mekanika tanah

1. •
•
Dr. Ir. Hary Christady Hardiyatmo, M.Eng. DEA
lahir di Solo, 18 Oktober 1955. Menyelesaikan studi di
Jurusan Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada Yogya-
karta tahun 1981. Tahun 1980 sampai 1982 bekerja di
konsultan dalam menangani pekerjaan perancangan
bangunan-bangunan air. Tahun 1982 sampai 1986
bekef)a di kontraktor dan menangani pelaksanaan
pekef)aan tanah untuk pekerjaan bangunan saluran
irigasi. Tahun 1986 sampai sekarang bekerja sebagai
dosen Program Sarjana dan Pasca Sarjana di Jurusan
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta. Tahun 1988 melanjutkan studi di Asian
Institute of Technology Bangkok Thailand, dalam
bidang Geoteknik dan meraih gelar Master of Engin-
eering pada tahun 1990. Tahun 1991 melanjutkan studi
di Universite de Grenoble I, Grenoble, Perancis dalam
bidang Geoteknik dan meraih gelar Diplome d'Etude
Approfondies (DEA) pada tahun 1992. Ijasah Doktor
di Bidang Geoteknik diperoleh pada universitas yang
sama pada tahun 1995. Pada waktu sekarang men-
jabat sebagai Kepala Laboratorium Mekanika Tanah
di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UGM. Kecuali
mengajar mata kuliah Mekanika Tanah dan Teknik
Fondasi, sehari-harinya Juga menangani penelitian-
penelitian untuk perancangan fondasi bangunan.
•
' .
••
I a
• • 11 • •
,.... ,...
•• ••••••
_.tJL
~~ , •• , .••
;r.o ••
:..~a
ivers1ty Press
. ..
• •

3. •
•
•
Hak Cipta @ 2002 pada GADJAH MADA UNIVERSITY PRESS
P.O. Box 14, Bulaksumur, Yogyakarta 55281.
E-mail: gmupress@ugm.ac.id
Cetakan pertama-Edisi ketiga Juli 2002
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin
tertulis dari penerbit, sebagian atau seluruhnya dalam
~ntuk apa pun, baik cetak, photoprint, microfilm dan
sebagainya.
1122.13.05.02
Diterbitkan dan dicetak oleh:
GADJAH MADA UNIVERSITY PRESS
Anggota IKAPI
0109181-c2E
ISBN 979-420 504-4
•
•
ayah-ibu
isteri
anak-anakku
dan
tak lupa
untuk
kupersenzbahkan kepada
Bangsa dan Negaraku;
Indonesia

4. '
•
•
•
•
KATA PENGANTAR
Dengan rahmat Allah SWT buku Mekanika Tanah 1 Edisi Ke-
tiga ini dapat diterbitkan. Materi yang disampaikan masih tetap sama
sepcrti pada edisi pertama dan kedua, yaitu membahas mengenai berat
volume tanah dan hubungan-hubungannya, pemadatan, air tanah
permeabilitas dan rembesan, tegangan efektif dan kuat geser tanah.
Pada edisi ketiga ini satuan yang dipakai adalah satuan lntemasional
(SI). Buku ini walaupun isinya singkat namun penjelasan-penjelasan
disajikan secara rinci dan detail agar mahasiswa baik dari tingkat
Sarjana maupun Pasca Sarjana atau para praktisi dapat menguasai
Mekanika Tanah dengan baik. Kendala penulisan yang dihadapi masih
tetap sama seperti edisi yang dulu, yaitu pada terjemahan istilah-istilah
dalam Bahasa Inggris yang cocok dalam Bahasa Indonesia. ~Oleh
karena itu, untuk istilah yang sering dipakai dalam masalah Mekanika
Tanah diusahakan masih tetap ditulis dalam Bahasa lnggris.
Ucapan terima kasih ditujukan kepada Ir. Moh. Aprijanto W.,
Ir. Hery Awan Susanto, Sudarwanto dan semua fihak yang telah
membantu dalam pengetikan ulang naskah buku ini. Terima kasih atas
kritik dan saran serta tanggapan yang telah disampaikan kepada
penulis pada edisi pertama dan kedua. Buku ini terwujud berkat
dorongan semangat untuk menulis yang tak habis-habisnya diberikan
oleh isteri: Isminarti dan anak-anak Kamma, Egha dan Merlangen.
Hary Christady Hardi atnlO

5. •
•
DAFTARISI
KATA PENGANTAR ................................,
................
BABITANAH .....,
, .......................,
, .,. .........................
1.1 Umum .......................................................
1.2 Berat Volume Tanah dan Hubungan-hubungannya ....
1.3 Mineral Lempung ...........................
................
1.3.1 Susunan Tanah Lempung...
..........
.................
1.3.2 Pengaruh Air pada Tanah Lempung .......... ..
1.4 Susunan Tanah Granuler ..................................
1.5 Penyesuaian antara Partikel-partikel ..................
1.6 Analisis Uk:uran Butiran ...............................
.....
1.6.1 Tanah Berbutir Kasar ...............................
1.6.2 Tanah Berbutir Halus ........................,. ....
•
1.7 Batas-batas Atterberg ..........................
............
,. 1.7.1 Batas Cair (Liquid Li1nit) .........................
1.7.2 Batas Plastis (Plastic Lilnid) .....................
1.7.3 Batas Susut (Shrinkage Lin1it) ..................
1.7.4 Indeks Plastisitas (Plasticity Index) .......... ..
1.7.5 lndeks Cair (Liquidity .bzdex) ......................
1.8 Aktivitas ............
...
........................ ............··
1.9 Klasifikasi Tanah .......
....................................
1.9.1 Sistem Klasifikasi Unified .........
...............
1.9.2 Sistem Klasifikasi AASHTO .....................
•
BAB 11 PEMADATAN • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
2.1 Umum .,
....................... ···.. ······· ········ ···········
•
2.2 Uji Pemadatan ......................························
•
• •
vu
1
1
2
20
20
25
30
32
34
34
35
43
44
46
46
48
48
49
54
55
59
73
73
75

6. M lpencraruhi Hasil Petnadatan ..
2.3. Faktor-faktor yang en o Dipadatkan ............... .
S·f· t-~ifat Tanah Le~npunt-
2.4 t a .. T . ah di Lapangan ........... .
esifikasi Pemadatan an
• • • • • • • • •
2.6.1 Alat-alat Petnadat ···················
2.6.2 Prosedur Pernadatan ·······························
2.7 Kontrol 1.epadatan di Lapangan ...........
...............
2.8 Penmdatan Tanah Organik ......:...)................... .
2.9 Petnudatan Dalmn (Deep Cotnpactton ................. .
2.10Perubahan Volurne Akibat Pengenlbangan Tanah ......
.2.1O.l Ken1bang Susut Tanah Lernpung ···············
2 10 ? U]'i Penoen1banuan .. ·····················
········
. .- ::::: c
2.10.3 Uji Indeks Ekspansi (Expansion Index Test.
Err) ................................
••••••••••••••••
2.10.4 Uji Tekanan Pengembangan ....................
2.10.5 Variasi Potensi Pengembangan dengan
Tegangan Nounal ................................
2.10.6 Proses Pembasahan ............................. .
2.10.7 Estimasi Potensi Pengembangan dari Uji
Laboratoriurn ......................................
2.10.8 Analisis Kenaikan Muka Tanah akibat
Pengembangan ................................... .
BAB Ill AIR TANAH, PERMEABILITAS, DAN REM-
B~A .
••••••••••••••••••••••••• ........,
..................
3.1 Air Tanah
3.l.l Teka~~~- K~~ii~~..~~ ~~~~~~~~~~~·~~·····················
3.1.2 Pengaruh Tekanan Kapiler .....
...
.............. .
3.2 Penneabilitas ·.. ···················..
••••••••
3.2.1 Garis Aliran ......... ·····.... ···.. ·············..·
3.2.2 Aiiran Air dala~ T~~ili·····························
3.2.3 Uji Permeabilitas di Laborat~ri·~~- ............... .
3.2.3.1 Uji Permeabilitas dengan Tin~~"ji~~;·;
Tetap (Constant-head) g
•••••••••
79
83
92
94
94
97
101
108
110
116
116
126
128
130
132
134
135
136
141
141
142
144
145
145
146
154
154
'
'
3.3
•
XI
3.2.3.2 Uji Penneabilitas dengan Tinggi Energi
Turun (Falling-head)
3·2·3·3 p~?entuan Koefisien Penneabi1i~~~- d~ri
UJt Konso]idasi
3.2.3.4 Uji Kapiler Horiz~~~~i ...·..···············
3.2.4 Uji Penneabilitas di Lapangan ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
3.2.4.1 Uj'i Permeabilitas dengan Menggunakan
Sumur Uji ...............
3.2.4.2 Uji Permeabilitas pada s~~~;·M~~i~...~
3.2.4.3 ·
uji Pe.rmeabilitas dengan Menggunakan
Lubang Bor ...............................
3.2.4.4 Uji Penneabilitas Menggunakan
.
Lubang Bor dengan Cara Tinggi Energi
Berubah-ubah (Variable-head) .........
3.2.4.5 Uji Pertneabilitas dengan Penguk-uran
Kecepatan Rembesan ..................
3.2.5 Hitungan Koefisien Penneabilitas secara
Teoretis • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
3.2.6 Hubungan P~nneabilitas dengan Angka Pori
......,
. ................................
Tanah Pasir
Rembesan ......~ .,
. ....................................
3.3.1 Jaring Arus (Floli'-net) ............................
3.3.2 Tekanan Rembesan ................
..................
3.3.2.1 Pengaruh Tekanan A.ir terhadap
Stabilitas Tanah ...........................
3.3.2.2 Teori Kondisi Mengapung (Quick-
condition) .................................
3.3.2.3 Keamanan Bangunan terhadap Bahaya
Piping ........... .........................
3.3.2.4 Gaya Tekanan Air pada Stru.ktur ........
3.3.3 Kondisi Tanah Anisotropis .......................
3.3.4 Kondisi Tanah Berlapis ............................
3.3.4.1 Menghitung Debit Rembesan Tanah
Berlapis dengan Cara Jaring Arus ......
3.3.4.2 Menghitung Debit Rembesan Tanah
156
161
1.64
168
168
174
177
178
179
180
184
186
192
196
197
199
_Ql
-15
???
........
....25

