ANALISIS STABILITAS LERENG (Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung) SLOPE STABILITY ANALISYS (Case Study at Sumur Batu Village Bandar Lampung)
ANALISIS STABILITAS LERENG
(Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung)
Oleh:
FERIYANSYAH, H.
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2013
ABSTRACT
SLOPE STABILITY ANALISYS
(Case Study at Sumur Batu Village Bandar Lampung)
By
FERIYANSYAH H.
Landslide or mass movement of soil and rock on the slopes is a common natural
phenomenon. In principle, slope landslide occurs when the driving force on slopes
greater than retaining force. Retaining force generally influenced by the strenght
of rock and soil density. Meanwhile, the driving force is influenced by the size of
the angle of slope, water, heavy loads and types of soil and rock. If both of these
forces reach a certain balance, it will lead to stability in the slope position.
Factors affecting the landslide can be varied, natural avalanches occur because of
decreased stability of a slope, due to degradation of soil or rock along its time and
age. However, there are many landslide events caused by increased pore water
pressure in a highly permeable layer, and by the influence of shocks, such as the
earthquake which can reduce the density of the soil below the slope. Human
activities such as making rice fields and ponds, cutting and digging on slopes
without calculation, may cause slope stability, causing lanslide that destroy
infrastructure and facilities that already exist.
Safety Factor Analysis of the slope has a very important role in the planning of
civil constructions. Important parameters needed in the analysis of slope stability
is shear strength, slope geometry, stress or pore water seepage force, load and
environmental conditions around the slopes. To state stable slopes (steady)
declared in safe condition which is the ratio between the force or moment against
the occurrence of landslides and force or moment that causes landslide. Methods
of soil slope safety factor calculation commonly used such as Fellenius (1927,
1936) and Janbu Method (1954, 1957, 1973).
Keyword : Slope Stabilty, Safety Factors, Shear Strenght, Fellenius Methods,
Janbu Methods
ABSTRAK
ANALISIS STABILITAS LERENG
(Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung)
Oleh
FERIYANSYAH H.
Kelongsoran atau gerakan massa tanah dan batuan pada lereng merupakan
fenomena alam yang umum terjadi. Pada prinsipnya, kelongsoran lereng terjadi
bila gaya pendorong pada lereng lebih besar dari gaya penahan. Gaya penahan
umunya dipengaruhi oleh kekuatan batuan dan kepadatan tanah. Sementara, gaya
pendorong dipengaruhi oleh besarnya sudut kemiringan lereng, air, beban serta
berat jenis tanah dan batuan. Kedua gaya ini bila mencapai keseimbangan tertentu
maka akan menimbulkan kestabilan pada kedudukan lereng tersebut.
Faktor yang mempengaruhi suatu kelongsoran bisa beraneka ragam, secara alami
longsoran terjadi karena menurunnya kemantapan suatu lereng, akibat degradasi
tanah ataupun batuan bersamaan waktu dan usianya. Namun demikian, terdapat
beberapa kejadian kelongsoran yang disebabkan oleh bertambahnya tekanan air
pori dalam lapisan yang sangat permeable, dan oleh pengaruh dari guncangan,
misalnya gempa yang dapat mengurangi kepadatan tanah dibawah lereng.
Aktivitas manusia seperti membuat sawah dan kolam, mengadakan pemotongan
dan penggalian pada lereng tanpa perhitungan, dapat menyebabkan terganggunya
kemantapan lereng, sehingga terjadi longsoran yang merusak prasarana dan sarana
yang telah ada.
Analisis Faktor Keamanan lereng memiliki peran yang sangat penting pada
perencanaan konstruksi-konstruksi sipil. Parameter penting yang dibutuhkan
dalam analisis stabilitas lereng adalah kuat geser, geometri lereng, tegangan air
pori atau gaya rembesan, beban serta kondisi lingkungan sekitar lereng. Untuk
menyatakan lereng dalarn kondisi stabil (mantab) dinyatakan dengan angka aman
yang merupakan rasio antara gaya atau momen yang melawan terjadinya longsor
dan gaya atau momen yang menyebabkan terjadinya kelongsoran. Metode
perhitungan faktor keamanan tanah lereng yang umum digunakan antara lain
metode Fellenius (1927, 1936) dan metode Janbu (1954, 1957, 1973).
Kata kunci : Faktor Keamanan, Kuat Geser, Stabilitas Lereng, Fellenius, Janbu.
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Feriyansyah H. lahir di Lampung Barat, Lampung, pada tanggal 07 November
1986, merupakan anak pertama dari lima bersaudara pasangan Bapak Harsuno
dan Ibu Rosmili.
Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN 1 Muara Jaya Lampung Barat yang
diselesaikan pada tahun 1999. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SLTPN 4
Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2002. Kemudian melanjutkan
pendidikan tingkat atas di SMAN 2 Bandar Lampung Progaram Studi Ilmu Alam
yang diselesaikan pada tahun 2005.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung pada tahun 2006 melalui jalur SPMB. Selama menjadi
mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten dosen untuk mata kuliah Mekanika
Tanah. Penulis juga aktif dalam organisasi internal kampus yaitu UKMF
Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (Himateks) periode 2008/2009.
Persembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk kedua orang tuaku
tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku dengan penuh kesabaran dan
keikhlasan hati,
Ibundaku tercinta Rosmili,
Ayahandaku tercinta Harsuno,S.Pd.
Adik-adikku
Serta teman dan sahabatku angkatan 2005, 2006 dan 2007.
Sipil Satu !!! Takkan Terkalahkan !!!
“Perang besar adalah melawan diri kita sendiri”
(Muhammad SAW)
Dimana kehidupan disanalah Jawaban!!
(Virgiawan Listanto)
Change your thinking and
it will change your life!!
(it’s me...)
SANWACANA
AlhamdulillahiRobbil ‘Alamin, segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat
Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis
dapat
menyelesaikan
Tugas Akhir yang berjudul
“ANALISIS STABILITAS
LERENG (Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung)” ini sebagai
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.
Pada kesempatan ini pula secara tulus penulis ingin menyampaikan ucapan terima
kasih yang sedalam-dalamnya kepada mereka yang penuh kesabaran dan dedikasi
membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini:
1. Bapak Iswan, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama atas waktu
dan kesabarannya selama proses bimbingan, sehingga skripsi ini dapat
dibuat dan diselesaikan juga membuat penulis belajar tentang arti disiplin
dan kerja keras;
2. Bapak Andius Dasa Putra, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua
atas arahannya dalam penyusunan skripsi ini yang membuat skripsi ini
menjadi lebih baik;
3. Bapak Ir. M. Jafri, M.T., selaku Dosen Penguji atas kritik membangun,
serta argumentasinya yang mendorong penulis untuk terus belajar dan
penulis yakin beliau melakukannya untuk membuat penulis menjadi
seseorang yang lebih baik;
4. Bapak Ir. Setyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah
memberikan kasih sayang, serta pendidikan bagaimana menjadi seorang
mahasiswa yang lugas, tegas, dan bertanggung jawab;
5. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung;
6. Ibu Dr. Lusmelia Afriani, S.T., D.E.A., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung;
7. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung, untuk segala dedikasinya yang telah membantu
penulis dalam proses pendidikan. Penulis bahkan sadar ucapan terima
kasih tidak akan cukup untuk menggambarkan dedikasi dan pengabdian
beliau-beliau terhadap perkembangan pendidikan penulis;
8. Seluruh karyawan di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas
Lampung, Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Riyadi, Mas Syaiful, Mas
Budi dan Andi yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama
penulis melakukan penelitian.
9. Ayahku Harsuno, Ibuku Rosmili dan Adik-adikku, Yevi Apriyanti, Rudi
Winata, Ilham Saputra, Desy Kurniati yang aku sayangi yang telah
memberikan dorongan materil dan spiritual dalam menyelesaikan kuliah di
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
10. Seluruh keluarga besarku, yang telah memberi senyuman hangat, tawa,
tangis, canda dan kebahagiaan.
11. Teman seperjuangan pada saat Kerja Praktek Gembel dan ijal.
12. Sahabat-sahabat terbaikku, Irwan, Adi, Daniel, Alex, Novan, Efri, Lamo,
Jarot, Erik, Broery, Babe, Firda, Aniessa, Oken, Arya, Dino dan Adonis
yang tidak pernah bosan untuk memotivasi dan dimotivasi penulis agar
terus berusaha (we can if together friends!!).
13. Teman-teman seperjuangan dalam keluarga besar Teknik Sipil angkatan
2006. Selalu menjadi yang terbaik!!!
14. Teman dan sahabat angkatan 2005 dan 2007 yang tidak mungkin penulis
sebutkan satu per satu. Semoga kita semua berhasil menggapai impian.
15. Civitas Akademi teknik sipil yang tergabung dalam HIMATEKS.
Tanamkan selalu BENDERA BIRU didada!!
Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi dengan
sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Amin.
Bandar Lampung,
April 2013
Penulis,
FERIYANSYAH H.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ...................................................................................................
i
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
iv
DAFTAR NOTASI .........................................................................................
vi
I.
PENDAHULUAN
A.
B.
C.
D.
Latar Belakang ..................................................................................
Tujuan Penelitian ..............................................................................
Batasan Masalah ...............................................................................
Manfaat Penelitian ...........................................................................
1
2
3
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah.................................................................................................
B. Klasifikasi Tanah ..............................................................................
1. Sistem Klasifikasi Tanah Unified (USCS) ...................................
2. Sistem Klasifikasi AASHTO .......................................................
C. Sifat Fisik Tanah ...............................................................................
1. Kadar Air ......................................................................................
2. Berat Jenis ....................................................................................
3. Batas Atterberg .............................................................................
4. Analisa Saringan ..........................................................................
D. Tahanan Geser ..................................................................................
1. Definisi Tahanan Geser.................................................................
2. Teori Tahanan Geser .....................................................................
3. Pengujian Kuat Geser ...................................................................
a. Uji Geser Langsung ( Direct Shear Test) ................................
b. Uji Triaksial (Triaxial Test).....................................................
E. Lereng dan Longsoran ......................................................................
1. Analisis Lereng ............................................................................
2. Kelongsoran Lereng .....................................................................
3. Prinsip Dasar Kestabilan Lereng ..................................................
4. Konsep Nilai Faktor Aman ..........................................................
4
6
7
10
13
13
14
14
16
16
16
17
19
20
21
23
23
24
31
32
5. Faktor-faktor Penyebab Longsoran ..............................................
6. Perbaikan Lereng..........................................................................
F. Kestabilan Lereng .............................................................................
1. Jenis-Jenis Lereng dan Analisanya ..............................................
a. Lereng Non Kohesif Tak terhingga ..........................................
b. Lereng Kohensif Tak Terhingga ..............................................
c. Lereng Terhingga .....................................................................
2. Metode Analisa Kestabilan Lereng ...............................................
a. Metode Lingkaran ...................................................................
b. Metode Sayatan .......................................................................
c. Metode Fellenius .....................................................................
d. Metode Janbu...........................................................................
35
36
37
37
37
39
41
43
46
51
63
64
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Persiapan Penelitian ..........................................................................
1. Studi Literatur ..............................................................................
2. Survey Pendahuluan .....................................................................
B. Metode Pengambilan Sampel ...........................................................
C. Pelaksanaan Pengujian Laboratorium ...............................................
D. Analisa Data ......................................................................................
E. Diagram Alir .....................................................................................
68
68
68
69
69
82
83
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengujian Sifat – sifat Fisik dan Klasifikasi Tanah.................
1. Hasil Pengujian Kadar Air ...........................................................
2. Hasil Pengujian Analisa Saringan ................................................
3. Hasil Pengujian Berat Jenis ..........................................................
4. Hasil Pengujian Berat Volume .....................................................
5. Hasil Pengujian Batas Atterberg ..................................................
6. Hasil Pengujian Geser Langsung .................................................
7. Hasil Pengujian Triaxial ...............................................................
B. Analisa Kestabilan Lereng ................................................................
84
84
84
87
88
88
90
92
93
V. PENUTUP
A. Kesimpulan ....................................................................................... 102
B. Saran ................................................................................................. 103
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A ( Hasil Pengujian Laboratorium)
LAMPIRAN B ( Foto Alat Pengujian )
LAMPIRAN C ( Surat-surat)
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Klasifikasi Tanah Metode AASHTO ...............................................
9
Tabel 2. Klasifikasi Tanah Metode USCS........................................................ 11
Tabel 3. Sistem Klasifikasi Tanah Unified ...................................................... 12
Tabel 4. Hubungan Nilai Faktor Keamanan Lereng Dan Intensitas Longsor .. 45
Tabel 5. Tabel hasil Uji laboratorium .............................................................. 93
Tabel 6. Perhitungan Faktor Keamanan dengan Metode Fellenius........... 100
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah...............
10
Gambar 2. Garis keruntuhan menurut Mohr dan Hukum keruntuhanMohr
18
Gambar 3. Alat uji Geser Langsung .............................................................
