permeabilitas tanah

25
PERMEABILITAS TANAH PERMEABILITAS TANAH Tanah dialam terdiri dari partikel padat tanah dan rongga pori, dimana air akan melewati rongga tersebut jika ada terjadi perbedaan tinggi energi. Karena itu maka studi aliran air pada tanah sangat penting pada mekanika tanah. Mengestimasi jumlah rembesar air tanah dilakukan untuk : memecahkan masalah pemompaan air pada bangunan bawah tanah. Stabilitas bemdungan Stabilitas dinding penahan tanah Hal ini karena berhubungan gaya rembes. ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

Upload: reskypratama99ade

Post on 03-Feb-2016

171 views

Category:

Documents


19 download

DESCRIPTION

basic pembelajaran

TRANSCRIPT

PERMEABILITAS TANAHPERMEABILITAS TANAH

Tanah dialam terdiri dari partikel padat tanah dan rongga pori, dimanaair akan melewati rongga tersebut jika ada terjadi perbedaan tinggienergi. Karena itu maka studi aliran air pada tanah sangat penting padamekanika tanah.

Mengestimasi jumlah rembesar air tanah dilakukan untuk :

• memecahkan masalah pemompaan air pada bangunan bawah tanah.

• Stabilitas bemdungan

• Stabilitas dinding penahan tanah

• Hal ini karena berhubungan gaya rembes.

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHGRADIEN HIDROLIK

Berdasarkan persamaan Bernoullii, tinggi total pada titk airmerupakan total dari tinggi tekan, kecepatan dan elevasi seperti pada persamaan ini.

Tinggi tekan Tinggi kecepatan Tinggi elevasi

Dimana :

h = Tinggi total

U = tekanan

v = kecepatan

g = kecepatan gravitasi

w = berat volume air

Zg

vUh

w 2

2

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHKarena keepatan aliran air dalam tanah sangat lambat maka v = 0 sehingga

Gambar dibawah ini menunjukan hubungan tekanan, elevasi dan total tekanan untuk aliran air tanah.

Dari gambar tersebut total kehilangantinggi tekan titik A terhadap titik Badalah :

Gradien Hidrolik i adalah :

ZU

hw

AZ

AU

AZ

AU

Bh

AhΔh

L

hi

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHUmumnya variasi kecepatan dengan gradien hidrolik seperti gambar dibawah ini,

Dari gambar tesebut aliran air terbagi menjadi 3 yakni :

Zone aliran Laminar (Zone I)

Zone aliran Transisi (Zone II)

Zone aliran Turbulen (Zone III)

Dari grafik tersebut makin besar gradien hidrolik maka kecepatan aliran semakinbesar. Kebanyak kecepatan aliran air tanah v i

Pada retakan batuan, batuan, kerikil, dan pasir kasar aliran air adalah turbulensehingga v i tidak berlaku.

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHHUKUM DARCY

Darcy, 1856 mempublikasikan persamaan sederhana tentang kecepatan aliranair pada tanah jenuh sebagai berikut :

v = kecepatan aliran

k = koefesien permeabilitas

i = gradien hidrolik

Persamaan tersebut berdasarkan observasi Darcy aliran air pada pasir seragam.

Kecepatan aliran tersebut seluas permukaan tanah diamati, tetapi kecepatanaliran sebenarnya lebih besar dari v. Hubungan kecepatan aliran dengankecepatan rembesan adalah :

v = kecepatan aliran air tanah

vs = kecepatan rembesan

n = porositas

kiv

n

vvs

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHKOEFESIEN PERMEABILITAS

Koefesien permeabilitas sama dengan kecepatan aliran dalam tanah. Koefesienpermeabilitas tergantung pada :

• Kekentalan cairan

• Distribusi ukuran pori

• Void ratio

• Roughness partikel tanah

• Derajat kejenuhan tanah.

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHTipekal koefesien permiabilitas tanah untuk berbagai tanah seperti pada table ini.

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHPermeabilitas tanah tidak jenuh rendah dan naik jika derajat kejenuhan tanah naik.

Koefesien permeabilitas berhubungan dengansifat cairan seperti pada persamaan dibawah ini.

w = berat volume air

= kekentalan cairan

K = permeabilitas absolute

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

Kk w

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS

Untuk menentukanbear koefesien permeabilitas dapat dilakukan di laboratorium dan dilapangan.

Dilaboratorium dilakukan dengan test :

Konstan head untuk tanah butir kasar Falling Head untuk tanah butir halus

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS

Dilapangan antara lain dilakukan dengan :

Pemompaan Sumur uji

Pengamatan lobang Bor

Dll

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS

Pengamatan lobang Bor

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHKONSTAN HEADAlat konstan head prinsipnya seperti gambar dibawah ini

Volume air yang melewati tanah adalahsama dengan air yang tertampung padagelas ukur.Volume air = Q,

Q = volume air yang terkumpulA = luas penampang tanaht = air yang dibutuhkan sampai air

terkumpul sebesar Qi = gradien hidrolikKonstan head cocok untuk ujipermeabilitas tanah butir kasar dimana Kbesar

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

tkiAAvtQ )(

L

hi

Aht

QLk

tL

hAktkiAQ )(

PERMEABILITAS TANAHFALLING HEAD

Tipekal alat Falling Head seperti gambar dibawah ini,

Tinggi air saat awal t = 0 adalah h1, setelah waktu t =t2 tinggi air menjadi h2

Rata-rata volume air yang lewat massa tanah padawaktu t adalah q,

a= Luas penampang pipa

A= Luas penampang tanah

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

dt

dhaA

L

hkq

h

dh

Ak

aLdt

2

1

h

hLog

Ak

aLt e

2

1

h

hLog

At

aLk e

2

110303,2

h

hLog

At

aLk

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DILAPANGANSumur Pompa.Pengujian dengan sumur pompa lapisan permeabel tidak terkekang seperti pada gambar dibawh ini.

