s
3
’ = s
3
+ Ds
f
– Du
c
+ A
f
Ds
f
= s
1
– A
f
Ds
f
= s
3
’ sama dengan s
3
’ benda uji A Jadi, tegangan-tegangan utama yang diperoleh akan sama dengan tegangan-tegangan
utama pada benda uji A, atau lingkaran Mohr tegangan efektif pada benda uji B akan sama dengan lingkaran Mohr tegangan efektif pada benda uji A, yaitu lingkaran nomor
2. Dengan demikian, sembarang s
3
yang dibebankan pada benda uji B akan memberikan tegangan deviator Ds
f
yang sama. Pada jenis lempung retak-retak, garis selubung kegagalan pada s
3
yang rendah akan berupa lengkung Gambar 2.8. Hal ini terjadi karena pada tegangan s
3
rendah tersebut celah masih membuka, yang berakibat nilai kuat gesernya lebih rendah. Hanya,
jika tegangan keliling s
3
cukup besar untuk menutup celahnya kembali, kuat gesernya
menjadi konstan. Persamaan kuat geser sering dituliskan dalam bentruk persamaan: s = c + s tg f.
Karena pada kondisi undrained untuk lempung jenuh f
u
= 0, sehingga nilai s tg f = 0. Pada kondisi ini, kuat geser udrained dituliskan sebagai s
u
= c
u
kohesi undrained.
2.4.2 Kuat Geser Tanah Berdasarkan Uji Kuat Tekan Bebas Unconfined
Compression Test
Uji tekan bebas termasuk hal yang khusus dari uji triaksial unconsolidated- undrained, UU
tak terkonsolidasi-tak terdrainase. Gambar skematik dari prinsip pembebanan dalam percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 2.10. Kondisi pembebanan
sama dengan yang terjadi pada uji triaksial, hanya tekanan selnya nol σ
3
= 0.
Universitas Sumatera Utara
Bila maksud pengujian adalah untuk menentukan parameter kuat geser tanah, pengujian ini hanya cocok untuk jenis tanah lempung jenuh, dimana pada pembebanan
cepat, air tidak sempat mengalir ke luar dari benda uji. Pada lempung jenuh, tekanan air pori dalam benda uji pada awal pengujian negatif tegangan kapiler.
s
1
s
1
s = 0
3
s = 0
3
Contoh tanah
Gambar 2.10 Skema uji tekan bebas Christady, 2006 Tegangan aksial yang diterapkan di atas benda uji berangsur-angsur ditambah
sampai benda uji mengalami keruntuhan. Pada saat keruntuhannya, karena σ
3
= 0, maka: σ
1
= σ
3
+ D σ
f
= D σ
f
= q
u
......................................... 2.4 dengan q
u
adalah kuat tekan bebas unconfined compression strength. Secara teoritis, nilai D
σ
f
pada lempung jenuh seharusnya sama seperti yang diperoleh dari pengujian- pengujian triaksial unconsolidated-undrained dengan benda uji yang sama. Sehingga
diperoleh: s
u
= c
u
= 2
u
q …………………..…………… 2.5
dimana s
u
atau c
u
adalah kuat geser undrained dari tanahnya. Hubungan konsistensi dengan kuat tekan bebas tanah lempung diperlihatkan dalam Tabel 2.7.
Universitas Sumatera Utara
Hasil uji tekan bebas biasanya tidak begitu meyakinkan bila digunakan untuk menentukan nilai parameter kuat geser tanah tak jenuh.
Tabel 2.7 Hubungan kuat tekan bebas qu tanah lempung dengan konsistensinya Christady, 2006
Konsistensi q
u
kNm
2
Lempung keras Lempung sangat kaku
Lempung kaku Lempung sedang
Lempung lunak Lempung sangat lunak
400 200 – 400
100 – 200 50 – 100
25 – 50 25
Dalam praktek, untuk mengusahakan agar kuat geser undrained yang diperoleh dari hasil uji tekan bebas mendekati sama dengan hasil uji triaksial pada kondisi
keruntuhan, beberapa hal yang harus dipenuhi, antara lain Holtz dan Kovacs, 1981: 1 Benda uji harus 100 jenuh, kalau tidak, akan terjadi desakan udara di dalam ruang
pori yang menyebabkan angka pori e berkurang sehingga kekuatan benda uji bertambah.
2 Benda uji tidak boleh mengandung retakan atau kerusakan yang lain. Dengan kata lain benda uji harus utuh dan merupakan lempung homogen. Dalam praktek, sangat
jarang lempung overconsolidated dalam keadaan utuh, dan bahkan sering terjadi pula lempung normally consolidated mempunyai retakan-retakan.
3 Tanah harus terdiri dari butiran sangat halus. Tekanan kekang efektif effective confining pressure
awal adalah tekanan kapiler residu yang merupakan fungsi dari tekanan pori residu -u
r
. Hal ini berarti bahwa penentuan kuat geser tanah dari uji tekan bebas hanya cocok untuk tanah lempung.
Universitas Sumatera Utara
4 Proses pengujian harus berlangsung dengan cepat sampai contoh tanah mencapai keruntuhan. Pengujian ini merupakan uji tegangan total dan kondisinya harus tanpa
drainase selama pengujian berlangsung. Jika waktu yang dibutuhkan dalam pengujian terlalu lama, penguapan dan pengeringan benda uji akan menambah
tegangan kekang dan dapat menghasilkan kuat geser yang lebih tinggi. Waktu yang cocok biasanya sekitar 5 sampai 15 menit.
Perlu diperhatikan bahwa kuat tekan bebas adalah nilai σ
1
- σ
3
saat runtuh dengan σ
3
= 0, sedang kuat geser undrained adalah nilai t
f
= ½ σ
1
- σ
3
saat runtuh.
2.4.3 Teori Keruntuhan Mohr-Coulomb
