topografi berombak sampai bergunung dengan ketinggian berkisar antara 10 m sampai 100 m dpl dan biasanya ditumbuhi oleh hutan hujan tropis. Tanah
latosol di Indonesia dicirikan dengan warna yang tetap stabil dengan kisaran warna merah sampai dengan coklat dan mempunyai solum tanah lebih besar
dari 1.5 m, bertekstur liat seragam atau bertambah dengan naiknya kedalaman tanah. Struktur tanah latosol termasuk remah sampai balok bersudut, dengan
nilai permeabilitas 4.28 x 10
-6
cmdet dan tingkat pH antara 4.3-6.5 Anwar, 1995.
B. Sifat Fisik Tanah
1. Ukuran Partikel Tanah
Sifat-sifat suatu macam tanah tertentu banyak tergantung kepada ukuran partikelnya. Pengukuran besarnya partikel tanah merupakan suatu
percobaan yang sering dilakukan dalam bidang mekanika tanah. Besarnya partikel tanah merupakan dasar untuk klasifikasi atau pemberian nama
kepada macam-macam tanah tertentu Wesley, 1973. Analisis ukuran partikel tanah adalah penentuan persentase berat
butiran pada satu unit saringan, dengan ukuran diameter lubang tertentu. Distribusi ukuran partikel tanah dapat dibagi dua, yaitu tanah berbutir
kasar yang dapat ditentukan dengan cara menyaring dan berbutir halus dengan cara sedimentasi Hardiyatmo,1992.
Partikel berukuran kecil mempunyai luas permukaan yang lebih besar per unit volume atau per unit beratnya dibandingkan dengan partikel
yang berukuran besar, karena pengaruh luas permukaan ini, maka partikel berukuran kecil mempunyai ukuran pori yang kecil. Liat memiliki luas
permukaan yang besar dan pori yang kecil, sedangkan pasir memiliki luas permukaan yang kecil dan pori yang besar. Ukuran partikel ini secara
nyata berpengaruh pada sifat-sifat tanah itu sendiri, antara lain mengenai permeabilitas, kapilaritas, dan bulk density Gardiner dan Miller, 2001.
Pada penelitian sebelumnya mengenai stabilitas lereng pada model tanggul digunakan tanah yang lolos saringan 4.76 mm, sedangkan pada
penelitian sekarang menggunakan tanah yang lolos saringan 1 mm. Hal ini
dilakukan karena berdasarkan penelitian yang dilakukan mengenai pengaruh perbedaan ukuran partikel yang dilakukan oleh Sakai 1998,
Sakai, et al. 1999, dan Erizal, et al. 1999, bahwa dengan ukuran partikel yang berbeda, maka hasil yang diperoleh juga akan berbeda.
2. Tekstur Tanah
Tekstur tanah menunjukkan derajat kehalusan dan keseragaman suatu butiran tanah Terzaghi dan Peck, 1987. Tekstur tanah dapat
didefinisikan sebagai penampilan visual suatu tanah berdasarkan komposisi kualitatif dari ukuran butiran tanah dalam suatu massa tanah
tertentu. Partikel-partikel tanah yang besar dengan beberapa partikel kecil akan terlihat kasar atau disebut partikel yang bertekstur kasar. Gabungan
partikel yang lebih kecil akan memberikan bahan yang bertekstur sedang dan gabungan partikel yang berbutir halus akan menghasilkan tanah yang
bertekstur halus Bowles, 1989. Menurut Foth 1988 tekstur tanah menunjukkan kasar atau
halusnya suatu tanah. Tekstur tanah merupakan perbandingan relatif pasir, debu, dan liat atau kelompok partikel dengan ukuran lebih kecil dari
kerikil diameter kurang dari dua milimeter.
Gambar 1. Klasifikasi tekstur tanah menurut ISSS Kalsim dan Sapei, 2003
1.0 very
fine fine medi-
um coars
e very
coars e
2 0.02
20 200
2000 μm
US Department of Agriculture classification
0.05 0.1 0.25
0.5 2.0
clay
clay silt silt
sand sand
fine coarse
gravel gravel
Sebaran relatif ukuran partikel tanah mineral disebut sebagai tekstur tanah. Gambar 1 menunjukkan klasifikasi ukuran partikel menurut
International Soil Science Society ISSS. Klasifikasi tanah juga dapat
dilakukan dengan menggunakan segitiga tekstur seperti pada Gambar 2. Segitiga tekstur dipakai untuk tanah mineral berdasarkan klasifikasi sistem
USDA.
Tanah dengan fraksi pasir tinggi memiliki daya lolos air dan aerasi yang tinggi, sebaliknya tanah dengan fraksi liat yang tinggi memiliki
kemampuan menahan air yang tinggi. Tanah bertekstur halus lebih aktif dalam reaksi kimia daripada tanah bertekstur kasar Hardjowigeno, 1995.
