Rajah 4.1a : Taburan tegasan pugak berkesan

  RESIPAN - TANAH UNIT 4 JERLUS OBJEKTIF Memahami tentang tanah jerlus dan

  Objektif Am : pengawalan resipan tanah

  Objektif Khusus : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:- 1. menerangkan proses pembentukan tanah jerlus

  2. menerangkan cara-cara untuk mengawal resipan melalui empangan tanah dan struktur Unit 3 sebelum ini menerangkan mengenai resipan yang berlaku dalam empangan tanah. Manakala dalam Unit 4, penekanan diberikan ke atas fenomena pasir jerlus, cara-cara mengatasinya serta pengawalan resipan dalam empangan tanah dan struktur penahan tanah.

  INPUT

  4.0 PENGENALAN

  Pernahkah anda melalui satu kawasan dimana tanah permukaan tidak boleh menerima beban dari tapak kaki anda yang menyebabkan kaki anda terjerlus ke dalam tanah? Kenapakah agaknya berlaku fenomena ini ? Kawasan tanah jerlus ini selalunya kelihatan basah serta kadangkala membuak-buak dan biasa kelihatan di tanah berpasir.

  4.1 PASIR JERLUS, “PIPING” DAN GELEMBUNG

  Perhatikan Rajah 4.1a yang menunjukkan taburan tegasan pugak berkesan (  v ‟) pada keadaan pengaliran ke atas. Nilai (  ) ke bawah

  v ‟) pada mana-mana ukur dalam (h

  2

  dari permukaan tanah ialah  v = h

  2 w

  ‟ „ - h  h Z

  Keadaan Statik

  Z 

  ‘  sat Z  Z _w

  (  v ) ’

  (  ) ( ) _v h c Keadaan h

  Z Pasir Jerlus

  (  v )  sat Z  w ( Z + h c ) ’ = 0 (  ) ( ) _v

  Rajah 4.1a : Taburan tegasan pugak berkesan

  Apabila turus yang menyebabkan pengaliran ke atas “h” ( turus hidrostatik lebihan) bertambah, nilai  v

  ‟ akan berkurangan sehingga bila h cukup besar , 

  v ‟ = 0.

  Jika tegasan berkesan sifar, butiran-butiran tanah tidak lagi bersentuhan antara satu sama lain dan menjadi terapung- apung di dalam air iaitu menjadi cair. Cecair tiada kekuatan ricih, jadi ia tidak dapat menahan berat benda-benda pejal. Keadaan ini dinamakan keadaan

  „pasir jerlus‟.

  Dalam sistem di atas, pencairan berlaku bila  sat Z = (Z + hc )  w Disusun semula persamaan di atas, kita dapati;

  h _c

  (   ) =  - sat w w

  Z h _{c   '}   _{sat  w } atau = = Z

    _{w w}

  h _c

  ini dinamakan “Kecerunan Hidraul Genting” :-

  Z h _{c '}  i c = = Z

   _w dimana „ = Berat unit berkesan tanah

  =   „

• sat w

  i boleh juga dihubungkan dengan sifat-sifat tanah Gs

  c

  dan e iaitu

  Gs

  

  1 i c =

  e

  1  Untuk tanah berbijian halus i = 1.0

  c Keadaan „Pasir Jerlus‟ dengan ini berlaku bila kecerunan hidraul yang sebenar naik sehingga mencapai i c .

  Banyak empangan tanah gagal disebabkan oleh terjadinya „piping„ pada dasar empangan itu.

  Halaju genting yang menyebabkan pencairan biasanya berlaku dekat tumit empangan - titik A di dalam Rajah 4.1b. Tanah berbijian halus dihakiskan dan keluar mendidih (“boils”) di permukaan sebelah hilir dan pencairan ini bergerak ke belakang di sepanjang lorong aliran hingga paip sampai ke permukaan di hulu. Kehilangan kekuatan ricih sepanjang paip ini menyebabkan empangan tidak stabil. Tindakan ini dikenali dengan kegagalan akibat „piping‟.