7. • •
Xll
•
3.3.5
sebagai Laptsan ung .
d Suuktur Bendungan ........... .
Rembesan pa a . .................. .
3 3 5.1 Cara Duputt ........... ......... ..
. .5 2 Cara Schaffernak .............
3·
3
· · c ande ················
· A asagr ··....
3.3.5.3 Cara · Garis Retnbesan secara
3.3.5.4 Penggambaran .. ...... ... ..
Grafts ···················d
··.·B
~ndungan
3.3.5.5 Debit Rembes~n pa a ..
Tanah Anisotropts ······················
M k Keluar, dan
3.3.5.6 Kondisi Aliran asu ..
Kondisi Transfer ·····················d·
3.3.5.7 Cara Menggambar Jaring Arus pa a
Struktur Bendungan Tanah ............
3.3.6 Filter • • • • • • • • • • • • •
• • • • • • • • • • • • •• • ••• •••
• • • • • • • • • • • • •
BAB IV TEGANGAN EFEKTIF •• ••• •• •• • ••• •
• • • • • • • • • • • • • • • • • • •
• • •••• •• ••• ••••
4.1 Pengerttan ................... .......... ........
4.2 Tegangan Efektif pada Tanah Tak Jenuh .······:···: ···
4.3 Pengaruh Gaya Rembesan pada Tegangan Efektif ···
BAB V KUAT GESER TANAH ................' .......• • •••• • • •
5 1 Umum ...........
. .................................' .........
5.2 Uji Kuat Geser Tanah .................... .. .. .......... .··
5.2.1 Uji Geser Langsung (Direct Shear Test) .... ...
5.2.2 Uji Triaksial (Tria.xial Test) .. .. ....... .. ....... .
5.2.3 Uji Tekan Bebas (Uncon.fined Compression
Test) ........ ........ .... ..... .. ........ ..... .... ... .
5.2.4 Uji Geser 'Kipas (Vane Shear Test) ...........
5.3 Kuat Geser Tanah Pasir .........................,. ...... ....
5.3.1 Uji Geser Langsung pada Tanah Pasir ........ ....
5.3.2 Uji Triaksial pada Tanah Pasir .... ......... .......
5.3.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kuat Geser
230
233
234
235
236
241
250
252
252
256
259
259
264
266
283
283
288
289
291
299
301
305
305
309
•
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
• • •
XlJJ•
Tanah Pasir ......................,
. ................
Kuat Geser Tanah Lernpung ...........................
5.4.1 Kuat Geser Tanah Lempung pada Kondisi
Drained ....................,
. ........................
5.4.2 Kuat Geser Tanah Lempung pada Kondisi
Undrai11ed ...................
..........................
5.4.3 Koefisien Tekanan Pori (Pore Pressure
Coefficient) ..........................................
5.4.4 Penggunaan Parameter Kuat Geser Tanah
Lempung ............................................
Sensitivitas Tanah Lempung ...........................
Kuat Geser Tanah Tak Jenuh ...........................
Koefisien Tekanan Tanah Lateral Diam (Coefficient of
Lateral Earth Pressure at Rest) (Ko) ................. .
5.7.1 NilaiKopadaTanahPasir ........................
5.7.2 Nilai Ko pada Tanah Lempung ..................
Lintasan Tegangan (Stress Path) ........................
DAFTAR ACUAN •••• • ••••••••••••••••• • •• • ••••••••••••••••••••••••
•
•
•
312
315
316
325
341
348
357
358
361
362
364
383
398

8. •
•
1.1 UMUM
BABI
TANAH
Dalam pandangan teknik sipil, tanah adalah himpunan mineral,
bahan organik, dan endapan-endapan yang relatif lepas (loose), yang
terletak di atas batuan. dasar (bedrock). Ikatan antara butiran yang
relatif lemah dapat disebabkan oleh karbonat. zat organik, atau oksida-
oksida yang mengendap di antara partikel-partikel. Ruang di antara
partikel-partikel dapat berisi air, udara ataupun keduanya. Proses
pelapukan batuan atau proses geologi lainnya yang terjadi di dekat
pennukaan burni membentuk tanah. Pembentukan tanah dari batuan
induknya, dapat berupa proses · fisik maupun kimia. Proses
pembentukan tanah secara fisik yang mengubah batuan menjadi
partikel-partikel yang lebih kecil, terjadi akibat pengaruh erosi, angin.
air, es, manusia, atau hancumya partikel tanah akibat perubahan suhu
atau cuaca. Partikel-partikel mungkin berbentuk bulat, bergerigi
maupun bentuk-bentuk diantaranya. Umumnya. pelapukan akibat
proses kimia dapat terjadi oleh pengaruh oksigen. karbondioksida, air
(terutama yang mengandung asam atau alkali) dan proses-proses
kimia yang lain. Jika basil pelapukan masih berada di tempat asalnya,
maka tanah ini disebut tanah residual (residual soil) dan apabila tanah
berpindah tempatnya. disebut tanah terangkut (transported soil).
•
Istilah pasir. lempung. lanau atau lumpur digunakan untuk
menggambarkan uk.'llran partikel pada batas ukuran butiran yang tel4h
ditentukan. Akan tetapi. istilah yang sama juga digunakan untuk
menggambarkan sifat tanah yang khusus. Sebagai cantoh, lempung
adalah jenis tanah yang be~·sifat kohesif dan plastis. ~ pasir
digambarkan sebagai tanah yang tidak kohesif dan tidak plastis.

9. Unified
CIIJS
Systom
1,7mm
..
•
.. eedaog
•
f-:t
2.0mrn 0.~20
0,38
paalf
2
0,075
M~ eutlran halus (lanau dan lampt.ng)
0,005 0,001
0.075
lampung koloidal
laiIIU lempong
ASTM p111r ttdMQ~L~
pa~lll'~hal~u:_
• --l:-:------;;:;;;---_;__-'--
_-~-~
006~-~--~
0~,
006
::,__..:.:.
o,002
r---
0,0006 _ 0,0002 mm
2.omrn o.e 0.2 •
t.mpung
aoc:long ha1ue
haIus
MIT haiUI kssar
~· -~
~~
~~ogj_~~~-~--~
lodang
clature L-~paa~r~--__1_--~
IMa
-
u --:=-
0 1 0 05 0 02 0,006 0,002 0,0006 0,0002 mm
2,()rrn 1,0 0.5 02
I
' ' '
l
~rvat haiUI kasar 1akJs lcaw halua kow
kaw knar Mdaog
'*'" Mo IIIUIU le
aanga
halue halut
mpoog
I
Gambar 1.1 Klasifikasi butiran tanah mcnurut Unified Soil Classification System,
ASTM, MIT, dan i11temational Nomenclature.
Kebanyakan jenis tanah terdiri dari banyak campuran atau lebih
dari satu nmcam ukuran partikel. Tanah lempung belum tentu terdiri
dari partikellernpung saja, akan tetapi dapat bercampur dengan butir-
butiran ukuran lanau maupun pasir dan mungkin juga terdapat
campuran bahan organik. Ukuran partikel tanah dapat bervariasi dari
lebih besar 100 mm sampai dengan lebih kecil dari 0,001 mm.
Gambar 1.1 menunjukkan batas interval ukuran butiran lempung,
lanau, pasir dan kerikil menurut Unified Soil Classification System,
ASTM, MIT dan International Nomenclature.
1.2 BERAT VOLUME TANAH DAN HUBUNGAN-
HUBUNGANNYA
•
Segumpal tanah dap t t d· · .
tanah yang ke · h a er In dan dua atau tiga bagian. Dalam
rmg, anya akan te d· · d · ·
tanah dan · · r tn an dua bagian yaitu butir-buttr
pon-pon udara. Dala , , . .'
bagian, yaitu bagian pad' t , m ta~ah yang Jenuh Juga terdapat dua
tidak jcnuh, tanah terdir' ad, ~ta.u butJr~n dan air pori. Dalarn keadaan
t an ttga bag1
a · . )
n, yattu bagian padat (buttran '
3
pori-pori udara: dan air pori. Bagian-bagian tanah dapat digambarkan
dalam bcntuk dtagram fase, seperti ditunjukkan Gambar1.2.
Gambar1.2a mcmperlihatkan elemen tanah yang mempunyai
volume V dan bcrat total W, sedang Gambar 1.2b memperlihatkan
hubungan bcrat dengan volumenya. ·
berat wtume
w. - 0 v.
----------
-----------
----------
-----------
---- ----
----·aJr ----
---- ----
---- -----
----------
-----------
----------
(~ w. v.
-----------
--- -
w• V,
•
(a) (b)
•
Gambar 1.2 Dtagram fase tanah. •
Dari memperhatikan gambar tersebut dapat dibentuk persa-
maan:
W= Ws+ Ww
dan
•
Yv= Yw + Va
dengan:
W5 = berat butiran padat
Ww = berat air
Vs = volume butiran padat
Vw = volume air
Va = volutne udara
(1. 1)
(1.2)
(1.3)
Berat udara (Wa) dianggap sama dengan nol. Hubungan-
hubungan volun1e yang sering digunakan dalan1 mekanika tan~
adalah kadar air (w), angka pori (e). porositas (n). dan derajat