20
Gambar 4. Alat uji triaksial .........................................................................
21
Gambar 5. Garis selubung Lingkaran Mohr uji triaksial ............................
22
Gambar 6. Tipe Gelincir Rotasional ............................................................
26
Gambar 7. Tipe Gelincir Translational ........................................................
27
Gambar 8. Tipe Kelongsoran Jatuh Bebas ...................................................
28
Gambar 9. Tipe Kelongsoran Gulingan .......................................................
28
Gambar 10. Tipe Kelongsoran Aliran ...........................................................
30
Gambar 11.Tipe Kelongsoran Rayapan ........................................................
30
Gambar 12.Sketsa lereng dan gaya yang bekerja..........................................
33
Gambar 13. Sketsa gaya yang bekerja ( t dan S ) pada satu sayatan.............
34
Gambar 14. Lereng Tak Terhingga dengan Tanah Tidak Kohesif ...............
38
Gambar 15. Lereng Tak Terhingga Pada Tanah Kohesif .............................
40
Gambar 16. Lingkaran Keruntuhan Percobaan dengan dan Tanpa
Gaya-gaya Air ...........................................................................
43
Gambar 17. Tipe Kelongsoran kaki lereng (toe circle) ...............................
46
ix
Gambar 18. Kelongsoran Badan Lereng (slope failure) .....................................47
Gambar 19. Kelongsoran Dasar Lereng (base failure) .......................................48
Gambar 20. Kelongsoran lereng dangkal ............................................................48
Gambar 21. Sistem Gaya Lingkaran ...................................................................49
Gambar 22. Pembagian massa tanah dalam beberapa irisan...............................53
Gambar 23. Gaya-gaya pada elemen pias ...........................................................54
Gambar 24. Pembatasan kemiringan permukaan gelincir lereng........................58
Gambar 25. Geometri Metode Sayatan ...............................................................59
Gambar 26. Situasi Analitis Irisan .....................................................................62
Gambar 27. Tipe Kelongsoran ............................................................................65
Gambar 28. Tipe irisan ........................................................................................65
Gambar 29. Diagram Alir Penelitian ..................................................................83
Gambar 30. Grafik uji analisa saringan Tanah 1.................................................85
Gambar 31. Grafik uji analisa saringan Tanah 2.................................................85
Gambar 32. Grafik uji analisa saringan Tanah 3.................................................86
Gambar 33. Grafik penggabungan uji analisa saringan ......................................86
Gambar 34. Grafik uji batas cair, batas plastis sampeltanah1.............................89
Gambar 35. Grafik uji batas cair, batas plastis sampeltanah2.............................89
Gambar 36. Grafik uji batas cair, batas plastis sampeltanah3.............................90
Gambar 37. Grafik uji geser langsung ................................................................91
Gambar 38. Grafik uji geser langsung rata-rata ..................................................91
Gambar 39. Lingkaran Mohr uji Triaxial............................................................92
Gambar 40. Geometri Lereng .............................................................................94
Gambar 41. Perspektif kemiringan lereng ..........................................................95
DAFTAR NOTASI
ASTM
= American Society for Testing and Materials
AASHTO
= American Association of State Highway and Transportation
Officials
USBR
= Unified Soil Bearing Classification
USCS
= Unified Soil Classification System
= Kuat Geser Tanah
= Tegangan
Φ
= Sudut Geser Dalam Tanah
c
= Kohesi Tanah
u
= Tegangan Air Pori
W
= Berat
Gs
= Berat Jenis
Tx
= Suhu
LL
= Batas Cair
PL
= Batas Plastis
LI
= Indeks Kecairan
Qu
= Kuat Geser Tekan Bebas
T
= Momen Torsi
D
= Diameter
h
= Tinggi
cu
= Kuat Geser Undrained
α
= Besar Sudut
T
= Waktu
P
= Beban
V
= Volume
A
= Luas
ε
= Regangan
γ
= Berat Volume
γd
= Berat Volume Kering
γu
= Berat Volume Maksimum
ω
= Kadar Air
Gs
= Berat Jenis
LL
= Batas Cair
PI
= Indeks Plastisitas
PL
= Batas Plastis
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Permukaan tanah di bumi sebagian besar memiliki ketinggian (level) yang
tidak sama. Perbedaan ketinggian ini bisa disebabkan oleh mekanisme alam
maupun oleh rekayasa manusia. Kondisi permukaan tanah tersebut bila
duhubungkan oleh suatu permukaan menjadi satu kesatuan maka disebut
sebagai lereng. Suatu lereng yang terjadi secara alamiah maupun hasil
rekayasa manusia, akan terdapat didalamnya gaya-gaya yang bekerja
mendorong sehingga tanah yang lebih tinggi akan cenderung bergerak kearah
bawah. Disisi lain terdapat pula gaya-gaya dalam tanah yang menahan atau
melawan dorongan gaya-gaya yang bergerak kebawah. Kedua gaya ini bila
mencapai keseimbangan tertentu maka akan menimbulkan kestabilan pada
kedudukan tanah tersebut.
Dalam keadaan tidak seimbang, dimana gaya yang berfungsi menahan atau
melawan lebih kecil dibandingkan gaya-gaya yang mendorong kebawah,
maka akan terjadi suatu kelongsoran (slide) yaitu keruntuhan dari massa
tanah yang terletak dibawah sebuah lereng. Dalam pristiwa tersebut terjadi
pergerakan massa tanah pada arah kebawah dan arah keluar (outward).
2
Kelongsoran dapat terjadi dengan berbagai cara, secara perlahan-lahan atau
mendadak, dan dengan maupun tanpa dorongan yang terlihat secara nyata.
Penyebab dari suatu kelongsoran bisa beraneka ragam, secara alami
longsoran terjadi karena menurunnya kemantapan suatu lereng, akibat
degradasi tanah ataupun batuan bersamaan waktu dan usianya. Namun
demikian, terdapat beberapa kejadian kelongsoran yang disebabkan oleh
bertambahnya tekanan air pori dalam lapisan yang sangat permeable, dan
oleh pengaruh dari guncangan, misalnya gempa yang dapat mengurangi
kepadatan tanah dibawah lereng. Aktivitas manusia seperti membuat sawah
dan kolam, mengadakan pemotongan dan penggalian pada lereng tanpa
perhitungan, sering menyebabkan terganggunya kemantapan lereng yang ada,
sehingga terjadi longsoran yang merusak prasarana dan sarana yang telah
dibangun oleh masyarakat.
Pada kondisi sekarang penanggulangan longsoran hanya berdasarkan pada
pengalaman sebelumnya atau secara coba-coba dan pada umumnya kurang
berhasil karena penanggulangannya belum tepat atau kurang memadai,
sehingga dana yang digunakan dalam penanggulangan kelongsoran kurang
efektif.
B. Tujuan Penelitian
Analisis lereng di kelurahan sumur batu kota Bandar Lampung ini bertujuan :
1. Mengetahui sifat fisik dan mekanik tanah pada lereng.
2. Mengetahui besarnya kekuatan geser tanah pada lereng.
3. Mengetahui besarnya nilai faktor keamanan untuk kestabilan lereng.
3
C.
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini akan diberikan ruang lingkup maka dilakukan
pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Sampel tanah diambil dari lokasi lereng yang mengalami kelongsoran dan
dilokasi lereng yang tidak mengalami kelongsoran.
2. Pengujian sifat fisik tanah yang dilakukan adalah pengujian kadar air,
pengujian berat jenis, pengujian batas-batas atterberg, dan pengujian
analisa saringan.
3. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah pengujian geser
langsung dan pengujian triaxial.
4. Mengetahui faktor keamanan kestabilan lereng.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan kepada ilmu
pengetahuan tentang sifat – sifat fisik dan mekanik tanah lereng, serta
memberikan gambaran kepada masyarakat tentang penanggulangan
kelongsoran lereng.
2. Kepada pihak-pihak terkait mau maupun pihak perencana agar penelitian
ini dapat dijadikan bahan masukan dalam perencanaan konstruksi pada
lereng..
68
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Persiapan Penelitian
Persiapan penelitian merupakan tahapan yang dilakukan sebelum peneliti
melakukan penelitian di laboratorium. Persiapan penelitian terdiri dari:
1. Studi Literatur
Metodologi penelitian berisi penjelasan tentang cara bagaimana penelitian
dilakukan. Tahapan studi ini dilakukan dengan mengumpulkan dan
mempelajari literatur yang berkaitan dengan kerangka permasalahan,
tujuan penelitian, ruang lingkup dan metode penelitian. Studi literatur
juga dapat dilakukan dengan mengumpulkan hasil-hasil penelitian
terdahulu yang berkaitan dengan judul penelitian yang dilakukan.
2. Survey Pendahuluan
Survey pendahuluan ini dilakukan sebagai observasi awal sebelum
memulai survey utama.
69
B.
Metode Pengambilan Sampel
Metode pengambilan sampel dilakukan dengan cara sebagai berikut :
a.
Untuk contoh tanah asli (Undisturb) diambil dari kedalaman kira – kira
50 cm di bawah permukaan tanah guna menghilangkan sisa – sisa
kotoran tanah.
b.
Untuk contoh tanah terganggu (disturb) , sampel tanah diambil secara
bongkahan permukaan tanah.
C.
Pelaksanaan Pengujian di Laboratorium
1.
Pengujian Kadar Air
Tujuan dari percobaan kadar air adalah untuk mengetahui kadar air
suatu sampel tanah. Kadar air tanah adalah perbandingan berat air
dalam tanah dengan berat butiran tanah (berat tanah kering).
a.
Bahan – bahan
Sampel tanah asli (undisturb) dengan lolos saringan No. 4
(4.699mm).
b.
c.
Alat – alat yang digunakan
1.
Cawan kadar air (container)
2.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
3.
Oven
4.
Desikator
Rangkaian Kerja
1.
Menimbang berat cawan yang akan digunakan, mencatat
berat dan nomor cawan.
70
2.
Memasukkan sampel kedalam cawan kemudian ditimbang.
3.
Memasukkan sampel tanah ke dalam oven dengan suhu
1100C selama 12-16 jam atau sampai berat sampel tanah
konstan.
4.
Menutup cawan dan didinginkan dalam desikator
5.
Menimbang cawan berisi sampel tanah yang sudah dioven.
6.
Pemeriksaan dilakukan tiga kali untuk setiap benda uji
sehingga didapat harga rata – rata.
7.
2.
Menghitung prosentase kadar air
Percobaan Berat Jenis
Tujuan percobaan berat jenis adalah untuk menentukan kepadatan
massa tanah secara rata- rata yaitu perbandingan antara berat butiran
tanah dan berat air suling dengan volume yang sama pada suhu
tertentu.
a.
b.
Bahan – bahan
1.
Sampel tanah asli (undisturb)
2.
Air suling
Alat – alat yang digunakan
1.
Picnometer (labu ukur) 100ml sebanyak 2 bh
2.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
3.
Tungku pemanas dengan bahan baker spirtus
4.
Korek api
5.
Oven
6.
Desikator
71
c.
Rangakaian kerja
1.
Menyiapkan picnometer dan air suling 500 ml kemudian
dengan thermometer mencatat suhu yang ada untuk
pengkalibrasian picnometer.
2.
Menyiapkan benda uji secukupnya dan mengoven pada
suhu 600C sampai dapat digemburkan.
3.
Mendinginkan sampel dengan menggunakan alat desikator.
4.
Menimbang picnometer dalam keadaan bersih kering
beserta tutupnya.
5.
Menimbang picnometer beserta tanah kering.
6.
Picnometer yang berisi tanah diberi air kira – kira 1/3
volume picnometer kemudian di didihkan di atas tungku
pemanas (boller) selama kurang lebih 15 menit. Hal ini
dimaksudkan untuk menghilangkan udara di dalam butir –
tanah.
7.
Mendinginkan picnometer sehingga suhu sesuai dengan
temperatur ruangan.
8.
Menambahkan air suling ke dalam secukupnya sampai
penuh.
9.
Menimbang picnometer yang berisi tanah dan air kemudian
mencatat suhu picnometer.
10.
Mengosongkan picnometer dari tanah dan air yang berada
di dalamnya.
11.
Mengisi picnometer dengan air sehingga mencapai batas
garis picnometer.
72
12.
Mengeringkan permukaan luar picnometer dengan lapisan
kering dan menutup serta menimbangnya.
3.
Percobaan Batas Atterberg
a.
Percobaan Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan percobaan ini adalah untuk menentukan kadar air suatu
jenis tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair.
1.
2.
3.
Bahan – bahan
a.
Sampel tanah sebanyak kurang lebih 300 gram
b.
Air bersih sebanyak ± 300 cc
Alat – alat yang digunakan
a.
Alat batas cair (mangkok cassagrande)
b.
Alat pembuat alur
c.
Spatula
d.
Gelas ukur
e.
Plat kaca
f.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
g.
Oven
h.
Ayakan No. 40 (0.420 mm)
Rangkaian Kerja
a.
Mengayak sampel tanah yang sudah dihancurkan
dengan saringan No. 40.
b.