  Hulu hilir mendidih

  A

  piping

  Rajah 4.1b:

  Kegagalan akibat „piping‟ Gelembung dan apungan adalah hasil dari piping yang berterusan dan menyebabkan tanah bersebelahan dengan permukaan hilir empangan konkrit atau cerucuk tebing naik dan cair seperti yang ditunjukkan pada Rajah 4.1c. Jika turus yang menyebabkan aliran h iaitu turus hidrostatik lebihan cukup besar, pencairan dan pendidihan berlaku pada permukaan dalam dinding. Bila kesan ini merebak jauh dari dinding, daya penahan pada dinding hilang dan Terzaghi berjaya menunjukkan dengan ujian model yang mana kawasan yang terlibat sebelum kegagalan dinding berlaku ialah selebar d/2 di mana d adalah panjang cerucuk yang tertanam. hulu d/2 gelembung

  H hilir d

  Taburan turus hidrostatik lebihan lapisan tak telap lapisan tak telap

  

Rajah 4.1c: Kejadian gelembung dan apungan

  AKTIVITI 4A Uji kefahaman anda sebelum meneruskan input selanjutnya .....

  Sila semak jawapan anda pada maklumbalas berikutnya.

  SELAMAT MENCUBA ! ! Aktiviti 4A-1(i)

  

Rajah X

  h _c

  Rajah Y

  Antara rajah X atau Y, yang mana satukah keadaan berlakunya pembentukan keadaan pasir jerlus. Berikan alasan anda

  Aktiviti 4A-1(ii). Rujuk rajah aktiviti 4A-1(ii), dan tandakan di

  manakah berlakunya piping dan pendidihan pada satu empangan tanah.

  Hulu

  Rajah aktiviti 4A-1(ii)

  hilir

  MAKLUM BALAS Maklum balas Aktiviti 4A-1(i)

  h c Rajah X

  Rajah X menunjukkan keadaan berlakunya pembentukan pasir jerlus. Alasan : Terdapat turus hidrostatik berlebihan sehingga mengakibatkan pengaliran ke atas berlaku. Pada masa yang sama tegasan berkesan adalah sifar.

  Maklum balas Aktiviti 4A-1(ii)

  Hulu hilir pendidihan piping

  INPUT

  

4.2 CARA-CARA UNTUK MENGAWAL RESIPAN MELALUI

EMPANGAN TANAH DAN STRUKTUR PENAHAN TANAH.

  Umumnya diketahui bahawa kuantiti resipan bergantung kepada pekali keterlapan. Terdapat beberapa kaedah yang digunakan bagi mengurangkan kuantiti resipan :

  a. Menambahkan panjang laluan aliran dan panjang cerucuk. (menggunakan dinding perintang) b. Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur c. Menggunakan teras tanah liat

  d. Menggunakan selimut tanah liat

4.2.1 Menambahkan panjang laluan aliran (menggunakan dinding perintang atau cerucuk keping)

  Satu kaedah untuk menambahkan panjang laluan adalah dengan meletakkan dinding perintang dan kedudukannya perlulah dikenalpasti. Cara yang dijalankan adalah dengan meletakkan dinding perintang di beberapa tempat, kemudian lukis rangkaian aliran dan dapatkan kuantiti resipan bagi tiap-tiap tempat di mana dinding diletakkan. Tempat yang memberikan nilai yang paling minima adalah tempat yang paling sesuai untuk meletakkan dinding perintang. Berikut adalah beberapa contoh pada Rajah 4.2.1 di mana dinding perintang digunakan:

  Cerucuk keping Penambahan penusukan cerucuk keping dapat menambahkan panjang laluan aliran dan seterusnya dapat mengurangkan perpaipan

  a. Dinding perintang sebelah hilir (penanaman cerucuk)

  Dinding perintang sebelah hilir kawasan ini boleh di terap untuk mengurangkan nilai k dan seterusnya meninggikan faktor keselamatan terhadap perpaipan

  b. Dinding perintang sebelah hulu dinding perintang(cerucuk keping)

