Tanah dan Genesa Tanah dan bangunan
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3
Tanah dan Genesa Tanah
3.1. Definisi dan Pengertian
Pada dasarnya tanah adalah lapisan yang menyeliputi bumi antara litosfer (batuan yang
membentuk kerak bumi) and atmosfir. Tanah adalah tempat tumbuhnya tanaman dan
mendukung hewan dan manusia. Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan
tanaman dan organisme, membentuk tubuh unik yang menyelaputi lapisan batuan.
Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis. Proses yang unik ini membentuk
tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon.
Setiap horizon dapat menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia dan biologi
yang telah dilalui tubuh tanah tersebut. Secara umum, komposisi material tanah berbeda
sama sekali dengan material induknya, terutama perberbedaan dalam sifat saift fisik, kimia,
mineralogi dan morfologinya.
Hampir semua tanah mempunyai densitas berkisar antara 1 dan 2 g/cm³. Tanah juga
diketahui sebagai bumi, karena merupakan nama dari planit bumi kita. Hanya sedikit tanah
yang terdapat dimuka bumi yang berumur lebih tua dari Tersier, dan kebanyakan tanah tidak
lebih tua dari Pleistosen.
3.2. Faktor-faktor Pembentuk Tanah.
Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swis yang bekerja di Amerika Serikat,
dalam bukunya Factors of Soil Formation (1941) mengajukan konsep pembentukan tanah
sebagai:
S = f (p, cl, o, r, t).
S adalah Soil (Tanah), p = parent material (bahan induk atau batuan), cl = climate (iklim), o
= organism, r = relief (topografi), t = time (waktu).
Tanah tersusun dari partikel partikel hasil rombakan batuan secara kimiawi termasuk dalam
hal ini proses erosi dan pelapukan. Komposisi tanah berbeda dengan komposisi batuan
induknya dan hal ini disebabkan karena adanya interaksi antar litosfir, hidrosfir, atmosfir dan
biosfir. Tanah tersusun dari campuran mineral-mineral dan bahan organik baik yang
berbentuk padat, cair maupun gas. Partikel-pertikel tanah bersifat lepas, membentuk suatu
struktur tanah dengan ruang pori yang berisi larutan tanah yang berbentuk cair dan gas
(udara).
Pembentukan tanah pada dasarnya merupakan dampak dari kombinasi proses fisika, kimia,
biologi dan antropogenik dari batuan induknya. Genesa tanah melibatkan proses-proses
22
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
pembentukan lapisan-lapisan atau horison-horison yang dapat diamati pada suatu profil
tanah. Proses proses ini melibatkan penambahan, penghilangan, transformasi dan tranlokasi
dari meterial yang menyusun tanah. Mineral berasal dari hasil pelapukan batuan yang
mengalami perubahan membentuk mineral-mineral sekunder dan komponen lainnya yang
terlarut didalam air, komponen komponen tersebut kemudian berpindah dari satu tempat
ketempat lainnya melalui aktivitas air ataupun aktivitas binatang. Perubahan dan perpindahan
material yang terdapat didalam tanah yang menyebabkan terbentuknya lapisan-lapisan tanah
yang jelas.
Pelapukan batuan dasar akan menghasilkan material induk dimana soil terbentuk. Sebagai
contoh pembentukan tanah yang berasal dari batuan lava di daerah yang beriklim tropis
dengan curah hujan cukup tinggi. Pada iklim yang demikian, tumbuh-tumbuhan akan tumbuh
dengan cepat, terutama pada batuan lava basaltis, namun demikian sedikit sekali material
organik yang dijumpai. Tumbuh-tumbuhan ditunjang oleh batuan yang porous yang terisi
oleh nutrisi yang terbawa oleh air, seperti larutan mineral dan guano. Perkembangan akarakar tumbuhan yang bercampur dengan jamur mycorrhizal secara berangsur dan perlahan
dapat mengakibatkan terbelahnya batuan lava yang porous dan pada akhirnya akan terjadi
akumulasi dari material organik.
Pedologi adalah cabang ilmu tanah yang mempelajari sifat dan ciri tanah serta proses
pembentukan tanah. Pedologi berasal dari bahasa Rusia pedologiya, yang dalam bahasa
Yunani pedon = tanah. Dalam pedologi dipelajari genesa tanah, morfologi tanah, dan
klasifikasi tanah.
3.2.1. Batuan Induk (Parent Material)
Material penyusun tanah dapat berasal dari hasil pelapukan batuan induknya atau material
yang berasal dari hasil transportasi dari tempat lain, seperti colluvium dan alluvium. Endapan
yang sudah ada dapat tercampur dengan berbagai cara, yaitu tercampur dengan tanah yang
lebih tua, bahan organik termasuk gambut atau humus dan material antropogenik seperti
tanah uruk atau limbah tambang. Beberapa tanah terbentuk secara langsung dari hasil
rombakan batuan yang ada dibawahnya. Tanah semacam ini disebut sebagai tanah residu
dan tanah residu memiliki komposisi kimia yang sama dengan batuan induknya.
Kebanyakan tanah berasal dari material hasil transportasi dari tempat lain melalui media
angin, angin dan gaya gravitasi. Tanah Loess adalah tanah yang ditransport melalui media
angin, banyak dijumpai di Amerika Bagian Tengah dan Asia Tengah. Glacial Till adalah
komponen tanah yang banyak dijumpai di belahan bumi bagian utara dan selatan yang
berasal dari pegunungan yang sangat luas. Till adalah material hasil dari perpindahan es di
daratan, dimana proses perpindahan es ini dapat merombak batuan-batuan yang besar
menjadi kepingan kepingan yang berukuran sangat kecil serta mampu memilah kepingankepingan batuan dalam ukuran yang berbeda beda. Apabila es ini mencair, maka airnya dapat
memindahkan material hasil rombakan dan mengendapkannya ditempat tempat tertentu
dengan jarak yang bervariasi dari tempat asalnya.
Pelapukan merupakan tahap awal dalam mentransformasi bahan induk kedalam bahan tanah.
Dalam pembentukan tanah yang berasal dari batuan induk, lapisan yang tebal dari material
pelapukan disebut sebagai saprolite. Saprolite merupakan hasil dari proses pelapukan
termasuk didalamnya proses hidrolisis (penggantian kation-kation pada mineral dengan ionion hidrogen), proses hidrasi (penyerapan air oleh mineral-mineral), pelarutan mineralmineral oleh air, dan proses fisika, seperti pembekuan, penguapan dan pengeringan.
Komposisi mineral dan kimia batuan induk ditambah dengan sifat fisiknya seperti ukuran
butir, tingkat kepadatan batuan, kecepatan dan jenis pelapukan merupakan faktor-faktor
dalam proses transformasi dari batuan induk kedalam material tanah.
23
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.2.2. Iklim (Climate)
Pembentukan tanah sangat tergantung pada cuaca / iklim, dan sebagaimana diketahui bahwa
tanah yang berasal dari iklim yang berbeda akan tercermin dari sifat-sifat tanahnya. Angin
menggerakan pasir dan partikel-partikel lainnya, khususnya di daerah yang beriklim kering
(arid region) dimana di daerah ini biasanya tutupan lahannya/ tanaman jarang dijumpai. Jenis
dan jumlah penguapan yang terlibat dalam pembentukan tanah yaitu melalui perpindahan
ion-ion dan partikel-partikel didalam tanah, penambahan pada perkembangan profil tanah
yang berbeda beda. Perubahan musim dan fluktuasi temperatur harian berakibat pada
efektivitas dari air dalam proses pelapukan batuan induk dan berdampak pada dinamika
tanah. Siklus perubahan cuaca yang ekstrim merupakan proses yang efektif untuk memecah
batuan dan material yang terkonsolidasi. Temperatur dan Kecepatan peguapan berpengaruh
pada aktivitas organnisme, kecepatan reaksi kimia dan jenis tutupan lahan.
3.2.3. Organisme (Biological factors)
Tumbuh tumbuhan, binatang, jamur, bakteri dan manusia merupakan faktor yang
berpengaruh pada pembentukan tanah. Binatang dan mikro-organisme bercampur di dalam
tanah membentuk lubang-lubang (burrow) dan pori-pori yang memungkinkan tanah menjadi
lembab dan gas/udara dapat masuk kedalam tanah hingga kelapisan yang terdalam. Dengan
cara yang sama, akar tanaman membuka saluran-saluran di dalam tanah, terutama tanaman
tanaman berakar tunggal yang dapat menembus hingga beberapa meter, menembus lapisanlapisan tanah yang berbeda beda untuk membawa makanan kedalam lapisan-lapisan tanah
yang paling dalam. Tanaman-tanaman yang berakar serabut yang tersebar dekat dengan
permukaan tanah, berperan dalam terjadinya dekomposisi dan bertambahnya bahan organik.
Mikro organisme, termasuk jamur dan bakteri, berperan dalam terjadinya pertukaran secara
kimiawi antara akar dan tanah dan bertindak sebagai penyedia makanan. Peran manusia
dalam pembentukan tanah adalah dalam hal merubah tutupan lahan; perubahan lahan dapat
berakibat terjadinya erosi dan dapat juga terjadinya pencapuran lapisan laisan tanah yang
berbeda-beda, serta mulainya proses pembentukan tanah.
Dampak tanaman terhadap tanah dapat terjadi dengan berbagai cara. Tanaman dapat
mencegah erosi dari guyuran air hujan atau air permukaan. Tanaman juga menjaga
kelembaban tanah terhadap penguapan yang menjadi lambat dan tanah tetap dingin, atau
dapat menyebabkan tanah menjadi kering karena proses transpirasi. Tanaman dapat
berperan secara kimiawi melaui proses merombak atau membangun partikel-partikel tanah.
Tanaman sangat tergantung pada iklim, bentuk topografi lahan dan faktor faktor biologinya.
Sifat-sifat tanah seperti densitas tanah, kedalaman, pH, suhu/temperatur dan kelembaban
berdampak pada tipe-tipe tanaman yang dapat tumbuh dan berkembang disuatu tempat.
Tanaman tanaman yang mati maka rangting dan daunnya akan jatuh ke permukaan tanah
yang kemudian akan mengalami dekomposisi. Organisme yang masuk kemudian akan
bercampur dengan bahan organik di lapisan tanah bagian atas; komponen-komponen organik
menjadi bagian dari proses pembentukan tanah, terutama bentuk dan tipe dari tanah yang
terbentuk.