10. •
4
kejenuhan (S). .. b· dingan antara berat air (Ww) dengan
Kadar air (w). ada~ah pt:l~ ant nah tersebut, dinyatakan dalam
. d· t <
" ) da ,un a
berat buttran pa a c;
perscn.
H
'w 100
u·(%) = X
V
(1.4)
,.. , ( ) adalah pcrbandingan antara volutne rongga (V,.)
Porosttas 71 ••1 ') N'lai " dapat dinyatakan dalanl persen atau
dcngan volun1e tota ( · 1
desitnal.
Vv (1.5)
11 =
V
· Angka pori (e). didefinisikan sebagai pe~banding~n antara
volume rongga (',) dengan volun1e butiran (Vs). btasanya dtnyatakan
dalan1 de.sitnal.
V,.
e= .
V
(1.6)
Berat volume len1bab atau basah (yb), adalah perbandingan
antara berat butiran tanah termasuk air dan udara (W) dengan volume
total tanah (V
).
V
Yb =V (1.7)
dengan W=V"' + Vs + Wa (W
a =0). Bila ruang udara terisi oleh air
seluruhnya (V
a == 0). maka tanah menjadi jenuh.
. Berat volume kering (yd), adalah perbandingan antara berat
butn~an (W
s) dengan volume total (V) tanah.
w
Y - j
d-
v (1.8)
Berat volume butiran padat ( ) .
berat butiran padat (W) d Y
s • adalah perbandtngan antara
s engan volume butiran padat (Vs).
5
(1.9)
Berat spesifik atau berat jenis (specific gravity) tanah (Gs)
adalah perbandingan antara berat volume butiran padat (y5
), dengan
berat volume air (Yw) pada tempcratur 4° C.
G = Y.,
.f
Yw
(1.10)
Gs tidak berdimensi. Berat jenis dari berbagai jenis tanah berkisar
antara 2,65 sampai 2.75. Nilai berat jenis G.f = 2 67 biasanya
digunakan untuk tanah-tanah tak berkohesi. Sedang untuk tanah
kohesif tak organik berkisar di antara 2,68 sampai 2,72. Nilai-nilai
berat jenis dari berbagai jenis tanah diberikan dalam Tabell.l.
Tabell.l Bcrat jcms tanah (specific gravity)
Kenkil
Pasir
Macam tanah
I.anau anorgamk
Lempung organ1k
Lempung anorganik
Humus
Gambut
Beratjenis (G5)
2.65- 2,68
2,65- 2,,
68
2.62- 2.68
2.58- 2.65
2.68 - 2.75
1,37
1.25 - 1.80
Derajat kejenuhan (S). adalah perbandingan volume air (Yw) dengan
volume total rongga pori tanah (Vv). Biasanya dinyatakan dalam
persen.
V
S(%) = ~ X lOO
V
• (1.11)
Bila tanah dalam keadaan jenuh air, maka S = I. Tabel 1.2
menunjukkan berbagai macan1 derajat kejenuhan tanah untuk mak ud
klasifikasi.
•

11. I
6
Tabell.2 Derajat kcjcnuhan dan kondtst tanah
Keadaan tanah
Tanah kcring
Tanah agak lcmbab
Tanah Icmbab
Tanah sangat lcmbab
Tanah basah
Tanah JCnuh air
Derajat kejenuhan S
0
> 0-0,25
0,26- 0,50
0,51-0,75
0,76- 0,99
1
•
Dari persamaan-persan1aan tersebut .di atas dapat dibentuk hubungan
antara masing-masing persamaan, yattu:
(a) Hubungan antara angka pori dengan porositas:
1l
(1.12)
e=--
1-n
e
(1.13)
n=--
1+ e
(b) Berat volume basah dinyatakan dalam rurnus sebagai berikut:
(c) Untuk tanah jenuh air (S=1)
y =YwCGs +e)
sat l
+e
(d) Untuk tanah kering sempuma:
v _ GsYw
,, d -
l+e
(1.14)
(1.15)
, (1.16)
I
(e) Bila tanah terendam · b
~ kff d. atr, erat volume apung atau berat volume
e e I .myatakan sebagai y', dengan
y'= COs -l)Yw
l+e
'
Y == Ysat- Yw
7
dengan Yw = 1 tlm
3
atau 9,81 kN/1n3.
(1.17)
(l. j 8)
. .Nilai-nila~ porositas, angka pori dan berat volume pada keadaan
ash dt alam dan berbagai jenis tanah yang disarankan oleh Terzaghi
(1947) ditunjukkan dalam Tabell.3.
Tabel1.3 Ntlru n, e, w, Yo· dan yh untuk tanah kcadaan asli di lapangan
Macam Tanah
Pas1r seragam, ttdak padat
Pasir seragam, padat
Pasir berbutir carnpuran, tidak padat
Pasir berbutir campuran, padat
Lempung lunak sedtktt orgamk
Lempung lunak sangat organik
fl
(%)
46
34
40
30
66
75
(f) Kerapatan relatif (relative density)
e
0,85
0,51
0,67
0.43
1,90
3.00
w
(%)
32
19
25
•
16
70
no
Yd Yb
(kN/rn3
) (kN/m3)
14,3
17,5
15,9
18.6
-
-
18.9
20.9
19,9
21,6
15.8
14.3
Kerapatan relatif (Dr) umumnya dipakai untuk menunjukkan
tingkat kerapatan tanah granuler (berbutir kasar) di lapangan.
Kerapatan relatif dinyatakan dalam persamaan:
D = emak -e
r
emak- emin
dengan
emak = kemungkinan angka pori tnaksinlUlll
emin - kemungkinan angka pori Ininin1un1
e = angka pori pada kondisi tet1entu di lapangan
(1.19)
•

12. I
•
,
•
8
'
. t rbesar atau kondisi terlonggar dari
· ngka pon e A
Kemungktnan a . maksirrzunz (emak). ngka pori
suatu tanah disebut angka porz menuangkan pasir kering dengan
. k n dengan cara
maksimum dttentu a k dalam cetakan (nzould) yang telah I
. . t npa getaran e
hau-hatt.dengan a ri berat pasir di dalam cetakan, emak dapat
diketahUI volumenya. Da k ri minimum (efTUn) adalah kemung-
dihitung. S~cara sama, an;n a ~~apai oleh tanah. Nilai emm dapat
kinan kond1sl terpadat Y gt kan pasir kering yang diketahui
ditentukan dengan mkengge narg telah diketahui volumenya, dari sini
be t a ke dalam ceta an ya . . .
ke:u~a~ dihitung angka pori minimum: Pada tanah pasu dan kenkil,
1 'f ( 1 t ' density) dtgunakan untuk menyatakan
kerapatan re att re a 1ve · .
ka Pori. nyata dengan batas-batas makstmum dan
hubungan antara ang .
· · d · gka pon·nya Persamaan (1.19) dapat dtnyatakan
nuntmum an an · . .
dalam persamaan berat volume tanah, sebagat benkut:
atau
e . = GsYw -1
nun
Y
d(mak)
•
(1.20)
(1.21)
•
Dengan cara yang
maksimum:
sama dapat dibentuk persamaan angka pori
•
dan angka pori pada kondisi tertentu di lapangan:
e = GsYw -1
Yd
(1.22)
(1.23)
dmakeng~ Yd(mak) da? .Yd(min) berturut-turut adalah berat volume kering
stmum dan nuntmum sert d 1
asli Sub t"t · p ' a Yd a a ah berat volume kering keadaan
· s t ust ersamaan (I 20) .
(1.19) diperoleh persamaan: · sampat (1.23) ke dalam Persamaao
•
9
D -= Yd(mak) Yd - Yd(mmj
r
Yd Yd(mak) - Yd(mm)
(1.24)
Kerapatan relatif biasanya dinyatakan dalam persen.
Kepadat_
an relatif (relative C011lpaction), Re. didefinisikan sebagai
pcrband1ngan antara berat volume kcring tanah di Iokasi dengan berat
volume kering maksimumnya atau,
R _ Yd
c-
..,d "" 0
I
• = DO
0
I
Yd(mak)
berat volume kering "Yd{tnln)
I
angka pori -.,.
kerapatan relatif o
D, (%)
kepadatan relatif Re (%)
Rc-80
I
I
•
Gambar 1.3 Perbedaan kerapatan relatif dan kepadatan relatif.
(1.25)
'Y4I(INII)
I
100
100
I
Perbedaan antara kerapatan dan kepadatan relatif ditunjukkan
dalam Gambar1.3.
Hubungan antara kerapatan relatif dengan kepadatan relatif
adalah:
R = Ro (1.26)
c
1- Dr( 1- R0
)
dengan Ro = Yd(min) I Yd<mak)
Lee dan Singh (1971) menyarankan hubungan antara kepadatan
relatif dan kerapatan relatif sebagai berikut:

