleh karena itu pengujian

biasanya dilakukan pada kondisi yang mirip dengan kondisi

sebenarnya.

(a) Uji kekuatan triaksial: metode ini sangat handal untuk

mengetahui sudut geser lempung, lanau alami maupun pasir

cetak; disertai informasi rinci pengaruh tekanan lateral,

tekanan pori, drainasi dan konsolidasi. Uji ini dapat dilakukan

dengan mengacu pada standar uji SNI 03-4813-1998, SNI

03-2455-1991.

Prosedur uji

(b) Pada Gambar III.6 diperlihatkan gambar ilustrasi alat uji

triaksial. Benda uji dapat berukuran diameter 35 sampai 100

mm dengan rasio tinggi/panjang antara 2 dan 2,5

(bergantung pada ukuran diameter butiran yang terkandung

di dalamnya tidak boleh lebih besar dari 1/6 diameter benda

uji). Contoh dibungkus dengan membran karet tipis, dan

ditempatkan di dalam sel triaksial yang biasanya diisi dengan

air atau gliserin.

(c) Pengujian dilakukan dengan memberi tekanan keliling total

(σ3) yang berupa tekanan cairan dalam sel yang bekerja

pada membran. Tekanan balik (u0) dikerjakan langsung



III-14

pada benda uji melalui bagian dalam pedestal dasar.

Kemudian benda uji dikonsolidasi dengan tegangan keliling

efektif σ3’ = (σ3 - u0). (Catatan: udara tidak boleh digunakan

sebagai medium tekanan).

(d) Apabila benda uji dibebani secara vertikal melalui batang

tekan yang ditingkatkan secara bertahap (biasanya disebut

tegangan deviator = ó1 - ó3), akan menimbulkan keruntuhan

geser pada benda uji. Tegangan aksial dapat dikerjakan

dengan kecepatan konstan (kontrol regangan) atau dengan

cara inkremen tekanan hidraulik atau berat mati atau

tekanan hidraulik (kontrol tegangan) sampai benda uji

runtuh.

(e) Beban aksial yang dikerjakan pada batang tekan (ram) dan

besarnya beban diukur dengan cincin beban yang dilengkapi

dengan arloji ukur atau dengan sel beban elektronik.

Sambungan lainnya digunakan untuk mengukur drainase

yang masuk atau keluar benda uji, atau tekanan air pori.

Defleksi dipantau dengan indikator dial, LVDT atau DCDT.

Ada beberapa macam uji triaksial, yaitu:

(a) Uji UU (unconsolidated undrained shearing test)

Di dalam pengujian tidak diperkenankan terjadi

drainasi (termasuk udara) serta kehilangan tekanan air

pori. Hasil uji bergantung pada derajad kejenuhan (S)

benda uji. Jika S=100% akan diperoleh kuat geser tak

terdrainasi Su. Uji ini tidak dapat diaplikasikan pada

tanah berbutir kasar

(b) Uji CU (consolidated undrained shearing test)

Setelah tekanan pori hilang selama konsolidasi pada

tekanan tertentu, kemudian contoh yang dalam

keadaan jenuh air/tidak jenuh dimampatkan dibawah

kondisi undrain

Uji CU’ dengan pengukuran tekanan pori sangat

bermanfaat karena dapat karena dapat memberikan



III-15

pengukuran kuat geser tidak terdrainasi Su, baik dalam

ragam tekan maupun parameter tegangan efektif c’ dan

Ø’.

(c) Uji CD (consolidated drained shearing test)

Dalam hal ini contoh diuji dalam keadaan terdrainasi

penuh serta tekanan pori dibuang pada setiap tahap

pembebanan. Uji ini juga memberikan para meter c’

dan Ø’.

Hasil-hasil uji dapat disajikan sesuai dengan tegangan lingkaran Mohr

untuk mendapatkan parameter kekuatan (Gambar 3.7). Jika dilakukan

lebih dari dua atau tiga pengujian, sebaiknya hasil uji digambarkan

sebagai hubungan p-q, dengan q = ½ (σ1 - σ3) dan p’ = ½ (σ1’- σ3’)

seperti diperlihatkan dalam Gambar 3.8. Selain itu, seluruh lintasan

tegangan dari mulai sampai selesai dapat diikuti.

Gambar III. 6 - Alat uji traksial



III-16

Gambar III. 7 - Lingkaran Mohr tegangan efektif untuk uji triaksial terkonsolidasi tidak terdrainase

Gambar III. 8 - Selubung kekuatan p’- q’ efektif untuk uji triaksial terkonsolidasi tidak terdrainase



III-17

(2) Uji kuat geser langsung

Uji kuat geser langsung mempunyai tujuan untuk mengukur kuat

geser tanah sepanjang permukaan bidang datar yang telah

ditentukan sebelumnya (horisontal).

Prosedur uji :

(a) Uji geser langsung (DS) dilakukan dengan menempatkan

benda uji ke dalam boks geser bentuk silinder atau kotak

yang terbelah dalam bidang horisontal. Alat DS diperlihatkan

dalam Gambar 3.9

(b) Beban vertikal (normal) dikerjakan pada benda uji yang

diperbolehkan mengalami konsolidasi.

(c) Bagian atas atau bawah kotak digerakkan dengan kecepatan

konstan, sedangkan pada bagian kotak lainnya beban

horisontal diukur dengan cincin beban.

(d) Uji ini diulangi minimal tiga kali dengan menggunakan

tegangan normal yang berbeda(σN’).

(e) Hasil uji diplot dalam bentuk grafik hubungan tegangan geser

(τ) dengan pergerakan horisontal (δ), dan sesuai dengan ô

vs óN’.

(f) Dari hasil plotting yang terakhir ditentukan hubungan antara

nilai-nilai kohesi efektif dan sudut geser dalam.



III-18

Gambar III. 9 - Alat uji geser langsung

Gambar III. 10 - Contoh hasil uji DS pada lempung terkonsolidasi

normal

Walaupun ada kelemahan, uji geser langsung masih tetap banyak

digunakan karena sederhana dan mudah dilaksanakan. Alat ini

menggunakan jumlah tanah yang lebih kecil daripada alat triaksial

standar, sehingga waktu konsolidasi lebih singkat. Uji kotak geser

langsung (DS) dengan laju uji rendah akan memberikan nilai

parameter kuat geser efektif c’ dan ö‘ yang handal atau terpercaya

(lihat Gambar III.10).

Pengulangan siklus geser sepanjang arah yang sama

memberikan parameter kuat geser residual (cr’ dan ör‘). Uji geser

langsung dapat diaplikasikan khususnya pada desain fondasi



III-19

yang diperlukan untuk menentukan sudut geser antara tanah dan

material fondasi yang dibangun, misalnya geseran antara dasar

fondasi beton dan tanah di bawahnya. Dalam hal ini, kotak bawah

diisi dengan tanah dan kotak atas terdiri atas material fondasi.

c) Permeabilitas

Permeabilitas dipengaruhi oleh ukuran butiran dan volume pori-pori

tanah. Permeabilitas akan semakin besar pada butiran berukuran

besar, begitu pula sebaliknya dan juga akan berkurang bila kepadatan

ditingkatkan. Tingkat permeabilitas atau biasa disebut koefisien

permeabilitas/filtrasi biasa ditampilkan dalam satuan cm/dt. Koefisien

permeabilitas dapat diperoleh dari uji di lapangan dan di laboratorium.

Dilaboratorium uji dapat dilakukan untuk contoh tidak terganggu, cetak

ulang atau dipadatkan. Untuk tanah kasar, cocok diukur dengan uji

tinggi tekan tetap (constant head), untuk tanah berbutir halus diukur

dengan uji tinggi tekan jatuh (falling head). Uji dilakukan dengan

mengacu pada prinsip rumus Darcy sbb:

Q = K i A

dimana :

Q = debit yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu

(cm3/dt). K = koefisien filtrasi (cm/dt), menunjukkan tingkat

permeabilitas bahan tanah.

i = gradien hidrolik

A = penampang lintang (cm2 ).