3.2.4. Topografi (Relief)
Topografi / relief permukaan bumi juga menjadi pengontrol dalam proses pembentukan
tanah. Pada topografi yang curam, rombakan batuan yang terdapat dipuncak puncak bukit
dapat dipindahkan ke kaki bukit melalui lereng akibat gaya gravitasi. Demikian pula dengan
lapisan-lapisan tanah yang terdapat di puncak puncak bukit dapat tererosi dan ter-tranport ke
bagian kaki bukit dan atau terbawa oleh air permukaan (surface runoff) yang kemudian
akhirnya masuk kedalam saluran saluran sungai terangkut oleh aliran air dan pada akhirnya
24
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
diendapkan di suatu tempat yang jauh dari sumbernya. Tanah coluvial dan tanah aluvial
adalah contoh-contoh tanah hasil proses seperti yang dijelaskan diatas.
3.2.5. Waktu (Time)
Waktu juga menjadi salah satu faktor pada proses pembentukan tanah serta dalam terjadinya
interaksi antara faktor faktor pada perkembangan tanah. Seiring dengan berjalannya waktu,
pembentukan tanah merupakan fungsi dari waktu serta bagaimana faktor-faktor berinteraksi
satu dengan lainnya. Pada dasarnya tanah selalu berubah, sebagai contoh, material yang
diendapkan oleh banjir tidak serta merta memperlihatkan perkembangan tanah, hal ini
dikarenakan dibutuhkan waktu yang cukup untuk terjadinya proses pembentukan tanah. Saat
suatu permukaan tanah tertutup maka proses pembentukan tanah dimulai, diperlukan waktu
yang cukup lama untuk terjadinya perubahan serta keterlibatan faktor-faktor lainya sampai
terbentuknya lapisan tanah. Tanah dapat stabil dalam jangka waktu yang cukup lama dan
siklus hidup tanah berakhir ketika kondisi tanah dalam keadaan yang rawan terhadap erosi.
Faktor-faktor pembentukan tanah terus berlanjut sampai berdampak pada keberadaan tanah
itu sendiri, meskipun pada bentangalam yang stabil atau hingga ribuan tahun. Material yang
diendapkan dibagian atas dan material yang tertiup atau terkikis dari permukaannya. Sebagai
tambahan, perpindahan dan perubahan, tanah selalu menjadi subyek pada kondisi yang baru,
meskipun perubahan tersebut berjalan secara lambat atau cepat sangat tergantung pada
iklim, posisi morfologinya, dan aktivitas organisme.
3.3. Karakteristik Tanah
Yang memberi kesan pertama kali ketika seseorang melihat tanah adalah warna tanah.
Warna dan pola keragaman tanah akan selalu menjadi sesuatu yang dapat memberi ingatan
kepada kita. Sungai Merah (Red River) yang berada dalam watershed sungai Missisippi di
Amerika mengangkut material sedimen hasil erosi dari tanah merah yang berasal dari
Oklahoma. Sungai Kuning (Yellow River) di Cina mengangkut material sedimen yang
berwarna kuning yang berasal dari hasil erosi tanah Loess.
Warna tanah terutama ditentukan oleh kandungan mineralogi tanah. Kebanyakan dari
warna tanah disebabkan oleh dari kehadiran berbagai jenis mineral yang mengandung unsur
besi (Fe). Perkembangan dan penyebaran warna dalam profil tanah ditentukan oleh hasil
pelapukan kimiawi dan organis, terutama reaksi reduksi-oksidasi. Sebagai mineral mineral
utama yang berasal dari batuan induk tanah, kombinasi unsur-unsur kedalam komponen yang
baru. Mineral sekunder yang berasal dari unsur besi yang berwarna kuning atau merah,
bahan organik yang berasal dari hasil dekomposisi akan memberi warna coklat dan hitam,
sedangkan unsur-unsur Mangan (Mn), Sulfur (S), dan nitrogen (N) dapat membentuk
endapan mineral berwarna hitam. Unsur-unsur tersebut dikenal sebagai penyumbang
berbagai pola warna pada tanah selama proses pembentukan tanah. Kondisi lingkungan yang
bersifat Aerobik akan menghasilkan perubahan warna yang seragam atau secara berangsur
(gradual), sedangkan lingkungan reduksi akan menghasilkan warna yang bersifat beragam,
seperti pola warna yang komplek, pola yang bersifat “mottled” dan warna tanah yang berpola
bercak bercak yang disebabkan oleh konsentrasi warna.
Struktur Tanah adalah susunan dari partikel-partikel tanah kedalam agregat-agregat.
Susunan dari partikel-partikel tanah kemungkinan mempunyai bentuk yang bervariasi, ukuran
dan tingkat perkembangan atau ekspresi tanah. Struktur tanah berdampak pada penguapan,
perpindahan air, resistensi terhadap erosi dan tempat akar tanaman tumbuh dan
berkembang. Pada dasarnya struktur tanah memberi penjelasan tentang tekstur, kandungan
bahan organik, aktivitas organik, evolusi tanah masa lalu, serta komposisi kimia dan
mineralalogi dimana tanah terbentuk.
25
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
Tekstur Tanah merujuk kepada komposisi pasir, lanau dan lempung. Kandungan/susunan
tanah akan mencerminkan karakter/tingkahlaku tanah, termasuk dalam hal kapasitas
menyimpan makanan dan air. Pasir dan lanau merupakan hasil pelapukan fisikal, sedangkan
lempung hasil pelapukan kimiawi. Lempung mempunyai kemampuan untuk menyimpan
makanan dan air. Tanah lempung lebih tahan terhadap erosi angin dan air dibandingkan
dengan tanah yang pasiran dan tanah lanauan, hal ini dikarenakan partikel-partikelnya yang
lebih saling mengikat satu dengan lainnya. Pada tanah yang bertekstur menengah, lempung
seringkali terendapkan dibagian bawah dari profil tanah dan berakumulasi pada bagian subsoil (gambar 3.1).
3.4. Lapisan Tanah (Soil Horizons)
Penamaan dari lapisan tanah (horison tanah) ditentukan atas dasar jenis material yang
terkandung dan penyusun dari lapisan tanah tersebut. Material-material yang terkandung
pada lapisan tanah akan mencerminkan dari lamanya proses yang terjadi dalam pembentukan
tanah. Lapisan tanah ditandai dengan memakai notasi atau simbol huruf atau angka. Adapun
uraian dan klasifikasinya ditentukan berdasarkan warna, ukuran butir, tekstur, struktur,
konsistensi, banyaknya kandungan akar dalam tanah, pH, pori, batas ciri, serta apakah tanah
mengandung nodul atau konkresi. Setiap profil tanah tidak harus memiliki semua lapisanlapisan yang menutupi bagian bawah, tanah dapat mempunyai beberapa atau banyak
lapisan.
Gambar 3-1 Beberapa Jenis dari Tekstur Tanah
Tanaman sering tumbuh pada lapisan tanah yang tersusun dari campuran sisa sisa
organisme, kumpulan dari lapisan organik disebut dengan “horison O”. Secara biologis, koloni
organisme dan rombakan material/bahan organik, menjadikan tersedianya makanan
(nutrient) dimana tumbuh-tumbuhan dan binatang-binatang lainnya dapat hidup. Dengan
berjalannya waktu, suatu lapisan permukaan organik akan membentuk bersama humus
menjadi “horison A”.
26
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
Gambar 3-2
2012
Profil Tanah (kiri) dan Contoh Horison Tanah (kanan): Ground
Surface (Humus)/ Horison O; Horison A (Zona leaching / top
soil); Horison B (Zona akumulasi / sub-soil) ; Horison C
(Pelapukan Batuan Induk)
3.5. Klasifikasi Tanah
Tanah diklasifikasikan menjadi beberapa katagori atas dasar untuk mengetahui hubungan
antara tanah yang berbeda-beda dan untuk menentukan kegunaan suatu tanah. Orang yang
pertama kali melakukan klasifikasikan tanah adalah ilmuwan Rusia Dokuchaev sekitar tahun
1880. Sistem klasifikasi tanah kemudian mengalami beberapa kali modifikasi oleh para
ilmuwan Amerika dan Eropa. Pada tahun 1960an, sistem klasifikasi yang berbeda beda mulai
mengerucut dan menfokuskan pada morfologi tanah yang dipengaruhi oleh faktor batuan
induk dan faktor pembentuk tanah dan mulailah terjadi beberapa modifikasi. Konforensi dunia
yang merujuk pada sumberdaya tanah bertujuan untuk menetapkan acuan internasional
berdasarkan klasifikasi tanah.
3.5.1. Orde
Orde adalah katagori tertinggi dari klasifikasi tanah. Tipe-tipe order diakhiri oleh kata sol.
Berdasarkan sistem klasifikasi tanah Amerika, tanah dibagi menjadi 10 orde, yaitu:
1. Entisol - tanah yang baru terbentuk, perkembangan horison tanah belum terlihat
secara jelas. Tanah entisol umumnya dijumpai pada sedimen yang belum
terkonsolidasi, seperti pasir, dan beberapa memperlihatkan horison diatas lapisan
batuan dasar.
2. Vertisol - inverted soils. Tanah vertisol cenderung memiliki sifat mudah memuai
(mengembang) ketika basah dan mengkerut saat kering, seringkali menghasilkan
rekahan tanah yang cukup dalam sehingga lapisan yang ada di permukaan masuk
kedalam rekahan tersebut.
3. Inceptisol - tanah yang masih muda dan sudah memperlihatkan adanya perlapisan
( horison) dan juga memperlihatkan adanya eluviasi dan iluviasi.
27
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
4. Aridisol - tanah kering yang terbentuk di lingkungan gurun. Tanah aridisol hampir
mencapai 20% tanah yang ada di bumi. Pembentukan tanahnya aridisol sangat
lambat dengan akumulasi bahan organik yang sangat sedikit. Zona bawah
permukaannya (horison Calcic) berupa Calsium Carbonat yang terakumulasi dari
perkolasi air. Kebanyakan dari tanah aridisol berkembang horison B yang tersusun
dari material lempung hasil perpindahan pada masa lalu ketika kelembabam tanahnya
tinggi.
5. Mollisol - tanah lunak yang mempunyai horison “A” yang sangat tebal.
6. Spodosol – tanah yang dihasilkan melalui proses podsolisasi. Merupakan tipe tanah
yang berasal dari hutan pinus (coniferous) dan deciduous yang berada pada iklim
dingin/sejuk.
7. Alfisol - tanah yang mengandung aluminium dan besi. Tanah alfisol mengandung
horison dari akumulasi lempung dan terbentuk ketika kelembabamnya cukup dan
hangat, tanah tipe ini baik untuk tanaman yang berumur 3 bulanan.
