GEOTEKNIK

(Prinsip-prinsip
Rekayasa Geoteknis)
The University of Texas at El Paso
Alih Bahasa:
lnstitut Teknologi 10 Nopember, Surabaya
n. H. Baping Raya No. 100
Ciracas, Jakarta 13740
le-mail: mahameru@rad.net.id
(Anggota IKAPI)

Daftar lsi
KATA PENGANTAR ............................................................................................................ .......... ix
KATA PENGANTAR DARI PENERJEMAH................................................................................ x1
Bab 9 Kekuatan Geser Tanah .................................................................................... 1
9-1 Kriteria Keruntuhan Menurut Mohr - Coulumb ............................................... 1
Kemiringan Bidang Keruntuhan AJdbat Geser.................... ...................... 3
Hukum Keruntuhan Geser pada Tanah Jenuh Air .................................... 4
9-2 Penentuan Parameter-parameter Kekuatan Geser Tanah di Laboratorium....... 5
Uji Geser Langsung Kondisi Air Teralirkan (Drained) pada Pasir dan
Lempung Jenuh Air..................................................................................... 8
Ulasan Umum tentang Keterandalan Uji Geser Langsung ....................... 10
9-3 Uji Geser Triaksial.............................................................................................. 10
Uji Air-Teralirkan Terkonsolidasi (Consolidated-drained Test)............... 11
Sudut Geser Kondisi Air Teralirkan (Drained) untuk Tanah Lempung
Terkonsolidasi Normal (Normally Consolidated Clay)............................. 17
Uji Air-Termampatkan Terkonsolidasi (Consolidated-Undrained Test) .. 17
Uji Air-Termampatkan-Tak Terkonsolidasi (Unconsolidated-Undrained) 22
9-4 Uji Teka:nan Tak Tersekap pada Tanah Lempung Jenuh Air .. ........................ 24
9-5 Ulasan Umum tentang Uji Triaksial ....... ........................................................... 26
9-6 Gnris Kedudukan Tegangan (Stress Path) ......................................................... 27
Grafik cr
1
' dengan cr
3
'............................................................. ...................... 27
Grafik p' dan q' ........................................................................................... 28
9-7 Kesensitipan dan Thixotropy dari Tanah Lempung .......................................... 33
9-8 Kohesi Keadaan Air Termampatkan (Undrained) dari Deposit Tanah-tanah
Terkonsolidasi Normal dan Terkonsolidasi Lebih..... ........................................ 34
9-9 Uji Geser Vane.................................................................................................... 36
9-10 Cara Lain untuk Menentukan Kekuatan Geser Air tak Teralirkan (Undrained)
dari Tanah-tanah Kohesif......................................... ........................................... 39
9-11 Kekuatan Geser dari Tanah Kohesif tak Jenuh...................................... ........... 40
Soal-soal ....................................................................................................... 41

,..
vi Mekanika Tanah Jilid 2
Bab 10 Tekanan Tanah ke Samping . ... ............ ... ................ ...... ... ... ............ .... ... ... ... ... 47
10-1 Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At Rest)............................................... 47
Tekanan Tanah dalam Keadaan Diam (At Rest) untuk Tanah yang
Terendam Air Sebagian. ....... ..... .. .... ....... ........ ............. .. ........... .... .. ... .......... 48
10-2 Tekanan Tanah Alctif dan Pasif Menurut Rankine............................................ 51
Kondisi Alctif Menurut Rankine .. .... ... ......... ............................................... 51
Pengaruh Pergerakan Tembok .. ..... . ... .. ....................................................... 53
10-3 Diagram dan Distribusi Tekanan Tanah Ke Samping yang Bekerja pada
Tembok Penahan .. ... ............................................................................................ 56
A Urugan di Belakang Tembok (Backfill}-Tanah tidak Berkohesi dengan
Pennukaan Datar ......................................................................................... 56
B. Urugan di Belakang Tembok (Backfill) Tanah tidak Berkohesi Teren-
dam Air Sebagian dan Diberi Beban Surcharge ...... ...... ............ .... ....... .... 57
C. Urugan di Belakang Tembok (Backfill) Tanah Berkohesi dengan Pennu-
kaan Datar. ................................................................................................... 59
10-4 Tembok Penahan dengan Pennukaan Kasar.. ......... .. .. .. .. ................................... 68
10-5 Teori Tekanan Tanah Menurut Coulomb........................................................... 70
Kondisi Aktif....... .. .. ....... .... .... ........ .. .. .... .. ....... .............. ......... .. .... ...... .. .... ... 70
Kondisi Pasift............................................................................................... 74
10-6 Penyelesaian Cara Gratis untuk Tekanan Tanah Aktif Menurut Coulomb .... . 74
10-7 Titik Tangkap Resultan Gaya Aktif................... ......... .. ........ ............. ............. .. . 77
10-8 Analisis Pendekatan dari Gaya Aktif yang Bekerja pada Tembok Penahan ... 79
10-9 Penyelesaian Cara Gratis untuk Gaya Aktif yang Bekerja pada Tembok
Penahan dengan Urugan Tanah Kohesif.... .. ... .. ........ .. .... .... ..... ...... .. ........ .......... 80
10-10 Gaya Aktif pada Tembok Penahan Akibat Gempa...... ........... ........ .................. 83
Lokasi Garis Kerja Gaya Resultan, Pae ..···················· ···-· .......... ...... ....._..... ............................ 85
10-11 Tekanan Tanah Pasif pada Tembok Penahan dengan Bidang Longsor
Melengkung . ........................................................................................................ 87
Perilaku Spiral Logaritma . .......................................................................... 87
Prosedur Mencari Blok Keruntuhan dengan Cara Coba-coba . ... .............. 88
Perbandingan Antara Beberapa Metode Blok Keruntuhan Coba-coba
untuk Menentukan Tekanan Pasif. ........ ...... ... .. ............... ..... .... ...... ...... ...... 90
Tekanan Pasif dengan Metode Potongan... ..... .. .... ................... .................. 90
10-12 Teori Elastisitas Tekanan ke Samping pada Tembok Penahan Akibat Beban 92
Beban Titik .................................................................................................. 92
Beban Garis . ................................................................................................ 93
Beban Lajur ....... ...... .... .... .......... .... .................. .... .... .. .... .. ... .. .. .. .... .. ..... .. ...... 94
Galian Berturap (Braced Cuts) .... ....... .. ...... ... ...... .. .. .. .... .. ... ....... ..... .... .... .... 97
Penentuan Besamya Gaya Aktif pada Sistem Turap untuk Galian dalam
Tanah Berbutir... .. ... ..................................... .................... ............ ................ 98
Gaya Aktif pada Sistem Turap untuk Galian dalam Tanah Kohesif
(t/J = 0)........................................................................................................ 101
10-13 Distribusi Tekanan untuk Perencanaan Turap Tumpuan dan Penyangga . ....... 105
Contoh 10-14............................................................................................... 105
Soal-soal.............. ...................;..................................................................... 108
Notasi ........................................................................................................... 112
Bab 11 Daya Dukung Tanah untuk Pondasi Dangkal ..... .......... ....... .. ................ ...... 115
11-1 Daya Dukung Batas Tanah untuk Pondasi Dangkal .... .... ........... .. .. .. ... .. .. .. ... .. .. 117

11-2
11-3
11-4
11-5
11--6
11-7
11-8
Persamaan Daya Dukung Batas Menurut Terzaghi.......................................... .
Pengaruh Permukaan Air Tanah........................................................................ .
Angka Keamanan ............................................................................................... .
Persamaan Urnurn Daya Dukung........................................................................
Beban Batas Pondasi Dangkal yang Dibebani Tak Sentris ............................. .
Pondasi Dangkal di Atas Tanah Berlapis......................................................... .
Daya Dukung Pondasi di Atas Tanah Lempung Berlapis....................... .
Pondasi di Atas Tanah Pasir Berlapis:
Pasir Padat Berada di Atas Pasir Lepas.....................................................
Pondasi di Atas Tanah Pasir yang Berlapis:
Pasir Lepas Bl!rada di Atas Pasir Padat.................................................... .
Uji Beban (Load Test) di Lapangan................................................................. .
vii
117
122
124
129
134
136
136
139
141
146
11-9 Daya Dukung Pasir Berdasarkan Besar Penurunan ....... .. .. .. .. .. .... ... ..... .... .... .... .. 150
11-10 Variasi Angka Keamanan Menurut Waktu untuk Pondasi di Atas Tanah
Berlempung ..... .... ... .. ... .... ......... ... .... ........ ... .... .. ......... ... ...... .. ... .......... ... .. .... .. ..... ... 153
11-11 Contoh Kasus untuk Mengevaluasi Daya Dukung Batas . .... ..... .. ......... .... .... .... 154
11-12 Daya Dukung Pondasi Dalam... .. .. ...................................................................... 157
12-1
12-2
12-3
12-4
12-5
12--6
12-7
12-8
12-9
Soal-soal....................................................................................................... 157
Notasi .............. ...... ........... .. ... .. ... ............. ......... .......... .. ........ ..... ..... ............ .. 162
Angka Keaman::tn ................................................................................................
Stabilitas Talud Menerus Tanda Rembesan...................................................... .
Stabilitas Talud Menerus dengan Rembesan ..........................•..........................
Talud dengan Tinggi Terbatas-Umum ...............................................................
Analisis Talud dengan Tinggi Terbatas dengan Bidang Longsor Rata
(Metode Culmann).......................................................................................
Analisis Talud dengan Tinggi Terbatas dengan Bidang Longsor Silinder
Lingkaran Umum....................................................... :.. .... ..... .... .. ... .... .... ... ...... ....
Analisis Stabilitas dengan Cara Prosedur Massa (Bidang Longsoran
Berbentuk Silinder Lingkaran)........................................................................... .
Talud dalam Tanah yang Homogen dengan 4J > 0 ...................................
Kontour dari Angka Keamanan yang Sama ......................................................
Metode Irisan (Method of Slices) ......................................................................
Metode Irisan Bishop yang disederhanakan ............................................. .
Analisis Stabilitas dengan Metode Irisan untuk -Rembesan yang Tetap..........
165
167
169
172
172
176
177
183
186
187
190
193
12-10 Grafik dari Cousins .. .. .. .... ..... .... ... .... ....... .... ........ .... .... .. .. .... ..... ... .... .... ... ... ....... .. . 194
12-11 Fluktuasi Angka Keamanan Talud Timbunan Lempung di Atas Lempung
Jenuh .... . . . . . . .. . . . . . . . . . ........... ............................. ............. . . . . . . . ................................... 200
12-12 Kasus Lapangan tentang Keruntuhan Talud.. ..... ... .... ........ ..................... ...... ..... 204
13-1
13-2
13-3
Soal-soal....................................................................................................... 209
Notasi . .. ........ . .. ... .. . .... .... . ... . .... . ... . .... . . ... .... ... .... ........... ..... ... .... ... .. .. . .... ... . .... . . 213
Perencanaan Eksplorasi Tanah............................................................................
Metode Pengeboran........................................................................................... ..
Metode Pengambilan Sampel Tanah................................................................ ..
216
217
221

viii Mekoniko Tonoh Jilid 2
Pengambilan Sampel Tanah dengan Alat Split Spoon Standar (Tabung
Bela-Dua-dua)....... ......... ....... ... ... .... ...................... ... .... ................................ 221
Pengambilan Sampel Tanah dengan Tabung Berdinding Tipis. ............ ,.. 223
13-4 Kerusakan pada Sampel Tanah (Sample Disturbance)...................................... 224
13-5 Hubungan-hubungan untuk Uji Penetrasi Baku (Standard Penetration Test) .. 224
13-6 Uji Lapangan Lainnya......... ........ ............ .................. ........................... ............... 226
Uji Geser Vane............................................................................................ 227
Uji Tekanan Meter (Pressuremeter) pada Lubang Bor........ ..... ................ 227
Uji Penetrasi Kerucut (Cone Penetration Test) atau Sondir....... ..... ......... 229
Uji Geser pada Lubang Bor........... ............................. ................................ 230
13-7 Pengambilan Sampel Batuan (Rock Coring) ................ ............................... ...... 232
13-8 Laporan dari Eksplorasi Tanah...... ..... .. ............... ...... ......................... .............. .. 233
Soal-soal....................................................................................................... 235
Notasi............................ ................................. .................... .......... ................ 236
Lampiran ..... ............... .................................................................................. 238
Indeks. .. .... .... .... .... .. ... .... ..... . .... ..... ... ... . . .... ........ .. ... .... .... ... .. ........... ...... .... ..... 243

Kata Pengantar
Buku "Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis" ini pada mulanya ditulis sebagai mata kuliah pendahuluan
yang harus diambil oleh mahasiswa di tingkat S-1. Isinya kemudian dikembangkan sesuai dengan
pengalaman saya mengajar selama sepuluh tahun terakhir ini. Buku ini terdiri dari tiga belas bab. Urutannya
hampir sama dengan urutan materi kuliah yang diberikan di dalam kelas. Masalah penyelidikan tanah
bagian bawah, yaitu Bab 13, dicakup dalam mata kuliah Pengantar Mekanika Tanah (Introductory
Geotechnical Engineering) ini. Tetapi, beberapa pengajar lain lebih senang memasukkan bab tersebut ke
dalam mata kuliah Teknik Pondasi ("Foundation Engineering").
Penelitian dan pengembangan prinsip-prinsip dasar teknik geoteknis - yaitu mekanika tanah dan
mekanika batuan - dan pemakaiannya dalam analisis dan perencanaan pondasi telah berkembang dengan
pesat pada empat puluh tahun terakhir ini. Tentunya pengarang ingin sekali memasukkan sempa
perkembangan-perkembangan mutakhir tersebut ke dalam bukunya; tetapi, karena buku ini ditujukan
tmtuk mata kuliah pendahuluan, maka di dalam buku ini lebih ditekankan prinsip-prinsip dasar saja tanpa
memasukkan terlalu banyak rincian-rincian dan pilihan-pilihan yang mungkin dapat membingungkan
mahasiswa.
Pengajar harus menekankan perbedaan antara mekanilca tanah dan teknik pondasi. Mekanika tanah
adalah cabang dari ilmu teknik yang mempelajari perilaku tanah dan sifat-sifatnya yang diakibatkan oleh
tegangan dan regangan dalam keadaan yang paling ideal. Teknik ponda_si adalah aplikasi prinsip-prinsip
mekanika tanah dan geologi dalam perencanaan dan pembangunan pondasi untuk gedung, jalan, bendungan,
dan lain-lain. Perkiraan dan pendugaan terhadap kemungkinan adanya penyimpanan di lapangan dari
kondisi ideal pada mekanika tanah sangat penting dalam perencanaan pondasi yang benar, sebab keadaan
tanah di lapangan pada umumnya tidak homogen. Agar suatu bangunan dapat berfungsi secara sempuma,
seorang insinyur dengan latar belakang ilmu mekanika tanah yang cukup harus dapat membuat perkiraan
dan pendugaan yang tepat tentang kondisi tanah di lapangan. Buku ini memberikan latar belakang ilmu
mekanika tanah tersebut.
"Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis" ini menjelaskan semua isinya secara sederbana sehingga mudah
dimengerti oleh mahasiswa. Satuan-satuan Inggris dan SI telah digunakan dalam buku ini, dan beberapa
contoh soal yang menggunakan kedua satuan tersebut diberikan di dalam tiap-tiap bab. Sejumlah soal
soal diberikan pada bagian akhir dari tiap-tiap bab sebagai pekerjaan rumah.