13. Re =80 +0.2 Dr
dengan Drdalatn persen.
10
(1.27)
Cotltolz soal 1.1:
d
. · d' 1 gan tanah men1punyai volume 10 cm
3
dan berat
Pada kon tst 1 apan , .
basah L8 gram. Berat tanah kering ove~l adalah 16 gram. JIka berat
. · h G _ 2 71 hitung kadar atr, berat volume basah, berat
Jents tana s - • • • • •
volunle kering. angka ~ori, po;osttas, dan deraJat kejenuhannya
(dianggap berat volume atr 1g/cm ).
Penyelesaian :
W W-W 18-16
(a) Kadar air: w = "' = s = = 12,5%
Ws Ws 16
(b) Berat volume basah: Yb = WIV = 18/10 = 1,80 g/cm
3
(17,66
kN/m
3
)
(c) Berat volume kering: Yd = WsfV = 16/10 = 1,60 glcm
3
(15,7
kN/m3
)
(d) Angka pori: e =VJVs
ws 16 3
Vs= = =5,90 cm
GsYw 2,71Xl
V... = V- Vs= 10-5,90 =4,10 cm3
e =4,10/5,90 =0,69
(e) Porositas: n = e = 0,69 = 0 41
1+e 1+0,69 '
•
(f) Derajat kejenuhan: S =VwiVv
Vw=WwiYw = (18- 16)/1 = 2 cm3
ladi, S = 2/4,10 =0,49 = 49%.
] )
Contoh soa/1.2:
Tanah mempunyai angka pori e = 0 70 kadar a·1r w- 20m d be
. . . ' · , - m an rat
Jents Gs = 2,65. HJtung n, yb, yd, dan S.
Penyelesaian:
(a) Porositas: n = e 0,70
1+e =1+0,70 =
0
'
41
(b) Berat volume basah: yb =(1 + w) GsYw =(1 +0.2) 2,65 x 1
1+e 1+0,70
=1,87 g/cm
3
(18,34 kNim3
)
(c) Berat volume kering: yd = Yb = 1,87
1+ w 1+ 0.20
= 1,56 glcm3
(15,3kNim3
)
(d) Derajat kejenuhan: S = w Gs le= 0,20 x 2,65 I 0.70 =76%.
Perhatikan ketika tanah menjadi jenuh: e = w Gs (karena S = 1).
Contoh 1.3:
Tanah pada kondisi n = 0,45, Gs = 2,68 dan w = 12%. Tentukan berat
air yang harus ditambahkan untuk 1 m3
tanah, supaya tanah menjadi
jenuh.
Penyelesaian:
e = 11 I (l- n) = 0,45 1(1- 0.45) = 0,82
•

14. 12
(I+ w) G,yw = (I+ 0,12) 2•68X I = 1,65t /m.1 (16.18 kNtrn3)
Yh = 1+e 1+0,82
(G ~ +c)y w _ (2,68+O.S2)1=1,92t I rn 3
( 18,87 kN!tn3
)
Y'a' = 1+e - 1+0,82
Berat air (WII') yang harus dita~nbahkan per nlcter kubik:
Y _ y = 192 - 165 = 0,27 ton
sat b , ,
Jadi, untuk membuat tanah m~njadi jcnuh, harus ditambahkan air
sebesar WuiY"' = 0.27I1=0.27 nr.
Contoh soal 1.4:
Data dari pengujian di laboratoriun1 pada benda uji jenuh
mcnghasilkan angka pori e =0,45 dan berat jenis G = 2,65. Untuk
keadaan ini, tentukan berat volume basah (Yb) dan kadar airnya (w).
Penyelesaian:
B.enda uji dalam kondisi jenuh. Jadi, seluruh ruang pori terisi dengan
atr.
e =VJVs= 0,45
Tapi V" dan Vs belum diketahui. Pada Gambar Cl.l, dengan
menganggap Vs =1, maka untuk kondisi jenuh: Vv = Vw =eVs =e;
V = Vs + eVs= 1+(0,45 x 1) = 1,45
Ws = VsGs Yw = 1 X 2,65 X 1 =2,65 t
Ww = VwYw =0,45 X 1=0,45 t
W = Ws + Ww = 2,65 + 0,45::: 3,J t
Y~> = WIV= 3,111,45 =2,14 t/m3
W = Ww!Ws::: 0,45/2,65 = 17%
w.
13
air
------ ---
_..,.... __ .._, __ ---
~ .... --- ---
_____,_ .... ...,., .....
----~-----
------------......
________..._._ .........__
-----------
_._._. ________
____....., _______ _
____...,.. _______ _
.___..,.. _______
butlran
Gambar CJ.J.
v. = 1
Jadi,
3
tanah ini mempunyai berat volume basah Yb = 2,14 tJrn3 (21
kN/m ) dan kadar air sebesar w =17%.
Contoh soall.S:
Pada contoh benda uji asli (undisturbed sanzple), 0.027 n1
3
tanah yang
diperoleh dari lapangan mempunyai berat 51.6 kg. Berat kering tanah
=42,25 kg. Berapakah berat volume apung (y') tanah ini, jika tanah
terendam di bawah Inuka air tanah? Diketahui berat jenis tanah
Gs =2,70.
Penyelesaian:
..
Vs = WsfGs Yw = 42,25 X 1o-3
/(2.7 X l) = 0.0156 m3
Vv = V- Vs= 0.027-0.0156= 0.0114 rn
3
e = V,/ Vs= 0,0114 I 0,0156 =0,73
y' = (Gs-1)y"/(1 +e)=(2.7-1)1/(1 +0.73)=0.98t/m
3

15. •
14
, - 0 98 t/mJ(9,61kN!ln3).
Jadi, berat volunle apung tanah y - ,
Contoh soall.
6
: d.
1
b1
.
1dari lokasi tanah timbunan,
h k · uh yang tan 3
Suatu contoh tana t.a Jen b t vohnne basah 2 g/cm~ . Dengan
. k d . atr 20% dan era .
men1punyat a at . G _ 2 7 dan berat volume atr !"v = 1
~ . · tanah ~ - ' ' ·
menganggap berat J~nts .
1
· dari contoh tersebut. J1ka tanah
/cn13. hitung deraJat kejenu lan
g . . d' . h hitung berat volumenya.
kemudtan menJa 1Jenu . .
•
Penyelesaran :
Dengan tnengambil berat butiran pa~at, Ws= 1g
maka berat air. Ww= wWs= 0,2 X 1 = 0,2 g
v.
v.
Volume air:
Berat total,
udara
---------------
- ----------
-- ---
--...-....-- - · -
r - - - - - - - -
..-.-- a-
~-------~---__,.....
----------~
~---- -- -----
_,__. ·r ·-----
~----- 81 -----
----· ·----
~---- - ------
---------
~-------------
-------------
~--------- ----..-~
·~:··: ••...·.;.·.··t'.......,... .~....:-:
...·•·.,.._......;..;....."·~ ..
·.·.........,,..,~·....:..•,:.·-·'..
...... ....,•.. ·~ ...··r· ..,
• .....,......-~.......·· .
~ .... :• ..,.............
•t' ·.·: • ••• ' •• •,1•. ·····:·
•:;•.·--:-·'''.:--:·•••,•••:.,,~ -=~
.. .. .,.. .... .. ·.........
. ~····. butl ....'..
.............· ran ,.:·;··~
...•'-"······ .......
I-'' .C'I " . • • ••
... .·~·.·,- ....., .... : .....
L.•••'' •• -!.• ••••• -·~·
r-, •• ••• I••,, • • '•' I • • • '• • • •
..,.....···.·;-·, ········.,.
• I • • • •,••, ._ .• • •,•,, •• ••, ..
...- ..~······ .....· ,... ~-
~- .., .............., .. .
~
·1. • ...._. • • • •• •• ~­
.. ...,. ·-.., .... .......,..;
••. ~'-"et' '• .a,, I~~.. I._ •' .. ' It
Gambar C1.2.
•
w. = 0
Ww = 0,2 gram
w. = 1 gram
Berat volume basah:
Vw =WJyw= 0,2/1 =0,2 cm3
W = Ww + Ws=0,2 + 1= 1,2 g
WIV= 2 g/cm3
Maka volume total:
V = 1,2/2 = 0,6 cm3
J5
Volume udara: Va = 0,6 - (Vw+ V5
)
= 0,6 - {Yw+ W/(yw
Gs) }
= 0.6 - {0.2 + 1/(1 x 2,7)}= 0,03 cm3
Derajat kejenuhan: S = Vw
iVv=0,2/(0,2 +0,03) = 87%
Angka pori: e = VviV~ == 0,23/0,37 = 0,62
(V.., = 0,6 - 0,2 - 0,03 = 0,37 cm3)
Volumc rongga total: vl' = Vn + Vw=0,03 + 0,2 = 0,23 Cn13
Saat tanah jenuh, rongga terisi air sc1uruhnya, maka
Ww = '},Vw= I X 0.23 = 0.23 g.
Berat volume jenuh: _ berat tanah jenuh _ Ws +Ww
Y
m
, - -
volume satuan V
1+ 0,23
= = 2.05g/cm
3
(19.62kN/m ~)
0,60
Contoh soall.7:
Dari lokasi pengambilan bahan timbunan, diperoleh data bahwa angka
pori tanah tersebut 1,2. Jika jumlah material yang dibutuhkan untuk
timbunan 15.000 m
3
dengan angka pori 0.8, berapakah jumlah
material yang harus disediakan pada lokasi pengambilan?
Penyelesaian:
Keadaan di lokasi pengambilan (lokasi ll): e2 = 1.2
Keadaan lokasi penimbunan (lokasi I): e1 = 0.8
Jika V1 adalah volume pada lokasi penimbunan dan V2 adalah volume
pada Iokasi pengambilan, maka :
V1/V2= (1+ e t)!(1 + e2)
Ingat bahwa V= Vs + V"= Vs(I +e) dan Vs selalu tetap.