Pada pengujian ini pemompaan harus dengan debit konstan. Sumur pengamatan sebaiknya dibuat disekeliling sumur uji.Volume air yang dipompa, q

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

rhdr

dhkkiAq 2

PERMEABILITAS TANAH

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

rhdr

dhkkiAq 2

1

2

1

2

2h

h

r

r

hdhq

k

r

dr

)(2/12 22

2

1

21hh

q

k

r

rLn

)( 22

2

1

21hh

r

rqLn

k

)(

303,2

22

2

1

21hh

r

rqLog

k

PERMEABILITAS TANAHPengujian dengan sumur pompa lapisan permeabel terkekang seperti pada gambar dibawh ini.

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

rHdr

dhkkiAq 2

1

2

1

2

2h

h

r

r

dhq

kH

r

dr

)(2

21

2

1 hhq

kH

r

rLn

)(2 21

2

1

hhH

r

rqLn

k

)(727,2 21

2

1

hhH

r

rqLog

k

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DARI LOBANG AUGER

Koefesien permeabilitas dapat ditentukan dari lobang Auger seperti gambar dibawah ini,

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

t

y

y

r

L

y

r

Lk

220

40

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DARI LOBANG BOR :

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHPENENTUAN KOEFESIEN PERMEABILITAS DENGAN METODA PACKER :

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHKOEFESIEN PERMEABILITAS UNTUK TANAH BERLAPISTanah dialam terdiri dari lapisan yang berbeda-beda sehingga nilai k jugaberbeda-beda untuk itu maka perlu dicari koefesien permeabilitas ekeuvalensebagai berikut :UNTUK ARAH ALIRAN HORIZONTALSeperti gambar dibawah ini tanah terdiri dari n lapisan,

Volume air yang masuk = q

V = kecepatan aliran air rata-ratav1,v2,v3,…vn = kecepatan aliran air padamasing-masing lapisan tanahkH1, kH2,kH3,….,kHn = koefesien permeabilitasmasing-masing lapisan tanahv = kHeqieq, v1 = kH1i1,v2 = kH2i2, v3 = kH3i3…., vn = kHninieq=i1=i2=i3,.., =in

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

nn HvHvHvHvHvq .1......1..1..1..1. 332211

PERMEABILITAS TANAH

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

H

HkHkHkHkk

HikHikHikHikHikhq

HvHvHvHvHvq

nnheq

nneqeq

nn

.........

1...,.....,1...1...1...1...

.1......1..1..1..1.

332211

3333222111

332211

PERMEABILITAS TANAHUNTUK ARAH ALIRAN VERTIKALSeperti gambar dibawah ini tanah terdiri dari n lapisan,

Kecepatan air yang melewati masing-masing lapisan tanah adalah,v = v1 = v2 = v3 = .... = vn

h = h1 + h2 + h3 + ....+ hn

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

n

vn

eqv

n

v

eqv

v

eqv

v

eqv

n

nvnvvveqv

nvnvvveqv

HH

h

k

kh

HH

h

k

kh

HH

h

k

kh

HH

h

k

kh

H

hk

H

hk

H

hk

H

hk

H

hk

ikikikikH

hk

.

.

.

.

.....

.....

)(

3

3

)(

3

2

2

)(

2

1

1

)(

1

3

33

2

22

1

11)(

332211)(

PERMEABILITAS TANAH

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

vn

n

vvveqv

n

vn

eqv

v

eqv

v

eqv

v

eqv

n

vn

eqv

v

eqv

v

eqv

v

eqv

k

H

k

H

k

H

k

H

k

h

Hk

kH

k

kH

k

kH

k

kh

HH

h

k

kH

H

h

k

kH

H

h

k

kH

H

h

k

kh

....

........

........

3

3

2

2

1

1

)(

)(

3

3

)(

2

2

)(

1

1

)(

)(

3

3

)(

2

2

)(

1

1

)(

vn

n

vvv

eqv

k

H

k

H

k

H

k

H

hk

....3

3

2

2

1

1)(

PERMEABILITAS TANAHTUGAS :

Pengujian Pemompaan dilapangan pada lapisan aquifer tanah berpasir dengan ketebalan 4 m terkekang diantara dua lapisan impermiabel. Ketika mencapai keseimbangan, 90 liter air dipompa selama 4 jam. Elevasi air pada sumur obsernasi 2,1 m berjarak 3 m. dan elevasi 2,7m berjarak 6 m. Tentukan k.

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM

PERMEABILITAS TANAHTUGAS :

Pasir terdiri dari 3 lapisan sama tebal. Jika lapisan atas dan bawah mempunyainilai k = 10-3 cm/det dan lapisan tengah 10-2 cm/det. Koefesien permeabilitasarah vertikal sama dengan arah horizontal Tentukan :

a. Keq arah vertikal, KeqH

b. Keq arah horizontal, KeqV

c. Ratio KeqH/ KeqV

ADRIANI FAK.TEKNIK UNLAM