Mengatur tinggi jatuh mangkuk sebesar 10 mm.
c.
Mengambil sampel tanah yang lolos saringan No. 40
sebanyak 150 gram, kemudian diberi air sedikit demi
73
sedikit dan diaduk hingga merata, kemudian di
masukkan ke dalam mangkuk cassagrande.
d.
Meratakan
permukaan
adonan
sehingga
sejajar
dengan alas.
e.
Membuat alur tepat ditengah – tengah dengan
membagi benda uji dalam mangkuk cassagrande
tersebut dengan menggunakan grooving tool.
f.
Memutar tuas pemutar sampai kedua
bertemu
merapat,
sepanjang
13
sisi tanah
mm
sambil
menghitung jumlah ketukan.
g.
Jumlah ketukan harus berada diantara 10 sampai 40
kali.
h.
Mengambil sebagian benda uji di bagian tengah
mangkok untuk pemeriksaan kadar air.
i.
Melakukan langkah kerja yang sama untuk benda uji
dengan keadaan adonan yang berbeda sehingga
diperoleh 4 macam benda uji dengan jumlah ketukan
yang berbeda – beda, yaitu 2 buah sampel di bawah
25 ketukan dan 2 buah sampel di atas 25 ketukan.
b.
Percobaan batas Plastis (Plastic Limit)
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan kadar air
suatu jenis tanah tanah pada keadaan batas antara keadaan plastis
dan keadaan semi padat. Pelaksanaan percobaan ini mengacu
pada ATSM D-4318.
74
1.
2.
3.
Bahan – bahan
a.
Sampel tanah 100 gram
b.
Air bersih 50 cc
Alat – alat yang digunakan
a.
Plat kaca
b.
Spatula
c.
Gelas ukur 100 cc
d.
Container 3 buah
e.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
f.
Oven
g.
Ayakan No. 40 (0.420 mm)
Rangkaian Kerja
1.
Mengayak sampel tanah yang telah dihancurkan
dengan saringan No. 40.
2.
Mengambil sampel tanah kira – kira sebesar ibu jari
dan dibulatkan, kemudian digulung di atas pelat kaca
sehinggga mencapai diameter 3 mm sampai retak –
retak.
3.
Memasukkan benda uji ke dalam container, kemudian
ditimbang.
4.
4.
Menentukan kadar air benda uji.
Percobaan Analisa Saringan
Percobaan analisa saringan hydrometer bertujuan untuk menentukan
pembagian ukuran butiran dari tanah yang lolos saringan No. 10.
75
a.
Bahan – bahan
Sampel tanah asli (undisturb sample) yang di ambil melalui
tabung contoh.
b.
Alat – alat yang digunakan dalam pelaksanaan percobaan analisa
saringan adalah sebagai berikut:
1.
Hidrometer dengan skala
2.
Tabung – tabung gelas ukuran kapasitas 1000 ml dengan
diameter 6,5 cm.
3.
Termometer 0 – 500C dengan ketelitian 0.10C
4.
Pengaduk mekanis dan mangkuk dispersi (mechanic
stirrer)
5.
Bahan disperse : NaPO. (Calgon), Na, SiO, (water glass)
atau (Sodium Silicate Solution)
c.
6.
Bak perendam
7.
Saringan No. 10, 20, 40, 80, 100, dan 200
8.
Tabung – tabung gelas ukuran 50 ml dan 100 ml
9.
Batang pengaduk dari gelas
10.
Stopwatch
Rangkaian Kerja
1.
Merendam benda uji dengan 100 ml air suling dan 20 ml
bahan disperse, atau 50 ml air suling dan 10 ml bahan
disperse dan aduklah samapi merata dengan pengaduk gelas
dan biarkan terendam, selama 24 jam.
76
2.
Sesudah perendaman, memindahkan campuran ke dalam
mangkuk pengaduk dan tambahkan air suling sampai kira –
kira setengah penuh aduklah campuran selama 15 menit.
3.
Memindahkan campuran ke dalam tabung gelas ukur dan
tambahkan air suling sampai campuran menjadi 1000 ml.
Tutuplah rapat – rapat mulut tabung tersebut dengan
telapak tangan dan kocoklah sampai dalam arah mendatar
selama 1 menit.
4.
Segera setelah mengocok letakkan tabung dengan hati –
hati, masukkan hidrometer. Biarkan hydrometer terapung
bebas dan tekanlah stopwatch. Bacalah angka skala pada ½,
1 dan 2 menit dan catatlah pada formulir pemerikasaan
hydrometer. Bacalah puncak meniscusnya dan catatlah
pembacaan itu sampai 0.5 gram/liter yang terdekat atau
0,001 untuk berat jenis (Rh).
5.
Sesudah
pembacaan
pada
menit
kedua,
angkatlah
hydrometer, cuci dengan air suling yang bersuhu sama
seperti suhu tabung percobaan.
6.
Memasukkan kembali hydrometer dengan hati – hati ke
dalam tabung dan lakukan pembacaan hydrometer pada
saat 5, 15 dan 30 menit dan untuk 24 jam. Sesudah setiap
pembacaan dan kembalikan hydrometer ke dalam tabung
air suling. Lakukan proses memasukkan dan mengangkat
hydrometer selama 10 detik.
77
7.
Mengukur suhu campuran sekali dalam 15 menit yang
pertama dan pada setiap pembacaan berikutnya.
8.
Sesudah pembacaan yang terakhir, pindahkan campuran ke
dalam saringan No. 200 dan cucilah samapai bersih dengan
air yang mengalir bersih. Fraksi yang tertinggal di atas
saringan No. 200 harus di keringkan dan lakukan
pemeriksaan saringan agregat halus dan kasar.
5.
Percobaan Geser Langsung
Tujuan dari percobaan geser langsung adalah untuk menentukan sudut
geser (ф) dan nilai kohesi (C).
a.
b.
c.
Bahan – bahan
1.
Sampel tanah asli yang di ambil melalui tabung.
2.
Air secukupnya.
Alat – alat yang digunakan
1.
frame alat geser langsung beserta proving ring.
2.
shear box (sel geser langsung)
3.
Extruder ( alat untuk mengeluarkan sampel)
4.
Cincin (cetakan benda uji)
5.
Pisau pemotong
6.
Dial Penggeseran
7.
Stopwatch
Rangkaian Kerja
1.
Mengeluarkan sampel tanah dari tabung, memasukkan
cetakan benda uji dengan menekan sampel tanah.
78
2.
Memotong dan meratakan kedua permukaan cetakan
dengan pisau pemotong.
3.
Mengeluarkan benda uji dari cetakan dengan extruder,
menimbang benda uji dengan timbangan.
4.
Memasukkan benda uji ke dalam cincin geser yang masih
terkunci dan menutup kedua cincin geser hingga menjadi
satu bagian. Posisi benda uji berada diantara dua batu pori.
5.
Meletakkan cincin geser serta sampel tanah pada shear box
dan mengatur stang penekan dalam posisi vertical dan tepat
menyentuh bidang penekan.
6.
Mengatur
kecepatan
geser
pada
layer
yang
telah
dikonsolidasikan.
7.
Membuka cincin geser dan memberikan beban pertama
sebesar 2000 gram dan mengisi shear box dengan air
sampai penuh sehingga benda uji terendam.
8.
Menekan tombol start/run dan setiap 15 detik sambil
membaca dial proving ring sampai pembacaan terjadi
penurunan.
9.
menekan tombol stop bila pembacaan proving ring
maksimum telah tercapai.
10.
Percobaan dihentikan bila pembacaan proving ring
maksimum dan mulai menurun dua atau tiga kali
pembacaan.
11.
Membersihkan cincin geser dan shear box dari kotoran
sampel tanah.
79
12.
mengulangi langkah kerja 3 sampai 10 untuk melakukan
percobaan
kedua
sebeart
dua
kali
beban
pertama
(4000gram) dan sampel ketiga seberat tiga kali beban
pertama (6000gram).
6.
Pengujian Triaksial
Percobaan ini bertujuan untuk memperoleh parameter-paremeter
kekuatan geser yaitu sudut geser dalam (Ф), kohesi (c), dan modulus
elastisitas sampel (Modulus Young) pada kondisi tanpa konsolidasi
dan tanpa drainase.
a.
Bahan-bahan:
1. Sampel dengan diameter 48 mm, panjang 95 mm sebanyak 3
(tiga) buah untuk satu titik.
2. Air untuk media penyekapan secukupnya.
b.
Alat-alat yang digunakan:
1. Alat pembebanan.
2. Alat pengatur tekanan.
3. Sel triaksial tekan.
4. Alat ukur deformasi dan tegangan.
5. Kain lapisan.
6. Cetakan sampel
7. Membrane karet.
8. Exstruder.
9. Grease silicon untuk membuat sambungan yang kedap air.
80
c.
Rangkaian kerja:
1. Pekerjaan persiapan uji triaksial, dengan urutan:
a. Menempatkan bagian dasar sel pada dudukan sel dari alat
pembebanan.
b. Membersihkan permukaan bantalan plat bagian atas dan
bawah.
c. Membersihkan benda uji dan tempatkan benda uji pada
pelat bawah.
d. Menempatkan pelat atas pada benda uji dan mengatur posisi
benda uji sehingga lurus.
e. Membungkus
benda
uji
dan
pelat-pelatnya
dengan
membran karet dan ikat membran dengan karet gelang pada
pelat bagian bawah agar cairan sel tidak dapat merembes
masuk ke benda uji.
f. Memasang benda uji di dalam silinder sel dan pasang karet
gelang yang cocok disekeliling bagian dasar sel agar tidak
terjadi kebocoran.
g. menghubungkan kabel atau pipa tekanan hidraulik.
h. Memasang dan mengatur alat ukur deformasi dan isi sel
dengan cairan.
2. Mengatur kalibrasi untuk deformasi peralatan, dengan urutan
sebagai berikut:
a. Masukkan silinder baja yang sifat elastisnya telah diketahui
kedalam peralatan.
81
b. Mengamati perbedaan deformasi antara yang terpasang dan
pada alat pembebanan.
c. Mengurangi deformasi total pada setiap pembebanan
dengan deformasi alat untuk mendapatkan deformasi benda
uji.
3. Mengerjakan tahapan uji triaksial, dengan urutan:
a. Memberi beban kira-kira 110 N pada sel triaksial tekan
dengan memakai alat pembebanan untuk mengatur posisi
bagian bantalan peralatan.
b. Catat pembacaan awal pada alat ukur deformasi, apabila
deformasi total dicatat selama pengujian maka harus dibuat
kalibrasi yang tepat untuk deformasi peralatan seperti yang
diuraikan.
c. Tingkatkan tekanan air lateral perlahan lahan hingga batas
uji yang ditentukan semula dan bersama pula beri beban
aksial secukupnya untuk menghindari penyimpangan alat
ukur deformasi terhadap hasil pembacaan awal.
d. Apabila batas uji tekanan cairan yang ditentukan semula
tercapai baca dan catat beban aksial pada alat pembebanan.
e. Menggunakan beban ini sebagai beban nol atau sebagai
beban awal untuk pengujian .
f. Beri beban aksial secara menerus tanpa kejutan hingga
beban konstan atau berkurang atau besar regangan yang
ditentukan semula tercapai.
82
g. Member beban dengan cara menjaga kecepatan regangan
tetap konstan waktu pengujian.
h. Menjaga tekanan keliling yang ditentukan semula tetap
konstan waktu pengujian dan baca serta catat hasil
pengukuran deformasi yang diinginkan.
i. Setelah pengujian selesai perikasa benda uji apakah tidak
terembes cairan sel.
j. Periksa membran karet apakah tidak retak atau tidak bocor
setelah pengujian selesai.
k. Menibang dan uji sifat fisik benda uji setelah selesai
pengujian.
D. Analisis Data
Berdasarkan data hasil penelitian yang diperoleh dari hasil pengujian
laboratorium kemudian dilakukan analisa untuk masing-masing pengujian
sehingga didapatkan sifat fisik dan mekanik untuk tiap sample tanah, setelah
didapatkan data sifat fisik dan mekanik tanah tahap selanjutnya dilakukan
analisa kestabilan lereng dengan metode janbu yang disederhanakan dan
metode fellenius sehingga
lereng.
didapatkan nilai faktor keamanan kestabilan
83
E. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Survey Pendahuluan
Sampel Tanah
Tanah asli
Tanah terganggu
Uji Laboratorium
Kadar Air
Berat Jenis
Batas Atterberg
Analisa Saringan
Uji Geser Langsung
Pemeriksaan Triaksial
Analisa Hasil
Input
Analisa Kestabilan Lereng
Data Hasil Uji
Laboratorium
Metode fellenius
Metode Janbu
Kesimpulan
Selesai
Gambar 29. Diagram Alir Penelitian
Output
Faktor Keamanan
Lereng
Analisa Kelongsoran
Lereng
II. TINJAUAN PUSTAKA
A.