16. 16
I+L2 - 18333 m
3
1+e2 15000X -
1 = 1 X = 1+0,8
2. 1 1+el
J d. tanah yang harus
a 1,
disediakan pada lokasi II (pengarnbilan) :::
18333 n1
3
•
Contoh soall.S: h padat 200.000 tn3 dengan angka
merlukan tana .
Proyek bendun?an Ine . dua lokasi yang memungk1nkan untuk
pori 0.60. Dan peta ~erhhat survai di kedua Jokasi, diperoleh data
pcngainbilan tanah tnl. Dan
sebagai berikut:
Lokasi pengambilan Angk.a pon (c) Upah angkutan per m
I
11
0.90
1.65
Rp.3000,-
Rp.2500,-
Pilihlah tempat pengambilan tanah yang lebih ekonomis.
Penyelesaian:
Jika, V1 = volume yang dibutuhkan pada lokasi I,
V
2 = volume yang dibutuhkan pada lokasi II,
V = volume tanah yang ditimbun di lokasi bendungan
= 20000 m
3
•
Vs di semua lokasi sama, maka
V1 = 200000x
1
+
0
•
90
= 237500 m3
1+ 0,60
Upah ~ngkutan total= 237500 x Rp 3000,- = Rp 712.500.000,-
LokasJpengambilan II:
3
•
17
1+1,65
V2 =- 200000x = 331250 m3
1+0,60
Upah angkutan total = 331250 x Rp.2500,- = Rp 828.125.000,-
Jad1, lokasi I lebih ekonomis, walaupun upah angkutan per m3 lebih
mahaJ.
Colltoh soall.9:
Buktikan:
(a) Persamaan (1.16)
(b) Persamaan (1.14)
(c) Persamaan (1.15)
Penyelesaian :
Dengan memperhatikan Gambar C1.3. Dianggap volume butiran
padat: Vs= 1.
v.
V. = 1
•
udara
---------
---------
---------
---------
---------
---------
---------
---------
---------
---------
butiran
aJr
Gambar CJ.3.
w. = 0
Ww = wW8 = wG..y. Va

17. •
(a) Persamaan (1.16):
yd= WsfV
_ G Vy .. maka
Karena, Ws - s s "
GsYwVs - GsYw
Yd = V - 1+e
(b) Persamaan (1.14):
V V +U'w
.
s
'Yb = V = V
18
Karena, Vw =wVs dan lVs =Gs YwYs, maka
GsYwVs+ wGsYwVs =Gs(l + w)Yw
Yb = V l+e
(c) Persamaan (1.15):
Volume air: Vw = SVv = Se (karena Vs= 1)
Berat air : Ww = YwYw = wWs =wGsYwVs
atau YwSe = wGsYwVs
dengan Vs = 1, maka Se =wGs
Persamaan ini merupakan persamaan yang sangat penting untuk
hitungan-hitungan. Dari persamaan tersebut dapat dibentuk persamaan
lain, yaitu :
Dari
Yb = Gs(l+Se/Gs)yw =GsYw +ywSe
l+e l+e
Pada waktu tanah menjadi jenuh air, S=
1
:
19
GsYw +Ywe
Yb =Ysat = l
+e
Yw(Gs+e)
Ysat = l +e
Contoh soall.l0:
Tanah pasir yang akan digunakan untuk urugan kembali (back fill)
mempunyai berat volume basah Yb = 19,62 kN/m3
dan kadar air w =
10%. Angka pori dalam keadaan paling tonggar (emak) = 0,64 dan
dalam keadaan paling padat (emin) = 0,39. Tentukan angka pori (e)
tanah urugan kembali dan kerapatan relatifnya (Dr). Diketahui tanab
urugan kembali mempunyai G~ = 2.65.
Penyelesaian:
Berat volume basah:
G5 (1+ W)Yw
Yb = 1+e
2,65 (1 +0.1) 9.81
19,62 = .
l+e
diperoleh e = 0,46
emak - e
Kerapatan relatif: Dr = -~:....__-
emak - emiri
= 0,64-0,46 = 0,72
0,64-0,39
•
Jadi, angka pori tanah urugan kembali: e = 0,46 dan kerapatan relatif:
Dr = 0,72. ·

18. 20
1.3 MINERAL LEMPUNG
1.3.1 Susunan Tanah Lempung .
. k 1
· kin1ia rnenghastlkan susunan
k h aktbat rea s . .
Pelapu an tana k 1 .d dengan diatneter butI ran lebth
kelompok partikel beruku~n boto~neral lempung. Partikel lempung
kecil dari 0.002 nltn, yang tse u lpunyai permukaan khusus,
· 1 mbaran yang tnen
berbentuk scpertt e . st'fat sangat dipengaruhi oleh gaya-
h· letnpung rnempunyat . .
se mgga T d t k'ra-kira 15 macam tnineral yang dtklast-
gaya permukaan. er apa 1 • d' ·
. . . 1lempung (Kerr. 1959). Dt antaranya ter tn
fikastkan sebagat mtnera . . . . .
dari kelornpok-kelompok: montnzorillotllte, zllzte, k~ohnzte, dan po.ly-
gorskite Terdapat pula kelompok yang lain, rrusalnya: chlorzte,
venniculite, dan halloysite.
Susunan kebanyakan tanah lempung terdiri dari silika tetrahedra
dan aluminium oktahedra (Gambar 1.4a). Silika dan aluminium
secara parsial dapat digantikan oleh ele1nen yang lain dalam kesatuan-
nya. keadaan ini dikenal sebagai substitusi isomorf Kombinasi
susunan dari kesatuan dalam bentuk susunan lempeng simbol diperli-
hatkan dalam Gambar 1.4b. Bermacam-macam lempung terbentuk
oleh kombinasi tumpukan dari susunan lempeng dasarnya dengan
bentuk yang berbeda-beda.
Kao/inite merupakan mineral dari kelompok kaolin, terdiri-dari
susunan satu lembar silika tetrahedra dengan satu lembar aluminium
ok~~~edra. dengan satuan susunan setebal 7,2 A0
( 1 angstrom (A0
) =
10 m) (Gambarl.Sa). Kedua lembaran terikat bersama-sama,
sedemikian hingga ujung dari lembaran silika dan satu lapisan lembar-
an oktah~r? membentuk suatu lapisan tunggal. Dalam kombinasi
lembaran sthka dan alumi · k d .
(G b mum, e uanya tenkat oleh ikatan hidrogen
leb~hm dar. I.Sb). Pada keadaan tertentu, partikel kaolinite mungk.in
an seratus tumpukan k . . .
mineral ini stab"tl d . .d yang su ar dtptsahkan. Karena ttu,
an atr tt ak dap t k . ·
dapat menimbulkan k b a masu dtantara lempengan (atr
em ang-susut d 1
lialloysite hampir sama den pa a se .s~tuannya).
berurutan lebih acak ·
1
kat gan kaoluute, tetapi kesatuan yang
. annya dan d .
apat dtpisahkan oleh lapisan
21
tunggal molekul air. l!ka lapisan tunggal air menghiJang oleh karena
proses penguapan, mJneral ini akan berke1akuan la'tn Mak ·+c
t h b b · h 1 · a, SJ 1
.at
ana er uttr a us yang mengandung hallo . .t k be b h
. .• . . ys1 e a an ru a secara
taJain Jtka tanah d1panasi sampai menghilangkan Japisa
·n t
1
1 k I . S'f unega
mo e u a1rnya 1 at khusus lain adalah bentuk part'Ikel , "'"'
. .r d . . nya menye-
rupa1 s1 tn er-sthnder memanjang, tidak seperti kaolinite yang berben-
tuk peiat-pelat.
•
alllka setrahedra
• eHikon
o okalgen
(a)
. '
aluminium o4ctahedra
• alumloJum
0 hldrokiU
lembarll'l eJuminlum
Gambar 1.4 Mineral-minerallempung.
Montmorillonite, disebut juga snzectite. adalah mineral yang dibentuk
oleh dua lembar silika dan satu lembar aluminium (gibbsite) (Gambar
1.6a). Lembaran oktahedra terletak di antara dua Iembaran silika
dengan ujung tetrahedra tercampur dengan hidroksil dari lembaran
oktahedra untuk membentuk satu lapisan aluminium oleh magnesium.
Karena adanya gaya ikatan Van der Waals yang Iemah di antara ujung
lembaran silika dan terdapat kekurangan muatan negatif dalam
lembaran oktahedra. air dan ion-ion yang berpindah-pindah dapat
masuk dan mernisahkan lapisannya, Jadi kristal nzontnzorillonite
sangat kecil, tapi pada waktu tertentu mempunyai gaya tarik yang kuat
terhadap air. Tanah-tanah yang mengandung nzontnzorillonite sangat
mudah mengembang oleh tambahan kadar air. Tekanan pengen1
bangan yang dihasilkan dapat merusak struktur ringan dan perkerasnn
jalan raya.