3. Struktur Tanah
Struktur tanah merupakan penggabungan dari sekelompok partikel-partikel primer tanah. Struktur tanah dapat dibedakan menjadi
struktur lepas single grained, massive, dan agregat. Struktur tanah berkaitan dengan stabilitas, ukuran, dan bentuk ped dalam tanah. Struktur
tanah menentukan sifat aerasi, permeabilitas, dan kapasitas menahan air serta sifat-sifat mekanik dari tanah tersebut Kalsim dan Sapei, 2003.
Persen berat pasir
Gambar 2. Diagram segitiga tekstur menurut USDA Hillel, 1998
Hardjowigeno 1995 menyatakan struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butir-butir tanah. Gumpalan struktur tanah ini terjadi
karena butir-butir pasir, debu, dan liat terikat satu sama lain oleh perekat seperti bahan organik, oksida-oksida besi dan lain-lain. Gumpalan kecil
ini mempunyai bentuk, ukuran, dan kemantapan ketahanan yang berbeda-beda. Ketahanan struktur tanah dibedakan menjadi tingkat
perkembangan lemah butir-butir struktur tanah mudah hancur, tingkat perkembangan sedang butir-butir struktur tanah agak sukar hancur, dan
tingkat perkembangan kuat butir-butir struktur tanah sukar hancur. Menurut Hakim, et al. 1986 struktur tanah adalah penyusun
partikel-partikel tanah primer seperti pasir, debu, liat yang membentuk agregat-agregat. Struktur tanah dapat memberikan pengaruh terhadap
kadar air, porositas, dan permeabilitas suatu tanah.
4. Kadar Air
Kadar air tanah merupakan nisbah antara berat air dengan berat tanah kering basis kering, atau nisbah antara berat air dengan berat tanah
basah basis basah, atau nisbah antara volume air dengan volume tanah utuh basis volume. Kadar air yang umum digunakan adalah basis kering
dan basis volume Bowles, 1989. Menurut Soetoto dan Aryono 1980 kadar air biasanya dinyatakan
dalam bentuk perbandingan antara berat air yang terkandung di dalam tanah terhadap berat dari bagian padat tanah dan dinyatakan dalam bentuk
persamaan berikut: w =
x 100.......................................................................................1 dimana, w = kandungan air dalam persen berat bagian padat tanah
w
w
= berat air dalam tanah w
p
= berat tanah kering Kadar air yang didapatkan berasal dari air gravitasi, air kapiler, dan air
higroskopis.
p w
w w
Kadar air tanah selalu dinyatakan dalam persen dan nilainya dapat berkisar dari 0 sampai 200 atau 300. Pada tanah dalam keadaan
aslinya kadar air biasa adalah dari 15 sampai 100 Wesley, 1973.
5. Porositas n
Porositas n didefinisikan sebagai perbandingan antara volume rongga V
v
dengan volume total V, yang dinyatakan sebagai suatu desimal atau suatu presentase Hardiyatmo, 1992.
n = V
v
V………………………………………………………………..2 Secara umum ruang pori tanah dibagi atas pori makro dan pori
mikro. Pori makro berisi udara dan air gravitasi yaitu air yang mudah hilang oleh gaya gravitasi, sedangkan pori mikro berisi air kapiler atau
udara. Tanah pasir mempunyai pori-pori makro yang lebih banyak dibandingkan dengan tanah liat. Porositas tanah dipengaruhi oleh:
- kandungan bahan organik
- struktur tanah
- tekstur tanah
Porositas tanah tinggi, jika bahan organik tinggi. Tanah dengan struktur granuler atau remah mempunyai porositas yang lebih tinggi daripada
tanah dengan struktur massive pejal Hardjowigeno, 1995. Menurut Terzaghi dan Peck 1987 lepas atau padatnya suatu
tanah tidak dapat ditunjukkan oleh porositasnya, sebab porositas sangat dipengaruhi oleh bentuk butiran serta derajat keseragaman.
Nilai porositas tanah umumnya antara 0.3 – 0.6, tetapi untuk tanah gambut nilai porositas dapat lebih besar dari 0.8. Lebih penting dari
porositas adalah sebaran ukuran pori. Tanah berpasir dan tanah berliat mungkin mempunyai porositas yang hampir sama, akan tetapi sifat-
sifatnya yang berhubungan dengan simpanan air, ketersediaan air, dan aliran air tanah sangat berbeda. Hal ini disebabkan karena pada tanah pasir
diameter pori relatif besar daripada tanah liat Kalsim dan Sapei, 2003.
6. Angka Pori e
Menurut Hardiyatmo 1992 angka pori e didefinisikan sebagai perbandingan volume rongga V
v
dengan volume butiran V
s
. Angka pori dinyatakan dalam desimal.
e =
V
v
V
s
.................................................................................................3 Angka pori dalam mekanika tanah untuk menyatakan berbagai
parameter fisis sebagai fungsi dari kepadatan tanah. Nilai-nilai khas untuk angka pori pasir alam berkisar dari 0.5 sampai 0.8, sedang untuk tanah
kohesif lengket apabila basah berkisar antara 0.7 sampai 1.1.