8. Ultisol - tanah yang kandungan leachingnya sangat tinggi.
9. Oxisol - tanah yang kandungan oksidanya sangat tinggi.
10. Histosol - tanah organik.
Skema orde diatas termasuk:
1. Andisols - tanah volkanik yang cenderung mengandung mineral gelas yang tinggi.
2. Gelisols - tanah yang bersifat permafrost.
3.5.2. Klasifikasi Tanah di Indonesia
Klasifikasi tanah di Indonesia yang paling sering digunakan adalah sistem USDA Soil
Taxonomy. Dalam penggunaannya, sistem USDA ini memberikan penjelasan yang jauh lebih
mudah dibandingkan sistem klasifikasi lain, sehingga sistem USDA ini biasa disertakan dalam
pengklasifikasian tanah selain sistem FAO dan PPT (Pusat Penelitian Tanah). Nama jenis
tanah pada klasifikasi ini adalah:
1. Entisol;
2. Inceptisol;
3. Alfisol;
4. Ultisol;
5. Oxisol;
6. Vertisol;
7. Mollisol;
8. Spodosol;
9. Histosol;
10. Andosol.
3.5.3. Sistem Klasifikas Tanah Unified (Unified Soil Classification System)
Sistem Klasifikasi Tanah (Unified Soil Classification System) adalah suatu sistem klasifikasi
tanah yang dipakai dalam disiplin ilmu Keteknikan dan Geologi untuk mendiskripsi tekstur dan
ukuran butir tanah. Sistem klasifikasi dapat diterapkan untuk semua material yang tidak
terkonsolidasi, dan diwakili dengan simbol huruf, yaitu sebagai berikut:
28
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
Huruf
G
S
M
C
O
Huruf
P
W
H
L
2012
Huruf Pertama dan atau Kedua
Partikel
Partikel
gravel
kerikil
sand
pasir
silt
lanau
clay
lempung
organic
organik
Huruf Kedua
Keterangan
Poorly graded (uniform particle sizes)
Well graded (diversified particle sizes)
High plasticity
Low plasticity
Keterangan
Bergradasi buruk
Bergradasi baik
Plastisitas tinggi
Plastisitas rendah
Jika tanah mempunyai berat 5 – 12% dari berat butir yang lolos pada ayakan (saringan)
ukuran 200 (mesh 200) (5% < P#200 < 12%), kedua distribusi ukuran butir dan platisitas
mempunyai dampak yang signifikan pada sifat-sifat keteknikan dari tanah, dan dua notasi
memungkinkan untuk digunakan dengan menggunakan kelompok simbol. Sebagai contoh,
GW - GM berhubungan dengan “Kerikil bergradasi baik dengan lanau (Well graded gravel with
silt). Jika tanah mempunyai lebih dari 15% berat yang tertingal pada ayakan ukuran #4 (R#4
> 15%), maka berarti jumlah yang signifikan dari kerikil (gravel), dan huruf depan “dengan
gravel” kemungkinan ditambahkan untk kelompok nama tersebut, tetapi simbol kelompok
tidak berubah. Sebagai contoh, SP – SM yang berari mengacu pada “Pasir yang bergradasi
buruk” (poorly graded SAND) dengan lanau dan kerikil.
Gambar
3-3
Klasifikasi Tanah berdasarkan prosentase kandungan
lempung, lanau, dan pasir
Sistem Klasifikasi Tanah (Unified Soil Classification System) adalah suatu sistem klasifikasi
tanah yang dipakai dalam disiplin ilmu Keteknikan dan Geologi untuk mendiskripsi tekstur dan
ukuran butir tanah. Sistem klasifikasi dapat diterapkan untuk semua material yang tidak
terkonsolidasi, dan diwakili dengan simbol huruf, yaitu sebagai berikut:
29
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
SIMBOL
PENGELOMPOKAN
Tanah dengan
butiran kasar
>50% tertinggal
pada saringan
ukuran mesh 200
(0.075mm).
Kerikil > 50% fraksi
kasar tertinggal pada
mesh no.44 (4.75 mm)
sieve { gravel > 50% of
coarse fraction retained
on No.4 (4.75 mm)
sieve}
Pasir ≥50% fraksi kasar
lolos pada saringan No.4)
(sand ≥ 50% of coarse
fraction passes No.4
sieve)
Kerikil bersih <
5% lebih kecil dari
mesh # 200
(clean gravel 50% dan
lolos pada
saringan mesh
200.
Kerikil bergradasi buruk
(poorly graded gravel).
Kerikil dengan
>12% halus
(gravel with >12%
fines)
GM
Kerikil lanauan (silty gravel).
GC
Kerikil lempungan (clayey
gravel).
Pasir bersih
(clean sand)
SW
30
SP
Pasir bergradasi buruk
(poorly-graded sand).
SM
Pasir lanauan (silty sand).
SC
Pasir lempungan (clayey
sand).
ML
Lanau (Silt).
CL
Lempung (Clay).
OL
Lanau organik. lempung
organik (organic silt, organic
clay)
MH
Lanau dengan plastisitas
tinggi, Lanau elastis (silt of
high plasticity, elastic silt)
CH
Lempung dengan plastisitas
tinggi, lempung berlemak
(clay of high plasticity, fat
clay)
OH
Lempung organik, lanau
organik (organic clay, organic
silt)
Pt
Gambut (peat)
An-organik
(inorganic)
Organik
(organic)
Tanah dengan kandungan organik tinggi
Pasir bergradasi baik, pasir
berukuran halus – kasar (well
graded sand, fine to coarse
sand).
An-organik
(inorganic)
Organik
(organic)
Batas cair lanau dan
lempung ≥ 50 (silt and
clay liquid limit ≥ 50)
Kerikil bergradasi baik, kerikil
berukuran halus – kasar (well
graded gravel, fine to coarse
gravel).
GP
Pasir dengan
>12% halus (sand
with >12% fines)
Batas cair lanau dan
lempung < 50 (silt and
clay liquid limit < 50)
GW
NAMA KELOMPOK
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.5.4. Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO
Sistem klasifikasi tanah AASHTO sudah dikembangkan oleh American Association of State
Highway and Transportation Officials, dan dipakai untuk pedoman didalam klasifikasi tanah
dan campuran agregat tanah untuk keperluan kontruksi jalan raya. Sistem klasifikasi yang
pertama kali dikembangkan pada tahun 1929, tetapi telah direvisi beberapa kali.
AASHTO Soil Classification System (from AASHTO M 145 or ASTM D3282)
Klasifikasi Umum
Material Kerikil ( 35% atau kurang lolos ayakan ukuran
0.075 mm)
A-1
A-2
Group Classification
Analisa Ukuran
Butir , % kelolosan
2.00 mm (No. 10)
0.425 (No. 40)
0.075 (No. 200)
A-1-a
A-1-b
50
max
30
max
15
max
…
50
max
25
max
A-3
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
…
…
…
…
…
…
…
…
…
51 min
…
…
…
…
…
…
…
…
10
max
35
max
35
max
35
max
35
max
36
min
36
min
36
min
36
min
…
40
max
10
max
41
min
10
max
40
max
11 min
41 min
40
max
10
max
41
min
10
max
40
max
11
min
41
min
11
min1
Karaktristik fraksi
yang lolos ayakan
ukuran 0.425 mm
(No. 40)
Liquid Limit
…
Plasticity Index
6 max
N.P.
Fragmen batuan,
kerikil dan pasir
Pasir
halus
Tipe material
penyusun yang
umum dan berarti
Nilai rating secara
umum
Material lanaulempung (>35% lolos
ayakan ukuran
0.075 mm)
A-7
A-7A-4
A-5
A-6
5 A7-6
11 min
Pasir dan kerikil lempungan atau
lanauan
Baik – Sangat baik
Tanah
lanauan
Tanah
lempungan
Buruk - Sedang
3.6. Mekanika Tanah
Mekanika tanah adalah bagian dari geoteknik yang merupakan salah satu cabang dari ilmu
teknik sipil. Istilah mekanika tanah diberikan oleh Karl von Terzaghi pada tahun 1925 melalui
bukunya "Erdbaumechanik auf bodenphysikalicher Grundlage" (Mekanika Tanah berdasar
pada Sifat-Sifat Dasar Fisik Tanah), yang membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika
tanah modern, dan menjadi dasar studi-studi lanjutan ilmu ini, sehingga Terzaghi disebut
sebagai "Bapak Mekanika Tanah".
3.6.1. Definisi tanah
Tanah
didefinisikan sebagai material yang terdiri dari:
Agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain
Zat Cair
Gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara butiran mineral-mineral padat
tersebut
Tanah berguna sebagai pendukung pondasi bangunan dan juga tentunya sebagai bahan
bangunan itu sendiri (contoh: batu bata).
31
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.6.2. Percobaan
Ilmu ini mempelajari sifat-sifat tanah melalui serangkaian percobaan laboratorium dan
percobaan di lapangan:
1. Percobaan di lapangan
1. Pengambilan contoh dan benda uji tanah
2. Pendataan lapisan dengan cara pengeboran
3. Uji CPT atau Sondir
4. Uji Tekan Pelat
5. Uji kepadatan tanah di lapangan
6. Uji Permeabilitas sumur
7. Uji SPT (Standard Penetration Test)
8. Uji DCP
9. Uji Kekuatan Geser Tanah di lapangan, dengan menggunakan Uji Baling-Baling
2. Percobaan di laboratorium
1. Distribusi Butiran Tanah, untuk tanah berbutir besar digunakan Uji Ayak (Sieve
Analysis), untuk tanah berbutir halus digunakan Uji Hidrometer (Hydrometer).