  

Rajah 4.2.1a: Penggunaan dinding perintang pada empangan konkrit

Rajah 4.2.1b : Penggunaan dinding perintang pada empangan konkrit

  Rajah 4.2.1c : Menambahkan panjang laluan dengan menambahkan

  kedalaman penusukan cerucuk

4.2.2 Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur

  Kaedah ini adalah dengan meletakkan surcaj atau apron penuras di atas bahagian hilir yang mana beratnya dapat menambahkan daya ke bawah dan seterusnya mengurangkan daya resipan. Rajah 4.2.2a menunjukkan kedudukan surcaj yang diletakkan pada empangan kekotak dan empangan konkrit. hulu cerucuk keping surcaj atau apron penuras hilir

  Rajah 4.2.2a Penggunaan surcaj di bahagian hilir

  a. Empangan kekotak Penambahan apron penuras di bahagian hilir dapat mengurangkan risiko berlakunya gelembung.

  b. Empangan konkrit surcaj atau hulu apron penuras di bahagian hilir hilir

  Rajah 4.2.2b Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi empangan konkrit c. Empangan tanah dengan apron penuras di bahagian hilir apron penuras di bahagian hilir

  

Rajah 4.2.2c(i): Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi empangan tanah

  apron penuras di bahagian hilir

  

Rajah 4.2.2c(i): Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi empangan tanah

  Dengan meletakkan apron penuras atau satu lapisan bahan tidak telap air pada satu jarak panjang tertentu, risiko berlakunya perpaipan di kawasan tersebut akan berkurangan.

  4.2.3 Meletakkan teras tanah liat Kaedah ini banyak digunakan pada empangan tanah.

  Contoh penggunaannya adalah seperti pada Rajah

  4.2.3 teras tanah liat empangan tanah

  Dinding penatang tanah liat

  Lapisan tak telap

  Rajah 4.2.3: Penggunaan teras pada empangan tanah

  4.2.4 Menggunakan selimut tanah liat Kaedah ini juga digunakan pada empangan tanah.

  Rajah 4.2.4 menunjukkan contoh penggunaan selimut tanah liat ini.

  Teras tanah liat empangan tanah selimut sebelah hulu

  

Rajah 4.2.4 : Penggunaan selimut tanah liat pada empangan tanah

  AKTIVITI 4B

Uji kefahaman anda sebelum meneruskan input selanjutnya .....

  Sila semak jawapan anda pada maklumbalas berikutnya.

  SELAMAT MENCUBA ! ! Aktiviti 4B-1(i)

  Berikan dua kaedah yang boleh digunakan untuk mengurangkan resipan dalam empangan konkrit. i............................................................... ii..............................................................

  Aktiviti 4B-1(ii)

  Berdasarkan rajah X dan Y di bawah, sila berikan cadangan dengan melakarkan pada rajah yang disediakan cara-cara untuk mengurangkan resipan atau perpaipan atau pendidihan pada struktur yang diberikan.

  Rajah X

  cerucuk keping empangan tanah

  Rajah Y

  MAKLUM BALAS Maklum balas Aktiviti 4B-1(i)

  Untuk mengurangkan resipan dalam empangan konkrit, kaedah berikut boleh digunakan : i. dengan menggunakan apron penuras di bahagian hilir ii. dengan menanam cerucuk keping atau dinding perintang di bahagian hilir empangan.

  Maklum balas aktiviti 4B-(ii)

  Cadangan untuk mengurangkan gelembung / perpaipan / pendidihan seperti pada lakaran di bawah :

  Rajah X

  cerucuk keping tambah apron tambah panjang penuras di cerucuk yang bahagian hilir tertanam

  Rajah Y

  empangan tanah tambahkan apron penuras dibahagian hilir

  PENILAIAN KENDIRI Anda telah menghampiri kejayaan.