Tanah
Tanah didefinisikan sebagai sisa atau produk yang dibawa dari pelapukan
batuan dalam proses geologi yang dapat digali tanpa peledakan dan dapat
ditembus dengan peralatan pengambilan contoh pada saat pengeboran.
(Shirley. L.H, 2000).
Tanah terbentuk dari terjadinya pelapukan batuan menjadi partikel-partikel
yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis
disebabkan oleh memuai dan menyusutnya batuan akibat perubahan panas
dan dingin secara terus menerus yang akhirnya menyebabkan hancurnya
batuan tersebut. Tiga bagian yang membentuk tanah, yaitu udara, air, dan
partikel-partikel tanah itu sendiri kemudian membentuk suatu gumpalan
yang mempunyai massa total tanah.
Tanah merupakan material yang terdiri dari agregat dan butiran mineralmineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain dan dari bahanbahan organik yang telah melapuk menjadi berpartikel padat disertai dengan
zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel
padat tersebut. (Das, 1995).
5
Pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah merupakan campuran
partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis unsur-unsur
sebagai berikut :
a.
Berangkal (Boulder) adalah potongan batuan batu besar, biasanya lebih
besar dari 200mm-300mm dan untuk kisaran ukuran-ukuran 150mm250mm, batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).
b.
Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074mm–5mm,
yang berkisar dari kasar (3mm–5mm) sampai halus (< 1 mm).
c.
Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002mm–
0,074mm.
d.
Lempung (clay) adalah partikel yang berukuran lebih dari 0,002mm,
partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi dari tanah yang
kohesif.
e.
Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam, berukuran lebih
dari 0,01mm.
Tanah adalah kumpulan dari bagian-bagian yang padat yang tidak terikat
satu dengan yang lain yang diantara terdiri dari material organik, ronggarongga diantara material tersebut berisi udara dan air. (Verhoef, 1994).
Tanah didefinisikan sebagai suatu lapisan kerak bumi yang tidak menjadi
satu dengan ketebalan beragam yang berbeda dengan bahan-bahan
dibawahnya, juga tidak beku dalam hal warna, bangunan fisik, struktur
susunan kimiawi, sifat biologi, proses kimiawi ataupun reaksi-reaksi
(Sutedjo, 1988).
6
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah
yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompokkelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu
bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah
yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci (Das, 1995).
Sistem klasifikasi tanah dimaksudkan untuk memberikan informasi tentang
karakteristik dan sifat-sifat fisik tanah serta mengelompokkannya sesuai
dengan perilaku umum dari tanah tersebut.
Tujuan klasifikasi tanah adalah untuk menentukan kesesuaian terhadap
pemakaian tertentu, serta untuk menginformasikan tentang keadaan tanah dari
suatu daerah kepada daerah lainnya dalam bentuk berupa data dasar.
Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terinci mengenai
keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan
sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi,
dan sebagainya (Bowles, 1989).
Jenis dan sifat tanah yang sangat bervariasi ditentukan oleh perbandingan
banyak fraksi-fraksi (kerikil, pasir, lanau dan lempung), sifat plastisitas butir
halus. Klasifikasi bermaksud membagi tanah menjadi beberapa golongan
tanah dengan kondisi dan sifat yang serupa diberi simbol nama yang sama.
7
Ada dua cara klasifikasi yang umum yang digunakan:
1.
Sistem Klasifikasi AASTHO
AASHTO (American Association of State Highway and Transportation
Official) dikembangkan pada tahun 1929 dan mengalami beberapa kali
revisi hingga tahun 1945 dan dipergunakan hingga sekarang, yang
diajukan oleh Commite on Classification of Material for Subgrade and
Granular Type Road of the Highway Research Board (ASTM Standar
No. D-3282, AASHTO model M145). Sistem klasifikasi ini bertujuan
untuk menentukan kualitas tanah guna pekerjaan jalan yaitu lapis dasar
(sub-base) dan tanah dasar (subgrade).
Sistem ini didasarkan pada kriteria sebagai berikut :
a. Ukuran butir
Kerikil
: bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
75 mm dan tertahan pada saringan diameter 2 mm
(No.10).
Pasir
: bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
2 mm dan tertahan pada saringan diameter 0,0075
mm (No.200).
Lanau & lempung : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
0,0075 mm (No.200).
b. Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah
mempunyai Indeks Plastisitas (IP) sebesar 10 atau kurang. Nama
8
berlempung dipakai bila bagian-bagian yang halus dari tanah
mempunyai indeks plastisitas sebesar 11 atau lebih.
c. Apabila ditemukan batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) dalam
contoh tanah yang akan diuji maka batuan-batuan tersebut harus
dikeluarkan terlebih dahulu, tetapi persentasi dari batuan yang
dikeluarkan tersebut harus dicatat.
Sistem klasifikasi AASTHO membagi tanah ke dalam 7 kelompok utama
yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah berbutir yang 35 % atau kurang
dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No.200 diklasifikasikan
ke dalam kelompok A-1, A-2, dan A-3. Tanah berbutir yang lebih dari 35
% butiran tanah tersebut lolos ayakan No. 200 diklasifikasikan ke dalam
kelompok A-4, A-5 A-6, dan A-7. Butiran dalam kelompok A-4 sampai
dengan A-7 tersebut sebagian besar adalah lanau dan lempung.
Untuk mengklasifikasikan tanah, maka data yang didapat dari percobaan
laboratorium dicocokkan dengan angka-angka yang diberikan dalam
Tabel 1. Kelompok tanah dari sebelah kiri adalah kelompok tanah baik
dalam menahan beban roda, juga baik untuk lapisan dasar tanah jalan.
Sedangkan semakin ke kanan kualitasnya semakin berkurang
.
9
Tabel 1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Metode AASHTO
Klasifikasi umum
Klasifikasi
kelompok
Analisis ayakan (%
lolos)
No.10
No.40
No.200
Sifat fraksi yang
lolos ayakan No.40
Batas Cair (LL)
Indeks Plastisitas
(PI)
Tanah berbutir
(35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200
A-1
A-1-a
Maks 50
Maks 30
Maks 15
A-3
A-1-b
Min 51
Maks 10
Maks 50
Maks 25
A-2
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
Maks 35
Maks 35
Maks 35
Min 41
Maks 10
Maks 40
Min 11
Min 41
Min 41
Maks 35
Maks 6
NP
Maks 40
Maks 10
Tipe material yang
paling dominan
Batu pecah,
kerikil dan pasir
Pasir
halus
Kerikil dan pasir yang berlanau atau
berlempung
Penilaian sebagai
bahan tanah dasar
Baik sekali sampai baik
Klasifikasi umum
Klasifikasi
kelompok
Tanah berbutir
(Lebih dari 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200
A-4
Analisis ayakan (%
lolos)
No.10
No.40
No.200
Min 36
Sifat fraksi yang
lolos ayakan No.40
Batas Cair (LL)
Indeks Plastisitas
(PI)
Maks 40
Maks 10
A-5
A-6
A-7
Min 36
Min 36
Min 36
Maks 41
Maks 10
Maks 40
Maks 11
Min 41
Min 11
Tipe material yang
paling dominan
Tanah berlanau
Penilaian sebagai
bahan tanah dasar
Biasa sampai jelek
Tanah Berlempung
10
Gambar dibawah ini menunjukkan rentang dari batas cair (LL) dan
Indeks Plastisitas (PI) untuk tanah data kelompok A-2, A-4, A-5, A-6,
dan A-7.
Gambar 1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah. (Hary
Christady, 1992).
2.
Unified Soil Classification System (USCS)
Sistem klasifikasi tanah unified atau Unified Soil Classification System
(USCS) diajukan pertama kali oleh Casagrande dan selanjutnya
dikembangkan oleh United State Bureau of Reclamation (USBR) dan
United State Army Corps of Engineer (USACE). Kemudian American
Society for Testing and Materials (ASTM) memakai USCS sebagai
metode standar untuk mengklasifikasikan tanah. Dalam bentuk sekarang,
sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Sistem
klasifikasi USCS mengklasifikasikan tanah ke dalam dua kategori utama
yaitu :
11
a. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), yaitu tanah kerikil dan
pasir yang kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos saringan
No.200. Simbol untuk kelompok ini adalah G untuk tanah berkerikil
dan S untuk tanah berpasir. Selain itu juga dinyatakan gradasi tanah
dengan simbol W untuk tanah bergradasi baik dan P untuk tanah
bergradasi buruk.
b. Tanah berbutir halus (fine-grained soil), yaitu tanah yang lebih dari
50% berat contoh tanahnya lolos dari saringan No.200. Simbol
kelompok ini adalah C untuk lempung anorganik dan O untuk lanau
organik. Simbol Pt digunakan untuk gambut (peat), dan tanah dengan
kandungan organik tinggi. Plastisitas dinyatakan dengan L untuk
plastisitas rendah dan H untuk plastisitas tinggi.
Tabel 2. Indeks tanah USCS (Bowles, 1991)
Jenis Tanah
Prefiks
Sub Kelompok
Sufiks
Kerikil
G
Gradasi baik
W
Gradasi buruk
P
Berlanau
M
Berlempung
C
Pasir
S
Lanau
M
Lempung
C
wL < 50 %
L
Organik
O
wL > 50 %
H
Gambut
Pt
12
Tanah-tanah
dengan
kandungan organik sangat
tinggi
Simbol
Nama Umum
GW
Kerikil bergradasi-baik dan
campuran kerikil-pasir, sedikit
atau sama sekali tidak
mengandung butiran halus
GP
Kerikil bergradasi-buruk dan
campuran kerikil-pasir, sedikit
atau sama sekali tidak
mengandung butiran halus
GM
Kerikil berlanau, campuran
kerikil-pasir-lanau
GC
Kerikil berlempung, campuran
kerikil-pasir-lempung
SW
Pasir bergradasi-baik , pasir
berkerikil, sedikit atau sama
sekali tidak mengandung butiran
halus
SP
Pasir bergradasi-buruk, pasir
berkerikil, sedikit atau sama
sekali tidak mengandung butiran
halus
SM
Pasir berlanau, campuran pasirlanau
SC
Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung
ML
Lanau anorganik, pasir halus
sekali, serbuk batuan, pasir halus
berlanau atau berlempung
CL
Lempung anorganik dengan
plastisitas rendah sampai dengan
sedang lempung berkerikil,
lempung berpasir, lempung
berlanau, lempung “kurus” (lean
clays)
OL
Lanau-organik dan lempung
berlanau organik dengan
plastisitas rendah
MH
Lanau anorganik atau pasir halus
diatomae, atau lanau diatomae,
lanau yang elastis
CH
Lempung anorganik dengan
plastisitas tinggi, lempung
“gemuk” (fat clays)
OH
Lempung organik dengan
plastisitas sedang sampai dengan
tinggi
PT
Peat (gambut), muck, dan tanahtanah lain dengan kandungan
organik tinggi
Kriteria Klasifikasi
Cu = D60 > 4
D10
Cc =
(D30)2
Antara 1 dan 3
D10 x D60
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk
GW
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A
atau PI < 4
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A
atau PI > 7
Cu = D60 > 6
D10
Cc =
Bila batas
Atterberg berada
didaerah arsir
dari diagram
plastisitas, maka
dipakai dobel
simbol
(D30)2
Antara 1 dan 3
D10 x D60
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk
SW
Batas-batas
Bila batas
Atterberg di
Atterberg berada
bawah garis A
didaerah arsir
atau PI < 4
dari diagram
Batas-batas
plastisitas, maka
Atterberg di
dipakai dobel
bawah garis A
simbol
atau PI > 7
Diagram Plastisitas:
Untuk mengklasifikasi kadar butiran halus yang
terkandung dalam tanah berbutir halus dan kasar.
Batas Atterberg yang termasuk dalam daerah yang
di arsir berarti batasan klasifikasinya menggunakan
dua simbol.
60
Index Plastisitas (%)
Kerikil bersih
(Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung)
Oleh:
FERIYANSYAH, H.
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2013
ABSTRACT
SLOPE STABILITY ANALISYS
(Case Study at Sumur Batu Village Bandar Lampung)
By
FERIYANSYAH H.
Landslide or mass movement of soil and rock on the slopes is a common natural
phenomenon. In principle, slope landslide occurs when the driving force on slopes
greater than retaining force. Retaining force generally influenced by the strenght
of rock and soil density. Meanwhile, the driving force is influenced by the size of
the angle of slope, water, heavy loads and types of soil and rock. If both of these
forces reach a certain balance, it will lead to stability in the slope position.
Factors affecting the landslide can be varied, natural avalanches occur because of
decreased stability of a slope, due to degradation of soil or rock along its time and
age. However, there are many landslide events caused by increased pore water
pressure in a highly permeable layer, and by the influence of shocks, such as the
earthquake which can reduce the density of the soil below the slope. Human
activities such as making rice fields and ponds, cutting and digging on slopes
without calculation, may cause slope stability, causing lanslide that destroy
infrastructure and facilities that already exist.