III-20

Gambar III. 11 - Skema uji kelulusan air (a) uji tinggi tekan tetap, (b) uji tinggi tekan jatuh

d) Konsolidasi

Konsolidasi adalah pemampatan tanah yang disebabkan oleh proses

keluarnya air pori dari tanah secara berangsur-angsur akibat

pembebanan secara konstan. Kemampuan konsolidasi suatu material

dapat diketahui dengan cara membebani suatu contoh material yang

jenuh air sehingga terjadi konsolidasi yang diakibatkan oleh proses

pengerutan karena keluarnya air pori dari celah-celah butiran.

Semakin kecil koefisien filtrasi suatu material, akan semakin lama pula

waktu yang dibutuhkan untuk mengeluarkan air pori dari material

tersebut, demikian pula penurunan yang terjadi juga akan semakin

lambat. Semakin banyak kandungan kerikil dalam tanah, maka

konsolidasinya juga semakin kecil

Uji konsolidasi dilakukan untuk mengetahui parameter kompresibilitas

(Cc, Cs, Cr), kekakuan sesuai dengan modulus tertahan (D’ = 1/mv),

tegangan prakonsolidasi (σp’), laju konsolidasi (cv), laju rayapan (Cá),



III-21

dan nilai perkiraan kelulusan air (k). Berdasar hasil uji konsolidasi,

dapat diperkirakan besarnya penurunan pondasi atau puncak timbunan

tanggul dan bendungan.

Gambar III. 12 - Ilustrasi prinsip uji konsolidasi

e) Tanah bersifat khusus

Dalam penyiapan desain bangunan air, sering dijumpai tanah atau

batuan alami yang bersifat khusus, yang perlu lebih kehati-hatian

dalam penanganannya, adalah tanah dispersif, tanah lunak, dan lain

sebaginya seperti disajikan pada tabel 3.3 yang memperkenalkan cara

identifikasi, kesulitan pengambilan contoh, cara uji dan sifat teknis dari

jenis-jenis tanah tersebut.

(1) Tanah dispersif.

Dilapangan tanah dispersif dapat diperkirakan berdasar tanda-

tanda yang sering terlihat di lapangan berupa rongga kecil sampai

besar di permukaan tanah. Untuk memastikan apakah suatu tanah

termasuk dipersif atau tidak, dilaboratorium biasanya dilkukan uji

pinhole (SNI-03-3405-1994). Tanah lempung yang mudah tergerus

disebabkan karena proses pelarutan dikategorikan sebagai

lempung bersifat khusus yang disebut sebagai tanah dispersif

(dispersive clays). Uji dilakukan pada contoh tanah lempungan

tidak terganggu ataupun yang dicetak ulang. Benda uji ditempatkan

dalam alat uji pinhole seperti diperlihatkan pada Gambar III.13,

dengan memberi lubang ukuran 1 mm. Kemudian di aliri air dengan

menjaga tinggi tekanannya secara konstan yaitu secara berurutan



III-22

dengan beda tinggi 50 ;180 ;380 dan 1020 mm. Jumlah air yang

mengalir yang mengalir ke dalam gelas ukur dalam waktu tertentu

diukur dan warna air diamati.

Dari hasil uji, kemudian tanah diklasifikasi menjadi ND1, ND2, ND3

dan ND4 (lempung non dispersif tingkat 1, 2, 3 dan 4) atau kategori

dispersif D1 dan D2 yaitu jenis tanah yang sangat berpotensi

mengalami proses pelarutan dan sangat berbahaya untuk

bangunan air.

Gambar III. 13 - Alat uji pinhole untuk tanah lempung

2) Tanah lunak

Tanah lunak adalah tanah yang mempunyai kuat geser rendah dan

sifat kompresibilitas tinggi. Pada umumnya lapisan tanah ini selalu

dalam kondisi terendam air atau mempunyai kadar air yang tinggi.

Tanah lunak banyak dijumpai dipesisir timur Sumatra, Kalimantan

dan Irian

Tanah lunak juga merupakan salah satu jenis dari tanah bersifat

khusus atau tanah bermasalah (problematic soil) yang apabila tidak



III-23

diselidiki secara seksama dapat menimbulkan masalah

ketidakstabilan dan pergerakan/deformasi berlebihan yang

membahayakan bangunan diatasnya. Tanah yang dimaksud dapat

berupa tanah lempungan atau lanauan baik mengandung organik

maupun inorganik. Untuk jenis tanah ini sulit untuk memperoleh

contoh tanah tidak terganggu, sebagai gantinya dapat dilakukan uji

lapangan, misal dengan pisokonus atau uji baling.

Berdasarkan kuat geser dan daya dukungnya, tanah lunak dapat

dibagi menjadi 2 kelompok, seperti Tabel 3.3di bawah ini.

Tabel 3. 3 - Kelompok Tanah Lunak

No. Konsistensi

Kuat geser

Undrained,Su,

(kN/m2)

Perlawanan

konus

Sondir, qc

(kg/cm2)

Standard

Penetraion

Test, NSPT

(Pukulan/30

cm)

I

1.

2.

Tanah Lempungan

- Sangat lunak

- Lunak

< 12.5

12.5 – 25.0

< 5

5 - 10

< 3

3 - 5

II. Tanah pasiran /

lanauan -

< 10 -



III-24

Tabel 3. 4 - Ikhtisar cara identifikasi, kesulitan pengambilan contoh, cara uji dan karakteristiknya.



III-25

3.3. Latihan

1. Sebutkan dan jelaskan sifat fisik tanah (index properties) yang

diperoleh dari uji laboratorium.

2. Sebutkan dan jelaskan sifat teknis tanah (engineering properties) yang

diperoleh dari uji laboratorium.

3. Jelaskan manfaat hasil uji sifat fisik dan sifat teknis tanah dalam rangka

merencanakan sebuah konstruksi bangunan di lahan rawa lebak.

3.4. Rangkuman

Secara garis besar sifat tanah dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

(a) sifat fisik (index properties), dan

(b) sifat teknis (engineering properties)

Pengujian sifat fisik tanah, dimaksudkan untuk memperoleh gambaran

menyeluruh dan rinci, mengenai sifat fisik, antara lain:

(a) berat isi (γn)

(b) berat jenis (Gs)

(c) \kadar air (Wn)

(d) susunan butiran (m%)

(e) batas-batas atterberg (batas cair (wL), batas plastis (wP), batas kerut

(shrinkage limit), dll.

Pengujian sifat teknis tanah, dimaksudkan untuk memperoleh gambaran

menyeluruh dan rinci, mengenai sifat teknis tanah, antara lain:

a) Kepadatan

b) Permeabilitas

c) Kuat geser

d) Konsolidasi



III-26

Tanah lunak adalah tanah yang mempunyai kuat geser rendah dan sifat

kompresibilitas tinggi. Pada umumnya lapisan tanah ini selalu dalam kondisi

terendam air atau mempunyai kadar air yang tinggi. Tanah lunak banyak

dijumpai dipesisir timur Sumatra, Kalimantan dan Irian

Tanah lunak juga merupakan salah satu jenis dari tanah bersifat khusus

atau tanah bermasalah (problematic soil) yang apabila tidak diselidiki

secara seksama dapat menimbulkan masalah ketidakstabilan dan

pergerakan/deformasi berlebihan yang membahayakan bangunan

diatasnya. Tanah yang dimaksud dapat berupa tanah lempungan atau

lanauan baik mengandung organik maupun inorganik. Untuk jenis tanah ini

sulit untuk memperoleh contoh tanah tidak terganggu, sebagai gantinya

dapat dilakukan uji lapangan, misal dengan pisokonus atau uji baling.



IV-1

BAB IV

TANAH DI DAERAH RAWA LEBAK

Setelah mempelajari materi ini peserta diklat diharapkan akan dapat menjelaskan

jenis tanah di daerah rawa lebak.

4.1. Umum

Sebagaimana diketahui, umumnya jenis tanah yang terdapat pada lahan

rawa lebah adalah tanah lunak, walaupun kadang ditemukan juga tanah

yang agak keras dengan adanya tanah berpasir maupun lapisan pasir.