  

Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri ini bagi

mengetahui objektif unit ini telah tercapai. Jika ada masalah yang timbul, ........ Sila berbincang dengan pensyarah anda. SELAMAT MENCUBA ! ! ! SEMOGA BERJAYA ! ! ! SOALAN 1

  a. Terangkan dengan bantuan rajah tentang perkara-perkara berikut :- i. pasir jerlus ii. piping atau perpaipan iii. gelembung

  b. Terangkan TIGA (3) kaedah dengan bantuan rajah bagaimana pengawalan resipan dilakukan.

MAKLUM BALAS KENDIRI

  Adakah anda telah mencuba dahulu ? Jika YA, Sila semak jawapan anda.

  Jawapan 1

  a. i. pasir jerlus Pasir jerlus adalah suatu keadaan dimana butiran- butiran tanah tidak lagi bersentuhan antara satu sama lain dan menjadi terapung-apung di dalam air akibat dari akibat dari pengaliran resipan ke permukaan tanah dari bawah. h _c

  Keadaan h Pasir Jerlus

  Cecair tiada kekuatan ricih, jadi ia tidak dapat menahan berat benda-benda pejal. Jadi semua bahan pepejal di permukaan tanah akan menjadi tidak stabil dan terjerlus ke bawah ii. piping atau perpaipan piping atau perpaipan adalah satu keadaan dimana turus hidrostatik yang tinggi mengakibatkan pengaliran dinamik air bawah tanah menyebabkan terbentuk „paip-paip‟ semulajadi.

  Hulu hilir

  

„piping‟ atau perpaipan yang terbentuk

  (rujuk mukasurat C4009/4/3 dan C4009/4/4) iii. gelembung Gelembu ng ialah akibat dari fenomena perpaipan „piping‟ yang berterusan dan menyebabkan tanah bersebelahan dengan permukaan hilir empangan konkrit atau cerucuk tebing naik dan cair. d/2 gelembung cerucuk tebing lapisan tak telap

  (rujuk mukasurat C4009/4/4) b. TIGA (3) kaedah pengawalan resipan dilakukan terdiri dari yang berikut:- i. Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur ii. Menggunakan teras tanah liat iii. Menggunakan selimut tanah liat i Meletakkan surcaj atau apron penuras di bahagian hilir struktur

  Surcaj atau apron penuras diletakkan di atas bahagian hilir yang mana beratnya dapat menambahkan daya ke bawah dan seterusnya mengurangkan daya resipan. Rajah di bawah menunjukkan kedudukan surcaj yang diletakkan pada empangan kekotak dan empangan konkrit.

  a. Empangan kekotak Penambahan apron penuras di bahagian hilir dapat mengurangkan risiko berlakunya gelembung. cerucuk keping surcaj atau apron penuras hulu hilir

  Rajah i :

  Penggunaan surcaj di bahagian hilir b. Empangan konkrit surcaj atau hulu apron penuras di bahagian hilir hilir

  Rajah ii : Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi empangan konkrit

  c. Empangan tanah dengan apron penuras di bahagian hilir

  Rajah iii :

  Penggunaan surcaj di bahagian hilir bagi apron penuras empangan tanah di bahagian hilir

  Rajah iv :

  Penggunaan surcaj di bahagian apron penuras hilir bagi di bahagian empangan tanah hilir

  Dengan meletakkan apron penuras atau satu lapisan bahan tidak telap air pada satu jarak panjang tertentu, risiko berlakunya perpaipan di kawasan tersebut akan berkurangan.

ii Meletakkan teras tanah liat Kaedah ini banyak digunakan pada empangan tanah.

  Contoh penggunaannya adalah seperti pada rajah v. teras tanah liat

  Rajah v :

  Penggunaan teras pada empangan empangan tanah tanah

  Dinding penatang tanah liat

  Lapisan tak telap iii. Menggunakan selimut tanah liat Kaedah ini juga digunakan pada empangan tanah. Rajah vi menunjukkan contoh penggunaan selimut tanah liat ini.

  Teras tanah liat

  Rajah vi :

  Penggunaan selimut tanah empangan tanah liat pada selimut sebelah hulu empangan tanah