PROBLEMA TANAH EKSPANSIF

(1)

PROBLEMA

TANAH EKSPANSIF

(2)

LATAR BELAKANG:

 Ciri-ciri Swelling Soil

• Kembang susut besar

• Mengembang musim hujan, menyusut musim kemarau

 Besar Kerugian Akibat Adanya Tanah Mengembang

• Heave dan cracking pada highway pavement

• Excess tegangan lateral pada retaining wall

• Heave dan buckling pada slab lantai

• Heave dan buckling pada lining canal

• Berkurangnya kekuatan tanah

(3)

LATAR BELAKANG:

Extent of Swelling Clay Deposits in the United States (Nelson and Miller, 1992)

(4)

MEKANISME SWELLING DAN SHRINKAGE:

 SRINKAGE/PENYUSUTAN:

• Sebagian besar diakibatkan oleh peristiwa kapiler

• Pada musim kemarau:

Terjadi pengeringan – kadar air berkurang – kenaikan tegangan efektif – volume tanah menyusut.

(5)

MEKANISME SWELLING DAN SHRINKAGE:

 SWELLING/PENGEMBANGAN:

• Mekanisme Fisika-Kimia Tanah

masuknya air yang bipolar di antara partikel lempung (misal montmorillonite) – jarak antar unit membesar – berkurangnya tegangan pengikat – volume tanah membesar

• Besarnya swelling ditentukan oleh banyaknya kation (muatan positif) dalam larutan:

Kation valensi lebih tinggi sebagai pengikat

• Kebalikan peristiwa kapiler:

terjadi penjenuhan – tegangan negatif kapiler berkurang – penurunan tegangan

efektif – volume tanah mengembang Susunan kimiawi mineral Montmorillonite

(6)

MEKANISME KERUSAKAN JALAN AKIBAT SWELLING DAN SHRINKAGE

1. Kondisi awal (akhir musim hujan)

2. Akhir musim kemarau

3. evaporasi

(7)

MEKANISME KERUSAKAN JALAN AKIBAT SWELLING DAN SHRINKAGE

6. Akhir musim hujan 4. Musim hujan awal

(8)

IDENTIFIKASI MINOROLOGI

Mekanisme Swelling Soil yang utama dipengaruhi oleh kandungan

mineral lempung dan kimia tanah

Pengelompokan mineral lempung berdasarkan perilaku swelling

Group Perilaku

Kaolinite Mica-like

Smectite

Umumnya tidak ekspansif

Termasuk illites dan vermiculites yang biasa berperilaku ekspansif tetapi umumnya tidak mengakibatkan permasalahan yang berarti Termasuk montmorillonite yang sangat

ekspansif dan merupakan lempung yang paling bermasalah

(9)

IDENTIFIKASI MINOROLOGI

Karakteristik beberapa mineral lempung (Mitchell, 1976)

Mineral Interlayer Atterberg Limits Actifity

group bonding LL (%) PL (%) SL (%) (PI/%clay)

Kaolinite Illites Montmo-rillonite Strong hydrogen bonds Strong Potassium bonds Very weak

Van der Waals bonds 30-100 60-120 100-900 25-40 35-60 50-100 25-29 15-17 8.5-15 0.38 0.9 7.2

(10)

TINGKATAN SWELLING BERBAGAI JENIS MINERAL

(Mitchell, 1976) Susceptibility to volume

change (swell/shrink)

Clay minerals Occu rance

Common Parent Rock

Tropical Temperate

Remarks

High to very high Montmorillonite Interstatified mineral Nontronite Saponite Hectorite Beidelite Sauconite C C R R R R R Shale, Sandstone Shale, Sandstone Basalt, Limestone Basalt, Limestone

Also known as “bentonite” or ballclay

Whole group (+ment) often called “smectite”

Moderate/Reversible Illite Chlorite Vermiculite Sericite C O R R Shales, Mundstones, Sandstones

Metamorphic & recent rock with minimal wethering, limestones Shales, Mundstones, Sandstones Moderate/Irreversible Allopahne, Attapulgite C/O R

Recent pyroclastics Recent pyroclastics Only found in volcanic soil

Low to very low Kaolinite Halloysite Dickite Nacirte Muncovitet Biotite C O R R C O Basalt Granites Granites Granites, sandstone Granites Granites

Known as kaolin/pipeclay

(11)

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH EKSPANSIF

KRITERIA CHEN (1965):