Tanah terdiri dari butiran-butiran mineral yang memiliki ikatan yang lemah

serta memiliki bentuk dan ukuran, bahan organik, air dan gas yang

bervariasi. Jadi tanah meliputi gambut, organik, lempung, lanau, pasir dan

kerikil atau campurannya.

Sistem klasifikasi tanah yang umum digunakan di Indonesia adalah sistem

yang telah dikembangkan di Amerika Serikat yang lebih dikenal dengan

sistem klasifikasi ”Unified Soil Classification System (USCS)”.

USCS mengklasifikasikan tanah berdasarkan ukuran dan distribusi ukuran

partikel dan sifat-sifat butir halus yang dikandungnya. Sistem ini

menggolongkan tanah kedalam tiga kategori utama :

a) Tanah berbutir kasar

b) Tanah berbutir halus

c) Tanah dengan kadar organik tinggi

Pada daerah rawa lapisan tanah umumnya terdiri dari tanah lunak (soft

soil).

Dalam panduan Geoteknik oleh pusat litbang jalan, penggunaan istilah

“tanah lunak” berkaitan dengan

tanah-tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara seksama

dapat menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka

panjang yang tidak ditolerir ; tanah tersebut mempunyai kuat geser

yang rendah dan kompresibilitas yang tinggi.



IV-2

Tanah lunak dibagi dalam dua tipe : lempung lunak, dan gambut.

a) Lempung Lunak

Tanah jenis ini mengandung mineral-mineral lempung dan

mengandung kadar air yang tinggi, yang menyebabkan kuat geser yang

rendah. Dalam rekayasa geoteknik istilah ”lunak” dan ”sangat lunak”

khusus didefinisikan untuk lempung dengan kuat geser seperti

ditunjukkan pada tabel 4.1.

Tabel 4. 1 - Definisi Kuat Geser Lempung Lunak

Konsistensi Kuat Geser

kN/m2

Lunak 12.5 – 25

Sangat Lunak < 12.5

Sebagai indikasi dari kekuatan lempung-lempung tersebut prosedur

identifikasi lapangan pada tabel 4.2 memberikan beberapa petunjuk.

Tabel 4. 2 - Indikator Kuat Geser tak terdrainase tanah-tanah lempung lunak

Konsistensi Indikasi Lapangan

Lunak Bisa dibentuk dengan mudah dengan jari

tangan

Sangat Lunak Keluar di antara jari tangan jika diremas

dalam kepalan tangan

b) Gambut

Suatu tanah yang pembentuk utamanya terdiri dari sisa-sisa tumbuhan.

Tipe tanah yang ketiga yaitu, lempung organik adalah suatu material

transisi antara lempung dan gambut, tergantung pada jenis dan

kuantitas sisa-sisa tumbuhan tanah organik bisa berperilaku seperti

lempung atau gambut. Dalam rekayasa geoteknik, klasifikasi ketiga tipe

tanah tersebut dibedakan berdasarkan kadar organiknya, sebagai

berikut :



IV-3

Tabel 4. 3 - Tipe tanah berdasarkan kadar organik

Jenis Tanah Kadar Organik

Lempung < 25

Lempung Organik 25 – 75

Gambut > 75

4.2. Tanah Lunak

Dalam panduan Geoteknik ini penggunaan istilah “ tanah lunak” berkaitan

dengan

tanah-tanah yang jika tidak dikenali dan diselidiki secara seksama dapat

menyebabkan masalah ketidakstabilan dan penurunan jangka panjang

yang tidak ditoledir ; tanah terebut mempunyai kuat geser yang rendah dan

kompresibilitas yang tinggi.

Panduan geoteknik digunakan untuk timbunan dengan ketinggian normal.

Timbunan yang lebih tinggi masih memerlukan perhatian dan analisis

terhadap stabilitas dan penurunan, termasuk tanah lunak. Tanah lunak

dibagi dalam dua tipe : lempeng lunak, dan gambut.

a) Lempung Lunak


mengandung kadar air yang tinggi, yang menyebabkan kuat geser yang

rendah. Dalam rekayasa geoteknik istilah ”lunak” dan ”sangat lunak”

khusus didefinisikan untuk lempung dengan kuat geser seperti

ditunjukkan pada tabel 4.4.

Tabel 4. 4 - Definisi Kuat Geser Lempung Lunak

Konsistensi Kuat Geser kN/m2

Lunak 12.5 – 25

Sangat Lunak < 12.5

Sebagai indikasi dari kekuatan lempung-lempung tersebut prosedur

identifikasi lapangan pada tabel 4.5 memberikan beberapa petunjuk.



IV-4

Tabel 4. 5 - Indikator Kuat Geser tak terdrainase tanah-tanah lempung lunak

Konsistensi Indikasi Lapangan

Lunak Bisa dibentuk dengan mudah dengan jari

tangan

Sangat Lunak Keluar di antara jari tangan jika diremas

dalam kepalan tangan

b) Gambut

Suatu tanah yang pembentuk utamanya terdiri dari sisa-sisa tumbuhan.

Tipe tanah yang ketiga yaitu, lempung organik adalah suatu material

transisi antara lempung dan gambut, tergantung pada jenis dan

kuantitas sisa-sisa tumbuhan tanah organik bisa berperilaku seperti

lempung atau gambut.

Dalam rekayasa geoteknik, klasifikasi ketiga tipe tanah tersebut

dibedakan berdasarkan kadar organiknya, sebagai berikut :

Tabel 4. 6 - Tipe tanah berdasarkan kadar organik

Jenis Tanah Kadar Organik

Lempung < 25


Gambut > 75

Pada dasarnya semua jenis tanah tersebut adalah ”berumur resen”

dalam istilah geologi, yaitu berumur kurang dari 10.000 tahun. Periode

geologi ini juga biasa dikenal sebagai holosen. Penyebaran endapan ini

bisa dilihat pada gambar 4.1. Pada gambar tersebut endapan-endapan

Kwarter termasuk juga endapan alluvial yang berbutir kasar, akan tetapi

sebagian besar daerah yang ditunjukkan terdiri dari tanah lunak.



IV-5

Gambar IV. 1 - Lokasi Rawa di Indonesia

4.3. Klasifikasi

Sistem klasifikasi tanah yang umum digunakan di Indonesia adalah sistem

yang telah dikembangkan di Amerika Serikat yang lebih dikenal dengan

sistem klasifikasi Unified ”(Unified Soil Classification System (USCS)”.

Sebagaimana sistem klasifikasi lainnya yang digunakan diseluruh dunia.

Sistem USCS membagi tanah menjadi tiga kelompok utama : tanah berbutir

kasar, tanah berbutir halus dan tanah dengan kandungan organik yang

tinggi. Lebih jauh dalam panduan ini tanah berbutir halus dibagi lagi

menjadi tiga kelompok berdasarkan kandungan organiknya, sebagaimana

terlihat dalam Tabel 4.7.

Tabel 4. 7 - Klasifikasi Tanah berdasarkan Kadar Organiknya

Kadar Organik Kelompok Tanah

> 75% Gambut

25% - 75% Tanah Organik

< 25% Tanah dengan Kadar Organik Rendah

4.3.1. Tanah Inorganik Berbutir Halus

Klasifikasi tanah inorganik dan tanah organik yang berbutir halus mengikuti

sistem yang digunakan dalam sistem USCS untuk tanah berbutir halus,

dimana tanah berbutir halus dibagi dalam sub kelompok sebagai lanau (M)

dan lempung (C). Lanau adalah tanah berbutir halus yang memiliki nilai



IV-6

Batas Cair dan Indeks Plastisitas yang jika diplot ke dalam grafik pada

gambar 4.2 akan berada di bawah garis-A, sementara untuk lempung akan

berada diatas garis tersebut. Kekuatan geser undrain (CU) untuk tanah

lempung atau diskripsi klasifikasi lihat tabel 4.8.