19. •
•
/
/
/
/
/
OH
22
I
I
atumlnlum
eillka
. aJuminlum
tlltka
Qumlnl~7
-
•
'
I
I
I
(I)
I
I
(b)
/
'
/
'
/
''
------
'
•
•
'
Gambar l.S (a) Diagram sk t'k kt
ema 1 stru ur kaolinite (Lambe, 1953).
(b) Struktur atom kaolinite (Grim, 1959).
f'
II
'I
(b)
•
23
I
/ -~
"'--..
~- ~
aluminium
elllka
•
•
I
I
I
I
I
I
I
I
.
I
I
I
1/.
,
,' •
I I
I I
,
,
•
•
@ tldtokll
Alufririum. bI 11.
·• mVJJIUn
•
•
•
0
saa. ker.teow kadang
............
Gambar 1.6 (a) Diagram skematik struktur montmorillonite (Lambc. 1953).
{b) Struktur atom montmorillonire (Grim. :1959).
•

20. 24
Y
ang terdiri dari mineral-
k · eral Iempung · · d · b h
111·1 adalah bentu mtn dasamya terdtn an se ua
' e . . k susunan ·
1
b
. 1k lompok dlrte. Bentu 'kat diantara dua em aran
mtnera e . h d yang ten . .
b n aluminium okta e ra kt· hedra terdapat substttust
lem ara lembaran o a ' b
'l'k tetrahedra. Dalam . d besi dan dalam lem aran
st t a . h nesium an , . .
Parsial alumintum ole mag . . 'l'kon oleh alumJntum (Gambar
1 ubstttUSl Sl 1 h ·
tetrahedra terdapat pu a s . t bersama-sarna oleh ikatan lema ton-
17) Lembaran-lembaran ten~a l bat·an-lembarannya. Ikatan-
. · . d t dt antara etn . .
ion kahum ya~g ter .apa +) lebih lemah daripada tkatan htdrogen
ikatan dengan ton kahum (K
_, slllka
/ .
' K )
stlika
aluminium
silika
~- ,
K I ion kalium
.._
siUka
10 A0
aluminium
sitika
-,
K I
...,
slUka
•
aluminium
sllika
I K ·
I
slllka
Gambar 1.7 Dtagram sk ·k . .
ematt struktur tllite (Lambe, 1953).
25
~ang ~en~ikat satuan kristal kaolinite, tapi sangat lebih kuat daripada
1katan JOntk yang .membentuk kristal montmorillonite. Susunan illite
tidak mudah mengembang oleh air di antara lembaran-lembarannya.
1.3.2 Pengaruh Air Pada Tanah Lempung
Air biasanya tidak banyak mempengaruhi kelakuan tanah non
kohesif (granuler). Sebagai contoh, kuat geser tanah pasi.r mendekati
sama pada kondisi kering maupun jenuh air. Tetapi, jika air berada
pada lapisan pasir yang tidak padat, beban dinamis seperti gempa
bumi dan getaran lainnya sangat mempengaruhi kuat gesemya.
Sebaliknya, tanah berbutir halus khususnya tanah Iempung akan
banyak dipengaruhi oleh air. Karena pada tanah berbutir halus, luas
pennukaan spesifik menjadi Iebih besar, variasi kadar air akan mem-
pengaruhi plastisitas tanah. Distribusi ukuran butir tanah umumnya
bukan faktor yang mempengaruhi kelakuan tanah butiran halus.
Identifikasi tanah jenis ini dilakukan dengan mengadakan uji batas-
batas Atterberg.
Partikel-partikel lempung mempunyai muatan listrik negatif.
Dalam suatu kristal yang ideal, muatan-muatan negatif dan positif
seimbang. Akan tetapi, akibat substitusi isomorf dan kontinuitas per-
pecahan susunannya, terjadi muatan negatif pada pennuk:aan partikel
lempung. Untuk mengimbangi muatan negatif tersebut, partikel
lempung menarik ·ion muatan positif (kation) dari garam yang ada di
dalam air pori. Hal ini disebut pertukaran ion-ion. Kation-kation dapa~
disusun dalam urutan kekuatan daya tarik-menariknya, sebagat
berikut:
AI3
+> Ca2
+> Mg2
+> NH4
+> K+> W > N~+ > ~+
Urutan tersebut memberikan arti bahwa ion Ae• dapat
mengganti Ca2
+, Ca2
+ dapat mengganti Na+ dan seterusnya. Proses ini
disebut dengan pertukaran kation. Sebagai contoh :
Na(Jempung) + CaCb Ca(le~ung> + N.CI

21. 26
• t
1 letnpung didefinisikan
k tton t,ula 1 . d I
K l·tas pcrtukaran 'a.· . ang dinyatakan a am
apas 1011-ton Y ·
bagai junllah pertukaran kering. Beberapa garam Juga
se. . k' t~n per l<X) grain lenlpung kcring. Pada waktu air
mthe tva . .. artikel lcmpung . . , _
d t P·ld'l pcnnukaan P · . d·ln anton-anton n1enga
ter apa ' ' · kation-katton L
ditan1bahkan pada lenlpung.
1
S)
pung di sckitar partikcl (Gantbar . .
0(£)
Q~ 0 (±)
··~ 8
• • • 0 • • -
..,.:.
lempung ---.._...;.
· ~
.·~ -
'I
• •••
.~ 8 -
. -
o t .·I
~· -
.----,
."'""";""·,
..,..
• • •
••·'.·.eo:
kation
anion
Gambar 1.8 Kation dan anion pada partikel lempung.
Molekul air merupakan molekul yang dipolar, yaitu atom
hidrogen tidak tersusun simetri di sekitar atom-atom oksigen (Gam-
bar 1.9a). Hat ini berarti bahwa satu molekul air rnerupakan batang
yang mempunyai muatan positif dan negatif pada ujung yang
berlawanan atau dipolar (dobel kutub) (Gambar 1.9b).
Terdapat 3 mekanisme yang menyebabkan rnolekul air dipolar
· dapat tertarik oleh permukaan partikel lempung secara elektrik
(Gambar 1.10):
(1) Tarikan antara ~ennukaan bennuatan negatif dari partikel
lem?ung dengan u~ung positif dari dipolar.
(2) Tankan antara katton-kation dalam lapisan g d d n muatan
·r d . . . . an a enga
negatt an .UJung dtpolar. Kation-kation ini tertarik oleh per-
mukaan parttkel lempung yang bermuat .f
an negat1 .
I
27
okslgen
.------.._
/
/
/
hidrogen
•
(a)
Gambar 1.9 Sifat dipolar air.
.. ......, .
. . ..' . ....
... ..'.
,. .,....·...
........ ....
. .......
·e
· .··::.:
••
• •
••
•
. ....·...
• • • •' I
• •
....: .
• • • • ••I
permukaan partikel .:6~!~
lempUng ... 9::·.
.. . .
·'~
•••
• • • • ••
• •••
·e
,····:{
• •
• •
•• ••
•
• •
..... •,
• • •
• • •
• • • • I
••••
:1::::
=.!.::
••••••••• •
., ' Ill .. 1 ...le • 1 I
+ -
/"katlon
@(- +)
•
-
+
(b)
(1)
(2)
(3)
Gambar 1.10 Molekul air dipolar dalam lapisan ganda.

22. •
28
I molekul air, yaitu dengan
h.drogen da am d
(3) Andil atom-atom
1
. en dalatn partikel Jempung an atom
ikatan hidrogen antaraloks~kul air.
oksigen dalain moleku -mo
k . yang berada di sekitar partikel
'k secara ele tns, s·t I .
Air yang tertan . d (d ,~ble-/ayer water). 1 at p astts
· 1 san gan a 0 • · ·
lempung, disebut atr ap•. k . t si dari Iapisan ganda. Ketebalan
dalah akibat e sts en · d' 1·
tanah lempung a . I k rzite dan nzonttnorillonlte tper l-
air lapisan ganda untuk knsta ao u
hatkan dalam Gambar 1.11.
,-llr 11raptn
' - .. .. . .
• • • • • • • • • • • • •
• • • • • •
.. , .... .. . .
• • •• • • •
. . .......... . ..' . .
• • • •
..' . . .... .... .
• •• • • • • • •
• • • •
' .. . . . .
• • • • •
• • • • • • • • •• • • • • •
•
..... . ' .
• • •
• •
..... .. "
•
• • • • •
• •
• • • • ••
,. . . .
(I)
llr luiltal
air tapllan ganda
(b)
Gambar 1.11 Air pada partikellempung.
(a) Kaolinite.
(b) Montmorillonite (Lambe, 1960).
•
10 A
10 A
10 A
200A
•
Air lapisan.ganda pada bagian paling dalam yang sangat kuat
mele~t pada part•kellempung, disebut air serapan (adsorbed water).
Pertahan hubungan mineral · 1 I
be 'k -rrunera empung dengan air serapan,
mem n an bentuk dasar dari . .
terikat satu sama 1 · 1 s~suna~ tanah. Ttap-tiap partikel sahng
. atn, ewat lap1san a . .
Y
ang berbeda mate · 1 .k tr serapan. Maka, adanya ton-ton
' na organt bed k . .
akan berpengaruh besar d ·r' a onsentrast, dan lain-latnnya
pa a st at tanah p · Iak
· .arttkel lampung dapat to
•
•
29
menolak satu dengan yang lain secara elektris, tapi prosesnya
bergantung pada konsentrasi ion, jarak antara partikel, dan faktor-
faktor lain. Secara sama, dapat juga terjadi saling tarik menarik antara
partikel akibat pengaruh ikatan hidrogen, gaya Van der Waals, macam
ikatan kimia dan organiknya. Gaya antara partikel berkurang dengan
bertambahnya jarak dari pennukaan mineral seperti terlihat pada
Gambar 1.12. Bentuk kurva potensial sebenamya akan tergantung
pada valensi dan konsentrasi ion, larutan ion dan pada sifat dari gaya-
gaya ikatannya.
•
Gambar 1.12 Hubungan potenstal (elektrostatis, kimia dan sebaga.inya) dengan jarak
petmukaan lempung.
Jadi, jelaslah bahwa ikatan antara partikel tanah yang disusun
oleh minerallempung akan sangat dipengaruhi oleh besamya jaringan
muatan negatif pada mineral, tipe, konsentrasi, dan distribusi kation-
kation yang berfungsi untuk mengimbangkan muatannya. Schofield
dan Samson (1954) dalam penyelidikan pada kaolinite. Olphen (1951)
dalam penyelidikan pada nzontmorillonite, menemukan bahwa juml:m
dan distribusi muatan residu jaringan mineral, bergantung pada pH 8lr.
Dalam lingkungan dengan pH yang rendah, ujung partikel kaolinite
-