Berdasarkan persen lolos saringan #200, LL, dan standard penetration

Laboratory and Field Data Percentage Passing #200 Sieve Liquit Limit (%) Standard penetra-tion resistance (blows/ft) Probable Expansion (% total volume

change)

Degree of expansion

> 95 60 - 95 30 - 60 < 30

> 60 40 - 60 30 - 40 < 30

> 30 20 - 30 10 - 20 < 10

> 10 3 - 10

1 - 5 <1

Very high High Medium

(12)

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH EKSPANSIF

KRITERIA RAMAN (1967):

Berdasarkan indeks plastisitas dan shrinkage

PI (%) SI (%) Degree of Expansion

< 12

12 – 23

23 - 32 > 32

< 15

15 – 30

30 – 40

> 40

Low Medium

High Very High

(13)

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH EKSPANSIF

KRITERIA SNETHEN (1977):

Berdasarkan Liquit Limit, Indeks plastisitas

LL (%) PI (%) _nat (tsf) Potential Swelling (%) Clasification

> 60 50 - 60

> 35 25 - 35

> 4 1.5 – 4

> 1.5 0.5 – 1.5

High Marginal

(14)

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH EKSPANSIF

KRITERIA CHEN (1988):

Berdasarkan persen indeks plastisitas

Swelling Potensial Plasticity Index Low

Medium High Very high

5 – 15 10 – 35 20 – 55

(15)

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH EKSPANSIF

(16)

IDENTIFIKASI DAN KLASIFIKASI TANAH EKSPANSIF

KRITERIA WILLIAM (1958):

CLAY FRACTION OF WHOLE SAMPLE (% < 0.002 mm)

P I O F W H O L E S A MP L E

0 10 20 30 40 50 60 70

10 20 30 40 50 60 0 Very high High Medium Low

(17)

(18)

Kadar Air (%) UNDISTURBED Soko Gawan Ngablak Sumberlawang Kasihan Cangakan DISTURBED

12 14 16 18 20 ₂₂

0 100 200 300 400 500 600 T ekan an M en g emb an g M a x (to n /m 2 )

MAXIMUM SWELLING PRESSURE PADA BEBERAPA LOKASI

(19)

PENGUKURAN SWELLING

1. Swelling Potensial:

Pengembangan sampel tanah bila dibebani 1 psi (6.9 t/m2₎

1 psi H y z x % 100 x H H S 0 w 

 H : pengembangan H₀ : tebal sampel awal

z 0 z z y x 0 V V 0 0 V V              

(20)

PENGUKURAN SWELLING

2. Swelling Pressure :

Tegangan untuk menahan pengembangan

rendah  P_T = 2 – 3 ton/m2

(21)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH

PENDEKATAN:

1. Mencegah pengembangan/penyusutan yang besar 2. Memperbaiki sifat-sifat tanah (stabilisasi)

(22)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH 1. Mencegah pengembangan/penyusutan yang besar

 Horisontal moisture barriers

 Vertical moisture control

 Subsurface drainage

 Peripheral drains

 Kontrol jarak tanaman

2. Memperbaiki sifat-sifat tanah

 Soil replacement with compaction control

 Chemical Additive

 Prewetting

3. Modifikasi struktur bangunan

 Sistem rumah panggung (memberikan beban yang cukup besar untuk melawan tekanan pengembangan)

 Penggunaan fondasi tiang tarik

(23)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH

(24)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH

(25)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH

(26)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH KONTROL JARAK TANAMAN

R = 1,5 H H

ZONA KEMBANG SUSUT

(27)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH KONTROL KOMPAKSI

swelling

d

w (%) 10 %

8 %

6 % 4 %

2 %

Kurva kompaksi

_{d lapangan}

w₁ _w₂

Sw= 2% Sw= 9%

(28)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH MODIFIKASI STRUKTUR BANGUNAN

_p_’

(29)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH MODIFIKASI STRUKTUR BANGUNAN

Fondasi Strauss, bila daya dukung rendah

(30)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH MODIFIKASI STRUKTUR BANGUNAN

(31)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH MODIFIKASI STRUKTUR BANGUNAN

Mengganti tanah dasar dengan tanah yang lebih baik, atau stabilisasi dengan kapur/semen

1.5 m

(32)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH MODIFIKASI STRUKTUR BANGUNAN

(33)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH MODIFIKASI STRUKTUR BANGUNAN

(1)

CARA PENANGGULANGAN

PENGARUH EKSPANSIFITAS TANAH