2. Berat Jenis Tanah (Specific Grafity)
3. Kerapatan Tanah (Bulk Density) dengan menggunakan Piknometer.
4. Kadar Air, Angka Pori dan Kejenuhan Tanah (Water Content, Pore Ratio and
Saturation Ratio)
5. Permeabilitas
6. Plastisitas Tanah, dengan menggunakan Atterberg Limit Test untuk mencari:
- Batas Cair dan Plastis (Liquid Limit),
- Batas Plastis dan Semi Padat (Plastic Limit),
- Batas Semi Padat dan Padat (Shrinkage Limit)
7. Uji Konsolidasi (Consolidation Test)
8. Uji Kekuatan Geser Tanah, di laboratorium terdapat tiga percobaan untuk
menentukan kekuatan geser tanah, yaitu:
- Percobaan Geser Langsung (Direct Shear Test),
- Uji Pembebanan Satu Arah (Unconvined Test) dan
- Uji Pembebanan Tiga Arah (Triaxial)
9. Uji Kemampatan dengan menggunakan Uji Proctor
Pada awalnya usaha untuk mengklasifikasikan tanah terutama didasarkan atas ukuran
butirnya. Dan klasifikasi ini dikenal sebagai sistem klasifikasi tekstur. Pada tahun 1908,
dikenal sistem yang baru untuk mengklasifikasikan tanah yang dikembangkan oleh Atterberg
di Swedia dan terutama dipakai untuk keperluan pertanian. Sistem yang sama juga
dikembangkan dan dipakai oleh Komisi Geoteknik Swedia. Di Amerika, Biro Jalan Umum telah
mengembangkan pada tahun 1920-an dan telah dipakai secara luas oleh para Agen Jalan
Raya pada pertengahan 1930-an. Sistem ini telah mengalami perbaikan/revisi beberapa kali
dan telah dipakai secara luas hingga saat ini.
Tujuan utama dari setiap klasifikasi tanah adalah untuk memperkirakan sifat-sifat keteknikan
dan tingkah laku dari tanah berdasarkan atas uji laboratorium atas beberapa contoh sampel
tanah. Uji laboratorium dan atau uji lapangan yang kemudian dipakai untuk meng-identifikasi
tanah dan memasukannya kedalam suatu kelompok dimana tanah memiliki kesamaan sifatsifat keteknikannya. Kemungkinan tidak tersedianya sistem klasifikasi yang utuh untuk
menentukan klasifikasi tanah dengan melihat tingkah laku keteknikannya yang disebabkan
oleh sejumlah variabel yang ada di dalam tingkah laku tanah serta berbagai permasalahan
dari tanahnya itu sendiri. Berkaitan dengan hal tersebut, untuk mengatasi tujuan tersebut,
terutama dalam hubungannya untuk mengatasi permasalahan tanah dalam bidang teknik
32
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
jalan raya dan lapangan terbang. Klasifikasi tanah tidak harus berakhir pada sampai pada
tingkatan tersebut tetapi sebagai alat untuk pengetahuan dimasa mendatang dari tingkah
laku tanah.
3.7. Sifat Sifat Dasar Tanah
Diagram fasa tanah diindikasikan oleh berat dan volume dari udara, tanah, air dan rongga.
Tanah umumnya terdiri dari tiga fasa, yaitu fasa padat, cair dan gas. Sifat sifat mekanika
tanah tergantung secara langsung pada ketiga fasa tersebut dan dimana fasa satu dan fasa
lainnya dapat mempunyai potensi, seperti tekanan, hydraulic head, potensi kelistrikan, dan
perbedaan temperatur.
Fasa padat tanah tersusun dari berbagai macam kristal lempung, mineral mineral nonlempung, material lempung non-kristalin, bahan organik, dan presipitasi garam. Mineral
mineral tersebut umumnya dibangun oleh atom atom dari unsur unsur seperti oksigen, silikon,
hidrogen, dan alumunium yang tersusun dalam berbagai bentuk kristal. Unsur unsur tersebut
bersama sama dengan kalsium, natrium, kalium, magnesium, dan karbon menyusun lebih
dari 99% dari fasa padat tanah. Meskipun demikian, sejumlah material non lempung lebih
besar dibandingkan dengan material organik dan lempung dan material ini mempunyai peran
yang lebih besar pada karakteristik tanah. Partikel partikel tanah diklasifikasikan berdasarkan
ukurannya seperti lempung, lanau, pasir, kerikil, kerakal atau bongkah.
Fasa cairan pada tanah pada umumnya terdiri dari air yang berisi berbagai jenis dan jumlah
elektrolit elektrolit terlarut. Komponen organik, baik yang berupa larutan dan immiscible hadir
dalam tanah secara chemical spills, leaking wastes, dan kontaminasi air bawah tanah. Fasa
gas, terutama pada tanah yang jenuh, seringkali mengandung udara, walaupun gas-gas
organik kemungkinan hadir pada zona yang aktivitas bilogisnya tinggi atau pada tanah yang
terkontaminasi secara kimiawi. Mineral mineral tanah mengontrol ukuran, bentuk, dan secara
fisika dan juga sifat kimiawinya dari partikel partikel tanah dan juga bebannya membawa
kemampuan dan kompresibilitas.
Struktur dari suatu tanah adalah merupakan kombinasi dari efek fabrik (asosiasi antar partikel
partikel, sebaran geometrik dari partikel partikel, kelompok partikel, dan ruang pori dalam
tanah), komposisi, dan gaya antar partikel. Struktur tanah juga dipakai untuk menghitung
perbedaan antara sifat sifat alamiahnya (struktur) dan remolded soil (destructured). Struktur
dari suatu tanah mencerminkan semua bentuk dari komposisi tanah, sejarah, kondisi saat ini,
dan lingkungannya. Kondisi awal didominasi struktur dari endapan muda dengan porositas
yang baik atau tanah segar yang terkompaksi; sedangkan tanah yang lebih tua dengan
porositas buruk mencerminkan adanya perubahan setelah pengendapan. Tanah sebagaimana
dengan material keteknikan lainnya, akan mengalami distorsi ketika dibebani oleh suatu
beban. Distorsi ini terdiri dari 2 jenis, yaitu shearing (geser) atau sliding (luncuran), distorsi
dan kompresi. Secara umum, tanah tidak dapat withstand tension. Dalam beberapa situasi,
partikel partikel dapat tersementasi menjadi satu dan sejumlah kecil dari tension
memungkinkan menjadi withstood, tetapi untuk waktu yang tidak terlalu lama.
Partikel partikel pasir dan kebanyakan dari kerikil tersusun dari mineral-mineral silika. Partikel
partikel tersebut dapat berbentuk membundar karena proses abrasi ketika tertransport oleh
angin atau air, atau mempunyai sudut sudut butiran yang tegas dan secara kasar mempunyai
ukuran yang sama (equidimensional). Partikel pertikel lempung muncul dari pelapukan kristal
batuan seperti feldspar, dan umumnya terdiri dari mineral mineral alumunium silikat. Secara
umum berbentuk pipih dengan suatu permukaan yang luas dibandingkan dengan beratnya.
Dikarenakan masanya yang terlalu kecil, maka sifat dan karakternya memiliki gaya atraksi
elektrostatis pada bidang permukaannya. Gaya ini dapat menyerap air terhadap
permukaannya, dengan ketebalan lapisan menjadi efektif melarutkan garam di dalam air.
33
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.7.1. Penyelidikan Geoteknik
Penyelidikan geoteknik adalah penyelidikan yang dilakukan oleh akhli geoteknik atau akhli
geologi teknik untuk memperoleh informasi atas sifat sifat fisik tanah atau batuan disekitar
suatu lokasi untuk perencanaan pekerjaan tanah atau pondasi untuk keperluan struktur
bangunan dan untuk memperbaiki distress terhadap tanah dan struktur bangunan yang
disebabkan oleh keadaan bawah permukaan. Penyelidikan geoteknik disini mencakup
eksplorasi permukaan dan bawah permukaan dari suatu lokasi. Kadangkala, metoda geofisika
juga dipakai untuk memperoleh data mengenai lokasi. Eksplorasi bawah permukaan seringkali
melibatkan pengambilan contoh tanah dan pengujian laboratorium dari sampel tanah yang
diambil. Elksplorasi permukaan dapat meliputi pemetaan geologi, pemakaian metoda metoda
geofisika dan sebagai seorang profesional geoteknik disarankan juga untuk melakukan survei
tinjau disekitar lokasi untuk mengamati kondisi fisik di lokasi. Untuk mendapatkan informasi
mengenai kondisi tanah dibawah permukaan, beberapa bentuk eksplorasi diperlukan. metoda
pengamatan tanah dibawah permukaan, mengambil sampel, dan menentukan sifat sifat fisik
tanah dan batuan termasuk membuat sumuran uji (test pit), paritan (terutama di lokasi lokasi
patahan dan bidang longsor), penggalian, dan pengujian ditempat.
3.7.2. Contoh Tanah
Penggalian dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu dengan menggunakan diameter yang
besar dan diameter kecil. Galian dengan diameter yang besar jarang dilakukan dikarenakan
faktor keamanan dan biaya yang relatif lebih besar, namun demikian penggalian dengan
diameter besar kadangkala dilakukan untuk keperluan pengumpulan data, khususnya bagi
para ahli geologi atau akhli teknik untuk bisa menyajikan secara visual dan pengujian secara
manual dan menilai tanah dan susunan batuan langsung ditempatnya.
Penggalian
berdiameter kecil seringkali dipakai guna seoran akhli geologi atau akhli teknik menilai
potongan potongan tanah dan batuan hasil operasi pengeboran guna memperoleh sampel
sampel tanah pada kedalaman tertentu dan melakukan pengujian di tempat. Sampel tanah
untuk mendapatkan sampel dengan kondisi Terganggu (disturbed) atau Tidak terganngu
(undisturbed); walaupun sampel tak terganggu tidak benar benar terganggu. Sampel
terganggu (disturbed sample) adalah satu sampel dimana struktur tanahnya sudah
mengalami perubahan sehingga pengujian sifat sifat struktur tanahnya sudah tidak mewakili
kondisi di tempat asalnya (di lapangan), dan hanya sifat sifat dari butiran tanahnya saja yang
secara akurat dapat ditentukan. Pada sampel yang tak terganggu, kondisi sampel tanah
masih sama dengan kondisi tanah yang ada di lapangan dan memungkinkan untuk dilakukan
pengujian sifat sifat struktur tanahnya karena sifat sifatnya sudah mendekati kondisi tanah
yang terdapat di lapangan.
3.7.3. Eksplorasi Geofisika
Metoda geofisika sering dipakai dalam penyelidikan geoteknik untuk mengetahui dan menilai
tingkah laku lokasi dengan suatu survei seismik. Dengan cara mengukur kecepatan
gelombang shear pada tanah dapat diprediksi respon dinamis dari suatu tanah. Ada
beberapa metoda yang digunakan untuk menentukan kecepatan gelombang shear, yaitu :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
34
Crosshole method
Downhole method (with a seismic CPT or a substitute device)
Surface wave reflection or refraction
Suspension logging (also known as P-S logging or Oyo logging)
Spectral analysis of surface waves (SASW)
Reflection microtremor (ReMi)
Copyright@2012 By Djauhari Noor
2012
3
Tanah dan Genesa Tanah
3.1. Definisi dan Pengertian
Pada dasarnya tanah adalah lapisan yang menyeliputi bumi antara litosfer (batuan yang
membentuk kerak bumi) and atmosfir. Tanah adalah tempat tumbuhnya tanaman dan
mendukung hewan dan manusia. Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan
tanaman dan organisme, membentuk tubuh unik yang menyelaputi lapisan batuan.