Safety Factor Analysis of the slope has a very important role in the planning of
civil constructions. Important parameters needed in the analysis of slope stability
is shear strength, slope geometry, stress or pore water seepage force, load and
environmental conditions around the slopes. To state stable slopes (steady)
declared in safe condition which is the ratio between the force or moment against
the occurrence of landslides and force or moment that causes landslide. Methods
of soil slope safety factor calculation commonly used such as Fellenius (1927,
1936) and Janbu Method (1954, 1957, 1973).
Keyword : Slope Stabilty, Safety Factors, Shear Strenght, Fellenius Methods,
Janbu Methods
ABSTRAK
ANALISIS STABILITAS LERENG
(Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung)
Oleh
FERIYANSYAH H.
Kelongsoran atau gerakan massa tanah dan batuan pada lereng merupakan
fenomena alam yang umum terjadi. Pada prinsipnya, kelongsoran lereng terjadi
bila gaya pendorong pada lereng lebih besar dari gaya penahan. Gaya penahan
umunya dipengaruhi oleh kekuatan batuan dan kepadatan tanah. Sementara, gaya
pendorong dipengaruhi oleh besarnya sudut kemiringan lereng, air, beban serta
berat jenis tanah dan batuan. Kedua gaya ini bila mencapai keseimbangan tertentu
maka akan menimbulkan kestabilan pada kedudukan lereng tersebut.
Faktor yang mempengaruhi suatu kelongsoran bisa beraneka ragam, secara alami
longsoran terjadi karena menurunnya kemantapan suatu lereng, akibat degradasi
tanah ataupun batuan bersamaan waktu dan usianya. Namun demikian, terdapat
beberapa kejadian kelongsoran yang disebabkan oleh bertambahnya tekanan air
pori dalam lapisan yang sangat permeable, dan oleh pengaruh dari guncangan,
misalnya gempa yang dapat mengurangi kepadatan tanah dibawah lereng.
Aktivitas manusia seperti membuat sawah dan kolam, mengadakan pemotongan
dan penggalian pada lereng tanpa perhitungan, dapat menyebabkan terganggunya
kemantapan lereng, sehingga terjadi longsoran yang merusak prasarana dan sarana
yang telah ada.
Analisis Faktor Keamanan lereng memiliki peran yang sangat penting pada
perencanaan konstruksi-konstruksi sipil. Parameter penting yang dibutuhkan
dalam analisis stabilitas lereng adalah kuat geser, geometri lereng, tegangan air
pori atau gaya rembesan, beban serta kondisi lingkungan sekitar lereng. Untuk
menyatakan lereng dalarn kondisi stabil (mantab) dinyatakan dengan angka aman
yang merupakan rasio antara gaya atau momen yang melawan terjadinya longsor
dan gaya atau momen yang menyebabkan terjadinya kelongsoran. Metode
perhitungan faktor keamanan tanah lereng yang umum digunakan antara lain
metode Fellenius (1927, 1936) dan metode Janbu (1954, 1957, 1973).
Kata kunci : Faktor Keamanan, Kuat Geser, Stabilitas Lereng, Fellenius, Janbu.
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Feriyansyah H. lahir di Lampung Barat, Lampung, pada tanggal 07 November
1986, merupakan anak pertama dari lima bersaudara pasangan Bapak Harsuno
dan Ibu Rosmili.
Penulis menempuh pendidikan dasar di SDN 1 Muara Jaya Lampung Barat yang
diselesaikan pada tahun 1999. Pendidikan tingkat pertama ditempuh di SLTPN 4
Bandar Lampung yang diselesaikan pada tahun 2002. Kemudian melanjutkan
pendidikan tingkat atas di SMAN 2 Bandar Lampung Progaram Studi Ilmu Alam
yang diselesaikan pada tahun 2005.
Penulis diterima menjadi mahasiswa Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Lampung pada tahun 2006 melalui jalur SPMB. Selama menjadi
mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten dosen untuk mata kuliah Mekanika
Tanah. Penulis juga aktif dalam organisasi internal kampus yaitu UKMF
Himpunan Mahasiswa Teknik Sipil (Himateks) periode 2008/2009.
Persembahan
Sebuah karya kecil buah pemikiran dan kerja keras untuk kedua orang tuaku
tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku dengan penuh kesabaran dan
keikhlasan hati,
Ibundaku tercinta Rosmili,
Ayahandaku tercinta Harsuno,S.Pd.
Adik-adikku
Serta teman dan sahabatku angkatan 2005, 2006 dan 2007.
Sipil Satu !!! Takkan Terkalahkan !!!
“Perang besar adalah melawan diri kita sendiri”
(Muhammad SAW)
Dimana kehidupan disanalah Jawaban!!
(Virgiawan Listanto)
Change your thinking and
it will change your life!!
(it’s me...)
SANWACANA
AlhamdulillahiRobbil ‘Alamin, segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat
Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis
dapat
menyelesaikan
Tugas Akhir yang berjudul
“ANALISIS STABILITAS
LERENG (Studi Kasus di Kelurahan Sumur Batu Bandar Lampung)” ini sebagai
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.
Pada kesempatan ini pula secara tulus penulis ingin menyampaikan ucapan terima
kasih yang sedalam-dalamnya kepada mereka yang penuh kesabaran dan dedikasi
membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini:
1. Bapak Iswan, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Utama atas waktu
dan kesabarannya selama proses bimbingan, sehingga skripsi ini dapat
dibuat dan diselesaikan juga membuat penulis belajar tentang arti disiplin
dan kerja keras;
2. Bapak Andius Dasa Putra, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Kedua
atas arahannya dalam penyusunan skripsi ini yang membuat skripsi ini
menjadi lebih baik;
3. Bapak Ir. M. Jafri, M.T., selaku Dosen Penguji atas kritik membangun,
serta argumentasinya yang mendorong penulis untuk terus belajar dan
penulis yakin beliau melakukannya untuk membuat penulis menjadi
seseorang yang lebih baik;
4. Bapak Ir. Setyanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah
memberikan kasih sayang, serta pendidikan bagaimana menjadi seorang
mahasiswa yang lugas, tegas, dan bertanggung jawab;
5. Bapak Ir. Idharmahadi Adha, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Lampung;
6. Ibu Dr. Lusmelia Afriani, S.T., D.E.A., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung;
7. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Lampung, untuk segala dedikasinya yang telah membantu
penulis dalam proses pendidikan. Penulis bahkan sadar ucapan terima
kasih tidak akan cukup untuk menggambarkan dedikasi dan pengabdian
beliau-beliau terhadap perkembangan pendidikan penulis;
8. Seluruh karyawan di Laboratorium Mekanika Tanah Universitas
Lampung, Mas Pardin, Mas Miswanto, Mas Riyadi, Mas Syaiful, Mas
Budi dan Andi yang telah memberikan bantuan dan bimbingan selama
penulis melakukan penelitian.
9. Ayahku Harsuno, Ibuku Rosmili dan Adik-adikku, Yevi Apriyanti, Rudi
Winata, Ilham Saputra, Desy Kurniati yang aku sayangi yang telah
memberikan dorongan materil dan spiritual dalam menyelesaikan kuliah di
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.
10. Seluruh keluarga besarku, yang telah memberi senyuman hangat, tawa,
tangis, canda dan kebahagiaan.
11. Teman seperjuangan pada saat Kerja Praktek Gembel dan ijal.
12. Sahabat-sahabat terbaikku, Irwan, Adi, Daniel, Alex, Novan, Efri, Lamo,
Jarot, Erik, Broery, Babe, Firda, Aniessa, Oken, Arya, Dino dan Adonis
yang tidak pernah bosan untuk memotivasi dan dimotivasi penulis agar
terus berusaha (we can if together friends!!).
13. Teman-teman seperjuangan dalam keluarga besar Teknik Sipil angkatan
2006. Selalu menjadi yang terbaik!!!
14. Teman dan sahabat angkatan 2005 dan 2007 yang tidak mungkin penulis
sebutkan satu per satu. Semoga kita semua berhasil menggapai impian.
15. Civitas Akademi teknik sipil yang tergabung dalam HIMATEKS.
Tanamkan selalu BENDERA BIRU didada!!
Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi dengan
sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Amin.
Bandar Lampung,
April 2013
Penulis,
FERIYANSYAH H.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ...................................................................................................
i
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
iv
DAFTAR NOTASI .........................................................................................
vi
I.
PENDAHULUAN
A.
B.
C.
D.
Latar Belakang ..................................................................................
Tujuan Penelitian ..............................................................................
Batasan Masalah ...............................................................................
Manfaat Penelitian ...........................................................................
1
2
3
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanah.................................................................................................
B. Klasifikasi Tanah ..............................................................................
1. Sistem Klasifikasi Tanah Unified (USCS) ...................................
2. Sistem Klasifikasi AASHTO .......................................................
C. Sifat Fisik Tanah ...............................................................................
1. Kadar Air ......................................................................................
2. Berat Jenis ....................................................................................
3. Batas Atterberg .............................................................................
4. Analisa Saringan ..........................................................................
D. Tahanan Geser ..................................................................................
1. Definisi Tahanan Geser.................................................................
2. Teori Tahanan Geser .....................................................................
3. Pengujian Kuat Geser ...................................................................
a. Uji Geser Langsung ( Direct Shear Test) ................................
b. Uji Triaksial (Triaxial Test).....................................................
E. Lereng dan Longsoran ......................................................................
1. Analisis Lereng ............................................................................
2. Kelongsoran Lereng .....................................................................
3. Prinsip Dasar Kestabilan Lereng ..................................................
4. Konsep Nilai Faktor Aman ..........................................................
4
6
7
10
13
13
14
14
16
16
16
17
19
20
21
23
23
24
31
32
5. Faktor-faktor Penyebab Longsoran ..............................................
6. Perbaikan Lereng..........................................................................
F. Kestabilan Lereng .............................................................................
1. Jenis-Jenis Lereng dan Analisanya ..............................................
a. Lereng Non Kohesif Tak terhingga ..........................................
b. Lereng Kohensif Tak Terhingga ..............................................
c. Lereng Terhingga .....................................................................
2. Metode Analisa Kestabilan Lereng ...............................................
a. Metode Lingkaran ...................................................................
b. Metode Sayatan .......................................................................
c. Metode Fellenius .....................................................................
d. Metode Janbu...........................................................................
35
36
37
37
37
39
41
43
46
51
63
64
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Persiapan Penelitian ..........................................................................
1. Studi Literatur ..............................................................................
2. Survey Pendahuluan .....................................................................
B. Metode Pengambilan Sampel ...........................................................
C. Pelaksanaan Pengujian Laboratorium ...............................................
D. Analisa Data ......................................................................................
E. Diagram Alir .....................................................................................
68
68
68
69
69
82
83
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengujian Sifat – sifat Fisik dan Klasifikasi Tanah.................
1. Hasil Pengujian Kadar Air ...........................................................
2. Hasil Pengujian Analisa Saringan ................................................
3. Hasil Pengujian Berat Jenis ..........................................................
4. Hasil Pengujian Berat Volume .....................................................
5. Hasil Pengujian Batas Atterberg ..................................................
6. Hasil Pengujian Geser Langsung .................................................
7. Hasil Pengujian Triaxial ...............................................................
B. Analisa Kestabilan Lereng ................................................................
84
84
84
87
88
88
90
92
93
V. PENUTUP
A. Kesimpulan ....................................................................................... 102
B. Saran ................................................................................................. 103
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A ( Hasil Pengujian Laboratorium)
LAMPIRAN B ( Foto Alat Pengujian )
LAMPIRAN C ( Surat-surat)
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Klasifikasi Tanah Metode AASHTO ...............................................
9
Tabel 2. Klasifikasi Tanah Metode USCS........................................................ 11
Tabel 3. Sistem Klasifikasi Tanah Unified ...................................................... 12
Tabel 4. Hubungan Nilai Faktor Keamanan Lereng Dan Intensitas Longsor .. 45
Tabel 5. Tabel hasil Uji laboratorium .............................................................. 93
Tabel 6. Perhitungan Faktor Keamanan dengan Metode Fellenius........... 100
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah...............
10
Gambar 2. Garis keruntuhan menurut Mohr dan Hukum keruntuhanMohr
18
Gambar 3. Alat uji Geser Langsung .............................................................
20
Gambar 4. Alat uji triaksial .........................................................................
21
Gambar 5. Garis selubung Lingkaran Mohr uji triaksial ............................
22
Gambar 6. Tipe Gelincir Rotasional ............................................................
26
Gambar 7. Tipe Gelincir Translational ........................................................
27
Gambar 8. Tipe Kelongsoran Jatuh Bebas ...................................................
28
Gambar 9. Tipe Kelongsoran Gulingan .......................................................
28
Gambar 10. Tipe Kelongsoran Aliran ...........................................................
30
Gambar 11.Tipe Kelongsoran Rayapan ........................................................
30
Gambar 12.Sketsa lereng dan gaya yang bekerja..........................................
33
Gambar 13. Sketsa gaya yang bekerja ( t dan S ) pada satu sayatan.............