Tabel 4. 8 - Konsistensi tanah lempung

Consistency Cu (kPa)

Sangat Lunak < 12,5

Lunak 12,5 – 2.5

25 – 50

50 – 100

100 – 200

> 200

Gambar IV. 2 - Batas-batas Atterberg untuk Tanah Organik dan Inorgani

4.3.2. Tanah Organik.

Tanah organik (O) adalah tanah yang dikelompokkan sedemikian

berdasarkan kandungan organiknya, dimana dalam panduan ini

didefinisikan sebagai tanah yang memiliki kandungan organik 25% hingga

75%. Selanjutnya, tanah organik ini dikelompokkan lagi menjadi kelompok

OL dan OH berdasarkan tingkat plastisitasnya.

4.3.3. Gambut.

Gambut (PT) adalah jenis yang memiliki kadar organik lebih dari 75%.

Selanjutnya berdasarkan kandungan seratnya, gambut dikelompokkan

kembali menjadi dua kelompok :



IV-7

Kadar Serat Kelompok

Gambut

< 20% Amorf

> 20% Berserat

Sistem klasifikasi yang lengkap untuk tanah organik dan inorganik

ditunjukkan pada gambar IV.3.

Gambar IV. 3 - Klasifikasi Tanah untuk Lempung Inorganik, Lempung Organik, dan Gambut

4.4. Pembentukan Gambut

Gambut biasanya dihubungkan dengan material-material alam yang

memiliki kompresibilitas yang tinggi dan kuat geser yang rendah. Material

tersebut terdiri dari terutama jaringan nabati yang memiliki tingkatan

dekomposisi yang bervariasi. Umumnya memiliki warna coklat tua sampai

hitam dan karena berasal dari tumbuh-tumbuhan yang mengalami

pembusukan maka memiliki bau yang khas dan konsistensi yang lunak

tanpa memperlihatkan plastisitas yang nyata dan tekstur mulai dari berserat



IV-8

sampai dengan amorf. Di sekitar area gambut ditemukan tanah-tanah

organik dengan kandungan organik yang bervariasi.

Gambut bisa ditemui dipegunungan, dataran-dataran tinggi dan rendah.

Gambut terbentuk pada kondisi iklim yang berbeda-beda : tropis, sedang

dan dingin. Jika diklasifikasikan berdasarkan topografi, gambut bisa berupa

gambut dataran tinggi, gambut dicekungan atau gambut pantai.

Van de Meene (1984) menjelaskan pembentukan gambut di Asia Tenggara

dengan suatu proses yang dimulai 18000 tahun yang lalu. Pembentukan

gambut di lihat dari sudut pandang geologi bisa dijelaskan sebagai berikut :

a) Sejak akhir Pleistosen sebagian besar lautan menyusut terkumpul

membentuk salju pada dataran tinggi dan deretan pegunungan yang

tinggi. Daerah-daerah di mana deposit gambut sekarang dijumpai

yaitu : Sumatra, Kalimantan, Sulawesi, merupakan sebagian besar

paparan Sunda dan Irian Barat merupakan sebagian besar paparan

sahul.

b) Pada saat es mulai mencair, paparan tersebut secara bertahap

tenggelam sampai dengan sekitar 5500 tahun yang lalu, saat muka

air laut tertinggi dicapai.

c) Sejak itu material-material klastik berpindah dari daerah dataran

tinggi bagian menuju laut melalui sungai. Secara bertahap dataran

pantai meluas ke arah laut dan di dataran terbentuk tanggul alami

seperti terlihat pada Gambar IV.4. dan Gambar IV.5.



IV-9

Gambar IV. 4 - Skema Pembentukan Dataran Pantai yang Tertutup Oleh Gambut

Gambar IV. 5 - Profil Sungai yang Dipisahkan Oleh Tanggul Alam

Pembentukan gambut dimulai dari dataran kearah pinggir rawa-rawa

bakau. sedimen-sedimen halus yang terbawa oleh sungai tersangkut

pada akar-akar bakau membentuk daratan baru.

d) Dataran pantai dan tanggul alami yang terbentuk dengan cara ini

drainasenya sangat buruk dan menjadi daerah berawa. Danau-

danau yang dangkal terbentuk dan sisa-sisa tumbuhan air mulai

terakumulasi dan secara bertahap danau-danau tersebut terisi

tumbuh-tumbuhan hutan. Situasi ini menciptakan suatu lingkungan

danau seperti terlihat pada gambar IV.6.



IV-10

Gambar IV. 6 - Daerah Danau atau Rawa

e) Pada tahap awal tumbuhan hidup dari akar-akar yang menyerap

nutrisi-nutrisi dari lempung atau lanau dan pasir (selanjutnya disebut

tanah mineral).

f) Pada tahap berikutnya setelah sisa-sisa tumbuhan terakumulasi

yang jarak antara permukaan dan tanah mineral bertambahn jauh,

akar-akar tumbuhan tidak lagi bisa mencapai tanah mineral dan

tumbuh-tumbuhan harus bisa hidup dari nutrisi tanaman yang ada

pada sisa-sisa tanaman yang mulai membentuk lapisan gambut.

g) Akibat level permukaan gambut bertambah, air banjir sungai yang

membawa zat mineral tidak mencapai level tumbuhan dan

selanjutnya akar tumbuh-tumbuhan menjadi lebih bergantung pada

suplai nutrisi yang berasal dari air hujan dan akumulasi sisa-sisa

tumbuhan, seperti diperlihatkan pada Gambar IV.7.



IV-11

Gambar IV. 7 - Pembentukan Lingkungan Sungai yang terdiri dari

Berbagai Jenis Gambut (Van de meene, 1984)

Oleh karena itu asal asul deposit gambut dibagi menjadi dua tipe :

a) Gambut Topogenous yang terbentuk pada cekungan oleh

tumbuhan melalui proses dari c sampai e diatas.

b) Gambut Ombrogenous yang dibentuk oleh tumbuhan yang

berkembang melalui proses dari f ke g di atas.

Perkembangan gambut Ombrogenouslebih lanjut, nutrisi secara

bertahap berkurang oleh pelindihan dan vegetasi semakin kurang

rimbun dan bervariasi. Sebagai akibat dari berkurangnya zat organik

laju pertumbuhan gambut berkurang dan untuk jangka panjang hal

ini berkembang menjadi suatu bentuk yang dikenal sebagai hutan

padang seperti terlihat pada gambar IV.8. Keberadaan gambut

dataran rendah bisa dibedakan menjadi dua lingkungan fisiografis

yang berbeda (Van de Meene, 1984).



IV-12

Pertama, situasi lagoon, daerah gambut terletak di antara pantai

berpasir dan kaki bukit. Penggenangan oleh sungai bisa membentuk

tanggul alami yang rendah dan karena suplai nutrisi yang rutin dalam

bentuk mineral, suatu hutan rawa-rawa campuran tumbuh di daerah

tersebut. Lebih jauh, pada daerah pedalaman terbentuk hutan

padang.

Kedua, situasi delta, deposit pantai yang terutama terdiri dri lumpur

dimana vegetasi nipah dan rawa-rawa bakau terbentuk. Semakin ke

dalam vegetasi secara bertahap berubah menjadi hutan padang

Ombrogenous seperti diperlihatkan pada Gambar.

Gambar IV. 8 - Keberadaan Gambut Dataran Rendah pada Dua

Lingkungan Fisiografis yang Berbeda (Van de Meene, 1984)



IV-13

Pembentukan rawa-rawa gambut pada suatu estarium terlihat pada

Gambar IV.9.

Gambar IV. 9 - Hipotesa Pembentukan Suatu Rawa-rawa Gambut

4.4.1. Gambut di Indonesia

Gambut tropis mencakup kurang lebih 50 juta hektar atau 10 persen dari

luas dataran gambut di seluruh dunia. Luas gambut di Indonesia

diperkirakan antara 18 dan 27 juta hektar. Oleh karena itu, luas gambut di

Indonesia merupakan yang ketiga terbesar didunia.