Proses pembentukan tanah dikenal sebagai pedogenesis. Proses yang unik ini membentuk
tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon.
Setiap horizon dapat menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia dan biologi
yang telah dilalui tubuh tanah tersebut. Secara umum, komposisi material tanah berbeda
sama sekali dengan material induknya, terutama perberbedaan dalam sifat saift fisik, kimia,
mineralogi dan morfologinya.
Hampir semua tanah mempunyai densitas berkisar antara 1 dan 2 g/cm³. Tanah juga
diketahui sebagai bumi, karena merupakan nama dari planit bumi kita. Hanya sedikit tanah
yang terdapat dimuka bumi yang berumur lebih tua dari Tersier, dan kebanyakan tanah tidak
lebih tua dari Pleistosen.
3.2. Faktor-faktor Pembentuk Tanah.
Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swis yang bekerja di Amerika Serikat,
dalam bukunya Factors of Soil Formation (1941) mengajukan konsep pembentukan tanah
sebagai:
S = f (p, cl, o, r, t).
S adalah Soil (Tanah), p = parent material (bahan induk atau batuan), cl = climate (iklim), o
= organism, r = relief (topografi), t = time (waktu).
Tanah tersusun dari partikel partikel hasil rombakan batuan secara kimiawi termasuk dalam
hal ini proses erosi dan pelapukan. Komposisi tanah berbeda dengan komposisi batuan
induknya dan hal ini disebabkan karena adanya interaksi antar litosfir, hidrosfir, atmosfir dan
biosfir. Tanah tersusun dari campuran mineral-mineral dan bahan organik baik yang
berbentuk padat, cair maupun gas. Partikel-pertikel tanah bersifat lepas, membentuk suatu
struktur tanah dengan ruang pori yang berisi larutan tanah yang berbentuk cair dan gas
(udara).
Pembentukan tanah pada dasarnya merupakan dampak dari kombinasi proses fisika, kimia,
biologi dan antropogenik dari batuan induknya. Genesa tanah melibatkan proses-proses
22
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
pembentukan lapisan-lapisan atau horison-horison yang dapat diamati pada suatu profil
tanah. Proses proses ini melibatkan penambahan, penghilangan, transformasi dan tranlokasi
dari meterial yang menyusun tanah. Mineral berasal dari hasil pelapukan batuan yang
mengalami perubahan membentuk mineral-mineral sekunder dan komponen lainnya yang
terlarut didalam air, komponen komponen tersebut kemudian berpindah dari satu tempat
ketempat lainnya melalui aktivitas air ataupun aktivitas binatang. Perubahan dan perpindahan
material yang terdapat didalam tanah yang menyebabkan terbentuknya lapisan-lapisan tanah
yang jelas.
Pelapukan batuan dasar akan menghasilkan material induk dimana soil terbentuk. Sebagai
contoh pembentukan tanah yang berasal dari batuan lava di daerah yang beriklim tropis
dengan curah hujan cukup tinggi. Pada iklim yang demikian, tumbuh-tumbuhan akan tumbuh
dengan cepat, terutama pada batuan lava basaltis, namun demikian sedikit sekali material
organik yang dijumpai. Tumbuh-tumbuhan ditunjang oleh batuan yang porous yang terisi
oleh nutrisi yang terbawa oleh air, seperti larutan mineral dan guano. Perkembangan akarakar tumbuhan yang bercampur dengan jamur mycorrhizal secara berangsur dan perlahan
dapat mengakibatkan terbelahnya batuan lava yang porous dan pada akhirnya akan terjadi
akumulasi dari material organik.
Pedologi adalah cabang ilmu tanah yang mempelajari sifat dan ciri tanah serta proses
pembentukan tanah. Pedologi berasal dari bahasa Rusia pedologiya, yang dalam bahasa
Yunani pedon = tanah. Dalam pedologi dipelajari genesa tanah, morfologi tanah, dan
klasifikasi tanah.
3.2.1. Batuan Induk (Parent Material)
Material penyusun tanah dapat berasal dari hasil pelapukan batuan induknya atau material
yang berasal dari hasil transportasi dari tempat lain, seperti colluvium dan alluvium. Endapan
yang sudah ada dapat tercampur dengan berbagai cara, yaitu tercampur dengan tanah yang
lebih tua, bahan organik termasuk gambut atau humus dan material antropogenik seperti
tanah uruk atau limbah tambang. Beberapa tanah terbentuk secara langsung dari hasil
rombakan batuan yang ada dibawahnya. Tanah semacam ini disebut sebagai tanah residu
dan tanah residu memiliki komposisi kimia yang sama dengan batuan induknya.
Kebanyakan tanah berasal dari material hasil transportasi dari tempat lain melalui media
angin, angin dan gaya gravitasi. Tanah Loess adalah tanah yang ditransport melalui media
angin, banyak dijumpai di Amerika Bagian Tengah dan Asia Tengah. Glacial Till adalah
komponen tanah yang banyak dijumpai di belahan bumi bagian utara dan selatan yang
berasal dari pegunungan yang sangat luas. Till adalah material hasil dari perpindahan es di
daratan, dimana proses perpindahan es ini dapat merombak batuan-batuan yang besar
menjadi kepingan kepingan yang berukuran sangat kecil serta mampu memilah kepingankepingan batuan dalam ukuran yang berbeda beda. Apabila es ini mencair, maka airnya dapat
memindahkan material hasil rombakan dan mengendapkannya ditempat tempat tertentu
dengan jarak yang bervariasi dari tempat asalnya.
Pelapukan merupakan tahap awal dalam mentransformasi bahan induk kedalam bahan tanah.
Dalam pembentukan tanah yang berasal dari batuan induk, lapisan yang tebal dari material
pelapukan disebut sebagai saprolite. Saprolite merupakan hasil dari proses pelapukan
termasuk didalamnya proses hidrolisis (penggantian kation-kation pada mineral dengan ionion hidrogen), proses hidrasi (penyerapan air oleh mineral-mineral), pelarutan mineralmineral oleh air, dan proses fisika, seperti pembekuan, penguapan dan pengeringan.
Komposisi mineral dan kimia batuan induk ditambah dengan sifat fisiknya seperti ukuran
butir, tingkat kepadatan batuan, kecepatan dan jenis pelapukan merupakan faktor-faktor
dalam proses transformasi dari batuan induk kedalam material tanah.
23
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.2.2. Iklim (Climate)
Pembentukan tanah sangat tergantung pada cuaca / iklim, dan sebagaimana diketahui bahwa
tanah yang berasal dari iklim yang berbeda akan tercermin dari sifat-sifat tanahnya. Angin
menggerakan pasir dan partikel-partikel lainnya, khususnya di daerah yang beriklim kering
(arid region) dimana di daerah ini biasanya tutupan lahannya/ tanaman jarang dijumpai. Jenis
dan jumlah penguapan yang terlibat dalam pembentukan tanah yaitu melalui perpindahan
ion-ion dan partikel-partikel didalam tanah, penambahan pada perkembangan profil tanah
yang berbeda beda. Perubahan musim dan fluktuasi temperatur harian berakibat pada
efektivitas dari air dalam proses pelapukan batuan induk dan berdampak pada dinamika
tanah. Siklus perubahan cuaca yang ekstrim merupakan proses yang efektif untuk memecah
batuan dan material yang terkonsolidasi. Temperatur dan Kecepatan peguapan berpengaruh
pada aktivitas organnisme, kecepatan reaksi kimia dan jenis tutupan lahan.
3.2.3. Organisme (Biological factors)
Tumbuh tumbuhan, binatang, jamur, bakteri dan manusia merupakan faktor yang
berpengaruh pada pembentukan tanah. Binatang dan mikro-organisme bercampur di dalam
tanah membentuk lubang-lubang (burrow) dan pori-pori yang memungkinkan tanah menjadi
lembab dan gas/udara dapat masuk kedalam tanah hingga kelapisan yang terdalam. Dengan
cara yang sama, akar tanaman membuka saluran-saluran di dalam tanah, terutama tanaman
tanaman berakar tunggal yang dapat menembus hingga beberapa meter, menembus lapisanlapisan tanah yang berbeda beda untuk membawa makanan kedalam lapisan-lapisan tanah
yang paling dalam. Tanaman-tanaman yang berakar serabut yang tersebar dekat dengan
permukaan tanah, berperan dalam terjadinya dekomposisi dan bertambahnya bahan organik.
Mikro organisme, termasuk jamur dan bakteri, berperan dalam terjadinya pertukaran secara
kimiawi antara akar dan tanah dan bertindak sebagai penyedia makanan. Peran manusia
dalam pembentukan tanah adalah dalam hal merubah tutupan lahan; perubahan lahan dapat
berakibat terjadinya erosi dan dapat juga terjadinya pencapuran lapisan laisan tanah yang
berbeda-beda, serta mulainya proses pembentukan tanah.
Dampak tanaman terhadap tanah dapat terjadi dengan berbagai cara. Tanaman dapat
mencegah erosi dari guyuran air hujan atau air permukaan. Tanaman juga menjaga
kelembaban tanah terhadap penguapan yang menjadi lambat dan tanah tetap dingin, atau
dapat menyebabkan tanah menjadi kering karena proses transpirasi. Tanaman dapat
berperan secara kimiawi melaui proses merombak atau membangun partikel-partikel tanah.
Tanaman sangat tergantung pada iklim, bentuk topografi lahan dan faktor faktor biologinya.
Sifat-sifat tanah seperti densitas tanah, kedalaman, pH, suhu/temperatur dan kelembaban
berdampak pada tipe-tipe tanaman yang dapat tumbuh dan berkembang disuatu tempat.
Tanaman tanaman yang mati maka rangting dan daunnya akan jatuh ke permukaan tanah
yang kemudian akan mengalami dekomposisi. Organisme yang masuk kemudian akan
bercampur dengan bahan organik di lapisan tanah bagian atas; komponen-komponen organik
menjadi bagian dari proses pembentukan tanah, terutama bentuk dan tipe dari tanah yang
terbentuk.