34
Gambar 14. Lereng Tak Terhingga dengan Tanah Tidak Kohesif ...............
38
Gambar 15. Lereng Tak Terhingga Pada Tanah Kohesif .............................
40
Gambar 16. Lingkaran Keruntuhan Percobaan dengan dan Tanpa
Gaya-gaya Air ...........................................................................
43
Gambar 17. Tipe Kelongsoran kaki lereng (toe circle) ...............................
46
ix
Gambar 18. Kelongsoran Badan Lereng (slope failure) .....................................47
Gambar 19. Kelongsoran Dasar Lereng (base failure) .......................................48
Gambar 20. Kelongsoran lereng dangkal ............................................................48
Gambar 21. Sistem Gaya Lingkaran ...................................................................49
Gambar 22. Pembagian massa tanah dalam beberapa irisan...............................53
Gambar 23. Gaya-gaya pada elemen pias ...........................................................54
Gambar 24. Pembatasan kemiringan permukaan gelincir lereng........................58
Gambar 25. Geometri Metode Sayatan ...............................................................59
Gambar 26. Situasi Analitis Irisan .....................................................................62
Gambar 27. Tipe Kelongsoran ............................................................................65
Gambar 28. Tipe irisan ........................................................................................65
Gambar 29. Diagram Alir Penelitian ..................................................................83
Gambar 30. Grafik uji analisa saringan Tanah 1.................................................85
Gambar 31. Grafik uji analisa saringan Tanah 2.................................................85
Gambar 32. Grafik uji analisa saringan Tanah 3.................................................86
Gambar 33. Grafik penggabungan uji analisa saringan ......................................86
Gambar 34. Grafik uji batas cair, batas plastis sampeltanah1.............................89
Gambar 35. Grafik uji batas cair, batas plastis sampeltanah2.............................89
Gambar 36. Grafik uji batas cair, batas plastis sampeltanah3.............................90
Gambar 37. Grafik uji geser langsung ................................................................91
Gambar 38. Grafik uji geser langsung rata-rata ..................................................91
Gambar 39. Lingkaran Mohr uji Triaxial............................................................92
Gambar 40. Geometri Lereng .............................................................................94
Gambar 41. Perspektif kemiringan lereng ..........................................................95
DAFTAR NOTASI
ASTM
= American Society for Testing and Materials
AASHTO
= American Association of State Highway and Transportation
Officials
USBR
= Unified Soil Bearing Classification
USCS
= Unified Soil Classification System
= Kuat Geser Tanah
= Tegangan
Φ
= Sudut Geser Dalam Tanah
c
= Kohesi Tanah
u
= Tegangan Air Pori
W
= Berat
Gs
= Berat Jenis
Tx
= Suhu
LL
= Batas Cair
PL
= Batas Plastis
LI
= Indeks Kecairan
Qu
= Kuat Geser Tekan Bebas
T
= Momen Torsi
D
= Diameter
h
= Tinggi
cu
= Kuat Geser Undrained
α
= Besar Sudut
T
= Waktu
P
= Beban
V
= Volume
A
= Luas
ε
= Regangan
γ
= Berat Volume
γd
= Berat Volume Kering
γu
= Berat Volume Maksimum
ω
= Kadar Air
Gs
= Berat Jenis
LL
= Batas Cair
PI
= Indeks Plastisitas
PL
= Batas Plastis
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Permukaan tanah di bumi sebagian besar memiliki ketinggian (level) yang
tidak sama. Perbedaan ketinggian ini bisa disebabkan oleh mekanisme alam
maupun oleh rekayasa manusia. Kondisi permukaan tanah tersebut bila
duhubungkan oleh suatu permukaan menjadi satu kesatuan maka disebut
sebagai lereng. Suatu lereng yang terjadi secara alamiah maupun hasil
rekayasa manusia, akan terdapat didalamnya gaya-gaya yang bekerja
mendorong sehingga tanah yang lebih tinggi akan cenderung bergerak kearah
bawah. Disisi lain terdapat pula gaya-gaya dalam tanah yang menahan atau
melawan dorongan gaya-gaya yang bergerak kebawah. Kedua gaya ini bila
mencapai keseimbangan tertentu maka akan menimbulkan kestabilan pada
kedudukan tanah tersebut.
Dalam keadaan tidak seimbang, dimana gaya yang berfungsi menahan atau
melawan lebih kecil dibandingkan gaya-gaya yang mendorong kebawah,
maka akan terjadi suatu kelongsoran (slide) yaitu keruntuhan dari massa
tanah yang terletak dibawah sebuah lereng. Dalam pristiwa tersebut terjadi
pergerakan massa tanah pada arah kebawah dan arah keluar (outward).
2
Kelongsoran dapat terjadi dengan berbagai cara, secara perlahan-lahan atau
mendadak, dan dengan maupun tanpa dorongan yang terlihat secara nyata.
Penyebab dari suatu kelongsoran bisa beraneka ragam, secara alami
longsoran terjadi karena menurunnya kemantapan suatu lereng, akibat
degradasi tanah ataupun batuan bersamaan waktu dan usianya. Namun
demikian, terdapat beberapa kejadian kelongsoran yang disebabkan oleh
bertambahnya tekanan air pori dalam lapisan yang sangat permeable, dan
oleh pengaruh dari guncangan, misalnya gempa yang dapat mengurangi
kepadatan tanah dibawah lereng. Aktivitas manusia seperti membuat sawah
dan kolam, mengadakan pemotongan dan penggalian pada lereng tanpa
perhitungan, sering menyebabkan terganggunya kemantapan lereng yang ada,
sehingga terjadi longsoran yang merusak prasarana dan sarana yang telah
dibangun oleh masyarakat.
Pada kondisi sekarang penanggulangan longsoran hanya berdasarkan pada
pengalaman sebelumnya atau secara coba-coba dan pada umumnya kurang
berhasil karena penanggulangannya belum tepat atau kurang memadai,
sehingga dana yang digunakan dalam penanggulangan kelongsoran kurang
efektif.
B. Tujuan Penelitian
Analisis lereng di kelurahan sumur batu kota Bandar Lampung ini bertujuan :
1. Mengetahui sifat fisik dan mekanik tanah pada lereng.
2. Mengetahui besarnya kekuatan geser tanah pada lereng.
3. Mengetahui besarnya nilai faktor keamanan untuk kestabilan lereng.
3
C.
Batasan Masalah
Dalam penelitian ini akan diberikan ruang lingkup maka dilakukan
pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Sampel tanah diambil dari lokasi lereng yang mengalami kelongsoran dan
dilokasi lereng yang tidak mengalami kelongsoran.
2. Pengujian sifat fisik tanah yang dilakukan adalah pengujian kadar air,
pengujian berat jenis, pengujian batas-batas atterberg, dan pengujian
analisa saringan.
3. Pengujian sifat mekanik tanah yang dilakukan adalah pengujian geser
langsung dan pengujian triaxial.
4. Mengetahui faktor keamanan kestabilan lereng.
D. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan kepada ilmu
pengetahuan tentang sifat – sifat fisik dan mekanik tanah lereng, serta
memberikan gambaran kepada masyarakat tentang penanggulangan
kelongsoran lereng.
2. Kepada pihak-pihak terkait mau maupun pihak perencana agar penelitian
ini dapat dijadikan bahan masukan dalam perencanaan konstruksi pada
lereng..
68
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Persiapan Penelitian
Persiapan penelitian merupakan tahapan yang dilakukan sebelum peneliti
melakukan penelitian di laboratorium. Persiapan penelitian terdiri dari:
1. Studi Literatur
Metodologi penelitian berisi penjelasan tentang cara bagaimana penelitian
dilakukan. Tahapan studi ini dilakukan dengan mengumpulkan dan
mempelajari literatur yang berkaitan dengan kerangka permasalahan,
tujuan penelitian, ruang lingkup dan metode penelitian. Studi literatur
juga dapat dilakukan dengan mengumpulkan hasil-hasil penelitian
terdahulu yang berkaitan dengan judul penelitian yang dilakukan.
2. Survey Pendahuluan
Survey pendahuluan ini dilakukan sebagai observasi awal sebelum
memulai survey utama.
69
B.
Metode Pengambilan Sampel
Metode pengambilan sampel dilakukan dengan cara sebagai berikut :
a.
Untuk contoh tanah asli (Undisturb) diambil dari kedalaman kira – kira
50 cm di bawah permukaan tanah guna menghilangkan sisa – sisa
kotoran tanah.
b.
Untuk contoh tanah terganggu (disturb) , sampel tanah diambil secara
bongkahan permukaan tanah.
C.
Pelaksanaan Pengujian di Laboratorium
1.
Pengujian Kadar Air
Tujuan dari percobaan kadar air adalah untuk mengetahui kadar air
suatu sampel tanah. Kadar air tanah adalah perbandingan berat air
dalam tanah dengan berat butiran tanah (berat tanah kering).
a.
Bahan – bahan
Sampel tanah asli (undisturb) dengan lolos saringan No. 4
(4.699mm).
b.
c.
Alat – alat yang digunakan
1.
Cawan kadar air (container)
2.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
3.
Oven
4.
Desikator
Rangkaian Kerja
1.
Menimbang berat cawan yang akan digunakan, mencatat
berat dan nomor cawan.
70
2.
Memasukkan sampel kedalam cawan kemudian ditimbang.
3.
Memasukkan sampel tanah ke dalam oven dengan suhu
1100C selama 12-16 jam atau sampai berat sampel tanah
konstan.
4.
Menutup cawan dan didinginkan dalam desikator
5.
Menimbang cawan berisi sampel tanah yang sudah dioven.
6.
Pemeriksaan dilakukan tiga kali untuk setiap benda uji
sehingga didapat harga rata – rata.
7.
2.
Menghitung prosentase kadar air
Percobaan Berat Jenis
Tujuan percobaan berat jenis adalah untuk menentukan kepadatan
massa tanah secara rata- rata yaitu perbandingan antara berat butiran
tanah dan berat air suling dengan volume yang sama pada suhu
tertentu.
a.
b.
Bahan – bahan
1.
Sampel tanah asli (undisturb)
2.
Air suling
Alat – alat yang digunakan
1.
Picnometer (labu ukur) 100ml sebanyak 2 bh
2.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
3.
Tungku pemanas dengan bahan baker spirtus
4.
Korek api
5.
Oven
6.
Desikator
71
c.
Rangakaian kerja
1.
Menyiapkan picnometer dan air suling 500 ml kemudian
dengan thermometer mencatat suhu yang ada untuk
pengkalibrasian picnometer.
2.
Menyiapkan benda uji secukupnya dan mengoven pada
suhu 600C sampai dapat digemburkan.
3.
Mendinginkan sampel dengan menggunakan alat desikator.
4.
Menimbang picnometer dalam keadaan bersih kering
beserta tutupnya.
5.
Menimbang picnometer beserta tanah kering.
6.
Picnometer yang berisi tanah diberi air kira – kira 1/3
volume picnometer kemudian di didihkan di atas tungku
pemanas (boller) selama kurang lebih 15 menit. Hal ini
dimaksudkan untuk menghilangkan udara di dalam butir –
tanah.
7.
Mendinginkan picnometer sehingga suhu sesuai dengan
temperatur ruangan.
8.
Menambahkan air suling ke dalam secukupnya sampai
penuh.
9.
Menimbang picnometer yang berisi tanah dan air kemudian
mencatat suhu picnometer.
10.
Mengosongkan picnometer dari tanah dan air yang berada
di dalamnya.
11.
Mengisi picnometer dengan air sehingga mencapai batas
garis picnometer.
72
12.
Mengeringkan permukaan luar picnometer dengan lapisan
kering dan menutup serta menimbangnya.
3.
Percobaan Batas Atterberg
a.
Percobaan Batas Cair (Liquid Limit)
Tujuan percobaan ini adalah untuk menentukan kadar air suatu
jenis tanah pada batas antara keadaan plastis dan keadaan cair.
1.
2.
3.
Bahan – bahan
a.
Sampel tanah sebanyak kurang lebih 300 gram
b.
Air bersih sebanyak ± 300 cc
Alat – alat yang digunakan
a.
Alat batas cair (mangkok cassagrande)
b.
Alat pembuat alur
c.
Spatula
d.
Gelas ukur
e.
Plat kaca
f.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
g.
Oven
h.
Ayakan No. 40 (0.420 mm)
Rangkaian Kerja
a.
Mengayak sampel tanah yang sudah dihancurkan
dengan saringan No. 40.
b.
Mengatur tinggi jatuh mangkuk sebesar 10 mm.
c.
Mengambil sampel tanah yang lolos saringan No. 40
sebanyak 150 gram, kemudian diberi air sedikit demi
73
sedikit dan diaduk hingga merata, kemudian di
masukkan ke dalam mangkuk cassagrande.
d.
Meratakan
permukaan
adonan
sehingga
sejajar
dengan alas.
e.
Membuat alur tepat ditengah – tengah dengan
membagi benda uji dalam mangkuk cassagrande
tersebut dengan menggunakan grooving tool.
f.