Sejumlah besar daerah di Sumatra dan terutama Kalimantan mengandung

tanah gambut yang luas banyak, yang di bawahnya terdapat lapisan tanah

lunak sampai dengan kenyal. Gambut-gambut tersebut berusia muda,

berserat dan sangat kompresibel. Pada kebanyakan kasus ada bukti yang



IV-14

menunjukkan sedikit penguraian organik daun-daun, ranting-ranting pohon

dan semak-semak yang nyata terlihat. Sebagian besar deposit gambut ini

adalah berjenis Ombrogenous (Radjaguguk, ref). Pada daerah pantai, tebal

maksimum deposit adalah 2 meter sementara pada daerah pedalaman

ditemui deposit yang lebih dalam (Adrene, ref). Di Sumatra, ketebalan

maksimum gambut tercatat 16 meter, sementara ketebalan sampai dengan

20 meter ditemui di Kalimantan.

Pada dataran rendah Kalimantan penyebaran maksimum gambut ditemui

pada alluvium marin sepanjang pantai barat dan selatan, dan ke arah

bawah mencapai sungai Barito dan sungai-sungai yang mengalir ke

Selatan. Di pedalaman, rawa-rawa gambut terbentuk di sekitar sungai

Kapuas dan Mahakam (Mackinnon dan Artha 1981). Deposit gambut yang

lebih besar ditemui di hutan bakau belakang pantai di Kalimantan dan di

daerah pantai dan delta Sarawak dan Brunei yang merupakan gambut rawa

Ombrogenous (Driesen, 1977 ; Morley 1981).

Gambut-gambut juga terbentuk pada lembah yang drainasenya buruk pada

lokasi yang tinggi dan merupakan karakteristik hutan hujan pegunungan

atas (Gunung Kinibalu) (Whitemore, 1984a). Lapisan gambut yang tipis

juga ditemui pada permukaan hutan yang terendam air secara periodik.

Pembedaan jenis-jenis gambut yang agak detail diberikan oleh Siefferman

et al pada Gambar IV.10.



IV-15

Gambar IV. 10 - Jenis-jenis gambut pada Sebagian kalimantan Tengah

Sampai batas-batas tertentu, macam gambut dan ketebalannya dapat

diperkirakan dari lokasi terdapatnya dan hutan yang menutupinya (jika

masih ada).

Rieley (1991), yang dikutip sebagai kesimpulan oleh Andersen, dari tipe

hutan yang ditemukan mulai pinggir ke tengah kubah gambut, dapat dilihat

pada Table 4.9, sebagai berikut :

Tabel 4. 9 - Kesimpulan komunikasi urutan tipe-tipe pada gambut rawa di Serawak (Rieley, 1991)

Tipe 1 Gonystylus-Dactylocladus-Noscortechnicion (hutan rawa

campuran). Struktur dan fisiognomi sesuai dengan hutan hujan hijau

dipterocorp pada tanah mineral.

Tipe 2 Shorca albida-Gonstylus-Stenonurus association, sesuai tipe 1

tetapi didominasi oleh pohon besar Shorca albida yang terpencar.

Tipe 3 Shorca albida cosnociation. Kumpulan Shorca albida, merupakan

pohon yang sangat tinggi bervariasi 45 m 60 m, didominasi oleh Shorca

albida

Tipe 4 Shorca albida-Litsca-Parastemon. Selain tinggi dan lebat, terdiri

dari pohon yang lebih kecil yang memberikan kenampakkan seperti kutub.

Tipe 5 Tristania-Palaquium-Parastemon. Transisi tipe 4 dan 6

Tipe 6 Combrotocarpus-Dactycladus. Tipe ini mirip batang-batang daerah

sawana dibanding hutan hujan tropis daerah rendah.



IV-16

Hubungan antara jarak dari sungai dan tebal gambut telah diidentifikasi

pada kubah gambut di Kalimantan, sebagai ditunjukkan pada gambar IV.11.

Gambar IV. 11 - Kedalaman Gambut di Kalimantan

Hutan bakau tersebar luas pada tanah alluvial yang terendam dalam waktu

yang lama oleh air tawar. Mereka berasosiasi dengan rawa-rawa pantai,

danau yang kering dan cekungan sungai dataran rendah yang besar

(Contoh di Kalimantan, Kapuas, Mahakam tengah, Barito dan Negara,

Seruyam dan Kahayan).

Lingkungan rawa-rawa air tawar mengandung tanah dan vegetasi yang

sangat heterogen. Meskipun hanya beberapa centimeter gambut mungkin

dijumpai, keragaman hutan ini agak berbeda dari hutan rawa gambut yang

dalam.

Gambar berikut ini memberikan gambaran perbedaan jenis-jenis vegetasi

yang ditemui di lembah Sungai Negara, Kalimantan Selatan.



IV-17

Gambar IV. 12 - Rantai Vegetasi (hipotesis) Lembah Sungai Negara

4.4.2. Sifat – sifat Geoteknik dari Gambut

Gambut dan tanah lempung dengan kadar organik yang tinggi sangat

berbeda sifatnya dengan lempung organik. Faktor yang mempengaruhi

perilaku tekniknya adalah jumlah kandungan material organik serta proses

terbentuknya.

Sangat sulit untuk memisahkan kedua faktor penyebab ini, oleh karenanya

dalam pembahasan selanjutnya, kedua faktor tersebut akan dibahas secara

bersamaan:

1) Faktor yang Mempengaruhi Perilaku Gambut

a) Berat Jenis

Tanah adalah campuran dari tanah mineral yang umumnya

memiliki nilai berat jenis 2.7, dan bahan organik dengan nilai berat

jenis sekitar 1.4, maka dapat dikatakan bahwa berat jenis akan

tergantung pada kadar organik. Hal ini telah dibuktikan oleh

Skemton & Petley (1970), dalam pengamatannya pada tanah dari

daerah dengan iklim sedang. Untuk tanah di Indonesia, sebuah

hubungan yang sama dapat juga digunakan, tetapi diperlukan

asumsi bahwa tanah tersebut memiliki berat jenis yang lebih

tinggi, baik untuk tanah mineral maupun gambut. Rahadian et al.

(2001) menampilkan data yang menunjukan nilai berat jenis unttuk



IV-18

tanah mineral tersebut bervariasi antara 2.7 hingga 2.9 dan untuk

gambut bervariasi antara 1.4 hingga 1.7.

b) Batas Cair (Liquid Limit)

Pengujian batas cair membutuhkan peremasan tanah yang cukup.

Akibatnya kemas (fabric) gambut, dan terutama kadar serat, jauh

menurun. Oleh karenanya pengujian ini memiliki nilai yang sangat

terbatas sebagai petunjuk (indicator) sifat-sifat gambut, terutama

gambut berserat yang ditemukan di Indonesia.

Gambar IV.13. memperlihatkan data dari Tempat Uji Timbunan

Berengbengkel (Seri Lubang Bor 200) dan membandingkannya

dengan data yang lain, dalam hal kehilangan berat akibat

pembakaran; untuk tujuan pengamatan ini kehilangan berat akibat

pembakaran diasumsikan sama dengan kadar organik yang

kurang lebih cukup tepat.

Beberapa hasil uji untuk lempung inorganik dan lempung organik

mendekati hubungan-hubungan yang diberikan oleh Skemton &

Petley (1970), sementara sampel-sampel gambut murni

memperlihatkan nilai-nilai dibawah yang ditunjukan oleh Skempton

& Petley.

Data dari Farrel dkk. (1994) cocok dengan data Berengbengkel

untuk lempung organik, tetapi untuk kadar organik yang tinggi

memperlihatkan batas cair yang jauh lebih tinggi. Farrell dkk. juga

memperlihatkan suatu hubungan dari Miyakawa, yang tidak cocok

dengan Berengbengkel



IV-19

Gambar IV. 13 - Hubungan Antara Pengujian Indeks terhadap Kadar Organik (sebagai akibat Kehilangan Pembakaran)

c) Kompresibilitas (Compressibility)

Farrell dkk. (1994) memperlihatkan bahwa untuk gambut Irlandia

kompresibilitas Cc mempunyai hubungan dengan batas cair

sesuai dengan persamaan yang sudah dikenal:

10 Lc wkC

Dengan nilai k berkisarr antara 0,007 sampai 0,009

Untuk gambut berserat hubungan seperti itu tidak bisa diterapkan.