X
Ucapon Terima Vcsih
Isteri saya. Janice, telah mengetik naskah buku ini beberapa kali selama persiapannya. Dia juga menggambar
beberapa gambar dan grafik kasar yang dicantumkan dalam buku ini. Saya terus terang berhutang budi
atas semuanya ini. Saya juga mengucapkan terima kasih kepada Dr. Haskel Monroe, Rektor The University
of Texas di El Paso, Amerika Serikat, atas segala dorongan dan sokongan untuk kesempumaan buku ini.
Beliau telah banyak membantu dalam penyelesaian proyek ini.
Saya juga berterima kasih kepada profesor Robert D'Andrea, Worcester Polytechnic Institute, J.K.
Jeyepalan, University of Wisconsin, Robert Koemer, Drexel University, Shiou-San Kuo, University of
Central Florida, M.C. Wang, Penn State University, dan Thomas F. Zimmie, Rensselaer Polytechnical
Institute atas bantuan mereka dalam memeriksa naskah buku ini.
Saya berhutang budi pada PWS Engineering atas kemauan mereka melaksanakan proyek ini. Ucapan
terima kasih khusus saya tujukan kepada Ray Kingman, Manajer Editor, Henry Staat, Direktur Pemasaran,
dan Nancy Tandberg, Perwakilan Pemasaran Senior untuk PWS, atas pengertian dan dorongan yang
mereka berikan selama persiapan naskah ini. Terima kasih juga saya ucapkan untuk Profesor Paul C.
Hassler di The University of Texas di El Paso aatas bantuan dan sokongannya.
Braj�1 M. Das

Kata Pengantar dari
Penerjemah
Buku "Principles ofGeotechnical Engineering" oleh Braja M. Das telah dipakai pada beberapa Universitas
terkemuka di USA sebagai buku pegangan pokok (text book) untuk mata kuliah Mekanika Tanah tingkat
Undergraduate, setara S-1 di Indonesia. Buku ini dianggap relatif lebih baik daripada buku-buku pegangan
untuk Undergraduate yang lain karena buku ini menyajikan hal-hal mekanika tanah secara lebih lengkap,
tetapi dengan sistematika penyajian yang sederhana dan tidak terlalu bertele-tele dalam penulisan teorinya.
Mahasiswa dengan mudah dapat mengikuti buku ini, terutama bagi mereka yang baru pertama kali
mengenal mekanika Tanah.
Buku asli karangan Braja M. Das ini terdiri atas 13 bab, dan di USA buku ini merupakan bahan
kuliah yang lengkap selama satu semester untuk mata kuliah Mekanika Tanah Dasar. Akan tetapi untuk
Indonesia, karena sistematika pengajaran dan bobot kredit yang berbeda, mata kuliah Mekanika Tanah
Dasar harus dibagi menjadi dua semester yaitu Mekanika Tanah 1 dan 2. Oleh sebab itu dianggap perlu
untuk membagi terjemahan dari buku ini menjadi dua buku (Jilid 1 dan 2). Juga dengan menjadikannya
dua jilid, masing-masing buku dapat dibeli untuk semester yang bersangkutan, sehingga diharapkan dapat
meringankan beban mahasiswa.
Garis besar isi dan urutan mata kuliah Mekanika Tanah di Indonesia telah diuraikan dalam buku
KONSORSIUM TEKNOLOGI untuk TEKNIK SIPIL tahun 1981. Secara umum, isi mata kuliah tersebut,
menurut konsorsium, adalah sama dengan isi buku ini hanya konsorsium tidak merinci lebih lanjut mana
yang masuk Mekanika Tanah 1 dan mana yang Mekanika Tanah 2. Untuk itu, penerjemah sebagai
pengajar di Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan ITS (lnstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya)
dalam hal ini mengikuti selabus dari Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan ITS tahun 1984 yang merupakan
penjabaran langsung dari konsorsium tersebut. Oleh sebab itu urutan bab-bab dalam buku terjemahan
Jilid 1 dan 2 disesuaikan dengan isi dari buku selabus Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan ITS. Perubahan
urutan bab-babnya adalah sebagai berikut:
a. Buku Jilid 1 untuk mata kuliah Mekanika Tanah 1, Bab 1 sampai 7 sama urutannya seperti Bab 1
sampai 7 pada buku aslinya. Bab 8 di buku terjemahan merupakan Bab 12 dari buku aslinya.
b. Buku Jilid 2 untuk mata kuliah Mekanika Tanah 2, Bab 9 sampai 12 dari buku teijemahan adalah
merupakan Bab 8 sampai 11 dari buku aslinya. Bab 13 sama dengan Bab 13 dari buku aslinya.

· xii Mekoniko Tonoh Jilid 2
Harap diingat bahwa di samping mala kuliah Mekanika Tanah I dan ll di Indonesia untuk kurikulum
S-1 Teknik Sipil masih ada mala kuliah Teknik Pondasi yang tidak tennasuk dalam mala kuliah mekanika
tanah tersebut di alas. Diharapkan para pengajar Mekanika Tanah di Indonesia menyesuaikari bahan
kuliah mereka sesuai dengan buku ini.
Terima kasih,
Surabaya, 17 Januari 1993
Ir. Noor Endah Mochtar M.Sc. Ph.D.
Ir. lndra Surya B. Mochtar M.Sc. Ph.D.

BAB
9
Kekuatan ·Geser Tanah
Kelcuatan geser suatu massa tanah merupakan perlawanan internal tanah tersebut per satuan luas terhadap
keruntuhan atau pergeseran sepanjang bidang geser dalarn tanah yang dimaksud. Untuk menganalisis
masalah stabilitas tanah seperti daya dulcung, stabilitas talud (lereng), dan tekanan tanah ke sarnping pada
turap maupun tembok penahan tanah, mula-mula kita harus mengetahui sifat-sifat ketahanan penggesemya
tanah tersebut.
9-1 KRITERIA KERUNTUHAN MENURUT MOHR-COULOMB
Mohr (1980) menyuguhkan sebuah teori tentang keruntuhan pada material yang menyatakan bahwa
keruntuhan terjadi pada suatu material akibat kombinasi kritis antara tegangan normal dan geser, dan
bukan hanya akibat tegangan normal maksimum atau tegangan geser maksimum saja. Jadi, hubungan
antara tegangan normal dan geser pada sebuah bidang keruntuhan dapat dinyatakan dalarn bentuk berikut
(Garnbar 9-la).
(9-1)
Garis keruntuhan (failure envelope) yang dinyatakan oleh Persarnaan (9-1) di atas sebenamya berbentuk
garis lengkung seperti terlihat pada Garnbar 9-lb. Untuk sebagian besar rnasalah-masalah mekanika
tanah, garis tersebut culcup didekati dengan sebuah garis lurus yang menunjukkan hubungan linear antara
tegangan normal dan geser (Coulomb; 1776). Persamaan itu dapat kita tulis sebagai berilcut:
't1 = c + <J tan tP (9-2)
dengan
c = kohesi
tP = sudut geser-intemal
Hubungan di atas disebut juga sebagai krileria keruntuhan Mohr-Coulomb.
Sekarang marilah kita bahas makna garis keruntuhan tersebut. Bila tegangan normal dan geser pada
sebuah bidang dalam suatu massa tanah sedernikian rupa sehingga tegangan-tegangan tersebut dapat

2
T
1
't
�Bidang
keruntuhan
·. '•
• ._s
; ..
· ·.·- ...
·::_.
lt}
ce
B
/--�Hukum keruntuhan� � .....-_..
dari Mohr-Coulomb _
�
(b)
A e
Garis keruntuhan
menurut Mohr
Tegangan oonnal
Mekaniko Tonoh Jilid 2
Gambar 9-1 Garis keruntuhan menurut Mohr dan hukum keruntuhan dari Mohr-Coulomb.

Bob 9 • Kekuatan Geser Tanah
3
digambarkan sebagai titik A dalam Gambar 9-lb, maka keruntuhan geser tidak akan terjadi pada bidang
tersebut. Tetapi hila tegangan normal dan geser yang bekerja pada suatu bidang lain dapat digambarkan
sebagai titik B (yang tepat berada pada garis keruntuhan), maka keruntuhan geser akan terjadi pada
bidang tersebut. Suatu keadaan kombinasi tegangan yang berwujud titik C tidaklah mungkin terjadi
karena bila titik tersebut tergambar di atas garis keruntuhan, keruntuhan geser pasti sudah terjadi
sebelumnya.
Kemiringan Bidang Keruntuhan Akibat Geser
Pembahasan kita sebelumnya tentang kriteria keruntuhan Mohr-Coulomb, menyatakan bahwa keruntuhan
geser (keruntuhan akibat geser) akan terjadi bila tegangan geser pada suatu bidang mencapai syarat batas
yang dirumuskan oleh Persamaan (9-2). Untuk menentukan kemiringan bidang keruntuhan dengan bidang
utama besar (major principal plane), marilah kita lihat Gambar 9-2. Bila bidang keruntuhan tersebut
membentuk sudut (} dengan bidang utama besar, menurut ilmu mekanika kita dapat mencari harga tegangan
normal dan geser yang bekerja pada bidang tersebut sebagaimana kita nyatakan dalam Persamaan (8-8)
dan (6-9). Jadi,
dan
cr +cr cr - crI 3 + _
I __l_ COS 2 ()
2 2
Dengan mensubstitusikan kedua persamaan-persamaan sebelumnya ke dalam Persamaan 8-2 akan
menghasilkan
atau
l--0-') sin 2 e = c + [(cr1 �cr
3 )+ (cr
1 �cr
3 ) cos 2 e] tan �
2
sin 28 - cos"e tan �
a,
r:·::·•:·'�'·.· .' ,,,�rl;'!?'/,.,,. ·:•. '';;jl
·. . . ..
�? ..
·".
fi.' ..�· · 0
� ..
._ :
: •.�..1..
. ...-:
;.;, '&• • &;
· . · �...
: •. ::..r
I .-
• f .:t· ·....
Gambar 9-2 Kemiringan bidang keruntuhan dengan bidang utama besar di dalam tanah
(9-3)

4 Mekoniko Tonoh Jilid 2
Untuk harga-harga cr3 dan c tertentu, kondisi runtuh akan ditentukan oleh harga minimum dari
tegangan utama besar 0'1• Bila harga 0'1 adalah minimum, maka harga (t · sin 2 9 - cos2 9 · tan �)
pada Persamaan (9-3) hart�slah maksimum. Jadi,
atau
_!j_ (_!_ · sin 29 - cos
2
8 · tan tP) = 0
d(:J 2
cos2 f) - sin:! e + 2 sin f) cos () . tan t/J = 0
Persamaan (9-5) memberikan hubungan baru:
() = 450 + t
2
(9-4)
(9-5)
(9-6)
Gambar 9-3 menunjukkan gambaran separuh lingkaran Mohr yang mewakili kondisi tegangan pada
saat keruntuhan pada suatu rnas a tanah. Garis keruntuhan yang dinyatakan oleh persamaan -r1 = c + cr
tan If' menyinggung lingkaran Mohr pada titik X. Jadj, keruntuhan geser yang terjadi pada bidang tertentu
dapat k.ita nyatakan dengan lingkaran berjari-jari OX, dan bidang tersebut haru membentuk kemiringan
sudut 9 = 45° + � terhadap bidang utama besar.
Bila harga () = 45° + -!- dimasukkan ke dalam Persamaatt (9-3) dan kemudian disederhanakan,
akan menghasilkan
l
c
T a,

8
0 Tegangan normal
Gambar 9-3 Lingkaran Mohr dan garis keruntuhan
(9-7)
Akan tetapi, Persamaan (9-7) tadi juga dapat dengan mudah diturun�an dengan menggunakan lingkaran
Mohr dan ilmu ukur sederhana.
Hukum Keruntuhan Geser pada Tanah Jenuh-Air
Pada tanah jenuh air, besar tegangan normal total pada sebuah titik adalah sama dengan jumlah tegangan
efektifnya ditambah dengan tegangan air pori, atau
O'=cr' +u
Tegangan efektif cr', diterima oleh bagian butiran padat dari tanah. Jadi berdasarkan prinsip mekanika
tanah, Persamaan (9-2) dapat ditulis lagi menjadi
-r1 = c + (cr- u) tan t/J = c + cr' tan t/J (9-8)

Bob 9 • Kekuatan Geser Tanoh 5
Hanya c dari tanah pasir dan lanau anorganik adalah sama dengan nol. Untuk tanah lempung yang
terkonsolidasi-normal, harga c juga dapat dianggap sama dengan nol. Tanah lempung terkonsolidasi-lebih
mempunyai harga c > 0. Sudut geser internal 1/J, kadang-kadang juga disebut sudut geser air teralirkan
(drained angle of friction). Harga-harga 1/J yang umum dijumpai pada tanah diberikan pada Tabel 9-1.
9-2 PENENTU.A:N PARAMETER-PARAMETER KEKUATAN
GESER TANAH Dl LABORATORIUM
Harga parameter-parameter kekuatan geser tanah dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium,
yaitu terutama dengan melakukan dua pengujian pokok uji geser langsung (direct shear test) dan uji
triaksial (test triaxial). Prosedur untuk melakukan masing-masing pengujian tersebut akan kita bahas lebih
terinci pada bagian berikut.
Uji Geser Langsung
Ini adalah· pengujian tertua dan dalam bentuk yang paling sederhana untuk suatu susunan uji geser.
Bentuk gambar diagram dari alat uji geser langsung ini terlihat pada Gambar 9-4. Alat uji tersebut
TABEL 9-1 Harga-harga yang umum dari sudut geser internal
kondisi drained untuk pasir dan lanau
Tipe tanah
Paslr: but/ran bulat
Renggang/lepas
Menengah
Padat
Paslr: but/ran bersudut
Renggang/lepas
Menengah
Padat
Ker/k/1 bercampur pas/r
Lanau
tXdeg)
27-30
3Q-35
35-38
3Q-35
35-40
40-45
34-48
26-35
Gaya geser
Kotak geser
dari logam
Gambar 9-4 Diagram susunan alat uji geser Jangsung.