3.2.4. Topografi (Relief)
Topografi / relief permukaan bumi juga menjadi pengontrol dalam proses pembentukan
tanah. Pada topografi yang curam, rombakan batuan yang terdapat dipuncak puncak bukit
dapat dipindahkan ke kaki bukit melalui lereng akibat gaya gravitasi. Demikian pula dengan
lapisan-lapisan tanah yang terdapat di puncak puncak bukit dapat tererosi dan ter-tranport ke
bagian kaki bukit dan atau terbawa oleh air permukaan (surface runoff) yang kemudian
akhirnya masuk kedalam saluran saluran sungai terangkut oleh aliran air dan pada akhirnya
24
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
diendapkan di suatu tempat yang jauh dari sumbernya. Tanah coluvial dan tanah aluvial
adalah contoh-contoh tanah hasil proses seperti yang dijelaskan diatas.
3.2.5. Waktu (Time)
Waktu juga menjadi salah satu faktor pada proses pembentukan tanah serta dalam terjadinya
interaksi antara faktor faktor pada perkembangan tanah. Seiring dengan berjalannya waktu,
pembentukan tanah merupakan fungsi dari waktu serta bagaimana faktor-faktor berinteraksi
satu dengan lainnya. Pada dasarnya tanah selalu berubah, sebagai contoh, material yang
diendapkan oleh banjir tidak serta merta memperlihatkan perkembangan tanah, hal ini
dikarenakan dibutuhkan waktu yang cukup untuk terjadinya proses pembentukan tanah. Saat
suatu permukaan tanah tertutup maka proses pembentukan tanah dimulai, diperlukan waktu
yang cukup lama untuk terjadinya perubahan serta keterlibatan faktor-faktor lainya sampai
terbentuknya lapisan tanah. Tanah dapat stabil dalam jangka waktu yang cukup lama dan
siklus hidup tanah berakhir ketika kondisi tanah dalam keadaan yang rawan terhadap erosi.
Faktor-faktor pembentukan tanah terus berlanjut sampai berdampak pada keberadaan tanah
itu sendiri, meskipun pada bentangalam yang stabil atau hingga ribuan tahun. Material yang
diendapkan dibagian atas dan material yang tertiup atau terkikis dari permukaannya. Sebagai
tambahan, perpindahan dan perubahan, tanah selalu menjadi subyek pada kondisi yang baru,
meskipun perubahan tersebut berjalan secara lambat atau cepat sangat tergantung pada
iklim, posisi morfologinya, dan aktivitas organisme.
3.3. Karakteristik Tanah
Yang memberi kesan pertama kali ketika seseorang melihat tanah adalah warna tanah.
Warna dan pola keragaman tanah akan selalu menjadi sesuatu yang dapat memberi ingatan
kepada kita. Sungai Merah (Red River) yang berada dalam watershed sungai Missisippi di
Amerika mengangkut material sedimen hasil erosi dari tanah merah yang berasal dari
Oklahoma. Sungai Kuning (Yellow River) di Cina mengangkut material sedimen yang
berwarna kuning yang berasal dari hasil erosi tanah Loess.
Warna tanah terutama ditentukan oleh kandungan mineralogi tanah. Kebanyakan dari
warna tanah disebabkan oleh dari kehadiran berbagai jenis mineral yang mengandung unsur
besi (Fe). Perkembangan dan penyebaran warna dalam profil tanah ditentukan oleh hasil
pelapukan kimiawi dan organis, terutama reaksi reduksi-oksidasi. Sebagai mineral mineral
utama yang berasal dari batuan induk tanah, kombinasi unsur-unsur kedalam komponen yang
baru. Mineral sekunder yang berasal dari unsur besi yang berwarna kuning atau merah,
bahan organik yang berasal dari hasil dekomposisi akan memberi warna coklat dan hitam,
sedangkan unsur-unsur Mangan (Mn), Sulfur (S), dan nitrogen (N) dapat membentuk
endapan mineral berwarna hitam. Unsur-unsur tersebut dikenal sebagai penyumbang
berbagai pola warna pada tanah selama proses pembentukan tanah. Kondisi lingkungan yang
bersifat Aerobik akan menghasilkan perubahan warna yang seragam atau secara berangsur
(gradual), sedangkan lingkungan reduksi akan menghasilkan warna yang bersifat beragam,
seperti pola warna yang komplek, pola yang bersifat “mottled” dan warna tanah yang berpola
bercak bercak yang disebabkan oleh konsentrasi warna.
Struktur Tanah adalah susunan dari partikel-partikel tanah kedalam agregat-agregat.
Susunan dari partikel-partikel tanah kemungkinan mempunyai bentuk yang bervariasi, ukuran
dan tingkat perkembangan atau ekspresi tanah. Struktur tanah berdampak pada penguapan,
perpindahan air, resistensi terhadap erosi dan tempat akar tanaman tumbuh dan
berkembang. Pada dasarnya struktur tanah memberi penjelasan tentang tekstur, kandungan
bahan organik, aktivitas organik, evolusi tanah masa lalu, serta komposisi kimia dan
mineralalogi dimana tanah terbentuk.
25
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
Tekstur Tanah merujuk kepada komposisi pasir, lanau dan lempung. Kandungan/susunan
tanah akan mencerminkan karakter/tingkahlaku tanah, termasuk dalam hal kapasitas
menyimpan makanan dan air. Pasir dan lanau merupakan hasil pelapukan fisikal, sedangkan
lempung hasil pelapukan kimiawi. Lempung mempunyai kemampuan untuk menyimpan
makanan dan air. Tanah lempung lebih tahan terhadap erosi angin dan air dibandingkan
dengan tanah yang pasiran dan tanah lanauan, hal ini dikarenakan partikel-partikelnya yang
lebih saling mengikat satu dengan lainnya. Pada tanah yang bertekstur menengah, lempung
seringkali terendapkan dibagian bawah dari profil tanah dan berakumulasi pada bagian subsoil (gambar 3.1).
3.4. Lapisan Tanah (Soil Horizons)
Penamaan dari lapisan tanah (horison tanah) ditentukan atas dasar jenis material yang
terkandung dan penyusun dari lapisan tanah tersebut. Material-material yang terkandung
pada lapisan tanah akan mencerminkan dari lamanya proses yang terjadi dalam pembentukan
tanah. Lapisan tanah ditandai dengan memakai notasi atau simbol huruf atau angka. Adapun
uraian dan klasifikasinya ditentukan berdasarkan warna, ukuran butir, tekstur, struktur,
konsistensi, banyaknya kandungan akar dalam tanah, pH, pori, batas ciri, serta apakah tanah
mengandung nodul atau konkresi. Setiap profil tanah tidak harus memiliki semua lapisanlapisan yang menutupi bagian bawah, tanah dapat mempunyai beberapa atau banyak
lapisan.
Gambar 3-1 Beberapa Jenis dari Tekstur Tanah
Tanaman sering tumbuh pada lapisan tanah yang tersusun dari campuran sisa sisa
organisme, kumpulan dari lapisan organik disebut dengan “horison O”. Secara biologis, koloni
organisme dan rombakan material/bahan organik, menjadikan tersedianya makanan
(nutrient) dimana tumbuh-tumbuhan dan binatang-binatang lainnya dapat hidup. Dengan
berjalannya waktu, suatu lapisan permukaan organik akan membentuk bersama humus
menjadi “horison A”.
26
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
Gambar 3-2
2012
Profil Tanah (kiri) dan Contoh Horison Tanah (kanan): Ground
Surface (Humus)/ Horison O; Horison A (Zona leaching / top
soil); Horison B (Zona akumulasi / sub-soil) ; Horison C
(Pelapukan Batuan Induk)
3.5. Klasifikasi Tanah
Tanah diklasifikasikan menjadi beberapa katagori atas dasar untuk mengetahui hubungan
antara tanah yang berbeda-beda dan untuk menentukan kegunaan suatu tanah. Orang yang
pertama kali melakukan klasifikasikan tanah adalah ilmuwan Rusia Dokuchaev sekitar tahun
1880. Sistem klasifikasi tanah kemudian mengalami beberapa kali modifikasi oleh para
ilmuwan Amerika dan Eropa. Pada tahun 1960an, sistem klasifikasi yang berbeda beda mulai
mengerucut dan menfokuskan pada morfologi tanah yang dipengaruhi oleh faktor batuan
induk dan faktor pembentuk tanah dan mulailah terjadi beberapa modifikasi. Konforensi dunia
yang merujuk pada sumberdaya tanah bertujuan untuk menetapkan acuan internasional
berdasarkan klasifikasi tanah.
3.5.1. Orde
Orde adalah katagori tertinggi dari klasifikasi tanah. Tipe-tipe order diakhiri oleh kata sol.
Berdasarkan sistem klasifikasi tanah Amerika, tanah dibagi menjadi 10 orde, yaitu:
1. Entisol - tanah yang baru terbentuk, perkembangan horison tanah belum terlihat
secara jelas. Tanah entisol umumnya dijumpai pada sedimen yang belum
terkonsolidasi, seperti pasir, dan beberapa memperlihatkan horison diatas lapisan
batuan dasar.
2. Vertisol - inverted soils. Tanah vertisol cenderung memiliki sifat mudah memuai
(mengembang) ketika basah dan mengkerut saat kering, seringkali menghasilkan
rekahan tanah yang cukup dalam sehingga lapisan yang ada di permukaan masuk
kedalam rekahan tersebut.
3. Inceptisol - tanah yang masih muda dan sudah memperlihatkan adanya perlapisan
( horison) dan juga memperlihatkan adanya eluviasi dan iluviasi.
27
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
4. Aridisol - tanah kering yang terbentuk di lingkungan gurun. Tanah aridisol hampir
mencapai 20% tanah yang ada di bumi. Pembentukan tanahnya aridisol sangat
lambat dengan akumulasi bahan organik yang sangat sedikit. Zona bawah
permukaannya (horison Calcic) berupa Calsium Carbonat yang terakumulasi dari
perkolasi air. Kebanyakan dari tanah aridisol berkembang horison B yang tersusun
dari material lempung hasil perpindahan pada masa lalu ketika kelembabam tanahnya
tinggi.
5. Mollisol - tanah lunak yang mempunyai horison “A” yang sangat tebal.
6. Spodosol – tanah yang dihasilkan melalui proses podsolisasi. Merupakan tipe tanah
yang berasal dari hutan pinus (coniferous) dan deciduous yang berada pada iklim
dingin/sejuk.
7. Alfisol - tanah yang mengandung aluminium dan besi. Tanah alfisol mengandung
horison dari akumulasi lempung dan terbentuk ketika kelembabamnya cukup dan
hangat, tanah tipe ini baik untuk tanaman yang berumur 3 bulanan.