Pengujian konsolidasi pada gambut berserat dari Tempat Uji

Timbunan Berengbengkel memperlihatkan nilai-nilai Cc sampai 20

seperti terlihat pada Gambar IV.14.



IV-20

Gambar IV. 14 - Data Test Oedometer dari Berengbengkel

Sampel-sampel yang diuji arah horisontal memperlihatkan

kompresibilitas yang sangat rendah seperti ditunjukkan pada

Gambar IV.15. Dengan mengabaikan nilai pada kedalaman lebih

dari 7 m yang menunjukkan kompresibilitas yang sangat rendah,

gambut kurang lebih dua kali lebih kompresibel ke arah vertikal

dibandingkan ke arah horisontal, yang cenderung pendapat

bahwa gambut-gambut ini memiliki kecenderungan serat

berorientasi ke arah horisontal sebagai akibat kondisi-kondisi pada

saat terbentuknya.



IV-21

Gambar IV. 15 - Rasio Koefisien Kompresibilitas Vertikal terhadap Horizontal dari Lokasi Berengbengkel

Gambar IV. 16 - Hubungan Kadar Serat terhadap Kompresibilitas

untuk Gambut Berengbengkel

Harus diingat nilai-nilai Cc yang tinggi tidak bisa diterapkan

terhadap perhitungan penurunan tradisional regangan kecil,

karena hal ini akan memberikan jawaban yang sangat



IV-22

menyesatkan. Kompresibiltas gambut akan memberikan jawaban

yang sangat menyesatkan. Kompresibilitas gambut akan

berkurang sesuai dengan bertambahnya tegangan, meskipun

begitu bagaimana gambut berserat Berengbengkel berperilaku,

belum dipelajari secara detail.

d) Permeabilitas (Permeability)

Ong & Yogeswaran (1991) telah melakukan test pemompaan

(pumping tests) yang dilakukan pada gambut tropis yang berserat

di serawak. Hasilnya menunjukkan sebuah korelasi terbatas

antara permeabilitas dengan derajat pembusukan yang terjadi

(humification) seperti ditunjukkan pada Gambar 4.17.

Gambar IV. 17 - Permeabilitas dari Gambut

Ong & Yogeswaran (1991) juga mengidentifikasikan masalah-

masalah penting yang dapat terjadi pada waktu uji pemampatan

dalam gambut berserat dan juga menjelaskan bagaimana cara

mengatasi tersumbatnya sumur untuk pemampatan.



IV-23

Tabel 4. 10 - Permeabilitas dari Gambut (Barry et al, 1992) Deskrispsi Gambut Permeabilitas m/detik Referensi

Permukaan >10-1 Hobbs (1986)

Dasar dari “raised bog”

yang membusuk sedikit 3 x 10-5 Hobbs (1986)

Fen acrotelm di Rusia:

di dekat permukaan

di dekat dasar

3 x 10-5

6 x 10-7

Hobbs (1986)

Lapisan Gambut Irlandia

yang sangat membusuk

dan bersifat seperti agar-

agar

3 x 10-8 hingga 10-7 Hobbs (1986)

Gambut Sphagnum

H8 sampai H10

H3

6 x 10-8

10-5

Hobbs (1986)

Gambut Sedge H3 sampai

H5 10-5 Hobbs (1986)

Gambut Brushwood H3

sampai H6 10-5 Hobbs (1986)

Gambut Malaysia yang

asam dan berserat (Fibrous

acidic)

2 x 10-5 to 6 x 10-8 Toh et al (1990)

Barry dkk. (1992) menjelaskan pengujian permeabilitas dengan

pemompaan (permeability pumping tests) pada lapisan yang

dangkal di hutan gambut Riau (H5 sampai H6) yang menghasilkan

nilai permeabilitas antara 10-2 hingga 10-4 m/detik. Mereka juga

membandingkan hasil tersebut dengan data untuk gambut yang

telah dilakukan oleh para peneliti lain sebelumnya, sebagaimana

ditunjukan pada Tabel 4.9.

4.4.3. Karakteristik Gambut

A. Distribusi Penyebaran Gambut

Radjagukguk (1991) berdasarkan data dari penelitian yang dilakukan

oleh Soekardi dan Hidayat mengidentifikasikan areal penyebaran

gambut di Indonesia sebagaimana ditunjukan pada Tabel 4.11 berikut :



IV-24

Tabel 4. 11 - Daerah Gambut di beberapa Propinsi di Indonesia (Radjagukguk, 1991)

Propinsi Areal

(1000ha) %

Jawa Barat 25 < 0,1

Aceh 270 1,5

Sumatera Utara 335 1,8

Sumatera Barat 31 < 0,1

Riau 1704 9,2

Jambi 900 4,9

Sumatera Selatan 990 5,4

Bengkulu 22 < 0,1

Lampung 24 < 0,1

Kalimantan Barat 4610 24,9

Kalimantan Tengah 2162 11,7

Kalimantan Selatan 1484 8,0

Sulawesi Tengah 15 < 0,1

Sulawesi Selatan 1 < 0,1

Sulawesi Tenggara 18 < 0,1

Kepulauan Maluku dan lainnya 20 < 0,1

Irian Jaya 4600 24,9

Radjagukguk menampilkan data tersebut, berdasarkan studi yang dilakukan

oleh Euroconsult pada tahun 1983. Sedangkan untuk ketebalan gambut

pada beberapa propinsi di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 4.12.

Tabel 4. 12 - Distribusi Sebaran Gambut di Indonesia (Radjagukguk, 1991)

Propinsi

Penyebaran Berdasarkan ketebalan

gambut (%)

Total areal

Histosol dan

Tanah

Bergambut (ha)

Dangkal

0-150cm (sic)

Sedang

100-200cm

Dalam

> 200 cm

Riau 8,6 10.7 80.7 486 339

Jambi 33.4 9.3 57.3 168 163

Sumatera Selatan 63.0 11.5 25.5 317 784

Kalimantan Barat 39.5 34.6 25.9 100 754

Kalimantan Tengah

& Selatan 62.6 19.6 17.8 190 145

Total 1 263 185



IV-25

Sebuah kesimpulan penting dari Tabel 4.12 adalah bahwa di Kalimantan

sebagian besar dari Gambut yang ada memiliki ketebalan kurang dari 2

meter, sementara di Sumatera sebagian besar memiliki ketebalan lebih dari

dua meter. Sebagaimana akan dilihat selanjutnya, hal ini akan merupakan

faktor pengaruh utama terhadap rekomendasi strategis yang akan

diterapkan untuk pembangunan jalan dimasing-masing propinsi tersebut.

4.5. Latihan

1. Jenis tanah apakah yang umumnya terdapat pada daerah rawa

lebak ?

2. Apa yang dimaksud dengan tanah lempung organik, dan apa pula

yang dimaksud dengan tanah gambut ?

3. Jelaskan daya dukung tanah yang umumnya terdapat pada daerah

rawa lebak.

4.6. Rangkuman

Jenis tanah di daerah rawa lebak umumnya terdiri dari tanah lunak,

walaupun di beberapa tempat juga sering diperoleh jenis tanah pasir

maupun lempung berpasir.

Tanah lunak dibagi dalam dua tipe : lempung lunak, dan gambut.

a) Lempung Lunak


mengandung kadar air yang tinggi, yang menyebabkan kuat geser

yang rendah. Dalam rekayasa geoteknik istilah ”lunak” dan ”sangat

lunak” khusus didefinisikan untuk lempung dengan kuat geser yang

rendah sampai sangat rendah.

b) Gambut

Suatu tanah yang pembentuk utamanya terdiri dari sisa-sisa

tumbuhan. Tipe tanah lempung organik adalah suatu material transisi

antara lempung dan gambut yang dibagi dalam tiga jenis tanah,

tergantung pada jenis dan kuantitas sisa-sisa tumbuhan tanah organik

bisa berperilaku seperti lempung atau gambut. Dalam rekayasa

geoteknik, klasifikasi ketiga tipe tanah tersebut dibedakan

berdasarkan kadar organiknya, sebagai berikut :



IV-26

Tipe tanah berdasarkan kadar organik

Jenis Tanah Kadar Organik (%)

Lempung < 25


Gambut > 75

Gambut biasanya dihubungkan dengan material-material alam yang

memiliki kompresibilitas yang tinggi dan kuat geser yang rendah. Material

tersebut terdiri dari terutama jaringan nabati yang memiliki tingkatan

dekomposisi yang bervariasi. Umumnya memiliki warna coklat tua sampai

hitam dan karena berasal dari tumbuh-tumbuhan yang mengalami

pembusukan maka memiliki bau yang khas dan konsistensi yang lunak

tanpa memperlihatkan plastisitas yang nyata dan tekstur mulai dari berserat

sampai dengan amorf. Di sekitar area gambut ditemukan tanah-tanah

organik dengan kandungan organik yang bervariasi.