6
terdiri dari sebuah kotak logam berisi sampel tanah yang ak:an diuji. Sampel tanah tersebut dapat berbentuk
penampang bujur sangkar atau lingkaran. Ukuran sampel tanah yang umum digunak:an ialah sekitar 3
sampai 4 inchP (1935,48 sampai 2580,64 mm2) luas penampangnya dan tingginya 1 inchi (25,4 mm).
Kotak tersebut terbagi dua sama sisi dalam arah horisontal. Gaya normal pada sampel tanah didapat
dengan menaruh suatu beban mati di atas sampel tanah tersebut. Beban mati tadi dapat menyebabkan
tekanan pada sampel tanah sampai 150 psi (1034,2 kN/m2). Gaya geser dil,erikan dengan mendorong sisi
kotak sebelah atas sampai terjadi keruntuhan geser pada tanah.
Tergantung dari jenis alatnya, uji geser ini dapat dilak:ukan dengan cara tegangan geser terkendali,
di mana penambahan gaya geser dibuat konstan dan diatur, atau dengan cara tegangan-terkendali di mana
kecepatan geser yang diatur.
Pada uji tegangan-terkendali (stress-controlled), tegangan geser diberikan dengan menambahkan
beban mati secara bertahan, dan dengan penambahan yang sama besar setiap kali, sampai runtuh.
Keruntuhan akan terjadi sepanjang bidang bagi dari kotak metal tersebut. Setelah kita melak:ukan
penambahan beban, mak:a pergerakan geser pada belahan kotak: sebelah atas diukur dengan menggunakan
sebuah arloji ukur (dial gage) horisontal. Perubahan tebal sampel (tanah dengan demikian juga merupakan
perubahan volume sampel tanah tersebut) selama pengujian berlangsung dapat diukur dengan pertolongan
sebuah arloji ukur lain yang mengukur perubahan gerak arah vertikal dari pelat beban.
Pada uji regangan-terkendali (strain-controlled), suatu kecepatan gerak: mendatar tertentu dilak:ukan
pada bagian belahan atas dari pergerak:an geser horisontal tersebut, dapat diukur dengan bantuan sebuah
arloji ukur horisontal. Besamya gaya hambatan dari tanah yang bergeser dapat diukur dengan membaca
angka-angka pada sebuah arloji ukur ditengah sebuah pengukur beban lingkaran (proving ring). Perubahan
volume dari sampel tanah selama uji berlangsung diukur seperti pada uji tegangan terkendali. Pada
Gambar 9-5 dapat dilihat foto sebuah alat uji geser langsung dengan cara regangan-terkendali.
Gambar 9-5 Alat UJi geser langsung dengan cara regangan terkendali (strain-controlled){atas jasa baik dari Sailtest
lnc . Evanston, illionis).

7
Kelebihan pengujian dengan cara regangan-terkendali adalah pada pasir padat, tahanan geser puncak
(yaitu tahanan pada saat runtuh) dan juga pada tahanan geser maksimum yang lebih kecil (yaitu pada titik
setelah keruntuhan terjadi) dapat diamati dan dicatat pada uji tegangan-terkendali, hanya tahanan geser
puncak saja yang dapat diamati dan dicatat. Juga harus diperhatikan bahwa tahanan geser puncak pada
uji tegangan-terkendali besamya hanya dapat diperkirakan saja. Ini disebabkan keruntuhan terjadi hanya
pada tingkat tegangan geser sekitar puncak antara penambahan beban sebelum runtuh sampai sesudah
runtuh. Meskipun demikian, uji tegangan-terkendali lebih menyerupai keadaan sesungguhnya keruntuhan
di lapangan dari pada uji regangan-terkendali.
Pada pengujian tertentu, tegangan normal dapat dihitung sebagai berikut:
Gaya normal
cr = Tegangan normal = .
---
Luas penampang hntang sampel tanah
Tegangan geser yang melawan pergerakan geser dapat dihitung sebagai berikut:
T
Gaya geser yang melawan gerakan
1 = cgangan gcscr =
Luas penampang lintang sampel tanah
(9-9)
(9-10)
Dalam Gambar 9-6 kita melihat potongan grafik yang umum tentang hubungan antara tegangan
geser dan perubahan ketinggian (tebal) dari sampel tanah akibat perpindahan geser tanah pasir lepas dan
pasir padat. Pengamatan ini dihasilkan oleh uji regangan-terkendali. Hal-hal umum yang dapat ditarik dari
Gambar 9-6 berkaitan dengan variasi tegangan geser penghambat dan perpindahan geser, yaitu:
1. Pada pasir lepas (renggang), tegangan geser penahan akan membesar sesuai dengan membesamya
perpindahan geser sampai tegangan tadi mencapai tegangan geser runtuh 't
r
Setelah itu, besar tegangan
geser akan kira-kira konstan sejalan dengan bertambahnya perpindahan geser.
2. Pada pasir padat, tegangan geser penghambat akan naik sejalan dengan membesamya perpindahan
geser hingga tegangan geser runtuh (maksimum) 't1 tercapai. Harga 't1 ini disebut sebagai kekuatan
geser puncak (peak shear strength). Bila tegangan runtuh telah dicapai, maka tegangan geser
penghambat yang ada akan berkurang secara lambat laun dengan bertambahnya perpindahan geser
sampai pada suatu saat mencapai harga konstan yang disebut kekuatan geser akhir maksimum
(ultimate shear strength).
! PL1sirpncJ.:I
�.,
..
jj
�
!1aslr lcpt1.5
(rt'ngg:miiJ
/
/
,..... /
Pergerakan menggeser
Gambar 9-6 Diagram tegangan geser versus perubahan tinggi benda uji karena pergerakan menggeser untuk tanah
pasir padat dan renggang (uji geser langsung).

8
�
NC:
�
..
..:
11:
.,
ao
c:
�
ao
c:
�
ao
�
Jo r----------.----------.---------.----------,
20
10
�=42°
0�----�--�--------�---------L--------�
0 10 20 30 40
Tegangan normal, a (lb/in2)
Mekaniko Tonoh Jilid 2
Gambar 9-7 Penentuan parameter kekuatan geser untuk tanah pasir sebagai hasil uji geser langsung.
Uji geser langsung biasanya dilakukan beberapa kali pada sebuah sampel tanah dengan bermacam
macam tegangan normaL Harga tegangan-tegangan normal dan harga 't1 yarig didapat dengan melakukan
beberapa kali pengujian dapat digambarkan pada sebuah grafik dan selanjutnya kita dapat menentukan
harga-harga parameter kekuatan geser. Pada Gambar 9-7 diberikan grafik semacam itu dari sebuah uji
pada tanah pasir kering. Persamaan untuk harga rata-rata garis yang menghubungkan titik-titik dalam
eksperimen tersebut adalah:
't1 = <J tan � (9-11)
(Catatan: c = 0 untuk pasir dan <J = <J ')
Jadi, besar sudut geser adalah
Uji Geser Langsung Kondisi Air Teralirkan (Drained)
pada Pasir dan Lempung Jenuh Air --------------------------------------
Kotak geser yang berisi sampel tanah pada uji geser langsung umumnya berada di dalam sebuah bejana
yang dapat diisi penuh dengan air untuk menjenuhkan sampel tanah tadi. Uji kondisi air teralirkan
(drained) dapat dilakukan pada suatu sampel tanah jenuh air asalkan kecepatan geser dibuat sangat
perlahan sehingga tegangan air pori yang terjadi dalam sampel tanah dapat diabaikan karena air sempat
mengalir ke luar dari dalam pori-pori tanah tersebut. Air pori dari dalam sampel tanah akan mengalir ke
luar melalui dua buah batuan berpori-pori (porous stone) seperti terlihaf pada Gambar 9-4.
Karena koefisien rembesan tanah relatif besar, maka tegangan air pori yang timbul akibat pembebanan
(normal dan geser) dapat terdisipasi (berkurang akibat air pori dapat merembes keluar) dengan cepat.
Jadi, untuk kecepatan geser yang normal (biasa), kita dapatkan kondisi pengaliran penuh (full-drainage
condition) pada tanah pasir. Harga sudut geser 4J yang kita peroleh dari uji geser langsung pada pasir
jenuh air sebagai akibatnya adalah sama dengan sudut geser sampel tanah tersebut pada saat kering.

Bab 9 • Kekuaton Geser Tanah
9
Harga koefisien rembesan tanah lempung (clay) sangat kecil hila dibandingkan dengan barga koefisien
rembesan tanah pasir. Bila suatu beban diberikan pada sampel tanah lempung, diperlukan waktu yang
cukup panjang agar sampel tanah tersebut terkonsolidasi sepenuhnya - yaitu selama waktu yang diperlukan
untuk mendisapasi tegangan air pori yang teijadi. Berdasarkan alasan tersebut, beban geser pada uji geser
langsung barns dilakukan dengan kecepatan geser yang kecil sekali. Pengujian seperti ini dapat berlangsung
selama 2 sampai 5 bari karena kecilnya kecepatan pergerakan geser. Pada Gambar 9-8 diperlihatkan basil
basil pengujian geser langsung kondisi air teralirkan (drained) pada tanah lempung terkonsolidasi lebih
(overconsolidated). Pada Gambar 9-9 ditunjukkan plot r.1 versus cr' yang kita basilkan dari pengujian
sejumlah tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) dan terkonsolidasi lebih. Harap
dicatat bahwa <J = cr ', dan c = 0 untuk sebuah tanah lempung terkonsolidasi-nonnal.
� �--------.----------.---------,----------,
--. 400
�
g..
Ill
.,
00
c
..
00
a
00
�
2
Puncak
Tegangan___/geser
residual
(sisa)
3
Regangan (strain) geser (%)
4
Gambar 9-8 Hasil uji geser langsung kondisi drained pada sebuah lanah lempung overconsolidated.
c
1
Tanah lempung overconsolidated
t1 = c + u' tan ' (c � 0)
l
Tanah lempung normally
consolidated t1 = a' tan ' (c = 0)
Tegangan normal
Gambar 9-9 Garis kerunluhan tanah lempung yang didapal dari uji geser langsung kondisi drained.

10 Mekanika Tanah Jilid 2
Ulasan Umum tentang Keterandalan Uji Geser Langsung
Uji geser langsung umumnya agak mudah dilakukan, tetapi uji tersebut mempunyai beberapa kelemahan.
Juga keterandalan basil ujinya dapat dipertanyakan (diragukan). Hal ini karena pada uji ini sampel tanah
tidak dapat runtuh pada bidang geser yang terlemah tetapi runtuh sepanjang bidang di antara dua belahan
kotak geser tersebut. Juga distribusi tegangan geser pada bidang geser mungkin tidak merata. Akan tetapi,
biarpun dengan adanya kekurangan-kekurangan tersebut, uji geser langsung tetap merupakan uji yang
· paling mudah dan paling ekonomis untuk tanah-tanah pasir jenuh ataupun kering.
CONTOH 9-1:
Sebuah uji geser langsung dilalrukan pada sampel tanah pasir kering. Ukuran sampel tanah ialah 2 in x 2 in x
0,75 in. Hasil-hasil uji ini adalah sebagai berikut:
No. Gaya Normal Tegangan Normal ·1
Uji lb.
1 20
2 30
3 70
4 100
"
)
0 = Gaya normal = (Gaya norma� x 144
Luasan sampellanah (2 in.)(2 in.)
+) t = Gaya geser = (Gaya geser) x 144
1 Luasan sampellanah (2 in.)(2 in.)
a=a'
lb/ft2
720
1080
2520
3600
Carilah parameter-parameter daari tegangan gesemya.
Penyelesaian:
Gaya Geser Tegangan Geser •l
pada Saat Runtuh pada Saat Runtuh
lb t, lblf2
12,0 432
18,3 658,8
42,1 1515,6
60,1 2163.6
Harga tegangan geser tf' dari uji tersebut diterakan terhadap tegangan normal pada Gambar 9-10 dan hasilnya
c = 0, � = 32°.
2,5
::;"'
.::::
�
2,0
8
� 1,5
-.;
e0
1,0=
§
1:10
a
1:10
0,5
�
Gambar 9-10
Tegangan geser (X10' lblft'}
9-3 UJI GESER TRIAKSIAL
Dewasa ini, uji geser triaksial adalah uji yang paling dapat diandalkan untuk menentukan parameter
tegangan geser. Uji ini telah digunakan secara lu�s untuk keperluan pengujian biasa ataupun untuk
keperluan riset. Gambar skematik dari uji ini diberikan pada Gambar 9-11.
Pada uji ini umumnya digunakan sebuah sampel tatlah kira-kira berdiameter 1,5 inchi (38,1 mm)
dan panjang 3 inchi (76,2 mm). Sampel tanah (= beflda uji) tersebut ditutup dengan membran karet yang
tipis dan diletakkan di dalam sebuah bejana silinder dari bahan plastik (atau juga gelas) yang kemudian
_
bejana tersebut diisi dengan air atau larutan gliserin. Di dalam bejana, benda uji tersebut akan mendapat

K� ul� pcn&m�tlf1
l<"kun:.IJ iorl
'""-""�:J;m kduar .u.�ul 'llh-tUII:
mengukur ltk:m11-n
air pori
Gambar 9-1 1 Skema ala! Triaksial (dari Bishop and Bjerrum, 1 960)
1 1
tekanan hidrostatis. (Catatan: untuk media penekan dapat juga digunakan udara). Untuk menyebabkan
terjadinya keruntuhan geser pada benda uji, tegangan aksial (vertikal) diberikan melalui suatu piston
vertikal (tegangan ini biasanya juga disebut tegangan deviator). Pembebanan arah vertikal dapat dilakukan
dengan dua cara:
a) Dengan memberikan beban mati yang berangsur-angsur ditambah (penambahan setiap saat sama)
sampai benda uji runtuh (deformasi arah aksial akibat pembebanan ini diukur dengan sebuah arloji
ukur/dial gage);
b) Dengan memberikan ��iormasi arah aksial (vertikal) dengan kecepatan deformasi yang tetap dengan
bantuan gigi-gigi mesin atau pembebanan hidrolis. Cara ini disebut juga sebagai uji regangan
terkendali. / '· .
Beban aksial yang diberikan diukur dengan bantuan sebuah proving ring (lingkaran pengukur beban)
yang berhubungan dengan piston vertikal.
Juga alat ini dilengkapi dengan pipa-pipa untuk mengalirkan air ke dan dari dalam sampel tanah di
mana pipa-pipa tersebut juga berguna sebagai sarana pengukur tegangan air pori (pada kondisi uji). Ada
tiga tipe standar dari uji triaksial yang biasanya dilakukan:
1. Consolidated-drained test atau drainde test (CD test)
2. Consolidated-undrained test (CU test)
3. Unconsolidated-undrained test atau undrainded test (UU test)
Cara umum dan prakteknya untuk masing-masing pengujian di atas pada tanah-tanah jenuh air akan kita
bahas lebih terinci pada bagian berikut ini.
Uji Air-Teralirkan Terkonsolidasi (Consolidated-drained Test)
Pada pengujian ini, benda uji ditekan dari segala arah dengan tekanan penyekap (confining pressure) cr3,
dengan cara memberikan tekanan pada cairan di dalam silinder (Gambar 9-12a). Setelah tekanan penyekap
cr3 d.ilakukan, tegangan air pori dalam bend.a uji naik menjadi u<. Kenaikan tegangan air pori ini dapat
dinyatakan dalam bentuk parameter tak-berdimensi
u
8 = _c
(9-12)