8. Ultisol - tanah yang kandungan leachingnya sangat tinggi.
9. Oxisol - tanah yang kandungan oksidanya sangat tinggi.
10. Histosol - tanah organik.
Skema orde diatas termasuk:
1. Andisols - tanah volkanik yang cenderung mengandung mineral gelas yang tinggi.
2. Gelisols - tanah yang bersifat permafrost.
3.5.2. Klasifikasi Tanah di Indonesia
Klasifikasi tanah di Indonesia yang paling sering digunakan adalah sistem USDA Soil
Taxonomy. Dalam penggunaannya, sistem USDA ini memberikan penjelasan yang jauh lebih
mudah dibandingkan sistem klasifikasi lain, sehingga sistem USDA ini biasa disertakan dalam
pengklasifikasian tanah selain sistem FAO dan PPT (Pusat Penelitian Tanah). Nama jenis
tanah pada klasifikasi ini adalah:
1. Entisol;
2. Inceptisol;
3. Alfisol;
4. Ultisol;
5. Oxisol;
6. Vertisol;
7. Mollisol;
8. Spodosol;
9. Histosol;
10. Andosol.
3.5.3. Sistem Klasifikas Tanah Unified (Unified Soil Classification System)
Sistem Klasifikasi Tanah (Unified Soil Classification System) adalah suatu sistem klasifikasi
tanah yang dipakai dalam disiplin ilmu Keteknikan dan Geologi untuk mendiskripsi tekstur dan
ukuran butir tanah. Sistem klasifikasi dapat diterapkan untuk semua material yang tidak
terkonsolidasi, dan diwakili dengan simbol huruf, yaitu sebagai berikut:
28
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
Huruf
G
S
M
C
O
Huruf
P
W
H
L
2012
Huruf Pertama dan atau Kedua
Partikel
Partikel
gravel
kerikil
sand
pasir
silt
lanau
clay
lempung
organic
organik
Huruf Kedua
Keterangan
Poorly graded (uniform particle sizes)
Well graded (diversified particle sizes)
High plasticity
Low plasticity
Keterangan
Bergradasi buruk
Bergradasi baik
Plastisitas tinggi
Plastisitas rendah
Jika tanah mempunyai berat 5 – 12% dari berat butir yang lolos pada ayakan (saringan)
ukuran 200 (mesh 200) (5% < P#200 < 12%), kedua distribusi ukuran butir dan platisitas
mempunyai dampak yang signifikan pada sifat-sifat keteknikan dari tanah, dan dua notasi
memungkinkan untuk digunakan dengan menggunakan kelompok simbol. Sebagai contoh,
GW - GM berhubungan dengan “Kerikil bergradasi baik dengan lanau (Well graded gravel with
silt). Jika tanah mempunyai lebih dari 15% berat yang tertingal pada ayakan ukuran #4 (R#4
> 15%), maka berarti jumlah yang signifikan dari kerikil (gravel), dan huruf depan “dengan
gravel” kemungkinan ditambahkan untk kelompok nama tersebut, tetapi simbol kelompok
tidak berubah. Sebagai contoh, SP – SM yang berari mengacu pada “Pasir yang bergradasi
buruk” (poorly graded SAND) dengan lanau dan kerikil.
Gambar
3-3
Klasifikasi Tanah berdasarkan prosentase kandungan
lempung, lanau, dan pasir
Sistem Klasifikasi Tanah (Unified Soil Classification System) adalah suatu sistem klasifikasi
tanah yang dipakai dalam disiplin ilmu Keteknikan dan Geologi untuk mendiskripsi tekstur dan
ukuran butir tanah. Sistem klasifikasi dapat diterapkan untuk semua material yang tidak
terkonsolidasi, dan diwakili dengan simbol huruf, yaitu sebagai berikut:
29
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
SIMBOL
PENGELOMPOKAN
Tanah dengan
butiran kasar
>50% tertinggal
pada saringan
ukuran mesh 200
(0.075mm).
Kerikil > 50% fraksi
kasar tertinggal pada
mesh no.44 (4.75 mm)
sieve { gravel > 50% of
coarse fraction retained
on No.4 (4.75 mm)
sieve}
Pasir ≥50% fraksi kasar
lolos pada saringan No.4)
(sand ≥ 50% of coarse
fraction passes No.4
sieve)
Kerikil bersih <
5% lebih kecil dari
mesh # 200
(clean gravel 50% dan
lolos pada
saringan mesh
200.
Kerikil bergradasi buruk
(poorly graded gravel).
Kerikil dengan
>12% halus
(gravel with >12%
fines)
GM
Kerikil lanauan (silty gravel).
GC
Kerikil lempungan (clayey
gravel).
Pasir bersih
(clean sand)
SW
30
SP
Pasir bergradasi buruk
(poorly-graded sand).
SM
Pasir lanauan (silty sand).
SC
Pasir lempungan (clayey
sand).
ML
Lanau (Silt).
CL
Lempung (Clay).
OL
Lanau organik. lempung
organik (organic silt, organic
clay)
MH
Lanau dengan plastisitas
tinggi, Lanau elastis (silt of
high plasticity, elastic silt)
CH
Lempung dengan plastisitas
tinggi, lempung berlemak
(clay of high plasticity, fat
clay)
OH
Lempung organik, lanau
organik (organic clay, organic
silt)
Pt
Gambut (peat)
An-organik
(inorganic)
Organik
(organic)
Tanah dengan kandungan organik tinggi
Pasir bergradasi baik, pasir
berukuran halus – kasar (well
graded sand, fine to coarse
sand).
An-organik
(inorganic)
Organik
(organic)
Batas cair lanau dan
lempung ≥ 50 (silt and
clay liquid limit ≥ 50)
Kerikil bergradasi baik, kerikil
berukuran halus – kasar (well
graded gravel, fine to coarse
gravel).
GP
Pasir dengan
>12% halus (sand
with >12% fines)
Batas cair lanau dan
lempung < 50 (silt and
clay liquid limit < 50)
GW
NAMA KELOMPOK
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.5.4. Sistem Klasifikasi Tanah AASHTO
Sistem klasifikasi tanah AASHTO sudah dikembangkan oleh American Association of State
Highway and Transportation Officials, dan dipakai untuk pedoman didalam klasifikasi tanah
dan campuran agregat tanah untuk keperluan kontruksi jalan raya. Sistem klasifikasi yang
pertama kali dikembangkan pada tahun 1929, tetapi telah direvisi beberapa kali.
AASHTO Soil Classification System (from AASHTO M 145 or ASTM D3282)
Klasifikasi Umum
Material Kerikil ( 35% atau kurang lolos ayakan ukuran
0.075 mm)
A-1
A-2
Group Classification
Analisa Ukuran
Butir , % kelolosan
2.00 mm (No. 10)
0.425 (No. 40)
0.075 (No. 200)
A-1-a
A-1-b
50
max
30
max
15
max
…
50
max
25
max
A-3
A-2-4
A-2-5
A-2-6
A-2-7
…
…
…
…
…
…
…
…
…
51 min
…
…
…
…
…
…
…
…
10
max
35
max
35
max
35
max
35
max
36
min
36
min
36
min
36
min
…
40
max
10
max
41
min
10
max
40
max
11 min
41 min
40
max
10
max
41
min
10
max
40
max
11
min
41
min
11
min1
Karaktristik fraksi
yang lolos ayakan
ukuran 0.425 mm
(No. 40)
Liquid Limit
…
Plasticity Index
6 max
N.P.
Fragmen batuan,
kerikil dan pasir
Pasir
halus
Tipe material
penyusun yang
umum dan berarti
Nilai rating secara
umum
Material lanaulempung (>35% lolos
ayakan ukuran
0.075 mm)
A-7
A-7A-4
A-5
A-6
5 A7-6
11 min
Pasir dan kerikil lempungan atau
lanauan
Baik – Sangat baik
Tanah
lanauan
Tanah
lempungan
Buruk - Sedang
3.6. Mekanika Tanah
Mekanika tanah adalah bagian dari geoteknik yang merupakan salah satu cabang dari ilmu
teknik sipil. Istilah mekanika tanah diberikan oleh Karl von Terzaghi pada tahun 1925 melalui
bukunya "Erdbaumechanik auf bodenphysikalicher Grundlage" (Mekanika Tanah berdasar
pada Sifat-Sifat Dasar Fisik Tanah), yang membahas prinsip-prinsip dasar dari ilmu mekanika
tanah modern, dan menjadi dasar studi-studi lanjutan ilmu ini, sehingga Terzaghi disebut
sebagai "Bapak Mekanika Tanah".
3.6.1. Definisi tanah
Tanah
didefinisikan sebagai material yang terdiri dari:
Agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak terikat secara kimia satu sama lain
Zat Cair
Gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara butiran mineral-mineral padat
tersebut
Tanah berguna sebagai pendukung pondasi bangunan dan juga tentunya sebagai bahan
bangunan itu sendiri (contoh: batu bata).
31
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.6.2. Percobaan
Ilmu ini mempelajari sifat-sifat tanah melalui serangkaian percobaan laboratorium dan
percobaan di lapangan:
1. Percobaan di lapangan
1. Pengambilan contoh dan benda uji tanah
2. Pendataan lapisan dengan cara pengeboran
3. Uji CPT atau Sondir
4. Uji Tekan Pelat
5. Uji kepadatan tanah di lapangan
6. Uji Permeabilitas sumur
7. Uji SPT (Standard Penetration Test)
8. Uji DCP
9. Uji Kekuatan Geser Tanah di lapangan, dengan menggunakan Uji Baling-Baling
2. Percobaan di laboratorium
1. Distribusi Butiran Tanah, untuk tanah berbutir besar digunakan Uji Ayak (Sieve
Analysis), untuk tanah berbutir halus digunakan Uji Hidrometer (Hydrometer).