7. Permeabilitas Tanah Daya Rembesan Tanah
Permeabilitas daya rembesan merupakan kemampuan tanah untuk dapat dirembes air. Rembesan air dalam tanah hampir selalu
berjalan secara linear, yaitu jalan atau garis yang ditempuh air merupakan garis dengan bentuk yang teratur smooth curve Wesley, 1973.
Daya rembesan tanah adalah suatu sifat tanah yang mampu meluluskan air. Bila rongga–rongga diantara butir-butir tanah
berhubungan satu dengan yang lainnya, maka tanah tersebut mampu meluluskan air. Walaupun rongga atau pori mempunyai prosentase besar
yaitu porositasnya besar, tetapi bila pori tidak saling berhubungan, maka tanah adalah kedap air atau tidak dapat meluluskan air Soetoto dan
Aryono, 1980. Permeabilitas didefinisikan sebagai sifat bahan berpori yang
memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa air atau minyak mengalir lewat rongga porinya. Pori-pori tanah saling berhubungan antara
satu dengan yang lainnya, sehingga air dapat mengalir dari titik yang mempunyai energi lebih tinggi ke titik yang mempunyai energi lebih
rendah. Di dalam tanah, sifat aliran dapat laminer ataupun turbulen. Tahanan terhadap aliran bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran,
bentuk butiran, rapat massa, bentuk geometri rongga pori, serta temperatur Hardiyatmo, 1992.
Hardiyatmo 1992 menyatakan ada empat macam cara pengujian untuk menentukan koefisien permeabilitas di laboratorium, yaitu:
a. Pengujian tinggi energi tetap constant - head.
b. Pengujian tinggi energi turun falling - head.
c. Penentuan secara tidak langsung dari pengujian konsolidasi.
d. Penentuan secara tidak langsung dari pengujian kapiler horisontal.
Tabel 1. Nilai permeabilitas tanah pada temperatur 20 C
Jenis Tanah Permeabilitas cmdetik
Kerikil butiran kasar Kerikil butiran halus, kerikil butiran kasar
bercampuran butiran sedang Pasir butiran halus, debu longgar
Debu padat, debu berliat Liat berdebu, liat
10 – 10
3
10
-2
– 10 10
-4
- 10
-2
10
-5
- 10
-4
10
-8
- 10
-5
8. Berat Jenis Tanah
Berat jenis specific gravity G
s
tanah didefinisikan sebagai perbandingan berat volume butiran padat
ρ
s
dengan berat volume air ρ
w
pada temperatur 4
o
C. G
s
= ρ
s
ρ
w
..............................................................................................4 Berat jenis partikel tanah menunjukkan rata-rata partikel tanah
yang membentuk sebuah matriks tanah. Penentuan berat jenis partikel tidak hanya penting untuk sifat-sifat tanah yang fundamental seperti
nisbah void dan derajat saturasi jenuh, tetapi juga mengetahui derajat kompaksi pemadatan atau kandungan bahan organik Sapei, et al.,
1990. Berat jenis dari berbagai jenis tanah berkisar antara 2.65 – 2.75. Nilai-nilai berat jenis tanah dari berbagai jenis tanah dapat dilihat pada
Tabel 2. Sumber : Hardiyatmo 1992
Tabel 2. Berat jenis tanah Jenis tanah
Berat jenis G
s
Kerikil 2.65 – 2.68
Pasir 2.65 – 2.68
Debu tak organik 2.62 – 2.68
Debu organik 2.58 – 2.65
Liat tak organik 2.68 – 2.75
Humus 1.37 Gambut
1.25 – 1.80 Sumber : Hardiyatmo 1992.
9. Densitas Tanah bulk density
Bulk density menunjukkan perbandingan antara berat tanah kering
dengan volume tanah termasuk volume pori-pori tanah. Bulk density merupakan penunjuk kepadatan tanah. Makin padat suatu tanah makin
tinggi bulk density, yang berarti makin sulit meneruskan air atau ditembus akar tanaman. Pada umumnya bulk density berkisar dari 1.1 – 1.6 gcc.
Beberapa jenis tanah mempunyai bulk density kurang dari 0.85 gcc Hardjowigeno, 1995.
Densitas tanah basah atau wet bulk density didefinisikan sebagai total massa dibagi dengan total volume tanah. Akan tetapi massa akan
bervariasi dengan jumlah air yang ada di dalam tanah, sehingga densitas tanah kering dry bulk density umumnya digunakan dan didefinisikan
sebagai massa tanah kering oven 105 C, selama 24 jam dibagi dengan
total volume tanah. Nilai densitas tanah kering selalu lebih kecil daripada nilai densitas tanah basah. Nilai densitas tanah kering bervariasi dari 1000
sampai 1800 kgm
3
. Semakin halus partikel tanah atau semakin tinggi kandungan bahan organik maka semakin rendah bulk densitynya. Akan
tetapi jika kepadatan tanah sangat padat maka tanah bertekstur halus menunjukkan densitas tanah kering yang lebih besar daripada tanah
bertekstur kasar Kalsim dan Sapei, 2003.
C. Sifat Mekanika Tanah