a,
(u)
Gambar 9-12 Uji triaksial kondisi Consolidated-drained (a) benda uji dalam kondisi menerima hanya tekanan penyekap
(tekanan sel),(� pemberian tegangan deviator.
dengan
B = parameter tegangan pori oleh Skempton (Skempton, 1954)
Untulc tanah-tanah yang jenuh air, B sama dengan 1,0. Sekarang bila hubungan dengan pipa aliran
(drainage) tetap terbuka, akan terjadi disipasi akibat kelebihan tegangan air pori, dan kemudian terjadi
konsolidasi. Lama ke1amaan, uc mengecil menjadi nol. Pacta tanah-tanah yang jenuh air, perubahan
volume dari benda uji (dV) yang terjadi selama proses konsolidasi dapat ditentukan dari besamya
volume air pori yang mengalir ke luar (Gambar 9-13a). Beban tegangan deviator, dCJ"' pacta benda uji
ditambahkan dengan lambat sekali (kecepatan penambahan beban sangat kecil) seperti terlihat pacta
Gambar 9-12b. Selama pengujian ini, pipa a1iran air dibiarkan tetap terbuka dengan demikian penambahan
beban tegangan deviator yang sangat perlahan-lahan tersebut memungkinkan terjadinya disipasi penuh
dari tegangan air pori sehingga dapat diciptakan dud = 0 selama pengujian.
Sebuah contoh yang umum dari variasi tegangan deviator terhadap pertambahan regangan pacta
tanah pasir renggang dan pacta tanah lempung yang terkonsolidasi-normal diberikan pacta Gambar 9-13.
Gambar 9-13d menunjukkan hal yang serupa untuk tanah pasir padat dan tanah lempung terkonsolidasi
lebih. Perubahan volume benda uji, d V"' yang terjadi selama pemberian beban tegangan deviator untuk
beberapa macam jenis tanah diberikan pacta Gambar 9-13c dan e.
Karena tegangan air pori yang terjadi selama uji dapat sepenuhnya terdisipasi, maka kita hasilkan
tegangan penyekap total dan efektif = cr3 = cr3
'
dan
Pacta suatu uji triaksial, cr1
' adalah tegangan efektif utama besar (major principal stress) pacta saat
terjadi keruntuhan dan CJ3' adalah tegangan efektif utama kecil (minor principal stress) pacta saat terjadi
keruntuhan.
Pengujian yang sama pacta sanipel tanah dapat dilakukan beberapa kali dengan tekanan penyekap cr3
yang berbeda-beda. Bila harga tegangan-tegangan utama besar dan kecil pacta setiap uji tersebut dapat
diketahui, maka kita dapat menggambar lingkaran-lingkaran Mohr-nya sekaligus didapat pula garis
keruntuhannya (failure envelope). Pacta Gambar 9-14 ditunjukkan bentuk garis keruntuhan untuk tegangan
tegangan efektif dari pengujian pacta tanah pasir dan tanah lempung terkonsolidasi-normal. Koordinat titik
singgung garis keruntuhan dengan lingkaran Mohr (yaitu titik A) menunjukkan besamya tegangan-tegangan
(normal dan geser) pacta bidang keruntuhan dari sampel tanah yang diuji.

13
Mcngembang
:::..·
� �--------------------------------��
Wnktu
Menyusut
(u)
b
..
<l
/
[b)
Mengcmbn11g
:::.."
<l
'----
'Menyusut (c)
cri
cr,-
I..
.,
;(
"'.,
QQ
c
"
QQ
c
"
a;OQ
�
cr,=a,
'
I·
(6cr)1
Regangnn aksinl
Mengenobang
Regangan aksial
Regangan aksial
a,
Regnngan aksial
Garis keruntuhan
regnngan total
...
Mcnyusut
Gambar 9-1 3 Uji triaksial kondisi Consolidated
drained: (a) perubahan volume dari benda uji akibat
tegangan penyekap sel; (� diagram tegangan
deviator lawan regangan arah vertikal untuk tanah
pasir renggang (lepas) dan untuk tanah lempung
terkonsolidasi normal; (q perubahan volume dari
pasir renggang dan lempung terkonsolidasi normal
selama pembebanan tegangan deviator; (oj diagram
tegangan deviator lawan regangan arah vertikal
untuk pasir padat dan tanah lempung terkonsolidasi
lebih; (e) perubahan volume dari pasir padat dan
lempung terkonsolidasi lebih tegangan deviator.
dan efektif ""'
t1 = cr' t11n �
� -
......

I�
�a, =a,' Tegangan nonnal
(6a•)J
(6cr)1 ·I
Gambar 9-14 Baris keruntuhan untuk tegangan efektif dari uji cara drained pada pasir dan lempung terkonsolidasi
normal.

1 4
Kondisi terkonsolidasi-lebih pada benda uji akan teljadi bila suatu sampel tanah lempung yang pada
mulanya dikonsolidasi dengan tekanan penyekap sebesar ac (= ac') dan kemudian dibolehkan mengembang
dengan menurunkan tegangan penyekap menjadi a3 (= CJ3
'
). Garis keruntuhan yang kita hasilkan dari
uji triaksial kondisi air teralirkan pada sampel tanah lempung terkonsolidasi-lebih akan membentuk
cabang (ab dan be pada Gambar 9-15). Cabang ab mempunyai sudut yang lebih kecil dan memotong
sumbu vertikal pada suatu harga sebesar harga kohesi dari tanah ter.>ebut. Persamaan tegangan geser
untuk cabang garis tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:
Cabang be dari garis keruntuhan tersebut merupakan cabang kondisi terkonsolidasi-normal dari tanah dan
persamaannya ialah 't1 = CJ' dan fP.
Pelaksanaan uji triaksial dengan metode air teralirkan-terkonsolidasi (consolidated-drained) pada
tanah lempung biasanya memerlukan beberapa hari untuk setiap benda uji. Hal ini karena kecepatan
penambahan tegangan deviator lambat sekali agar dapat menghasilkan kondisi air teralirkan sepenuhnya
dari dalam benda uji. Inilah sebabnya mengapa uji triaksial cara CD tidak umum dilakukan (uji CU dan
UU lebih disukai).
Suatu uji triaksial cara air teralirkan-terkonsolidasi (CD) dilakukan pada tanah lempung terkonsolidasi-normal.
Hasilnya adalah sebagai berikut:
Tentukan:
cr3 = 276 kN/m2
(D.crd)J = 276 kN/m2
a) Sudut geser, tP
b) Sudut (} yang merupakan sudut antara bidang keruntuhan dengan bidang utama besar (major principal plane).
c) Tegangan normal cr
'
dan tegangan geser 't
1
pada bidang keruntuhan.
Untuk tanah terkonsolidasi-normal, garis keruntuhan mempunyai persamaan.
't
1
= cr' tan lP
Pada uji triaksial baik tegangan utama besar maupun kecil pada saat terjadi keruntuhan adalah:
cr1' = cr, = cr3 + (D.cr)1 = 276 + 276 = 552 kN/m2
...
�
0
Oil,
"
"'
Oil
"
"'
Oll
�
Terkonsolidasi lebih Terkonsolidasi normal
lP, ....- -
b
Ta '' /c
� �--------------��---------------0'] = a3 a1 =a'
1 Tegangan normal
(l'1c = (JC
r � H i

Bob 9 • Kekuatan Geser Iunot•
dan
a) Lingkaran Mohr dan garis keruntuhan dapat dilihat pada Gambar 9-16, di mana
b)
c)
atau
sin �
sin lP
�
AB
-=
OA
al
·
- a
3
'
a�
·
+ a3
'
19,'+5°
552 - 276
552 + 276
0,333
(} = 45° + t = 45° +
19·45 =
54 73°
2 2 _._
Dengan menggunakan Persamaan (6-8) dan (6-9)
dan
a
'
(pada bidang keruntuhan)
a
·
- a
·
't = 1
3
sin 29
f 2
2 2
15
Dengan memasukkan harga a1
'
=
552 kN/m a3
'
= 276 kN/m2, dan (} = 54,73° di atas akan kita dapatkan
ro' (Ho,·
Untuk uji triaksial pada Contoh 9-2 di atas:
a) Tentukanbesamya tegangan normal efektif yang bekelja pada bidang di mana terdapat tegangan geser maksimum.
b) Terangkan mengapa keruntuhan geser terjadi pada bidang dengan 9 = 54,73° tetapi tidak pada bidang yang
mempunyai tegangan geser maksimum.

1 6 Mekanika Tanah Jilid 2
Penyelesalan:
Bagian a
a) DariPersamaan 6-9dapatdibuktikan bahwa tegangangesermaksimum (terbesar) terjadi padabidangdengan
sudut 9= 45°. Dari Persamaan (6-8).
a ' + a , (a , - a ' )a' = I 3 + I 3 COS 292 2
Dengan memasukkan 9= 45° di atas didapat
a' =
Bag/an b
552 + 276 552 - 276 cos 90
2 +
2 414 kN/m2
b) Tegangan geseryang dapatmenyebabkan keruntuhanpadabidang 9= 45° ia1ah
't1 = a' tan 1/J= 414 tan (19,45) = 146,2 kN/m2
Akan tetapi, tegangan geser yang timbu1 pada bidang tersebut ada1ah
't = _
a
_,_,
'
_-_
a
_,3'-
'
sin 29 = 552 - 276 sin 90 = 138 kNI m22 2
Karena't = 138 kN/m2 < 146,2kN/m2 ='tf makabendauji tersebuttidakmengalarnikeruntuhanpadabidang
di mana bekerja tegangan geser maksimum.
CONTOH 9-4:
Duabuahbendaujidari tanah1empungyangsarnamu1a-mu1adikonso1idasidenganteganganpenyekapsebesar600
kN/m2•Kemudiankeduabendauji tersebutdiujidengancaraair teralirkan-terkonsolidasi (triaksial)dengan tekanan
penyekap yang berbedadanjauh lebihkeci1 dari teganganpenyekap mula-mula di atas. Hasil keduauji tadi adalah
sebagai berikut:
Benda uji 1 a3 = 100 kN/m2
(�a)
J
= 410,6 k:N/m2
Benda uji 2 a
3
= 50 k:N/m2
(�a)
J
= 384,37 k:N/m2
Tentukan parameter-parameter dari kekuatan geser sampel tanah (lihat Gambar 9-17).
Penyelesaian:
Untulc Benda uji 1, tegangan-tegangan utamapada saatruntuh adalah:
dan
dan
a3' = a3 = 100 k:N/m2
Untuk Benda uji 2, tegangan-tegangan utamanya adalah
a3' = a3 = 50 k:N/m2
Kedua benda uji ini adalah terkonsolidasi-lebih. Jadi, dengan menggunakan hubungan pada Persamaan (9-7)
kita peroleh:
a1
' = a
3
' tan2 (45° + �) + 2c tan (45 + �)
Jadi, untuk Benda uji 1.
510,6 = 100 tan2 (45° + �) + 2c tan (45° + �) (9-14a)

Bob 9 • Kekuoton Geser Tonoh
Gambar 9-17
dan untuk Benda uji 2.
atau
atau
434,37 = 50 tan2 (45° + �) + 2c tan (45° + �)
Bila Persamaan 9-14a dilrurangi Persamaan 9-14b didapat:
76,23 = 50 tan
2 (45° + �)
45 + � = tan-• [�76;23] =
510
Dengan memasukkan t;1 = 12 ke Persamaan (9-14a), kita hasilkan
510,6 =
100 tan2 (45 +
1:) + 2c tan (45 +
1:)
510,6 =
152,5 + 2,47c
c =
145 kN/m2
Sudut Geser Kondisi Air Teralirkan (Drained) untuk Tanah lempung
Terkonsolidasi Normal (Normally Consolidated Clay) - - ----------
1 7
(9-14b)
Sudut geser air teralirkan ip, umurnnya mengecil sejalan dengan bertambahnya harga indeks plastis dan
tanah. Keadaan ini terlihat pada Gambar 9-18 sebagai hasil laporan dari Kenney ( 1959) untuk sejumlah
tanah lempung. Meskipun titik-titik data masih agak memencar, pola umum akan kecenderungan grafik
kelihatannya memang benar demikian adanya.
!Jji Air-Termampatkan Terkonsolidasi (Consolidated-Undrained Test) --
Uji air-terrnampatkan-terkonsolidasi adalah tipe uji triaksial yang paling umum digunakan. Pada uji ini,
sampel tanah yangjenuh air mula-mula dikonsolidasi dengan fekanan penyekap (confining pressure) yang
sama dari segala penjuru, <J3 dalam bejana berisi fluida. Adanya Q"3 ini menyebabkan terjadi pengaliran
air dari dalam sampel tanah ke luar. Sesudah tegangan air pori akibat pemberian tekanan penyekap telah
seluruhnya terdisipasi (yaitu bila uc = B <J
3
= 0), tegangan deyiator tlcrd pada sampel tanah kemudian
ditambah sampai menyebabkan keruntuhan pada sampel tanah tersebut. Selama berlangsungnya fase ini,
hubungan drainase (pengaliran air) dari dan ke dalam sampel tanah harus dibuat tertutup (drainase ini

18
1 ,0
0,8
•
0.6 -
1- i s: .
-e-
c:
Cii
0,4
•
� "Jif�•
•
•
•
0.2
0
5 10 15 20
• •
; �
. ...
-
-•
I • • •
• •
•
30 40
Indeks plastis
Mekanika Tanah J1ild 2
• tanah asli (undisturbed)
• tanah teremas (remolded)
--
�
60
•
--
80 100 150
Gambar 9-1 8 Variasi dari sin qJ terhadap indeks plastis dari sejumlah tanah (dari Kenney, 1 959).
terbuka pada fase konsolidasi). Karena tidak mungkin terjadi pengaliran air, maka pada saat pembebanan
!l.crd ini akan terjadi kenaikan tegangan air pori !l.ud. Selama uji berlangsung diadakan pengukuran terus
menerus terhadap !l.crd dan !l.ud. Kenaikan tegangan air pori !l.ud ini dapat dinyatakan dalam besaran tak
berdimensi yaitu
(9- 1 5)
dengan
A = parameter tegangan pori oleh Shemptou (1954)
Pola umum variasi dari !l.crd dan !l.ud dengan tegangan arah aksial untuk tanah pasir dan lempung
dapat dilihat pada Gambar 9-l 9d, e, f, dan g. Pada tanah pasir lepas (renggang) dan tanah lempung
terkonsolidasi normal, tegangan air pori akan membesar sejalan dengan bertambahnya regangan tadi.
Pada tanah pasir padat dan tanah lempung terkonsolidasi lebih (overconsolidated clay), tegangan air pori
akan membesar dengan bertambahnya regangan sampai pada suatu batas tertentu. Kemudian setelah itu
tegangan air pori menjadi negatif (relatif terhadap tekanan atmosfer). Hal ini karena tanahnya kemudian
mengembang (dilate).
Tidak seperti pada uji air mengalir-terkonsolidasi, harga tegangan total dan tegangan efektif pada uji
air-termampatkan-terkondolidasi tidak sama. Pada uji yang belakangan ini, harga tegangan air pori pada
saat terjadi keruntuhan langsung dapat diukur. Jadi, harga-harga tegangan utama dapat kita analisis
sebagai berikut:
Tegangan utama besar pada saat runtuh (tegangan total):
cr3 + (!l.cr)J = crt
Tegangan utama besar pada saat runtuh (tegangan efektif):
crt - (!l.u)J = crt'
Tegangan utama kecil pada saat runtuh (tegangan total):
(J3
Tegangan utama kecil pada saat runtuh (tegangan efektif):
crJ - (!l.u)J = crJ'
dengan
(!l.u)1 = tegangan air pori pacta saat runtuh.