2. Berat Jenis Tanah (Specific Grafity)
3. Kerapatan Tanah (Bulk Density) dengan menggunakan Piknometer.
4. Kadar Air, Angka Pori dan Kejenuhan Tanah (Water Content, Pore Ratio and
Saturation Ratio)
5. Permeabilitas
6. Plastisitas Tanah, dengan menggunakan Atterberg Limit Test untuk mencari:
- Batas Cair dan Plastis (Liquid Limit),
- Batas Plastis dan Semi Padat (Plastic Limit),
- Batas Semi Padat dan Padat (Shrinkage Limit)
7. Uji Konsolidasi (Consolidation Test)
8. Uji Kekuatan Geser Tanah, di laboratorium terdapat tiga percobaan untuk
menentukan kekuatan geser tanah, yaitu:
- Percobaan Geser Langsung (Direct Shear Test),
- Uji Pembebanan Satu Arah (Unconvined Test) dan
- Uji Pembebanan Tiga Arah (Triaxial)
9. Uji Kemampatan dengan menggunakan Uji Proctor
Pada awalnya usaha untuk mengklasifikasikan tanah terutama didasarkan atas ukuran
butirnya. Dan klasifikasi ini dikenal sebagai sistem klasifikasi tekstur. Pada tahun 1908,
dikenal sistem yang baru untuk mengklasifikasikan tanah yang dikembangkan oleh Atterberg
di Swedia dan terutama dipakai untuk keperluan pertanian. Sistem yang sama juga
dikembangkan dan dipakai oleh Komisi Geoteknik Swedia. Di Amerika, Biro Jalan Umum telah
mengembangkan pada tahun 1920-an dan telah dipakai secara luas oleh para Agen Jalan
Raya pada pertengahan 1930-an. Sistem ini telah mengalami perbaikan/revisi beberapa kali
dan telah dipakai secara luas hingga saat ini.
Tujuan utama dari setiap klasifikasi tanah adalah untuk memperkirakan sifat-sifat keteknikan
dan tingkah laku dari tanah berdasarkan atas uji laboratorium atas beberapa contoh sampel
tanah. Uji laboratorium dan atau uji lapangan yang kemudian dipakai untuk meng-identifikasi
tanah dan memasukannya kedalam suatu kelompok dimana tanah memiliki kesamaan sifatsifat keteknikannya. Kemungkinan tidak tersedianya sistem klasifikasi yang utuh untuk
menentukan klasifikasi tanah dengan melihat tingkah laku keteknikannya yang disebabkan
oleh sejumlah variabel yang ada di dalam tingkah laku tanah serta berbagai permasalahan
dari tanahnya itu sendiri. Berkaitan dengan hal tersebut, untuk mengatasi tujuan tersebut,
terutama dalam hubungannya untuk mengatasi permasalahan tanah dalam bidang teknik
32
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
jalan raya dan lapangan terbang. Klasifikasi tanah tidak harus berakhir pada sampai pada
tingkatan tersebut tetapi sebagai alat untuk pengetahuan dimasa mendatang dari tingkah
laku tanah.
3.7. Sifat Sifat Dasar Tanah
Diagram fasa tanah diindikasikan oleh berat dan volume dari udara, tanah, air dan rongga.
Tanah umumnya terdiri dari tiga fasa, yaitu fasa padat, cair dan gas. Sifat sifat mekanika
tanah tergantung secara langsung pada ketiga fasa tersebut dan dimana fasa satu dan fasa
lainnya dapat mempunyai potensi, seperti tekanan, hydraulic head, potensi kelistrikan, dan
perbedaan temperatur.
Fasa padat tanah tersusun dari berbagai macam kristal lempung, mineral mineral nonlempung, material lempung non-kristalin, bahan organik, dan presipitasi garam. Mineral
mineral tersebut umumnya dibangun oleh atom atom dari unsur unsur seperti oksigen, silikon,
hidrogen, dan alumunium yang tersusun dalam berbagai bentuk kristal. Unsur unsur tersebut
bersama sama dengan kalsium, natrium, kalium, magnesium, dan karbon menyusun lebih
dari 99% dari fasa padat tanah. Meskipun demikian, sejumlah material non lempung lebih
besar dibandingkan dengan material organik dan lempung dan material ini mempunyai peran
yang lebih besar pada karakteristik tanah. Partikel partikel tanah diklasifikasikan berdasarkan
ukurannya seperti lempung, lanau, pasir, kerikil, kerakal atau bongkah.
Fasa cairan pada tanah pada umumnya terdiri dari air yang berisi berbagai jenis dan jumlah
elektrolit elektrolit terlarut. Komponen organik, baik yang berupa larutan dan immiscible hadir
dalam tanah secara chemical spills, leaking wastes, dan kontaminasi air bawah tanah. Fasa
gas, terutama pada tanah yang jenuh, seringkali mengandung udara, walaupun gas-gas
organik kemungkinan hadir pada zona yang aktivitas bilogisnya tinggi atau pada tanah yang
terkontaminasi secara kimiawi. Mineral mineral tanah mengontrol ukuran, bentuk, dan secara
fisika dan juga sifat kimiawinya dari partikel partikel tanah dan juga bebannya membawa
kemampuan dan kompresibilitas.
Struktur dari suatu tanah adalah merupakan kombinasi dari efek fabrik (asosiasi antar partikel
partikel, sebaran geometrik dari partikel partikel, kelompok partikel, dan ruang pori dalam
tanah), komposisi, dan gaya antar partikel. Struktur tanah juga dipakai untuk menghitung
perbedaan antara sifat sifat alamiahnya (struktur) dan remolded soil (destructured). Struktur
dari suatu tanah mencerminkan semua bentuk dari komposisi tanah, sejarah, kondisi saat ini,
dan lingkungannya. Kondisi awal didominasi struktur dari endapan muda dengan porositas
yang baik atau tanah segar yang terkompaksi; sedangkan tanah yang lebih tua dengan
porositas buruk mencerminkan adanya perubahan setelah pengendapan. Tanah sebagaimana
dengan material keteknikan lainnya, akan mengalami distorsi ketika dibebani oleh suatu
beban. Distorsi ini terdiri dari 2 jenis, yaitu shearing (geser) atau sliding (luncuran), distorsi
dan kompresi. Secara umum, tanah tidak dapat withstand tension. Dalam beberapa situasi,
partikel partikel dapat tersementasi menjadi satu dan sejumlah kecil dari tension
memungkinkan menjadi withstood, tetapi untuk waktu yang tidak terlalu lama.
Partikel partikel pasir dan kebanyakan dari kerikil tersusun dari mineral-mineral silika. Partikel
partikel tersebut dapat berbentuk membundar karena proses abrasi ketika tertransport oleh
angin atau air, atau mempunyai sudut sudut butiran yang tegas dan secara kasar mempunyai
ukuran yang sama (equidimensional). Partikel pertikel lempung muncul dari pelapukan kristal
batuan seperti feldspar, dan umumnya terdiri dari mineral mineral alumunium silikat. Secara
umum berbentuk pipih dengan suatu permukaan yang luas dibandingkan dengan beratnya.
Dikarenakan masanya yang terlalu kecil, maka sifat dan karakternya memiliki gaya atraksi
elektrostatis pada bidang permukaannya. Gaya ini dapat menyerap air terhadap
permukaannya, dengan ketebalan lapisan menjadi efektif melarutkan garam di dalam air.
33
Copyright@2012 By Djauhari Noor
Bab 3 Tanah dan Genesa Tanah
2012
3.7.1. Penyelidikan Geoteknik
Penyelidikan geoteknik adalah penyelidikan yang dilakukan oleh akhli geoteknik atau akhli
geologi teknik untuk memperoleh informasi atas sifat sifat fisik tanah atau batuan disekitar
suatu lokasi untuk perencanaan pekerjaan tanah atau pondasi untuk keperluan struktur
bangunan dan untuk memperbaiki distress terhadap tanah dan struktur bangunan yang
disebabkan oleh keadaan bawah permukaan. Penyelidikan geoteknik disini mencakup
eksplorasi permukaan dan bawah permukaan dari suatu lokasi. Kadangkala, metoda geofisika
juga dipakai untuk memperoleh data mengenai lokasi. Eksplorasi bawah permukaan seringkali
melibatkan pengambilan contoh tanah dan pengujian laboratorium dari sampel tanah yang
diambil. Elksplorasi permukaan dapat meliputi pemetaan geologi, pemakaian metoda metoda
geofisika dan sebagai seorang profesional geoteknik disarankan juga untuk melakukan survei
tinjau disekitar lokasi untuk mengamati kondisi fisik di lokasi. Untuk mendapatkan informasi
mengenai kondisi tanah dibawah permukaan, beberapa bentuk eksplorasi diperlukan. metoda
pengamatan tanah dibawah permukaan, mengambil sampel, dan menentukan sifat sifat fisik
tanah dan batuan termasuk membuat sumuran uji (test pit), paritan (terutama di lokasi lokasi
patahan dan bidang longsor), penggalian, dan pengujian ditempat.
3.7.2. Contoh Tanah
Penggalian dapat dilakukan melalui dua cara, yaitu dengan menggunakan diameter yang
besar dan diameter kecil. Galian dengan diameter yang besar jarang dilakukan dikarenakan
faktor keamanan dan biaya yang relatif lebih besar, namun demikian penggalian dengan
diameter besar kadangkala dilakukan untuk keperluan pengumpulan data, khususnya bagi
para ahli geologi atau akhli teknik untuk bisa menyajikan secara visual dan pengujian secara
manual dan menilai tanah dan susunan batuan langsung ditempatnya.
Penggalian
berdiameter kecil seringkali dipakai guna seoran akhli geologi atau akhli teknik menilai
potongan potongan tanah dan batuan hasil operasi pengeboran guna memperoleh sampel
sampel tanah pada kedalaman tertentu dan melakukan pengujian di tempat. Sampel tanah
untuk mendapatkan sampel dengan kondisi Terganggu (disturbed) atau Tidak terganngu
(undisturbed); walaupun sampel tak terganggu tidak benar benar terganggu. Sampel
terganggu (disturbed sample) adalah satu sampel dimana struktur tanahnya sudah
mengalami perubahan sehingga pengujian sifat sifat struktur tanahnya sudah tidak mewakili
kondisi di tempat asalnya (di lapangan), dan hanya sifat sifat dari butiran tanahnya saja yang
secara akurat dapat ditentukan. Pada sampel yang tak terganggu, kondisi sampel tanah
masih sama dengan kondisi tanah yang ada di lapangan dan memungkinkan untuk dilakukan
pengujian sifat sifat struktur tanahnya karena sifat sifatnya sudah mendekati kondisi tanah
yang terdapat di lapangan.
3.7.3. Eksplorasi Geofisika
Metoda geofisika sering dipakai dalam penyelidikan geoteknik untuk mengetahui dan menilai
tingkah laku lokasi dengan suatu survei seismik. Dengan cara mengukur kecepatan
gelombang shear pada tanah dapat diprediksi respon dinamis dari suatu tanah. Ada
beberapa metoda yang digunakan untuk menentukan kecepatan gelombang shear, yaitu :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
34
Crosshole method
Downhole method (with a seismic CPT or a substitute device)
Surface wave reflection or refraction
Suspension logging (also known as P-S logging or Oyo logging)
Spectral analysis of surface waves (SASW)
Reflection microtremor (ReMi)
Copyright@2012 By Djauhari Noor