23. •
30
1 J
'utnya dapat menghasilkan
· ·f dan se an
d t menjadi bermuatan posttl rtikel yang berdekatan. Gaya
apa . . ke permukaan antara pa
gaya tank UJUng ·f
. . . . bulkan sifat kohest .
tank 1nt mentm
1.4 SUSUNAN TANAH GRANULER
d t mengendap pada suatu larutan
Butiran tanah yang apa pada butiran yang lain akan
· d' 'd tak bergantung
suspensi secara tn IVt u, Seba ai contoh, tanah pasir, kerikil, atau
berupa susunan tunggal.. d g I au Berat butiran menyebabkan
beberapa campuran paS!r a~ a~ (Gambar 1.13) mungkin tidak
butiran mengendap. Susunan ana k .
padat (angka pori tinggi atau kerapatan re~dah) atau padat (an~ a.~o~
rendah atau kerapatan tinggi). Angka pon ?ergantung pada dtstrt ust
ukuran butiran. susunan serta kerapatan buttran.
k)ngg• (tidak padat)
(a)
padat
(b)
Gambar 1.13 Susunan butiran tanah granular.
Tanah granuler dapat membentuk hubungan sarang lebah
(~n~ycomb) (Gambar 1.14) yang dapat mempunyai angka pori yang
tmggt. I:e~gkungan butiran dapat mendukung beban statis, tapi
susunan 1n1 sangat sensitif terhada 1
beban
dinamis Ad . d P ongsoran, getaran atau
da d. anya arr alam susunan butir tanah yang sangat tidak
pa t apat mengubah sifat-sifat tekn"
K tsnya.
erapatan relatif (D) sa ·
tanah granuler Kare . ' ~gat berpengaruh pada sifat-sifat tekntS
· na ltu, dtperlukan ·· toh-
pengujian terhadap con
•
31
'
contoh_tan~h pasir pada kondisi kerapatan relatif yang sama seperti
kondtst ash dt l~pangan. Akan tetapi, pengambilan contoh benda uji
untuk tanah pastr yang longgar di lapangan, sangat sulit. Material ini
sangat sensi~i~ terhadap getaran, sehingga sangat sulit untuk menya-
makan kondlSlnya, sama seperti kondisi asli di lapangan. Karena itu
dalam praktek digunakan beberapa macam alat penetrasi untuk
mengetahui sifat-sifat tanah granuler. 'Pada cara ini, nilai tahanan
penetrasi secara kasar dihubungkan dengan nilai kerapatan relatifnya.
•
'
Gambar 1.14 Susunan sarang lebah.
Perlu diperhatikan dalam banyak masalah teknis, karakteristik
tanah granuler tidak hanya cukup ditinjau kerapatan reJatifnya. Sebab.
ada kemungkinan dua tanah pasir dengan angka pori dan kerapatan
relatif yang sama, mempunyai susunan butiran yang berbeda. Kondisi
demikian akan mengakibatkan perbedaan pada sifat teknisnya. Pada
Gambar 1.15, kedua tanah pasir identik, keduanya mempunyai distri-
busi ukuran butiran yang sama dan angka pori yang sama, tapi
susunannya sangat jelas berbeda.
•

24. •
•
32
(a)
(b)
Gambar 1.15 Tanah dengan kerapatan relatif yang sama, tapl susunan butirannya
berbeda (Leonard, 1978).
Sejarah tegangan yang pemah dialami pada waktu ya~g lampau,
juga merupakan faktor yang harus dipertimbangkan. L~p1san tan~
granuler yang pemah mengalami pembebanan yang leb1h besar dan
tekanan yang ada sekarang, akan mempunyai sifat tegangan-regangan
dan penurunan yang sangat berbeda dari jenis tanah granuler yang
belum pemah menderita beban yang lebih besar dari sekarang
(Lambrechts dan Leonard, 1978).
1.5 PENYESUAIAN ANTARA PARTIKEL-PARTIKEL
. Tinjaua~ s~ktur tanah meliputi pertimbangan komposisi
nuneral ~an s1fat-s1fat elektrik dari partikel padatnya. Demik:ian juga
mengena
1
~ntuk, penyesuaian terhadap yang lain, sifat dan kelakuan
terhadap_a1r tanah, komposisi ion, serta gaya tarik antara partikelnya.
Gaya tank antara partikel p d t h . 'l
. . . . a a ana -tanah berbutu kasar sangat keel ·
Pada tanah jents tnt bentuk 'k 1 k · ·t t
kn· . ' Partt e a an sangat mempengaruht st a
tean IS~:~Seba~a~ contoh, pada sedimen pasir' khususnya butiran
y kug ' sedlkit perubahan dari bentuk bulat ke bentuk kubus
cu p menyebabkan variasi be
yang sar pada karakteristik permea-
33
bilitas dalam arah paralel maupun arah tegak lurusnya. Selain itu,
posisi butiran relatif juga akan berpengaruh besar terhadap stabilitas,
penneabilitas dan karakteristik perubahan bentuknya, dan juga akan
berpengaruh pada distribusi tegangan di dalam lapisan tanah. Jarak
antara partikel juga mempengaruhi ikatan antar partikeJtanah.
Susunan partikel dapat dibagi atas 2 macam (Rosenqv.ist, 1959),
yaitu: susunan terflokulasi (jlucculated) (hubungan tepi partikeJyang
satu dengan pennukaan partikel yang lain) dan susunan terdispersi
(dispersed) (hubungan permukaan partikel yang satu dengan
pennukaan yang lain) (Gambar 1.16). Sifat endapan Jempung akan
mempunyai lebih atau kurang susunan terflokuJasi, tergantung dari
1ingkungan di mana tanah tersebut berada.
(s) Susunan (b)
Gambar 1.16 Skema susunan partikel (Rosenqvist, 1959).
Pada peritiwa konsolidasi, cenderung terjadi penyesuaian
partikel ke bentuk susunan terdispersi atau par~lel.. Dalam ha)
konsolidasi satu dimensi (one dimensional consolldatzon), seluruh
partikel menyesuaikan sendiri kedalam bidang paralel (Hvorslev,
1938; Lambe, 1958) (Gambar 1.17a).
Pembentukan tanah secara acak menghasilkan pengelo~pokan
. ·k 1 · · secara acak (Mtchaels,
penyesuatan susunan partt e yang seJaJar
1959) (Gambar 1.17b). Regangan geser . juga. cenderung untuk
menyusun partikel da1am tipe susunan terdtsperst (Seed dan Chan.
1959)(Gambar 1.17c).

25. 34
•
(b) pembentukan eecara acak
zone geeer
(c) deformul ge11r
.. ..
Gambar 1.17 Skema penyesuruan part1kcllempung.
1.6 ANALISIS UKURAN BUTIRAN
Sifat-sifat tanah sangat bergantung pada ukuran butirannya.
~esamya butiran dijadikan dasar untuk pemberian nama dan klasifika-
st tanah. Oleh _kare~a itu, analisis butiran ini merupakan pengujian
yang sangat senng dtlakukan.
Analisis ukuran but1'ra t h d 1 b t
. n ana a a ah penentuan persentase era
butuan pada satu un·t ·
1
sanngan, dengan ukuran diameter lubang
tertentu.
1.6.1 Tanab Berbutir Kasar
Distribusi ukuran butir t
ditentukan dengan cara m . untuk tanah berbutir kasar da~a
enyanng. Caranya, tanah benda uji disanng
35
Iew~t satu .unit s~ringan .s~anpar. Berat tanah yang tinggal pada
mas1n~-~astng s~n.ngan d.tt1mbang, lalu persentase terhadap berat
kumuJatif tanah d1h1tung. ( ontoh nomor-nomor saringan dan diamete
lubang dari standar Amerika dapat dilihat dalam Tabel1.4. r
Tabel 1.4 Saringan standar Amcrika
No. saringan D1amcter lubang, No. saringan Diameter lubang.
mm mm
3 6 35 40 0,42
4 4,75 50 0,30
6 3 35 60 0,25
8 2.36 70 0,21
JO 2,00 100 0,15
16 1.18 140 0.106
20 0.85 • 200 0,075
30 0.60 270 0,053
1.6.2 Tanah Berbutir halus
Distribusi ukuran butir tanah berbutir halus atau bagian berbutir
halus dari tanah berbutir kasar, dapat ditentukan dengan cara
sedimentasi. Metode ini didasarkan pada hukum Stokes. yang
berkenaan dengan kecepatan mengendap butiran pada larutan
suspensi. Menurut Stokes. kecepatan mengendap butiran dapat
ditentukan dari persamaan:
dengan
v = kecepatan, sama dengan jarak/waktu (Ut)
Yw = berat volume air (g/cm
3
)
Y~ = berat volume butiran padat (g/cm
3
)
J.l = kekentalan air absolut (g.det/cm
2
)
D = diameter butiran tanah (mm).
(1.28)