8ab 9 • Kekuatan Geser ranar-
cr, - u< = O - cr,
fcr,
Mengembang
Waktu
Menyusut
cr, cr,
Gambar 9·1 9 UJi consolidclted·dralned (Tr ak'>ldl): <�)
"erda UJI r:ldiFI'T• kondisi terken<J tegarqar penvAkap �el.
t1 pen..:::-ahi.l 1 volt.. re da i benda UJI aklbd! teqanqdr
�enyAkap , ') pembPr1an !Pgarqan dev1ator, ( o)
teyanyan lltWidtor vH<;uS regangan aks1al; (e) varia_.,l
Jan •ega"gar- a • pon da•1 tarah selam<J. terk.ena
tl:'gJ.ngan dev1a1v mtt..K tanah tanah pas.r dan lerpung
terk.Jnsolida&l normal, (� tegangan dev•ator ver%>
reg.,ngar- al(sia.. :11 varias, tekaran a1r po·i akiba:
peiT'beriar tegangan dev1a'.) pacta pAS!' r-acta: aan
le-npeng terkonsolidasi abih
Rumus di atas juga menunjukkan bahwa
(JI - (J3 = (JI1 - (J31
o""
<J
+
Pasir renggang dan lempung
tcrkonsolidnsi nom1al
/J.),
l
--
Regangan aksial
�
""
�--------------------------�
Regnngan aksial
b
..
<J
+
�
'
r------
Pnsir pad:u dlln lempung
terkonsolidasi lebih
I
'T
--
.
Regangan aksial
Regangan aksial
19
Di sini kit3 dapat melakulcan beberapa pengujian dengan sampel tanah yang berbeda, dengan tegangan
penyekap dibuat berbeda-beda untuk menentukan parameter kekuatan geser tanah tersebut. Pada Gambar
9-20 ditunjukkan keadaan lingkaran Mohr untuk tegangan total dan efektif pada saat runtuh yang didapat
dari uji triaksial kondisi air termampatkan-terkonsolidasi (consolidated-undrained) pada tanah pasir dan

20 Mekoniko Tonoh Jilid 2
tanah lempung terkonsolidasi normal. Perhatikan bahwa lingkaran A dan B adalah lingkaran Mohr untuk
tegangan total yang dihasilkan pengujian terhadap dua buah benda uji. Lingkaran-lingkaran C dan D
adalah lingkaran Mohr untuk tegangan efektif berturut-turut dari lingkaran A dan B. Diameter lingkaran
A dan C adalah sama, demikian juga dengan B dan D.
Pada Gambar 9-20, garis keruntuhan dari tegangan total kita peroleh dengan menarik sebuah garis
yang menyinggung semua lingkaran-lingkaran Mohr untuk tegangan total. Untuk tanah pasir dan tanah
lempung terkonsolidasi normal, garis tersebut kira-kira akan berupa garis larus yang memotong pusat
sumbu dan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:
dengan
't1=cr tan 1/)(,u)
cr tegangan total
(9-16)
1/J<cu) = sudut yang dibentuk oleh garis keruntuhan tegangan total dengan sumbu tegangan
normal, sudut ini juga dikenal sebagai sudut tahanan geser kondisi air termampatkan
terkonsolidasi (consolidated-undrained).
Tetap pada Gambar 9-20, garis keruntuhan yang menyinggung semua lingkaran-lingkaran Mohr
untuk tegangan efektif dapat dinyatakan dengan persamaan -c1 = cr' tan 1/J di mana hal ini serupa dengan
yang telah didapatkan dari uji air teralirkan-terkonsolidasi (lihat Gambar 9-14).
Pada tanah-tanah lempung yang terkonsolidasi lebih, garis keruntuhan tegangan total yang didapat
dari uji air termampatkan-terkondolidasi akan mempunyai bentuk seperti yang terlihat pada
Gambar 9-21. Garis lurus a 'b' dapat dinyatakan dalam persamaan:
(9-17)
dan garis lurus b'c ' akan mempunyai hubungan seperti pada Persamaaan 9-16. Garis keruntuhan Mohr
untuk tegangan-tegangan efektif akan hampir serupa dengan Gambar 9-21.
Uji air teralirkan-terkonsolidasi pada tanah lempung sangat memakan waktu. Oleh karena itu, kita
akan menggunakan uji air termampatkan terkonsolidasi dengan pengukuran tegangan air pori agar
mendapatkan parameter kekuatan geser tanah kondisi air teralirkan (drained). Karena hubungan drainase
dari dan ke dalam sampel tanah tidak memungkinkan selama pembebanan tegangan deviator, uji ini dapat
dilaksanakan relatif agak cepat.
..
"
"'
"
Oil
c
"'
Oil
c
"'
Oil
�
r:ll
Tegangan normal
Garis keruntuhan
tegangan efektif
t1 = cr' tan rp
cr,
Garis keruntuhan
tegangan total
t1 = cr tan rp
(
"
>

B
I
Tegangan normal
Gambar 9-20 Garis keruntuhan tegangan total dan efektif untuk uji triaksial kondisi consolidated-undrained.

Bob 9 • Kekuatan Geser Tanah 2 1
c'
Tegangan nonnal
Gambar 9-21 Garis keruntuhan tegangan total dari uji (triaksial) consolidated-undrained padatanah lempung terkonsolidasi
lebih
Parameter tegangan air pori A, dari Skempton telah dinyatakan pada Persamaan (9-15). Pada saat
runtuh, parameter A dapat ditulis sebagai
A
=
A
=
(Au)t
t (Acrd)f
Rentang harga A1 untuk sebagian besar tanah lempung umurnnya adalah sebagai berikut:
Tanah lempung terkonsolidasi normal (normally consolidated) : 0,5 sampai 1,0
Tanah lempung terkonsolidasi lebih (over consolidated) : -0,5 sampai 0
(9-18)
Harga A1 untuk tanah lempung terkonsolidasi normal diberikan pada Tabel 9-2. Harga-harga tersebut
adalah basil yang didapat oleh The Norwegian Geotechnical Institute.
CONTOH 9-5:
Sebuah benda uji dari tanah pasir jenuh air diberi tekanan penyekap (confining pressure) sebesar 60 lb/in2•
Kemudian tcgangan aksial dinaikkan tanpa memperbolehkan terjadinya drainase (dari dan ke dalam benda uji).
Benda uji tersebut mencapai keruntuhan pada saat tegangan aksial mencapai 50 lb/in2• Tegangan air pori pacta saat
runtuh adalah 41,35 lb/in2•
TABEL 9-2 Hasil uji triaksial dari beberapa tanah lempung terkonsolidasi normal oleh The Norwegian Geotechnical
Institute
Lokasi Batas Batas lndeks Kesen- Sudut A,
cair plastis kecairan sitifan geser drained
�. (derajat)
Seven Sisters, Canada 127 35 0,28 19 0,72
Sarpborg 69 28 0,68 5 25,5 1,03
Lilla Edet, Swedia 68 30 1,32 50 26 1,10
Fredrikstad 57 22 0,63 6 27 1,00
Lilla Edet, Swedia 63 30 1,58 50 23 1,02
Gota River; Swedia 60 27 1,30 12 28,5 1,05
Gota River, Swedia 60 30 1,50 40 24 1,05
Oslo 48 25 0,87 4 31,5 1,00
Trondheim 36 20 0,50 2 34 0,75
Drammen 33 18 1,08 8 28 4,18
•Atter Bjerrum dari Simons (1960)
'Lihat Subbab 9-7 untuk definisi dari kesensitifan

22
18,65
Gambar 9-22
Tentukan:
Mekoniko Tonoh Jilid 2
Garis keruntuhan
tegangan total
4J(c•)
110
Tegangan normal (lb/in2)
a) sudut tahanan kondisi air-termampatkan-terkonso1idasi geser (consolidated-undrained)
b) Sudut geser kondisi air teralirkan tfl.
Penyelesaian:
Bagian a
Pada saat runtuh, 0'3 = 60 1b/in2
0'1 = 0'3 + (!!a)1 = 60 + 50 = 1 10 1b/in2
Dari Gambar 9-22.
atau
Bagian b
sin q,(cu) =
tfJ(cu) = 17,1o
AB 0'1
OA cr1
1 10 - 60
1 10 + 60
0, 294
0'3
' = 0'3 - (tlu)1 = 60 - 41,35 = 18,65 1b/in2
0'1
' = 0'1 - (tlu)1 = 110- 41,35 = 68,65 1b/in2
sin =
atau
A'B' 0t' - cr3'
OA' cr1' + cr3'
_22._ =
0 5727
87,3
'
68, 65 - 18, 65
68,65 + 18,65
UJI AIR-TERMAMPATKAN-TAK TERKONSOLIDASI
(UNCONSOLIDATED-UNDRAINED)
Pada uji air-termampatkan-tak terkonsolidasi, kita tidak diizinkan mengalirkan air dari dan ke benda uji
selama memberikan tekanan sel 0'3• Benda uji tadi kita uji sampai runtuh dengan memberikan tegangan

Bob 9 • Kekuatan Geser Tanah 23
deviator !:!..CJd, (di arah aksial) tanpa memperbolehkan pengaliran air (dari dan ke dalam benda uji). Karena
pengaliran air tidak dapat terjadi di kedua tahap tersebut, maka uji ini dapat diselesaikan dengan cepat.
Karena adanya tegangan sel (= tegangan penyekap) cr3, tegangan air pori di dalam benda uji tanah
tersebut akan naik menjadi uc (= uatconsoiidatioJ Kemudian tegangan air pori ini akan naik lagi sebesar !:!..ud
akibat dari pemberian tegangan deviator. Jadi, tegangan total air pori di dalam benda uji pada tahap
pemberian tegangan deviator adalah
Dari Persamaan 9-12 dan 9-15, uc = Bcr3 dan !:!..ud = A !:!..crd. Jadi
u = Bcr3 +A !:!..CJd = Bcr3 +A(CJ1 - CJ3)
(9-19)
(9-20)
Pacta umurnnya, pengujian ini kita lakukan dengan sampel tanah lempung, dan uji ini menyajikan
konsep kekuatan geser tanah yang sangat penting untuk tanah berkohesi yang jenuh air. Tambahan
tegangan aksial pacta saat tanah mencapai keruntuhan (11cr)1akan praktis selalu sama besarnya, berapapun
besarnya harga tegangan cell (sel) yang ada. Hal ini terlihat pacta Gambar 9-23. Garis keruntuhan untuk
tegangan total dari lingkaran-lingkaran tegangan Mohr berbentuk garis horisontal dan disebut sebagai
garis 1/J = 0 dan
't = c
I u
(9-21)
dengan c
.
adalah kekuatan geser air-termampatkan (undrainde sear strength) yang besarnya sama dengan
jari-jari lingkaran Mohr.
Untuk memperoleh besaran (11cr)1 yang selalu sama berapapun harga tegangan sel-nya, akan kita
bahas berikut ini.
Bila sampel tanah lempung (No. 1) dikonsolidasi pacta tegangan sel sebesar CJ3 dan kemudian
ditekan (geser) sampai mencapai keruntuhan tanpa mengizinkan adanya pengaliran air dari dan ke dalam
benda uji, kondisi tegangan total pacta saat runtuh dapat digambarkan dengan lingkaran Mohr P pacta
Gambar 9-24. Tegangan air pori yang terjadi pada saat runtuh adalah (!:!..u)r Jadi, tegangan-tegangan
efektif utama besar dan kecil pada saat runtuh adalah
dan
cri' = [cr3 + (!:!..cr)/1 - (!:!..u)t = cri - (!:!..u)f
cr3' = CJ3 - (!:!..u)f
Q adalah lingkaran Mohr untuk tegangan efektif utama pada benda uji tersebut. Harap diperhatikan
bahwa diameter dari lingkaran-lingkaran P dan Q tersebut sama.
...
�
"'
OJl
§
OJl
§
OJl
� Lingkaran-lingkaran
Tc,
l
Mohr untuk tegangan
total pada saat runtuh
a,
rGaris keruntuhan
IP=O
Gambar 9-23 Lingkaran-lingkaran Mohr untuk tegangan total dan garis keruntuhan (,P=0) yang didapat dari uji triaksial
unconsolidated-undrained.

...
1;l
..,
01)
c
"'
01)
c
"'
01)
�
cr,' a,
t----(t.a)1 ----1 1----
(t.ad)1 ----
Lingkaran Mohr untuk
tegangan total pacta saat
runtuh
Tegangan normal
1-l"---(t.ud)f ___,.,-11
1------ (t.ad)f ---·1-1•..-�---·-11t.cr, = tluc
Gambar 9-24
Sekarang anggaplah bahwa sebuah sampel benda uji yang lain (No. 2) telah dikonsolidasi dengan
tegangan sel lain sebesar cr3• Bila tekanan sel dinaikkan sebesar ilcr3 tanpa membolehkan terjadinya
pengaliran air, tegangan air pori akan meningkat pula sebesar iluc. Untuk tanah yang jenuh air (saturated)
dan tersekap tegangan secara isotropis, kenaikan tegangan air pori akan sama dengan kenaikan tegangan
total. Jadi, Lluc = ilcr3. Pacta saat ini, tegangan penyekap efektif menjadi 0"3 + Ll0"3- iluc = 0"3 +Ll0"3- Ll0"3
= cr3• Ini akan sama dengan tegangan penyekap efektif untuk benda uji No. 1 sebelum kita memberikan
tegangan deviator. Jadi, bila benda uji No. 2 ditekan sampai mencapai keruntuhan dengan menaikkan
tegangan aksial, maka benda uji tadi akan runtuh pada tegangan deviator yang sama, yaitu (ilcr)f' seperti
pada benda uji No.l. Lingkaran Mohr untuk tegangan total pada saat mencapai keruntuhan adalah R
(Gambar 9-24). Penambahan tegangan pori akibat (ilcr)1 ini adalah (ilu)r
Pacta titik keruntuhan, tegangan efektif utama kecil adalah:
[0"3 + Ll0"3] - [Lluc + (ilu)f] = 0"3- (ilu)f = 0"3'
dan tegangan efektif utama besar ialah:
[0"3 + Ll0"3 + (ilcr)1] - [Lluc + (Llud)1] = [0"3 + (ilcr)1- (ilu)1
= 0"1 - (ilu)t = 0"1
'
Jadi, lingkaran Mohr untuk tegangan-tegangan efektifakan tetap sama dengan Q. Di sini diameter lingkaran
lingkaran P, Q, dan R adalah sama.
Harga ilcr3 untuk benda uji No. 2 dapat dipilih sembarang. Dalam kondisi apapun, tegangan deviator
yang menyebabkan keruntuhan (ilcr)1 akan praktis sama besamya.
9-4 UJI TEKANAN TAK TERSEKAP PADA TANAH LEMPUNG JENUH-AIR
Pengujian ini adalah bentuk khusus dari uji UU yang umum dilakukan terhadap sampel tanah lempung.
Pacta uji ini, tegangan penyekap 0"3 adalah nol. Tegangan aksial dilakukan terhadap benda uji secara
relatif cepat sampai mencapai keruntuhan. Pacta titik keruntuhan, harga tegangan total utama kecil (total
minor principal stress) adalah nol dan tegangan total utama besar adalah cr1 (Gambar 9-25). Karena
kekuatan geser kondisi air-termampatkan dari tanah tidak tergantung pada tegangan penyekap, maka:
(9-22)

a,
� Tegangan geser
F Lingkaran Mohr untuk tegangan
total pacta saat runtuh
1---;:,----------------4----- Tegangan normal
cr, = q.
Gambar 9-25
25
Gambar 9-26 Alat uji tekanan tak tersekap (unconfined-compression)(atas kebaikan jasa Soiltest, Inc. Evanston, lllionois)
q" di atas kita kenal sebagai kekuatan tekanan tanah kondisi tak tersekap. Pada Tabel 9-3 diberikan
perkiraan harga-harga konsistensi tanah lempung berdasarkan harga kekuatan tekanan tak tersekap. Gambar
alat uji tekanan tak tersekap tadi dapat dilihat pada Gambar 9-26.
Secara teoretis, untuk tanah lempung jenuh-air yang sama uji tekanan tak tersekap mampu dalam
kondisi air termampatkan-tak terkendali (Unconsolidated-undrained) akan menghasilkan harga c. yang
sama. Tetapi pada kenyataannya pengujian unconfined compression pada tanah lempungjenuh-airbiasanya
menghasilkan harga c" yang sedikit lebih kecil dari harga yang didapat dari pengujian UU. Fakta ini dapat
didemonstrasikan pada Gambar 9-27.