Gambut tropis mencakup kurang lebih 50 juta hektar atau 10 persen dari

luas dataran gambut di seluruh dunia. Luas gambut di Indonesia

diperkirakan antara 18 dan 27 juta hektar. Oleh karena itu, luas gambut di

Indonesia merupakan yang ketiga terbesar didunia.

Sejumlah besar daerah di Sumatra dan terutama Kalimantan mengandung

tanah gambut yang luas banyak, yang di bawahnya terdapat lapisan tanah

lunak sampai dengan kenyal. Gambut-gambut tersebut berusia muda,

berserat dan sangat kompresibel. Pada kebanyakan kasus ada bukti yang

menunjukkan sedikit penguraian organik daun-daun, ranting-ranting pohon

dan semak-semak yang nyata terlihat. Sebagian besar deposit gambut ini

adalah berjenis Ombrogenous (Radjaguguk, ref). Pada daerah pantai, tebal

maksimum deposit adalah 2 meter sementara pada daerah pedalaman

ditemui deposit yang lebih dalam (Adrene, ref). Di Sumatra, ketebalan

maksimum gambut tercatat 16 meter, sementara ketebalan sampai dengan

20 meter ditemui di Kalimantan.



IV-27

Pada dataran rendah Kalimantan penyebaran maksimum gambut ditemui

pada alluvium marin sepanjang pantai barat dan selatan, dan ke arah

bawah mencapai sungai Barito dan sungai-sungai yang mengalir ke

Selatan. Di pedalaman, rawa-rawa gambut terbentuk di sekitar sungai

Kapuas dan Mahakam (Mackinnon dan Artha 1981).



V-1

BAB V

KEGIATAN MEKANIKA TANAH

Setelah mempelajari materi ini peserta diklat diharapkan akan dapat menjelaskan kegiatan mekanika tanah

dalam rangka mendukung perencanaan teknis irigasi rawa lebak.

5.1. Umum

Pekerjaan penyelidikan tanah atau survey geoteknik dan mekanika tanah

yang telah dilakukan, dimaksudkan untuk mengetahui kondisi lapisan

bawah permukaan tanah (sub soil condition), terutama untuk mengetahui

sifat-sifat fisik dan mekanik dari lapisan-lapisan tanah yang menempati :

rencana tapak tanggul, pintu-pintu air dan bangunan-bangunan sipil lainnya

yang diperlukan. Selain itu melakukan survey borrow area untuk bahan

urugan tanggul. Dengan adanya survey geoteknik dan mekanika tanah ini,

maka diharapkan bahwa bangunan-bangunan sipil yang direncanakan

dapat lebih ekonomis dan efektif serta aman sesuai dengan sifat-sifat fisik

dan mekanik dari lapisan-lapisan tanahnya.

Tujuan pekerjaan survey geoteknik dan mekanika tanah ini adalah untuk

menganalisa/mengevaluasi kondisi lapisan tanah secara lebih detail,

sehingga dapat memudahkan perencana dalam mendesain bangunan sipil

baik untuk jangka pendek maupun jangka panjang.

5.2. Lingkup Dan Volume Pekerjaan

Lingkup pekerjaan survey geoteknik dan mekanika tanah meliputi pekerjaan

survey lapangan, pengujian laboratorium, dan pembuatan laporan hasil

survey. Contoh perincian dari masing-masing pekerjaan untuk suatu

daerah rawa dengan luas sekitar 3.000 hektar, seperti diuraikan berikut di

bawah ini.

5.2.1. Pekerjaan Lapangan

a) Enam (6) titik pemboran tangan (Hand Auger) sampai kedalaman lk. 8

m dan mengambil contoh tanah asli (undisturbed sample) sebanyak

1 buah tiap lubang bor/test pit.

b) Enam (6) titik uji penetrasi tangan (Hand Pentration Test) hingga

tekanan konus maksimum 20 kg/cm2.



V-2

c) Empat (4) titik pembuatan lubang uji (Test Pit) guna mengambil contoh

tanah terganggu (disturbed sample), untuk uji pemadatan sebagai

bahan timbunan.

d) Empat (4) uji kelulusan air (Hydraulic Conductivity Test) dengan

menggunakan metode auger hole atau penetrometer.

Selanjutnya contoh-contoh tanah yang diperoleh dari lapangan diuji di

laboratorium mekanika tanah untuk mendapatkan sifat-sifat fisik dan

mekaniknya.

5.2.2. Pekerjaan Laboratorium Mekanika Tanah

Pekerjaan laboratorium terdiri atas pengujian terhadap contoh tanah

terganggu (Disturbed Samples) yang diambil dari lokasi proyek. Tujuan dari

pekerjaan ini untuk mengetahui sifat-sifat fisik dan mekanik dari tanah.

Pengujian tanah di laboratorium ini dilaksanakan berdasarkan standard

pengujian menurut American Society for Testing Materials (ASTM) atau

American Association of State Highway and Transportation Officials

(AASHTO), sedangkan standard klasifikasi tanah berdasarkan standard

Unified Soil Classification System (USCS).

Pengujian sifat-sifat fisik (Indeks Propertis) terhadap contoh tanah asli :

Water content () = 6 test

Volume Unit Weihgt ( ) = 6 test

Specific Gravity (Gs) = 6 test

Atterberg Limits (LL, PL) = 6 test

Sieve dan Hydrometer Analysis = 6 test

Permeability (k) = 6 test

Pengujian sifat-sifat mekanik (Engineering Propertis) terhadap contoh tanah

asli :

a) Consolidation Test (Cc, Cv) = 6 test

b) Triaxial-UU Test atau Direct Shear Test (c, ) = 6 test



V-3

Pengujian sifat-sifat fisik (Indeks Propertis) terhadap contoh tanah tidak asli

:

a) Specific Gravity (Gs) = 4 test

b) Atterberg Limits (LL, PL) = 4 test

c) Sieve dan Hydrometer Analysis = 4 test

d) Permeability (k) = 4 test

Pengujian sifat-sifat mekanik (Engineering Propertis) terhadap contoh tanah

tidak asli :

a) Compaction Test (OMC, MDD) = 4 test

b. Triaxial-UU Test remoulded sample (c, ) = 4 test

5.2.3. Pembuatan Laporan

Setelah pekerjaan survey lapangan dan pengujian tanah di laboratorium

selesai dilaksanakan, maka data-data yang diperoleh dievaluasi, sehingga

kondisi, sifat-sifat fisik dan keteknikan lapisan tanah pondasi bangunan

rencana dapat diketahui. Selanjutnya data-data itu digunakan dalam

perhitungan dan analisa : daya dukung tanah, penurunan , kestabilan

lereng, tekanan tanah pada pondasi. Dari hasil perhitungan dan analisa

data, maka dapat disimpulkan dan direkomendasikan konstruksi pondasi

bangunan-banguan sipil yang ekonomis, aman dan dapat dilaksanakan.

5.3. Metode Pelaksanaan Pekerjaan

Secara garis besar langkah-langkah yang telah dilaksanakan dalam

melaksanakan survey mekanika tanah ini terdiri dari :

a) Proses administrasi dan kegiatan koordinasi proyek.

b) Penyusunan program kerja dan persiapan team survey, bahan dan

peralatan.

c) Persetujuan program kerja : jenis insitu & lab. test, penyebaran titik

survey yang diplot pada peta kerja.

d) Pemberangkatan team survey dan peralatan.

e) Pelaksanaan pekerjaan lapangan.

f) Pengiriman contoh tanah ke laboratorium mekanika tanah.

g) Pembuatan laporan sementara (Laporan Data Lapangan)

h) Pengujian tanah di laboratorium dan perhitungan-perhitungan.