Memutar tuas pemutar sampai kedua
bertemu
merapat,
sepanjang
13
sisi tanah
mm
sambil
menghitung jumlah ketukan.
g.
Jumlah ketukan harus berada diantara 10 sampai 40
kali.
h.
Mengambil sebagian benda uji di bagian tengah
mangkok untuk pemeriksaan kadar air.
i.
Melakukan langkah kerja yang sama untuk benda uji
dengan keadaan adonan yang berbeda sehingga
diperoleh 4 macam benda uji dengan jumlah ketukan
yang berbeda – beda, yaitu 2 buah sampel di bawah
25 ketukan dan 2 buah sampel di atas 25 ketukan.
b.
Percobaan batas Plastis (Plastic Limit)
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan kadar air
suatu jenis tanah tanah pada keadaan batas antara keadaan plastis
dan keadaan semi padat. Pelaksanaan percobaan ini mengacu
pada ATSM D-4318.
74
1.
2.
3.
Bahan – bahan
a.
Sampel tanah 100 gram
b.
Air bersih 50 cc
Alat – alat yang digunakan
a.
Plat kaca
b.
Spatula
c.
Gelas ukur 100 cc
d.
Container 3 buah
e.
Timbangan dengan ketelitian 0.01 gram
f.
Oven
g.
Ayakan No. 40 (0.420 mm)
Rangkaian Kerja
1.
Mengayak sampel tanah yang telah dihancurkan
dengan saringan No. 40.
2.
Mengambil sampel tanah kira – kira sebesar ibu jari
dan dibulatkan, kemudian digulung di atas pelat kaca
sehinggga mencapai diameter 3 mm sampai retak –
retak.
3.
Memasukkan benda uji ke dalam container, kemudian
ditimbang.
4.
4.
Menentukan kadar air benda uji.
Percobaan Analisa Saringan
Percobaan analisa saringan hydrometer bertujuan untuk menentukan
pembagian ukuran butiran dari tanah yang lolos saringan No. 10.
75
a.
Bahan – bahan
Sampel tanah asli (undisturb sample) yang di ambil melalui
tabung contoh.
b.
Alat – alat yang digunakan dalam pelaksanaan percobaan analisa
saringan adalah sebagai berikut:
1.
Hidrometer dengan skala
2.
Tabung – tabung gelas ukuran kapasitas 1000 ml dengan
diameter 6,5 cm.
3.
Termometer 0 – 500C dengan ketelitian 0.10C
4.
Pengaduk mekanis dan mangkuk dispersi (mechanic
stirrer)
5.
Bahan disperse : NaPO. (Calgon), Na, SiO, (water glass)
atau (Sodium Silicate Solution)
c.
6.
Bak perendam
7.
Saringan No. 10, 20, 40, 80, 100, dan 200
8.
Tabung – tabung gelas ukuran 50 ml dan 100 ml
9.
Batang pengaduk dari gelas
10.
Stopwatch
Rangkaian Kerja
1.
Merendam benda uji dengan 100 ml air suling dan 20 ml
bahan disperse, atau 50 ml air suling dan 10 ml bahan
disperse dan aduklah samapi merata dengan pengaduk gelas
dan biarkan terendam, selama 24 jam.
76
2.
Sesudah perendaman, memindahkan campuran ke dalam
mangkuk pengaduk dan tambahkan air suling sampai kira –
kira setengah penuh aduklah campuran selama 15 menit.
3.
Memindahkan campuran ke dalam tabung gelas ukur dan
tambahkan air suling sampai campuran menjadi 1000 ml.
Tutuplah rapat – rapat mulut tabung tersebut dengan
telapak tangan dan kocoklah sampai dalam arah mendatar
selama 1 menit.
4.
Segera setelah mengocok letakkan tabung dengan hati –
hati, masukkan hidrometer. Biarkan hydrometer terapung
bebas dan tekanlah stopwatch. Bacalah angka skala pada ½,
1 dan 2 menit dan catatlah pada formulir pemerikasaan
hydrometer. Bacalah puncak meniscusnya dan catatlah
pembacaan itu sampai 0.5 gram/liter yang terdekat atau
0,001 untuk berat jenis (Rh).
5.
Sesudah
pembacaan
pada
menit
kedua,
angkatlah
hydrometer, cuci dengan air suling yang bersuhu sama
seperti suhu tabung percobaan.
6.
Memasukkan kembali hydrometer dengan hati – hati ke
dalam tabung dan lakukan pembacaan hydrometer pada
saat 5, 15 dan 30 menit dan untuk 24 jam. Sesudah setiap
pembacaan dan kembalikan hydrometer ke dalam tabung
air suling. Lakukan proses memasukkan dan mengangkat
hydrometer selama 10 detik.
77
7.
Mengukur suhu campuran sekali dalam 15 menit yang
pertama dan pada setiap pembacaan berikutnya.
8.
Sesudah pembacaan yang terakhir, pindahkan campuran ke
dalam saringan No. 200 dan cucilah samapai bersih dengan
air yang mengalir bersih. Fraksi yang tertinggal di atas
saringan No. 200 harus di keringkan dan lakukan
pemeriksaan saringan agregat halus dan kasar.
5.
Percobaan Geser Langsung
Tujuan dari percobaan geser langsung adalah untuk menentukan sudut
geser (ф) dan nilai kohesi (C).
a.
b.
c.
Bahan – bahan
1.
Sampel tanah asli yang di ambil melalui tabung.
2.
Air secukupnya.
Alat – alat yang digunakan
1.
frame alat geser langsung beserta proving ring.
2.
shear box (sel geser langsung)
3.
Extruder ( alat untuk mengeluarkan sampel)
4.
Cincin (cetakan benda uji)
5.
Pisau pemotong
6.
Dial Penggeseran
7.
Stopwatch
Rangkaian Kerja
1.
Mengeluarkan sampel tanah dari tabung, memasukkan
cetakan benda uji dengan menekan sampel tanah.
78
2.
Memotong dan meratakan kedua permukaan cetakan
dengan pisau pemotong.
3.
Mengeluarkan benda uji dari cetakan dengan extruder,
menimbang benda uji dengan timbangan.
4.
Memasukkan benda uji ke dalam cincin geser yang masih
terkunci dan menutup kedua cincin geser hingga menjadi
satu bagian. Posisi benda uji berada diantara dua batu pori.
5.
Meletakkan cincin geser serta sampel tanah pada shear box
dan mengatur stang penekan dalam posisi vertical dan tepat
menyentuh bidang penekan.
6.
Mengatur
kecepatan
geser
pada
layer
yang
telah
dikonsolidasikan.
7.
Membuka cincin geser dan memberikan beban pertama
sebesar 2000 gram dan mengisi shear box dengan air
sampai penuh sehingga benda uji terendam.
8.
Menekan tombol start/run dan setiap 15 detik sambil
membaca dial proving ring sampai pembacaan terjadi
penurunan.
9.
menekan tombol stop bila pembacaan proving ring
maksimum telah tercapai.
10.
Percobaan dihentikan bila pembacaan proving ring
maksimum dan mulai menurun dua atau tiga kali
pembacaan.
11.
Membersihkan cincin geser dan shear box dari kotoran
sampel tanah.
79
12.
mengulangi langkah kerja 3 sampai 10 untuk melakukan
percobaan
kedua
sebeart
dua
kali
beban
pertama
(4000gram) dan sampel ketiga seberat tiga kali beban
pertama (6000gram).
6.
Pengujian Triaksial
Percobaan ini bertujuan untuk memperoleh parameter-paremeter
kekuatan geser yaitu sudut geser dalam (Ф), kohesi (c), dan modulus
elastisitas sampel (Modulus Young) pada kondisi tanpa konsolidasi
dan tanpa drainase.
a.
Bahan-bahan:
1. Sampel dengan diameter 48 mm, panjang 95 mm sebanyak 3
(tiga) buah untuk satu titik.
2. Air untuk media penyekapan secukupnya.
b.
Alat-alat yang digunakan:
1. Alat pembebanan.
2. Alat pengatur tekanan.
3. Sel triaksial tekan.
4. Alat ukur deformasi dan tegangan.
5. Kain lapisan.
6. Cetakan sampel
7. Membrane karet.
8. Exstruder.
9. Grease silicon untuk membuat sambungan yang kedap air.
80
c.
Rangkaian kerja:
1. Pekerjaan persiapan uji triaksial, dengan urutan:
a. Menempatkan bagian dasar sel pada dudukan sel dari alat
pembebanan.
b. Membersihkan permukaan bantalan plat bagian atas dan
bawah.
c. Membersihkan benda uji dan tempatkan benda uji pada
pelat bawah.
d. Menempatkan pelat atas pada benda uji dan mengatur posisi
benda uji sehingga lurus.
e. Membungkus
benda
uji
dan
pelat-pelatnya
dengan
membran karet dan ikat membran dengan karet gelang pada
pelat bagian bawah agar cairan sel tidak dapat merembes
masuk ke benda uji.
f. Memasang benda uji di dalam silinder sel dan pasang karet
gelang yang cocok disekeliling bagian dasar sel agar tidak
terjadi kebocoran.
g. menghubungkan kabel atau pipa tekanan hidraulik.
h. Memasang dan mengatur alat ukur deformasi dan isi sel
dengan cairan.
2. Mengatur kalibrasi untuk deformasi peralatan, dengan urutan
sebagai berikut:
a. Masukkan silinder baja yang sifat elastisnya telah diketahui
kedalam peralatan.
81
b. Mengamati perbedaan deformasi antara yang terpasang dan
pada alat pembebanan.
c. Mengurangi deformasi total pada setiap pembebanan
dengan deformasi alat untuk mendapatkan deformasi benda
uji.
3. Mengerjakan tahapan uji triaksial, dengan urutan:
a. Memberi beban kira-kira 110 N pada sel triaksial tekan
dengan memakai alat pembebanan untuk mengatur posisi
bagian bantalan peralatan.
b. Catat pembacaan awal pada alat ukur deformasi, apabila
deformasi total dicatat selama pengujian maka harus dibuat
kalibrasi yang tepat untuk deformasi peralatan seperti yang
diuraikan.
c. Tingkatkan tekanan air lateral perlahan lahan hingga batas
uji yang ditentukan semula dan bersama pula beri beban
aksial secukupnya untuk menghindari penyimpangan alat
ukur deformasi terhadap hasil pembacaan awal.
d. Apabila batas uji tekanan cairan yang ditentukan semula
tercapai baca dan catat beban aksial pada alat pembebanan.
e. Menggunakan beban ini sebagai beban nol atau sebagai
beban awal untuk pengujian .
f. Beri beban aksial secara menerus tanpa kejutan hingga
beban konstan atau berkurang atau besar regangan yang
ditentukan semula tercapai.
82
g. Member beban dengan cara menjaga kecepatan regangan
tetap konstan waktu pengujian.
h. Menjaga tekanan keliling yang ditentukan semula tetap
konstan waktu pengujian dan baca serta catat hasil
pengukuran deformasi yang diinginkan.
i. Setelah pengujian selesai perikasa benda uji apakah tidak
terembes cairan sel.
j. Periksa membran karet apakah tidak retak atau tidak bocor
setelah pengujian selesai.
k. Menibang dan uji sifat fisik benda uji setelah selesai
pengujian.
D. Analisis Data
Berdasarkan data hasil penelitian yang diperoleh dari hasil pengujian
laboratorium kemudian dilakukan analisa untuk masing-masing pengujian
sehingga didapatkan sifat fisik dan mekanik untuk tiap sample tanah, setelah
didapatkan data sifat fisik dan mekanik tanah tahap selanjutnya dilakukan
analisa kestabilan lereng dengan metode janbu yang disederhanakan dan
metode fellenius sehingga
lereng.
didapatkan nilai faktor keamanan kestabilan
83
E. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Survey Pendahuluan
Sampel Tanah
Tanah asli
Tanah terganggu
Uji Laboratorium
Kadar Air
Berat Jenis
Batas Atterberg
Analisa Saringan
Uji Geser Langsung
Pemeriksaan Triaksial
Analisa Hasil
Input
Analisa Kestabilan Lereng
Data Hasil Uji
Laboratorium
Metode fellenius
Metode Janbu
Kesimpulan
Selesai
Gambar 29. Diagram Alir Penelitian
Output
Faktor Keamanan
Lereng
Analisa Kelongsoran
Lereng
II. TINJAUAN PUSTAKA
A.
Tanah
Tanah didefinisikan sebagai sisa atau produk yang dibawa dari pelapukan
batuan dalam proses geologi yang dapat digali tanpa peledakan dan dapat
ditembus dengan peralatan pengambilan contoh pada saat pengeboran.
(Shirley. L.H, 2000).
Tanah terbentuk dari terjadinya pelapukan batuan menjadi partikel-partikel
yang lebih kecil akibat proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis
disebabkan oleh memuai dan menyusutnya batuan akibat perubahan panas
dan dingin secara terus menerus yang akhirnya menyebabkan hancurnya
batuan tersebut. Tiga bagian yang membentuk tanah, yaitu udara, air, dan
partikel-partikel tanah itu sendiri kemudian membentuk suatu gumpalan
yang mempunyai massa total tanah.