26
Mekanika Tanah Jilid 2
TABEL 9-3 Hubungan umum antara konsistensi tanah dengan kekuatan tanah
lempung dari Test Unconfined Compression
qtl
Konsistensi
ton/ft2
Sangat lunak 0 - 0,25
Lunak 0,25 -0,5
Menengah 0,5 - 1 48
Kaku 1 -2 96
Sangat kaku 2 -4 192
Keras >4
*Faktor konversi: 1 lb/ft2 = 47,88 kN/m2•
Harga-harga dibulatkan ke angka terdekat.
0
Garis keruntuhan tegangan
total secara teoritis
// Garis keruntuhan tegangan
total secara yang sesungguhnya
-----
cr, cr, = q• cr,
kN/m2•
0 -23,941124
24 - 48
- 96
- 192
-383
> 383
Gambar 9-27 Perbandingan hasil uji tekanan tak tersekap unconfined-compression dan unconsolidated-drained dari
tanah lempung jenuh air. (Catatan: Lingkaran Mohr no.1 adalah dari uji tekanan tak tersekap; lingkaran Mohr no.2
dan 3 adalah untuk test triaksial unconsolidated-undrained)
9-5 ULASAN UMUM TENTANG UJI TRIAKSIAL ______________
Pandangan umum tentang uji triaksial dapat diberikan sebagai berikut:
1. Berlawanan dengan keadaan uji geser langsung (direct shear test), bidang keruntuhan pada benda uji
dalam uji triaksial tidak dapat ditentukan sebelumnya.
2. Dari berbagai diskusi tentang bermacam-macam uji triaksial, telah jelas bahwa kekuatan geser dari
tanah tergantung pada besamya tegangan air pori yang terjadi selama uji berlangsung. Tegangan air
pori akan berkurang dan menghilang akibat adanya aliran air (drainase) dari dan ke dalam benda
uji. Di lapangan, kekuatan geser tanah juga akan tergantung dari kecepatan pembebanan dan kondisi
pengaliran air.
Pada kondisi di lapangan untuk tanah berbutir, kondisi pengaliran air jenuh akan terjadi bila
kecepatan pembebanan adalah sedang. Untuk kasus seperti ini, yang menentukan kekuatan tanah
ialah parameter-parameter kekuatan geser tanah kondisi air teralirkan. Sebaliknya untuk tanah-tanah
lempung terkonsolidasi normal (k = I0-{i cmI det), waktu yang diperlukan untuk mengecilkan
tegangan air pori yang timbul karena adanya tambahan beban bangunan di atasnya (misalnya akibat

Bob 9 • Kekuoton Geser Tonoh 27
beban pondasi) mungkin akan lama sekali. Untuk hal ini, kondisi air termampatkan mungkin tetjadi
baik selama melaksanakan peketjaan kontribusi maupun setelah peketjaan tadi selesai dilaksanakan.
Jadi, kondisi t/> = 0 mungkin lebih tepat bagi kasus tanah lempung tersebut.
3. Uji triaksial tentu saja lebih sukar dan mahal dilakukan dibanding dengan uji geser langsung.
9-6 GARIS KEDUDUKAN TEGANGAN (STRESS PATH) -----------
Hasil pengujian triaksial dapat digambarkan dengan diagram yang disebut garis kedudukan tegangan.
Garis kedudukan tegangan ini adalah garis yang menghubungkan titik-titik kedudukan dari keadaan
tegangan yang dialami oleh suatu sampel tanah selama pengujian berlangsung. Ada beberapa cara untuk
menggambarkannya, tetapi pada bagian ini kita hanya membahas dua cara saja.
GRAFIK cr'
1
DENGAN cr'
3
Pada Gambar 9-28 ditunjukkan grafik tegangan efektif utama besar 0'1
' dengan tegangan efektif utama
kecil cr
3
' dari sebuah sampel tanah yang diuji dengan uji triaksial. Garis diagonal ruang merupakan garis
di mana cr
1
' = cr3
' (garis kondisi tegangan isotropis). Garis diagonal ruang tersebut membentuk sudut 45°
dengan horisontal.
Garis keruntuhan untuk tegangan-tegangan efektif dapat dinyatakan oleh Persamaan 9-7 sebagai
berikut:
dengan
dan
0'1
'
= 0'3' tan{45 + (%)]+ 2c tan [45 + (%)]
= cr3
'
(tan b') + a
'
tan b' = tan2 [45 + (%)]
a
'
= 2c tan [45 + (t)] = 2c -Jtan b'
T
a'
Diagonal ruang
0'1'
= cr3
'
1 ��------------------�
Tegangan utama efektif kecil, <13'
(9-23)
(9-24)
(9-25)
Gambar 9-28 Garis kedudukan tegangan (stress path) - diagram dari cr,' versus a; untuk sampel tanah yang diuji
dengan uji triaksial kondisi consolidated-drained dan consolidated-undrained..

Jadi, dari grafik cri' vs. cr3', garis keruntuhan merupakan garis lurus yang membentuk sudut b' dengan
garis horisontal. Perpotongan garis keruntuhan dengan sumbu ordinat (yaitu sumbu cri') adalah di a
'
,
seperti terlihat pacta Gambar 9-28.
Untuk uji triaksial kondisi air teralirkan-terkonsolidasi (consolidated-drained) di mana tegangan
tegangan penyekap adalah isotropis seperti yang telahkitabahas sebelumnya pada permulaan dari pemberian
tegangan deviator (arah aksial) terjadi kondisi sebagai berikut:
Tegangan efektif utama besar pada sampel tanah:
cr3' =cr3
Tegangan efektif utama kecil pada sampel tanah:
Keadaan tegangan-tegangan pada sampel tanah tersebut dapat diwakili oleh titik I yang terletak pada
diagonal ruang di Gambar 9-28. Bila tegangan deviator sedikit demi sedikit dinaikkan, sedang pada saat
itu tegangan penyekap cr3' (=cr3) ditahan konstan, maka harga-harga tegangan efektif utama besar dan
kecil pacta setiap tahap pengujian dapat digambarkan sebagai titik J pada Gambar 9-28. Titik ini terletak
di atas titik I. Bila semua titik-titik kedudukan yang mewakili kondisi tegangan-tegangan dalam sampel
tanah selama uji air teralirkan-terkonsolidasi dihubungkan, maka akan dihasilkan garis vertikal ID. Titik
D mewakili kondisi pada saat mencapai keruntuhan dengan koordinat titik tersebut. cri' = cr3' + (!!.cr)1 =
cr3 +(!!.cr)1 dan cr3' = cr3. Jadi, garis ID di Gambar 9-28 adalah garis kedudukan tegangan untuk sebuah
uji triaksial kondisi air teralirkan-terkendali (consolidated-drained). Bila tegangan deviator pacta mulanya
diberikan secaraisotropis dengan kondisi uji triaksial air teralirkan-terkonsolidasi, di mana cri' =cri' = cr3,
gambar garis kedudukan tegangan hanya berupa titik I yang terletak pada diagonal ruang (Gambar 9-28).
Tetapi bila tegangan deviatorpada sampel tanah dinaikkan lambat laun tanpa memperbolehkan pengaliran
air maka:
cri' =cr3 + !!.crd- !!.ud
cr3' = cr3- !!.ud
Bila harga-harga cr1'dan cr3' ini digambarkan pada Gambar 9-28 didapatkan gambar garis kedudukan
tegangan IU. Titik U mewakili kondisi pada saat keruntuhan terjadi pada sampel tanah. Jadi, garis IU
mewakili garis kedudukan tegangan untuk uji triaksial isotropis kondisi air termampatkan-terkonsolidasi.
Mengingat bahwa garis OI membentuk sudut 45° dengan horisontal, kita dapat membuktikan bahwa
proyeksi IU ke arah horisontal (yang umumnya juga merupakan perubahan dari cr3') adalah sama dengan
perubahan tegangan air pori selama uji pembebanan geser (pelaksanaan tegangan deviator). Selain itu,
jarak arah vertikal antara titik U dan I adalah sama dengan (!!.crd)f"
GRAFIK p' DAN q ---------------------
Lambe (1964) mengusulkan sebuah tipe garis kedudukan tegangan (stress path) yang menggambarkan
grafik p
'
dan q
'
. Hubungan antara p
'
dan q
'
adalah sebagai berikut:
p
'
=
cri' + cr/
(9-28)2
q
'
=
cr/ • cr3'
2 (9-29)
garis kedudukan tegangan tipe ini dapat diterangkan dengan bantuan Gambar: 9-29. Misalkan saja pada
sebuah sampel tanah lempung dilakukan uji triaksial kondisi air teralirkan-terkonsolidasi sistem isotropis.
Pada awal pemberian beban tegangan deviator, kita menyatakan bahwa cr1' = cr3' = crr Jadi,
(9-28)

0
E F'
�/
B
cr, cr', atau p'
----- (/'>crd},-----
Gambar 9-29 Stress path-diagram q
'
versus p' untuk test triaksial kondisi consolidated-drained pada sebuah tanah
lempung yang terkonsolidasi normal..
dan
(9-29)
Pada kondisi ini, p
'
dan q' digambarkan sebagai sebuah titik (yaitu titik I pada Gambar 9-29). Pada saat
lainnya selama pembebanan tegangan deviator, cr1' = cr3' + !!crd = cr3 + !!crd; dan cr3' = cr3, lingkaran Mohr
A di Gambar 9-29 menggambarkan kondisi tegangan pada sampel tanah tersebut saat awal pembebanan
tegangan deviator. Harga-harga p
'
dan q' pada saat ini adalah:
p
'
=
crt' + cr3' (cr3' + !!crd) + cr/ , !!crd !!crd
(9-30)
2 2
= cr3 + -2
- = cr3 + -3
-
(cr'3 + !!crd) - cr' !!crd
q' =
3
2 2 (9-31)
Bila harga-harga p
'
dan q' ini digambarkan pada Gambar 9-29, titik D' akan merupakan titik kedudukan
tegangannya, dan titik D' ini berada di puncak lingkaran Mohr-nya. Jadi, apabila harga-harga p
'
dan q'
pada bermacam-macam tingkat pembebanan tegangan deviator diplotkan dan titik-titik tersebut
digandengkan, akan didapat garis lurus ID. Garis lurus ID ini merupakan garis kedudukan tegangan p
'
dan q' pada kondisi air teralirkan-terkonsolidasi dari sebuah uji triaksial. Garis ID ini membentuk sudut
45° dengan horisontal. Titik D mewakili kondisi pada saat mencapai keruntuhan dengan uji triaksial
tersebut. Juga dapat dilihat bahwa lingkaran Mohr B mewakili kondisi tegangan pada saat ia mencapai
keruntuhan.
Untuk tanah-tanah lempung yang terkonsolidasi normal, garis keruntuhan dapat dinyatakan sebagai
garis t1 = cr' tan If>. Garis tersebut adalah garis OF pada Gambar 9-29 Guga lihat Gambar 9-14). Garis
keruntuhan yang dimodifikasi dapat dinyatakan dengan garis OF'. Persamaan garis OF' adalah
dengan
q' = p
'
tan a (9-32)
a = sudut yang dibentuk oleh garis keruntuhan tersebut yang telah dimodifikasi dengan
garis horisontal.

a, = a,·
t------(!J. ad), -----
Gambar 9-30 Hubungan antara � dan a.
Hubungan antara sudut !p dan a dapat ditentukan dengan melihat pada Gambar 9-30 di mana untuk
jelasnya lingkaran Mohr pada saat runtuh (yaitu lingkaran B) juga garis-garis OF dan OF' seperti pada
Gambar 9-29 digambar lagi. Titik-titik 0' sekarang adalah pusat dari lingkaran tersebut.
atau
Kemudian
atau
DO'
= tan a
00'
tan a
CO' .
OO'
= SIO ip
sin !p
2
2
Dengan membandingkan Persamaan (9-33) ke (9-34) jelas bahwa
sin !p = tan a
atau
lP = sin-1 (tan a)
(9-33)
(9-34)
(9-35)
(9-36)
Pada Gambar 9-31 ditunjukkan tempat kedudukan titik-titik pada grafik q' dan p
'
untuk sampel tanah
lempung terkonsolidasi normal, yang dikenakan uji triaksial kondisi air termampatkan-terkonsolidasi
(consolidated-undraned). Pada awal pemberian tegangan deviator, cr1' = cr3' = cr3. Jadi, p
'
= cr3' dan q' =
0. Keadaan ini diwakili oleh titik /. Pada tingkat sesudahnya dari pemberian tegangan deviator didapat:
dan

·,.
:s
"
1;j
...:
"'
"'
"'
Qj)
c
"'
Qj)
c
"'
Qj)
�
V
F'
Lingkaran Mohr
tegangan total
cr, o', atau p'
3 1
Gambar 9-31 Stress path-diagram q'
versus p
'
untuk sebuah uji triaksial kondisi consolidated-undrained pada tanah
lempung yang terkonsolidasi normal..
Jadi,
(9-37)
dan
cr1' ;_-<JJ' .1crdq'
= 2
= 2
(9-38)
Tempat kedudukan harga-harga p
'
dan q' digambarkan sebagai titik U' pada Gambar 9-31. Titik-titik
seperti U" mewakilf harga-harga p
'
dan q' kemudian selama pengujian berlangsung. Pada saat sampel
tanah mencapai keruntuhan didapat:
dan
�
"'
E
--
3
�N
-,.-
q' =
(.1<Jd)f
2
200r-----------.----------,,-----------,----------�
100
400
(9-39)
(9-40)
Gambar 9-32 Stress path dari tanah lempung Lagunillas-diagram q
'
dan p
'
yang didapat dari uji triaksial kondisi
consolidated-undrained pada sejumlah benda uji {digambar kembali menurut Lambe, 1964).