V-4

i) Pembuatan laporan final (Laporan Pendukung Survey MekTan) dan

Soft Copy.

5.3.1. Pekerjaan Lapangan

5.3.1.1. Pemboran Tangan (Hand Auger) dan Undisurbed Sampling

Tujuan dari pekerjaan ini adalah untuk mengetahui jenis-jenis tanah pada

setiap kedalaman (stratigrafi) dan mengambil contoh tanah (undisturbed

sampling) yang representatif. Pemboran dilaksanakan dengan

menggunakan mata bor Iwan biasa (Iwan Auger) dengan diameter 10 cm

dan diputar dengan tangan sampai kedalaman maksimum 8 m atau

sampai pada suatu lapisan keras dimana pemboran tidak dapat

diperdalam lagi. Dari pemboran ini diambil contoh tanah tidak terganggu

(undisturbed sample) dengan menggunakan tabung baja tipis. Contoh

tanah diambil pada setiap perubahan lapisan tanah. Pengambilan

dilakukan dengan cara dipukul dengan palu 10 kg. Kedua ujung tabung

yang berisi tanah tersebut ditutup dengan parafin supayaterjamin

keasliannya. Contoh-contoh tanah selanjutnya dikirim ke laboratorium

mekanika tanah untuk diperiksa/dianalisa guna memperoleh parameter

fisik dan keteknikan.

5.3.1.2. Percobaan Penetrasi Tangan (Hand Penetration Test)

Tujuan dari test ini adalah untuk mengetahui kekuatan tanah pada setiap

kedalaman. Alat yang digunakan dalam percobaan penetrasi tangan ini

adalah Proving Ring Penetrometer Model CN-970 yang berkapasitas 250

lbs atau 113.4 kg. Dalam survey digunakan konus berdiameter 3 cm (Luas

= 7.07 cm2), sehingga kapasitas tekanan konus adalah 250 x 0,45359 kg /

7.07 cm2 = 16.04 kg/cm2. Untuk mencapai spesifikasi yang diminta

(maksimum tekanan ujung konus P = 100 kg/cm2 atau sampai kedalaman

10 m) maka Proving ring dapat diganti dengan kapasitas yang lebih besar.

Pembacaan tekanan tanah pada ujung konus dilakukan pada setiap

interval kedalaman 20 cm.

Tahanan ujung konus (cone resistance) dihitung sebagai berikut :

qc = (Proving ring reading x Ring Calibration + Rod weight + Ring

weight) / Cone Area



V-5

dimana :

qc = cone resistance = tahanan ujung konus.

Proving ring reading = bacaan proving ring (division)

Ring Calibration = Kalibrasi atau tegangan ring, dalam survey

dipakai 0.157 kg/division).

Rod weight = berat rod per m' yang masuk kedalam tanah, dalam

survey dipakai 0.759 kg/m' x penetrasi rod.

Ring weight = berat proving ring = 2,3 kg



VI-1

BAB VI

PENUTUP

6.1. Simpulan

Pekerjaan penyelidikan tanah atau survey geoteknik dan mekanika tanah

yang telah dilakukan, dimaksudkan untuk mengetahui kondisi lapisan

bawah permukaan tanah (sub soil condition), terutama untuk mengetahui

sifat-sifat fisik dan mekanik dari lapisan-lapisan tanah yang menempati :

rencana tapak tanggul, pintu-pintu air dan bangunan-bangunan sipil lainnya

yang diperlukan. Selain itu melakukan survey borrow area untuk bahan

urugan tanggul. Dengan adanya survey geoteknik dan mekanika tanah ini,

maka diharapkan bahwa bangunan-bangunan sipil yang direncanakan

dapat lebih ekonomis dan efektif serta aman sesuai dengan sifat-sifat fisik

dan mekanik dari lapisan-lapisan tanahnya.

Tujuan pekerjaan survey geoteknik dan mekanika tanah ini adalah untuk

menganalisa/mengevaluasi kondisi lapisan tanah secara lebih detail,

sehingga dapat memudahkan perencana dalam mendesain bangunan sipil

baik untuk jangka pendek maupun jangka panjang.

6.2. Tindak Lanjut

Setelah mempelajari modul ini dengan seksama maka sebagai tindak lanjut

dalam rangka memperdalam pengetahuan tentang mekanika tanah,

peserta diharapkan dapat mempelajari Geoteknik dan Mekanika Tanah

dengan lebih dalam dan detail. Pengetahuan mekanika tanah yang telah

diperoleh dari modul ini akan lebih baik jika peserta memperdalam

pembelajaran dan praktek laboratorium tentang cara uji laboratorium dan

cara menganalisis hasil laboratorium dalam rangka mendapatkan soil

properties index dan soil engineering properties. Selain itu juga peserta

dapat memperdalam tentang kestabilan lereng, rembesan, daya dukung

pondasi, sehingga dapat digunakan untuk mendesain konstruksi bangunan

khususnya konstruksi bangunan yang sesuai dengan jenis tanah rawa dan

daya dukung tanah rawa.



xi

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1974, UU No. 11/1974, tentang pengairan, Departemen Pekerjaan Umum,

Jakarta.

Anonim, 1982, PP No. 23/1982, tentang Irigasi, Depertemen Pekerjaan Umum,

Jakarta

Anonim, 2015, Permen PUPR No. 29/2015, tentang Rawa, Kementerian Pekerjaan

Umum, Jakarta

Anonim, 2011 Standar Perencanaan Irigasi, Direktorat Jenderal Sumber Daya Air,

Kementerian Pekerjaan



xii

GLOSARIUM

Rawa adalah wadah air beserta air dan daya air yang terkandung di dalamnya,

tergenang secara terus menerus atau musiman, terbentuk secara alami di

lahan yang relatif datar atau cekung dengan endapan mineral atau gambut,

dan ditumbuhi vegetasi, yang merupakan suatu ekosistem.

Konservasi Rawa adalah upaya memelihara keberadaan serta keberlanjutan

keadaan, sifat, dan fungsi Rawa agar senantiasa tersedia dalam kuantitas dan

kualitas yang memadai untuk memenuhi kebutuhan makhluk hidup, baik pada

waktu sekarang maupun generasi yang akan datang.

Pengembangan Rawa adalah upaya untuk meningkatkan kemanfaatan fungsi

sumber daya air pada Rawa.

Pengendalian Daya Rusak Air pada Rawa adalah upaya untuk mencegah,

menanggulangi, dan memulihkan kerusakan kualitas lingkungan hidup pada

Rawa agar tidak menimbulkan kerugian bagi kehidupan.

Kawasan Lindung adalah wilayah yang ditetapkan dengan fungsi utama

melindungi kelestarian lingkungan hidup yang mencakup sumber daya alam

dan sumber daya buatan.

Kawasan Budi Daya adalah wilayah yang ditetapkan dengan fungsi utama

untuk dibudidayakan atas dasar kondisi dan potensi sumber daya alam,

sumber daya manusia, dan sumber daya buatan.

Pengaturan Tata Air adalah sistem pengelolaan air pada Rawa beserta

prasarananya untuk mendukung kegiatan budi daya.

Irigasi Rawa adalah usaha penyediaan, pengaturan, dan pembuangan air

melalui jaringan Irigasi Rawa pada Kawasan Budi Daya pertanian.

Sistem Irigasi Rawa adalah kesatuan pengelolaan Irigasi Rawa yang terdiri

atas prasarana jaringan Irigasi Rawa, air pada jaringan Irigasi Rawa,

manajemen Irigasi Rawa, kelembagaan pengelolaan Irigasi Rawa, dan sumber

daya manusia.

mekanika tanah diklat perencanaan teknis rawa filemodul 04 mekanika tanah diklat perencanaan teknis...

Documents