Tanah merupakan material yang terdiri dari agregat dan butiran mineralmineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain dan dari bahanbahan organik yang telah melapuk menjadi berpartikel padat disertai dengan
zat cair dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong di antara partikel-partikel
padat tersebut. (Das, 1995).
5
Pengertian tanah menurut Bowles (1984), tanah merupakan campuran
partikel-partikel yang terdiri dari salah satu atau seluruh jenis unsur-unsur
sebagai berikut :
a.
Berangkal (Boulder) adalah potongan batuan batu besar, biasanya lebih
besar dari 200mm-300mm dan untuk kisaran ukuran-ukuran 150mm250mm, batuan ini disebut kerakal (cobbles/pebbles).
b.
Pasir (sand) adalah partikel batuan yang berukuran 0,074mm–5mm,
yang berkisar dari kasar (3mm–5mm) sampai halus (< 1 mm).
c.
Lanau (silt) adalah partikel batuan yang berukuran dari 0,002mm–
0,074mm.
d.
Lempung (clay) adalah partikel yang berukuran lebih dari 0,002mm,
partikel ini merupakan sumber utama dari kohesi dari tanah yang
kohesif.
e.
Koloid (colloids) adalah partikel mineral yang diam, berukuran lebih
dari 0,01mm.
Tanah adalah kumpulan dari bagian-bagian yang padat yang tidak terikat
satu dengan yang lain yang diantara terdiri dari material organik, ronggarongga diantara material tersebut berisi udara dan air. (Verhoef, 1994).
Tanah didefinisikan sebagai suatu lapisan kerak bumi yang tidak menjadi
satu dengan ketebalan beragam yang berbeda dengan bahan-bahan
dibawahnya, juga tidak beku dalam hal warna, bangunan fisik, struktur
susunan kimiawi, sifat biologi, proses kimiawi ataupun reaksi-reaksi
(Sutedjo, 1988).
6
B. Klasifikasi Tanah
Sistem klasifikasi tanah adalah suatu sistem pengaturan beberapa jenis tanah
yang berbeda-beda tetapi mempunyai sifat yang serupa ke dalam kelompokkelompok berdasarkan pemakaiannya. Sistem klasifikasi memberikan suatu
bahasa yang mudah untuk menjelaskan secara singkat sifat-sifat umum tanah
yang sangat bervariasi tanpa penjelasan yang terinci (Das, 1995).
Sistem klasifikasi tanah dimaksudkan untuk memberikan informasi tentang
karakteristik dan sifat-sifat fisik tanah serta mengelompokkannya sesuai
dengan perilaku umum dari tanah tersebut.
Tujuan klasifikasi tanah adalah untuk menentukan kesesuaian terhadap
pemakaian tertentu, serta untuk menginformasikan tentang keadaan tanah dari
suatu daerah kepada daerah lainnya dalam bentuk berupa data dasar.
Klasifikasi tanah juga berguna untuk studi yang lebih terinci mengenai
keadaan tanah tersebut serta kebutuhan akan pengujian untuk menentukan
sifat teknis tanah seperti karakteristik pemadatan, kekuatan tanah, berat isi,
dan sebagainya (Bowles, 1989).
Jenis dan sifat tanah yang sangat bervariasi ditentukan oleh perbandingan
banyak fraksi-fraksi (kerikil, pasir, lanau dan lempung), sifat plastisitas butir
halus. Klasifikasi bermaksud membagi tanah menjadi beberapa golongan
tanah dengan kondisi dan sifat yang serupa diberi simbol nama yang sama.
7
Ada dua cara klasifikasi yang umum yang digunakan:
1.
Sistem Klasifikasi AASTHO
AASHTO (American Association of State Highway and Transportation
Official) dikembangkan pada tahun 1929 dan mengalami beberapa kali
revisi hingga tahun 1945 dan dipergunakan hingga sekarang, yang
diajukan oleh Commite on Classification of Material for Subgrade and
Granular Type Road of the Highway Research Board (ASTM Standar
No. D-3282, AASHTO model M145). Sistem klasifikasi ini bertujuan
untuk menentukan kualitas tanah guna pekerjaan jalan yaitu lapis dasar
(sub-base) dan tanah dasar (subgrade).
Sistem ini didasarkan pada kriteria sebagai berikut :
a. Ukuran butir
Kerikil
: bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
75 mm dan tertahan pada saringan diameter 2 mm
(No.10).
Pasir
: bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
2 mm dan tertahan pada saringan diameter 0,0075
mm (No.200).
Lanau & lempung : bagian tanah yang lolos saringan dengan diameter
0,0075 mm (No.200).
b. Plastisitas
Nama berlanau dipakai apabila bagian-bagian yang halus dari tanah
mempunyai Indeks Plastisitas (IP) sebesar 10 atau kurang. Nama
8
berlempung dipakai bila bagian-bagian yang halus dari tanah
mempunyai indeks plastisitas sebesar 11 atau lebih.
c. Apabila ditemukan batuan (ukuran lebih besar dari 75 mm) dalam
contoh tanah yang akan diuji maka batuan-batuan tersebut harus
dikeluarkan terlebih dahulu, tetapi persentasi dari batuan yang
dikeluarkan tersebut harus dicatat.
Sistem klasifikasi AASTHO membagi tanah ke dalam 7 kelompok utama
yaitu A-1 sampai dengan A-7. Tanah berbutir yang 35 % atau kurang
dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No.200 diklasifikasikan
ke dalam kelompok A-1, A-2, dan A-3. Tanah berbutir yang lebih dari 35
% butiran tanah tersebut lolos ayakan No. 200 diklasifikasikan ke dalam
kelompok A-4, A-5 A-6, dan A-7. Butiran dalam kelompok A-4 sampai
dengan A-7 tersebut sebagian besar adalah lanau dan lempung.
Untuk mengklasifikasikan tanah, maka data yang didapat dari percobaan
laboratorium dicocokkan dengan angka-angka yang diberikan dalam
Tabel 1. Kelompok tanah dari sebelah kiri adalah kelompok tanah baik
dalam menahan beban roda, juga baik untuk lapisan dasar tanah jalan.
Sedangkan semakin ke kanan kualitasnya semakin berkurang
.
9
Tabel 1. Klasifikasi Tanah Berdasarkan Metode AASHTO
Klasifikasi umum
Klasifikasi
kelompok
Analisis ayakan (%
lolos)
No.10
No.40
No.200
Sifat fraksi yang
lolos ayakan No.40
Batas Cair (LL)
Indeks Plastisitas
(PI)
Tanah berbutir
(35% atau kurang dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200
A-1
A-1-a
Maks 50
Maks 30
Maks 15
A-3
A-1-b
Min 51
Maks 10
Maks 50
Maks 25
A-2
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
Maks 35
Maks 35
Maks 35
Min 41
Maks 10
Maks 40
Min 11
Min 41
Min 41
Maks 35
Maks 6
NP
Maks 40
Maks 10
Tipe material yang
paling dominan
Batu pecah,
kerikil dan pasir
Pasir
halus
Kerikil dan pasir yang berlanau atau
berlempung
Penilaian sebagai
bahan tanah dasar
Baik sekali sampai baik
Klasifikasi umum
Klasifikasi
kelompok
Tanah berbutir
(Lebih dari 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No.200
A-4
Analisis ayakan (%
lolos)
No.10
No.40
No.200
Min 36
Sifat fraksi yang
lolos ayakan No.40
Batas Cair (LL)
Indeks Plastisitas
(PI)
Maks 40
Maks 10
A-5
A-6
A-7
Min 36
Min 36
Min 36
Maks 41
Maks 10
Maks 40
Maks 11
Min 41
Min 11
Tipe material yang
paling dominan
Tanah berlanau
Penilaian sebagai
bahan tanah dasar
Biasa sampai jelek
Tanah Berlempung
10
Gambar dibawah ini menunjukkan rentang dari batas cair (LL) dan
Indeks Plastisitas (PI) untuk tanah data kelompok A-2, A-4, A-5, A-6,
dan A-7.
Gambar 1. Nilai-nilai batas Atterberg untuk subkelompok tanah. (Hary
Christady, 1992).
2.
Unified Soil Classification System (USCS)
Sistem klasifikasi tanah unified atau Unified Soil Classification System
(USCS) diajukan pertama kali oleh Casagrande dan selanjutnya
dikembangkan oleh United State Bureau of Reclamation (USBR) dan
United State Army Corps of Engineer (USACE). Kemudian American
Society for Testing and Materials (ASTM) memakai USCS sebagai
metode standar untuk mengklasifikasikan tanah. Dalam bentuk sekarang,
sistem ini banyak digunakan dalam berbagai pekerjaan geoteknik. Sistem
klasifikasi USCS mengklasifikasikan tanah ke dalam dua kategori utama
yaitu :
11
a. Tanah berbutir kasar (coarse-grained soil), yaitu tanah kerikil dan
pasir yang kurang dari 50% berat total contoh tanah lolos saringan
No.200. Simbol untuk kelompok ini adalah G untuk tanah berkerikil
dan S untuk tanah berpasir. Selain itu juga dinyatakan gradasi tanah
dengan simbol W untuk tanah bergradasi baik dan P untuk tanah
bergradasi buruk.
b. Tanah berbutir halus (fine-grained soil), yaitu tanah yang lebih dari
50% berat contoh tanahnya lolos dari saringan No.200. Simbol
kelompok ini adalah C untuk lempung anorganik dan O untuk lanau
organik. Simbol Pt digunakan untuk gambut (peat), dan tanah dengan
kandungan organik tinggi. Plastisitas dinyatakan dengan L untuk
plastisitas rendah dan H untuk plastisitas tinggi.
Tabel 2. Indeks tanah USCS (Bowles, 1991)
Jenis Tanah
Prefiks
Sub Kelompok
Sufiks
Kerikil
G
Gradasi baik
W
Gradasi buruk
P
Berlanau
M
Berlempung
C
Pasir
S
Lanau
M
Lempung
C
wL < 50 %
L
Organik
O
wL > 50 %
H
Gambut
Pt
12
Tanah-tanah
dengan
kandungan organik sangat
tinggi
Simbol
Nama Umum
GW
Kerikil bergradasi-baik dan
campuran kerikil-pasir, sedikit
atau sama sekali tidak
mengandung butiran halus
GP
Kerikil bergradasi-buruk dan
campuran kerikil-pasir, sedikit
atau sama sekali tidak
mengandung butiran halus
GM
Kerikil berlanau, campuran
kerikil-pasir-lanau
GC
Kerikil berlempung, campuran
kerikil-pasir-lempung
SW
Pasir bergradasi-baik , pasir
berkerikil, sedikit atau sama
sekali tidak mengandung butiran
halus
SP
Pasir bergradasi-buruk, pasir
berkerikil, sedikit atau sama
sekali tidak mengandung butiran
halus
SM
Pasir berlanau, campuran pasirlanau
SC
Pasir berlempung, campuran
pasir-lempung
ML
Lanau anorganik, pasir halus
sekali, serbuk batuan, pasir halus
berlanau atau berlempung
CL
Lempung anorganik dengan
plastisitas rendah sampai dengan
sedang lempung berkerikil,
lempung berpasir, lempung
berlanau, lempung “kurus” (lean
clays)
OL
Lanau-organik dan lempung
berlanau organik dengan
plastisitas rendah
MH
Lanau anorganik atau pasir halus
diatomae, atau lanau diatomae,
lanau yang elastis
CH
Lempung anorganik dengan
plastisitas tinggi, lempung
“gemuk” (fat clays)
OH
Lempung organik dengan
plastisitas sedang sampai dengan
tinggi
PT
Peat (gambut), muck, dan tanahtanah lain dengan kandungan
organik tinggi
Kriteria Klasifikasi
Cu = D60 > 4
D10
Cc =
(D30)2
Antara 1 dan 3
D10 x D60
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk
GW
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A
atau PI < 4
Batas-batas
Atterberg di
bawah garis A
atau PI > 7
Cu = D60 > 6
D10
Cc =
Bila batas
Atterberg berada
didaerah arsir
dari diagram
plastisitas, maka
dipakai dobel
simbol
(D30)2
Antara 1 dan 3
D10 x D60
Tidak memenuhi kedua kriteria untuk
SW
Batas-batas
Bila batas
Atterberg di
Atterberg berada
bawah garis A
didaerah arsir
atau PI < 4
dari diagram
Batas-batas
plastisitas, maka
Atterberg di
dipakai dobel
bawah garis A
simbol
atau PI > 7
Diagram Plastisitas:
Untuk mengklasifikasi kadar butiran halus yang
terkandung dalam tanah berbutir halus dan kasar.
Batas Atterberg yang termasuk dalam daerah yang
di arsir berarti batasan klasifikasinya menggunakan
dua simbol.
60
Index Plastisitas (%)
Kerikil bersih