Harga-harga p
'
dan q' dari Persamaan 9-39 dan 9-40 di atas akan tergambar sebagai titik U. Jadi, garis
kedudukan untuk tegangan-tegangan efektif dari suatu uji consolidated-undrained dapat digambarkan
sebagai kurva /U' U. Titik U ini akan t�rletak pada garis keruntuhan OF' (seperti pada Gambar 9-30) yang
membentuk sudut a dengan horisontaL Pada Gambar 9-32 diberikan beberapa garis kedudukan tegangan
dari basil uji triaksial pada tanah lempung Lagunillas. Lambe (1964) telah memaparkan suatu teknik
untuk mengevaluasi penurunan elastis dan konsolidasi dari sebuah pondasi di tanah lempung dengan
menggunakan garis kedudukan tegangan (stress path) yang dihasilkan dengan cara tersebut.
CONTOH 9-6:
Diketahui suatu tanah dengan 1/J = 22° dan c = 2,I Jb/in2• Uji triaksialkondisi air teralirkan-terkonsolidasi dilaksanakan
terhadap sebuah sampel tanah yang sama dengan tegangan penyekap o3 = 20 lb/in2• Untuk menggambarkan garis
kedudukan tegangan (stress path) dari o1' dengan o
3
' lakukanlah hal-hal berikut:
a. Gambar diagonal ruangnya.
b. Gambar garis keruntuhan
c. Gambar garis kedudukan tegangan untuk pengujian tersebut.
d. Dari gambar garis kedudukan tegangan di No. c, tentukan besamya tegangan efektif utama (01') pacta saat-saat
runtuh.
Penyelesaian:
Bagian a
Gambardiagonal ruangadalah seperti
pacta Gambar 9-33.
Bagian b
Jadi,
Dari Persamaan 9-24
tan b' = tan2 [45 + (t)]
= tan2 [45 +
(2;)Jtan2 [56] = 2,2
b' = tan-
1
(2,2) = 65,6°
Juga, .-!ari Persamaan 9-25
b' = 2c .Jtan b'
= (2)(2, 1) .J2,2 = 6,23 lb/in2
Dengan a' dan b' diketahui, garis
keruntuhan digambarkan seperti pacta
Gambar 9-33.
Bagian c
Garis kedudukan tegangan ID, dari
uji consolidated-undrained ini
tergambar seperti di Gambar 9-33.
Bag/and
Dari garis kedudukan tegangan di
Garnbar 9-33 didapat bahwa 01' = 50,2
lb/in2
D(20, 50, 2)
401
Garis
keruntuhan
JQ;
:::'
c:
�
c
b- ruang
20 /(20, 20)
I
20 30
Gambar 9-33

9-7 KESENSITIFAN DAN THIXOTROPY DARI TANAH LEMPUNG --------
Pada tanah-tanah lampung yang terdeposisi (terendapkan) secara alarniah dapat diamati bahwa kekuatan
tekanan tak tersekap berkurang banyak, bila tanah tersebut diuji-ulang lagi setelah tanah tersebut menderita
kerusakan struktural (remolded) tanpa adanya perubahan dari kadar air, sebagaimana ditunjukkan pada
Gambar 9-34. Sifat berkurangnya kekuatan tanah akibat adanya kerusakan struktural tanah tersebut disebut
kesensitifan (sensitivity). Tingkat kesensitifan dapat ditentukan sebagairasio (perbandingan) antara kekuatan
tanah yang masih asli dengan kekuatan tanah yang sama setelah terkena kerusakan (remolded), bila
kekuatan tanah tersebut diuji dengan cara tekanan tak tersekap. Jadi,
S =
qu (asli)
1 qu (kerusakan)
(9-41)
a,
Tegangan aksial
Gambar 9-34 Kekuatan tekan tak tersekap (unconfined) dari tanah lempung yang asli dan yang telah menderita
kerusakan struktural. Terlalu quick
Rasio kesensitifan sebagian besar tanah
lempung berkisar antara 1 sampai 8; biarpun
pada beberapa tanah-tanah lempung maritim
yang mempunyai tingkat flokulasi yang sangat
tinggi didapat juga harga rasio kesensitifan
yang dapat berkisar antara 10 sampai 80. Ada
beberapa jenis tanah lempung tertentu yang
akibat kerusakan tersebut dapat tiba-tiba
berubah menjadi cair. Tanah-tanah seperti itu
sebagian besar dijumpai di daerah Amerika
Utara dan daerah semenanjung Scandinavia
yang dulunya tertutup oleh es. Tanah-tanah
lempung seperti ini biasa dinamai sebagai
"quick" clays. Rosengvist (1953) telah
mengklasifikasi tanah-tanah lempung
berdasarkan kesensitifannya. Klasifikasi secara
umum dapat dilihat pada Gambar 9-35.
Kehilangan kekuatan setelah adanya
kerusakan struktural pada tanah dapat teijadi
terutama karena memang sudah ada per
ubahan-perubahan yang berarti dari struktur
dasar partikel tanah asli selama berlang
sungnya proses sedimentasi dari tanah tersebut
pada mulanya.
Sangat quick
32r--------------------
Quick tingkat menengah
16�------------------
Agak quick
8�------------------
Sangat sensitif
4�--------------
Sensitif tingkat menengah
2�--------------
Agak sensitif Tidak sensitif
Gambar 9-35 Klasifikasi tanah lempung berdasarkan
kesensitifannya..

Bila setelah adanya kerusakan tersebut sampel tanah dibiarkan tidak terusik Guga tanpa adanya
perubahan dari kadar airnya), tanah tersebut akan lambat laun pulih kekuatannya. Peristiwa ini disebut
sebagai thixotrophy. Thixotrophy adalah proses pulihnya kembali kekuatan tanah, yang melemah akibat
kerusakan struktural, sebagai fungsi dari waktu. Hilangnya kekuatan tanah tersebut lambat laun dapat
kembali apabila tanah tersebut dibiarkan beristirahat. Kondisi thixotrophy dapat dilihat pada Gambar
9-36a.
Sebagian besar tanah pada kenyataannya hanya thixotrophy parsial. Artinya bahwa hanya sebagian
saja dari kekuatan tanah yang hilang akibat kerusakan tersebut yang lambat laun dengan beijalannya
waktu akan kembali. Keadaan perubahan kekuatan dengan beijalannya waktu untuk tanah-tanah yang
thixotrophy parsial, dapat dilihat pada Gambar 9-36b. Perbedaan yang ada antara kekuatan tanah mula
mula (asli) dan kekuatan tanah setelah pulih akibat thixotrophy diperkirakan akibat dari struktur partikel
tanah yang tidak sepenuhnya pulih seperti sediakala.
9-8 KOHESI KEADAAN AIR TERMAMPATKAN (UNDRAINED) DARI DEPOSIT TANAH-TANAH
TERKONSOLIDASI NORMAL DAN TERKONSOLIDASI LEBIH
Untuk deposit tanah lempung yang terkonsolidasi normal, kekuatan geser air termampatkan c•• akan
meningkat sejalan dengan membesarnya tekanan timbunan tanah setempat. Shempton (1957) memberikan
hubungan secara statistik antara kekuatan geser air termampatkan tekanan timbunan tanah (p), dan Indeks
Plastis (JP) tanah dengan hubungan sebagai berikut:
s_ = 0,1 1 + 0,0037 {lP)
p
dengan JP dinyatakan dalam persen.
s,
q,(undisturbed)
1----. ----
Rusak
Mengeras
q,(remolded)
Kekuatan tanah
asli mula-mula
%(undisturbed)
qu(remolded)
- --- - ------.....
Rusak
Waktu
(a)
Mengeras
-- Kekuatan tanah
asli mula-mula
Mengeras
Kekuatan tanah
setelah menderita
kerusakan
Kekuatan tanah...------, ----- -�----. --- setelah peristiwa
thixotropy
Rusak Rusak
Mengeras
r---L---------''--------.JI.._- Kekuatan tanah
setelah menderita
(b) kerusakan
Gambar 9-36 Perilaku dari (a) bahan yang thixotropis, (� bahan yang thixotropis sebagian.
(9-42)

Persamaan 9-42 sangat berguna dalam praktek. Bila harga indeks plastis dari suatu tanah lempung
yang terkonsolidasi normal telah diketahui, variasi dari kohesi tanah keadaan undrained tersebut dengan
kedalaman tanah dapat diperkirakan.
Ladd, Foote, Ishihara, Schlosser, dan Poulos (1977) telah mendemonstrasikan bahwa untuk tanah
tanah lempung terkonsolidasi lebih (overconsolidated), hubungan di bawah ini kurang lebih benar.
dengan
(-';-)terkonsolidasi lebih =
(OCR)0,8
(t)konsolidasi nonnal
OCR = Rasio konsolidasi lebih (Overconsolidation ratio)
Overconsolidation ratio telah dirumuskan di Bab 7 sebagai
OCR =
Pc
dengan P
Pc = tekanan pra-konsolidasi (lihat Bab 7).
CONTOH 9-7:
(9-43)
(9-44)
Suatu deposit tanah lempung tebal 50 feet terlihat di Gambar 9-37. Harga indeks plastis tanah tersebut adalah 48%.
Perkirakan kohesi tanah kondisi air termampatkan pada tanah yang terletak di tengah-tengah lapisan tersebut.
Penyelesaian:
Di tengah-tengah lapisan tanah lempung tersebut, tekanan efektif timbunan tanah adalah
P = Y(pasir) X 10 + Y(lempung) X 25
= 1 10 X 10 + (122,4 - 62,4) X 25 = 2600 Jb/ft2
Dari Persamaan 9-42
atau
c
_1!.. 0,1 1 + 0,0037 (JP)
p
c. = p[0,11 + 0,0037 (JP)]
= 2600 [0,11 + 0,0037 (48)] = 747,76 lb/ftz
::. ': :: r· : :• ' ·
Pasir k�ri�g .......
Muka air tanah 10 ft ·
y = 110 lb/ft'
·. :..·. ·J. · '···:..
.t,:..: .••• • . �· • .:.o:• . • i-.: ';�- ..:·..: : . :•,.
Gambar 9-37

36 Mekonika Tanah Jilid 2
9-9 UJI GESER VANE
Hasil yang agak dapat diandalkan untuk kohesi tanah kondisi air termampatkan (undrained) c.
(l/J =0)
dari tanah-tanah sangat plastis bisa diperoleh dari uji geser vane. Alat vane geser biasanya terdiri dari
empat pelat baja tipis dengan ukuran sama yang dilaskan ke sebuah batang putar (Gambar 9-39). Mula
mula alat vane dibenamkan ke dalam tanah. Kemudian dilakukan gaya putaran torsi di ujung batang
putar dengan kecepatan putar yang tetap. Momen torsi ini dilawan oleh tahanan sepanjang muka silinder
tanah dengan tinggi h dan diameter d sampai terjadi keruntuhan geser. Harga kohesi kondisi air
termampatkan dari tanah tersebut dapat dihitung seperti cara berikut ini.
Jika Tadalah besarnya momen torsi yang diberikan pada kepala batang putar sampai menyebabkan
keruntuhan pada tanah, momen torsi ini besarnya sama dengan jumlah momen-momen penahan akibat
tahanan geser sepanjang permukaan radial dari silinder tanah (M) dan momen penahan akibat geseran
pada kedua sisi ujung silinder (M.) seperti pada Gambar 9-39a.
T=M +M + Ms e e•
di kedua ujung silinder
Momen tahanan M, didapat dari
dengan
M, = (rtdh) · c. · (1)
luas
permukaan
lengan
momen
(9-45)
(9-46)
d = diameter dari alat vane geser
h = tinggi dari pelat vane
T
Th
1
1- d-----i�l
Gambar 9-38 Gambar dari alat geser
vane.
Untuk menghitung M,, para pengamat telah mengusulkan
beberapa anggapan tentang distribusi dari tegangan tahanan geser
yang termobilisir pada kedua ujung sisi dari silinder sebagai
berikut:
a. Berbentuk segitiga. Tegangan tahanan geser yang ter
mobilisir sebesar c. di tepi paling luar dari lingkaran dan
berkurang secara linear, menjadi nol di pusat lingkaran.
b. Berbentuk seragam. Tegangan tahanan geser yang ter
mobilisir adalah sama sebesar c. untuk seluruh penampang
sisi silinder.
c. Berbentuk parabola. Tegangan tahanan geser yang ter
mobilisir sebesar c. di tepi luar lingkaran dan berkurang
secara parabolis, menjadi nol di pusat lingkaran.
Variasi tahanan geser ini dapat dilihat pada Gambar
9-39b. Secara umum, harga momen torsi Tdapat ditulis sebagai
(9-47)
atau
T
(9-48)

dengan
f3 = t bila tahanan geser yang termobilisasi dianggap berbentuk segitiga
f3 = t bila tahanan geser yang termobilisasi dianggap berbentuk seragam
37
f3 = ! bila tahanan geser yang termobilisasi dianggap berbentuk seragamparabola (Catatan:
Persamaan 9-48 dinamakan juga sebagai persamaan Calding).
h
Tc.
1
Tc.
l
T
j"
M,
-----d----1
(a)
f
f
Mobilitas kekuatan
geser bentuk segi tiga
I
I
Mobilitas kekuatan
geser secara merata
·I JL
2
Mobilitas kekuatan
geser secara parabolis
I
I
I JL
2
(b)
Gambar 9-39 Penjabaran dari Persamaan 9-47; (a) gaya-gaya dan momen-momen geser penahan; (� variasi dari
kekuatan geser yang timbul di kedua bidang tepi silinder.

Uji geser vane dapat dilakukan di laboratorium atau langsung di lapangan pada waktu penyelidikan
tanah. Alat vane geser di laboratorium mempunyai dimensi diameter 0,5 inches (=12,7 mm) dan tinggi
1,0 inch (= 25,4 mm). Gambar 9-40 menunjukkan foto dari penentuan c
.
di laboratorium dengan
menggunakan alat vane geser. Alat vane geser 1apangan mempunyai dimensi lebih besar dan menurut
U.S. Bureau of Reclamation digunakan:
d = 2 inches (= 50,8 mm); h = 4 in (= 101,6 mm)
d = 3 inches (= 76,2 mm); h = 6 in (= 152,4 mm)
d = 4 inches (= 101,6 mm); h = 8 in (= 203,2 mm)
Pada umumnya kekuatan geser undrained dari tanah sangat bervariasi di lapangan dengan kedalaman
tanahnya, uji geser vane sangat berguna. Dalam waktu singkat kita dapat menentukan pola perubahan
harga c
.
tanah menurut kedalaman. Tetapi, bila deposit tanah lempung tersebut pada tempat tertentu
kurang lebih seragam sifatnya dari beberapa uji triaksial kondisi unconsolidated-undrained pada sampel
tanah asli dapat diperkirakan parameter-parameter tanah untuk perencanaan. Harga kekuatan geser tanah
kondisi undrained yang didapat dengan alat vane geser juga tergantung dari kecepatan pemutaran momen
torsi T.
Bjerrum (1974) telah membuktikan bahwa bila harga plastisitas tanah relatif tinggi, harga c. yang
didapat dari uji geser vane mungkin dapat terlalu besar dari pada yang sebenamya sehingga tidak aman
untuk dipakai dalam perencanaan pondasi. Untuk alasan ini, Bjerrum mengusulkan koreksi berikut:
c =Acu(perencanaan) u(alat vane geser) (9-49)
Gambar 9-40 Penentuan harga kekuatan geser tanah kondisi undrained dengan menggunakan alat geser vane
laboratorium (atas jasa baik Soiltest, Inc., Evanston, Illinois).

1,0
0,9
A. 0,8
0,7
0,6
0
,

i.
20 40
�
�
�
�I'
60 so 100 120
Indeks plastis, IP
Gambar 9-41 Gambar diagram I versus indeks plastis tanah Persamaan 9-50�
dengan
A = faktor koreksi = 1,7 - 0,54 log (JP)
JP = indeks plastis dari tanah
Pada Gambar 9-41 ditunjukkan grafik dari A versus indeks plastis menurut Persamaan 9-50.
9-10 CARA LAIN UNTUK MENENTUKAN KEKUATAN GESER AIR TAK TERALIRKAN
39
(9-50)
(UNDRAINED) DARI TANAH-TANAH KOHESIF -------------
Alat yang kita bahas berikut ini bentuknya serupa dengan alat geser vane tetapi sudah agak dimodifikasi
dan kita kenal sebagai torvane (Gambar 9-42). Alat ini diputar dengan tangan dan mempunyai pegas yang
sudah terkalibrasi (standard). Alat torvane tadi dapat digunakan untuk menentukan c. dari sampel tanah
dalam tabung sampling basil eksplorasi lapangan, tetapi alat ini juga dapat langsung digunakan di lapangan.
Alat torvane ini ditusukkan ke dalam tanah di lapangan dan kemudian diputar sampai menggeser (runtuh).
Harga kekuatan geser undrained dapat dibaca dari arloji pengukur standard yang terletak di ujung atasnya.
Gambar 9-42 Alat Torvane (alas jasa baik Soiltest, Inc., Evanston, Illinois).

40
Pada Gambar 9-43 terlihat sebuahpenetrometer-saku yang
dapat dicobloskan langsung kepada tanah yang akan diukur.
Kekuatan tekan tak tersekap (= q) diukur dengan bekerjanya
pegas yang sudah terkalibrasi. Alat ini dapat langsung digunakan
di laboratorium dan di lapangan.
9-11 KEKUATAN GESER DARI TANAH KOHESIF TAK
JENUH ------------
Hubungan antara tegangan total, tegangan efektif, dan tegangan
air pori untuk tanah-tanah tak jenuh telah disebut secara singkat .
pada Persamaan 5-14 sebagai berikut:
dengan
er' = tegangan efektif
er = tegangan total
ua = tegangan udara di dalam pori
uw = tegangan air pori
(9-51)
Bila harga er' dari Persamaan dirubah dengan kekuatan
geser pada Persamaan 9-8, yang berdasarkan parameter
parameter tegangan efektif, didapat
'tf = c + [er- ua + x<ua- u)] tan 1/J (9-52)
Gambar 9-43 Penetrometer saku (alas jasa
baik Soiltest, Inc., Evanston, Illinois).
Sebagaimana telah disebutkan terdahulu, harga X terutama tergantung pada derajad kejenuhan tanah
tersebut. Dengan cara uji laboratorium menggunakan alat triaksial biasa, harga tegangan efektif dalam
sampel tanah tidak mungkin dapat ditentukan secara akurat. Jadi, cara yang biasa dilakukan ialah dengan
melakukan uji triaksial cara undrained pada sampel tanah yang takjenuh, dan mengukur hanya tegangan
tegangan totalnya saja. Pada Gambar 9-44 ditunjukkan garis keruntuhan berdasarkan tegangan total yang
dihasilkan dari beberapa uji triaksial undrained untuk keadaan ketakjenuhan tanah seperti adanya. Garis
keruntuhan Mohr umumnya melengkung. Tegangan sel (penyekap) yang lebih tinggi akan menyebabkan
tingkat pemampatan yang lebih tinggi dari udara dalam ruang-ruang pori tanah; jadi tingkat kelarutan
Tegangan normal total
Gambar 9-44 Garis keruntuhan tegangan total untuk tanah-tanah kohesif yang tidak jenuh air.

IGOr------------.-------------.-----------.----------�
Tanah lempung
anorganik (CL)
Derajad kejenuhan = 61%
Serial Q,
--
--------�--74,8%
Serial Q,
-------�:::--:-;-.;;;;..--- 86,8%
Serial Q.________;;..;;__::;_.:l..-__ 88,8%
o�----------�------------�16�0----------724�0�---------3�20
Tegangan normal total (lb/in.2)
4 1
Gambar 9-45 Variasi dari garis keruntuhan tegangan total dengan perubahan harga derajad kejenuhan dari tanah
lempung organik yang diuji pada kondisi undrained (dari Casagrande dan Hirschfeld, 1960).
udara dalam air juga meningkat. Untuk keperluan perencanaan, garis yang melengkung tersebut kadang
kadang didekati (anggapan) dengan sebuah garis lurus seperti pada Gambar 9-44 tersebut.
Sebagai catatan, harga c(us) dan <Plus) di atas adalah konstanta empiris.
(9-53)
Pada Gambar 9-45 diperlihatkan variasi garis keruntuhan dari tegangan total sebagai fungsi derajat
kejenuhan tanah. Pengujian ini dilaksanakan pada tanah-tanah lempung anorganik dengan cara undrained.
Perlu diperhatikan bahwa pada pengujian tersebut sampel tanahnya dibuat mempunyai berat volume
kering awal yang kurang lebih sama sekitar 106 lb/ft3 (= 16,7 kN/m3). Untuk harga tegangan normal total
yang sama, harga tegangan geser yang menyebabkan keruntuhan berkurang bila derajat kejenuhan tanah
meningkat. Bila derajat kejenuhan mencapai 100%, garis keruntuhan berdasarkan tegangan total menjadi
garis lurus horisontal, sama seperti pada konsep cp = 0.
Untuk praktisnya kita dapat menganggap bahwa besar kemungkinan suatu deposit tanah kohesif
akan menjadi jenuh setelah hujan atau naiknya permukaan air tanah; jadi kekuatan tanah berdasarkan
tanah tak jenuh tidak dapat dipakai dalam perencanaan. Sampel tanah tak jenuh yang kita peroleh dari
hasil pengeboran di lapangan harus dibuat jenuh lebih dahulu di laboratorium dan kemudian kekuatan
geser undrained-nya ditentukan.
SOAL-SOAL
9-1 Suatu uji geser langsung dilaksanakan pada sampel tanah pasir kering dengan tegangan normal sebesar 191,5
kN/m2• Keruntuhan terjadi pada waktu tegangan geser mencapai 119,7 kN/m2• Ukuran benda uji adalah 50,8
mm x 25,4 mm (tinggi). Tentukan sudut geser dalam cp. Bila tegangan normal yang diberikan adalah 144 kN/
m2, berapa besar gaya geser yang diperlukan untuk menyebabkan terjadinya keruntuhan pada benda uji?
9-2 Sudut geser internal dari suatu tanah pasir kering ialah 41°. Padapelaksanaan uji geser langsung di tanah pasir
ini, diberi tegangan normal sebesar 15 lb/in2• Ukuran benda uji ialah 2 in x 2 in x 1,2 in (tinggi). Berapa gaya
geser yang diperlukan untuk menyebabkan keruntuhan?
9-3 Berikut ini adalah hasil dari empat uji geser langsung kondisi air teralirkan pada tanah lempung yang
terkonsolidasi normal.

42
Ulruran benda uji:
diameter = 50 mm
tinggi = 25 mm
Uji
No
1
2
3
4
Gaya normal
(N)
271
406,25
474
541 ,65
Gaya geser pada
Saat runtuh (N)
120,6
170,64
204,1
244,3
Gambar grafik tegangan geser pada saat mencapai keruntuhan sebagai fungsi dari tegangan normal. Tentukan
sudut geser internal dari tanah pada grafik tersebut.
9-4 Persamaan untuk garis keruntuhan dari suatu tanah kepasiran yang renggang (didapat dari uji geser langsung)
adalah 't1 = cr
'
tan 30°. Uji triaksial kondisi air teralirkan dilakukan terhadap tanah tersebut dengan tegangan
penyekap sel sebesar 1 10 lb/in2• Hitung besarnya tegangah deviator pada saat terjadi keruntuhan.
9-5 Dari uji triaksial yang disebut pada Soal 9-4:
a) Tentukan kira-kira besarnya sudut yang dibentuk oleh bidang keruntuhan terhadap tegangan utama besar
b) Tentukan tegangan normal dan geser yang bekerja pada bidang keruntuhan hila bidang keruntuhan
tersebut membentuk sudut 30° dengan tegangan utama besar. Terangkan juga mengapa benda uji yang
sebenarnya (di Soal 9-4) tidak runtuh melalui bidang keruntuhan 30° tersebut belakangan ini (tetapi
runtuh melalui bidang keruntuhan yang lain).
9-6 Pada sebuah tanah Iempung yang terkonsolidasi normal, basil uji triaksial kondisi air teralirkan adalah sebagai
berilrut:
tekanan penyekap sel = 140 kN/m2
tegangan deviator pada saat runtuh = 263,5 kN/m2
Tentukan sudut geser internal l/1 dari tanah tersebut.
9-7 Hasil-hasil dari dua uji triaksial kondisi air teralirkan pada suatu tanah lempung yang jenuh air adalah sebagai
berikut:
Benda Uji 1 : tekanan penyekap sel 69 kN/m2
tegangan deviator pada saat runtuh 213 kN/m2
Benda Uji 2 : tekanan penyekap sel 120 kN/m2
tegangan deviator pada saat runtuh 258,7 kN/m2
Tentukan parameter kelruatan geser (c dan l/1) dari tanah ini.
9-8 Bila benda uji tanah lempung di Soal 9-7 di uji pada kondisi triaksial dengan tekanan penyekap sel sebesar
200 kN/m2, berapa besarnya tegangan utama besar pada saat runtuh? Anggaplah bahwa selama pengujian
pengaliran air penuh (full drained condition).
9-9 Suatu tanah berpasir mempunyai sudut geser internal kondisi air teralir sebesar 35°. Pada sebuah uji triaksial
kondisi air teralirkan terhadap tanah ini didapat tegangan deviator sebesar 2,69 ton/ft2 di saat mencapai
keruntuhan. Berapa tegangan penyekap selnya?
9-10 Suatu uji triaksial kondisi air teralirkan terhadap tanah lempung terkonsolidasi normal menghasilkan bidang
geser keruntuhan yang membuat sudut 58° dengan horisontal. Bila benda uji tanah tersebut di uji dengan
tekanan penyekap sel sebesar 103,5 kN/m2• Berapa tegangan utama besar pada saat runtuh ini?
9-11 Suatu deposit tanah pasir terlihat pada Gambar P9- 1 1 . Carilah besarnya perlawanan geser internal kN/m2
sepanjang bidang horisontal yang terletak 10 m di bawah permukaan tanah.
9-12 Suatu uji consolidated-undrained pada suatu tanah lempung yang terkonsolidasi normal menghasilkan besaran-
besaran sebagai berikut:
cr3 = 12 lb/in2
tegangan deviator : (l1a)1 = 9, 14 lb/in2
tegangan air pori : (l1u)1 = 6,83 lb/in2
Tentukan besarnya sudut geser dalam kondisi consolidated-drained dan sudut geser dalam kondisi drained.

Muka air tanah
lOm
Pasir
e = 0,8
G, = 2,67
1/J = 35°
Gambar P9-11
43
Muka tanah
9-13 Kekuatan geser dari suatu tanah lempung yang terkonsolidasi normal dapat dinyatakan dengan persamaan 't1
= cr' tan 31o. Suatu uji consolidated-drained (triaksial) dilaksanakan pada tanah lempung tersebut dan hasilnya
adalah sebagai berikut:
tekanan penyekap sel = 1 12 kN/m2
tegangan deviator pada saat runtuh = 100, 14 kN/m2
Tentukan:
a. sudut geser internal kondisi consolidated-undrained (!pc)
b. tegangan air pori yang terjadi pada saat terjadi keruntuhan.
9-14 Untuk jenis tanah lempung di Soa1 9-1 3, berapa besamya tegangan deviator pada saat runtuh bila uji tersebut
dilaksanakan dalam kondisi drained dan pada tekanan penyekap sel sebesar cr3 = 1 12 kN/m2?
9-15 Suatu sampel tanah pasir berlainan mempunyai sudut geser dalam kondisi consolidated-undrained sebesar 22°
dan sudut geser internal kondisi drained sebesar 32° (c = 0). Bila uji kondisi consolidated-undrained
dilakukan terhadap tanah tersebut pada tekanan penyekap sel sebesar 1,2 ton/ft2, berapa besarnya tegangan
utama besar (tegangan total) pada saat mencapai keruntuhan? Juga hitunglah tegangan air pori yang terjadi
di dalam benda uji tanah pada saat terjadi keruntuhan.
9-16 Berikut ini adalah hasil dari uji triaksial kondisi consolidated-undrained pada sebuah tanah lempung
Benda uji cr
3
cr
,
pada saat runtuh
no. (kN/m2) (kN/m2)
1 191,67 375,67
2 383,34 636,33
Gambar lingkaran-lingkaran Mohr untuk tegangan total dan tentukan parameter-parameter kekuatan geser
untuk kondisi consolidated-undrained tersebut.
9-17 Suatu uji consolidated-undrained (triaksial) pada tanah lempung jenuh air menghasilkan besaran-besaran
sebagai berikut:
cr3 = 2000 lb/ft2
cr1 pada saat runtuh = 3900 lb/ft2
Berapa besamya tegangan aksial (= cr1) pada saat runtuh, apabila pada benda uji yang sama dilakukan uji
tekanan tak tersekap (unconfined compression)(cr
3
= 0).

GEOTEKNIK

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to GEOTEKNIK

Similar to GEOTEKNIK (20)

GEOTEKNIK