27. •
•
L kan berdiatneter lebih kecil dari D
dalam suspensi pada keduhunatpl r~anlaan 1.29). Partikel yang lebih
d
.h. o dalanl c s d'
(seperti yang 1 ttun- . en<
"'ukuran. Hidrotnet~r trancang
,. d dt 1uar zone P e .
besar akan n1engtin ~p .
1
(dalanl gra1
n) _•ang n1as1h terdapat
be
·k· 1un1lah tann 1 .
untuk n1en1 n an , · . _· ttl1 tanah )'an£ nlctnpunyat berat
· d dikuhbrJ~t un " ' '"' .
dalanl -uspenst an . ·~ t'llall v·1na lain. n1aka pcrlu dtkoreksi.
· · G ( 5 Untuk ll'lll~ '
1
" ' ~
Jents s = -·) · . · "" _. 1 ur·ln butir tanah dtgatnbarkan dalam
. · ·· h'droineter. Jt~trtl'U~l Ul ' . . . ,. .
Dan U]l 1 . . 'k Ordinat arafik. tncrupakan pei ~en berat
be t k kurva ~cnu lo~antnll . ~ . .
0. u · l...b.l k~:.l darirada ukuran butiran yang dtbenkan dalam
butuan vang e 11 t=l.t '
. ""'
absis. 1.. • 1· l s da 1 1
U k 1
• a t "fdt
' r 'l dari C'Ullll)Ufatl uuttran 1d U 1 13 ar~
ntu ~ tana 1 yan~ t . .
gabungan antara anali>is >atingan dan 'edimenta"t dapat dtgun~kan.
....
D. · h~ ·1 e1
onan1baran kurva YJlH~ diperolch. tanah berbuttr kasar
an ast p 1 ~::: • ... . . .
digolongkan ebagai gradasi tlaik bila ndak ada k.elebthan buuran
pada embarang ukurannya dan tida.k ada yang k.uran~ pada u~ura~
butiran sedan~. n1utnnya tanah bcrgradasi baik Jtka d1stnbust
ukuran butirannya ter~ebar n1elua: ~pada uk.uran butirannya). Tanah
•
berbutir kasar di~an1barkan seba~ai herRradasi buruk. bila jutnlah
._ .... ~
berat butiran ~ebagian ~~ar n1engelon1pok di dalan1 batas interval
diameter butir yang setnpit (di~ebut gradasi seraganz). Tanah juga
te1 masuk bergradaj buruk. j ika butiran besar n1aupun kecil ada. tapi
dengan pen1bagian butiran yang relatif rendah pada ukuran sedang
(Gambar 1.19).
lotasi Dao didefinisikan ebagai lOo/o dari berat butiran total
berdiameter ebih kec.ii dari ukuran butiran tertentu. SebaQ:ai contoh.
0 10 = 0.4~ mm. artinya 10% dari berat butiran total berdiatneter
l-u~~g dan 0.4~ mm. Ukuran-ukuran yang lain seperti D,0• D60 dide-
fintstkan sepert1 cara "'ano Uk - ·
k
. J :: sama. ~uran D10 didefinisikan sebagat
u ruran efekt1f (e_ffectil·e si::e).
Kemiringan dan bentuk . . . . · ·n
digan1barkan oleh ~~ fi . umum dan kurva dtstnbusl buura
1
"oe 1Sten keserag ( · ;r. ·n·)
Ct, dan koefisien grad . ( . aman coefficzent of unrJonn.r. ·
menurut persamaan: ast coe.fficrenr ofgradation). C,. yang dibenkan
• 100
f1
go .
ao
"
I
I
70
)~
~
I
1
1
I
I
I
I
20
I I
I
"10
0
10
I
1
1 ' I
c '-
I gradasi
N -.gem
"'-'
........
........... .
I I
"'' I
~
.... ...... I
I ............ l
I A . ~ I I f
gradasl'
'
.....
.
beilc
.
1
39
I I
I I
I
• I
gredatl
I I
butuk I I I
8
•
-"'" I
""
I I I
ii"' . I I I I
li ;"'o""'f I
11
~ ~
l I
j
I I
I I
" I
I il ,,
'i I
· ~ I
" '
I j
........ I
'
O,t 0,01
~ OU1iran (ITVTt)
Gambar 1.19 Analisis distribusi uk'Urru1 butiran.
C = Dt:rO
u
Dl,l
I
I
•
I I
I I
I I
•
I '
(1.31)
(1.32)
Tanah bergradasi baik jika mempunyai koefisien gradasi
1<Cc<3 dengan Cu> -+ untuk kerikil dan Cu
>6 untuk pasir. selanjumya
tanah disebut bergradasi sangat baik. bila Cu > 15.
Contolz soall.ll:
Dari diagram distribusi butiran Gambar 1.19. Tentukan D1o. Cu dan
~
Cc untuk setiap kurva.
Penyelesaian:
(a) Tanah ~~:
Tanah ini mungkin tennasuk bergradasi baik bila dilihat dari
bentuk k"Urvanya.
-

28. •
'
•
40
0 6 m· D60 =8,5 mm
- 0 02 mm· DJo =, m '
Dw- ' '
C =D61J = 8.5 =425
u Dw 0,02
(D3o)
2
= (0,6)
2
= 2,1
Cc= (Dw)(v60
) 0,02x8,5
•
C d. tara 1 dan 3, tanah ini benar bergradasi
Karena Cu > 15 dan c tan
baik.
(b) Tanah B: d'l'h d · be k
Tanah ini mungkin bergradasi buruk kalau 1 1 at an ntu
kurvanya.
D10 =0,021 mm; D60 =lmm; D3o = 0,04 mm
C =D60
= 1
=47,6
u D10 0,021
2 2
Cc= (D3o) = (0,04) = 0,076
(DlO) (D60) 0,021Xl
Walaupun menurut kriteria koefisien keseragaman tanah in~
bergradasi baik, tapi karena tidak memenuhi kriteria koefisien gradast
(Cc= 0,076 < 1), maka tanah ini tennasuk bergradasi buruk.
•
(c) Tanah C:
Tanah ini termasuk tanah seragam (unifonn) kalau dilihat dari
bentuk kurvanya. D10 = 0 35 mm· D _
0 65
mm· D61J ::::
0 80 ' ' 30 - ' '
, mm.
Cu = D&J =0,80 -
D10 0,35 -
2
'29
Cc = (D30)
2
= (0,65)2
(DlO) (D60) 0,35x0,8Q = 1,51
41
Wa1aupun Cc > 1, tapi karena Cu sangat kecil, maka tanah ini benar
termasuk bergradasi buruk.
Contoh soall.J2:
HasiJ uji analisis saringan adalah sebagai berikut:
Diameter (mm)
4,75
2,36
I, 18
0,60
0,30
0,21
0,15
0,075
Berat butiran yang tinggal (gram)
0,0
8,0
7,0
ll,0
21,0
63,0
48,0
14,0
Dari uji hidrometer diperoleh data sebagai berikut :
Diameter Jubang(mm)
0,02
0,006
0,002
leb1h kecil 0,002
Berat butiran (g)
2
I
0
0
Gambarkan kurva distribusi butiran. Berapa D10 dan koefisien
keseragaman (Cu)! Bagaimana dengan gradasinya?
Penyelesaian:
Diagram distribusi butiran ditunjuk.kan dalam Gambar C1.4. Dari
diagram tersebut diperoleh:
Dw = 0,15 mm
D3o = 0,18 mm
D(){) = 0,26 mm

29. •
•
•
- •
•
100
80
eo
t 10
I eo
i 50
l 40
30
20
10
().
10
t=::
.
Diameter lubang
(mm)
4,75
2.36
I,18
0.60
0,30
0,21
0,15
0,075
0,02
0,006
0,002
c::::
lebih kecil 0,002
Jumlah
~
~~
1
'.
42
,,
_.
'0.1
~ butlrln (mm)
Gambar C1.4
Berat butiran yang tinggal
(g)
0,0
8,0
7,0
11,0
21,0
63,0
48,0
14,0
•
2,0
1,0
0
0
175
Cu =D60 =0,26 _
Dlo 0,15 -1,73 < 6
0.01 0.001
% tinggal % lolos
0,0 100
4,6 95,4
4,0 91,4
6,3 85,1
12,0 73,1
36,0 37,1
27,4 9,7
8,0 1,7
1,1 0,6
0,6 -
-
-
•
-
-
100
•
-
-
•
•
43
c == (D30 )
2
0,182
c (DJO) (D60) == 0,25 X 0,15 ==
0'86 <1
Maka, tanah bergradasi buruk.
1.7 BATAS-BATAS ATTERBERG
Suatu hal yang penting pada tanah berbutir halus adalah sifat
plastisitasnya. Plastisitas disebabkan oleh adanya part.
ikel mineral
lempung dalam tanah. Istilah plastisitas menggambarkan kemampuan
tanah dalam menyesuaikan perubahan bentuk pada volume yang
konstan tanpa retak-retak atau remuk.
batas susut
padat
batas plastis
•
semi padat plastis
batas cair
•
ca1r
penambahan
kadar air
Gambar 1.20 Batas-batas Atterberg.
Bergantung pada kadar air, tanah dapat berbentuk cair, plastis,
semi padat, atau padat. Kedudukan fisik tanah berbutir halus pada
kadar air tertentu disebut konsistensi. Konsistensi bergantung pada
gaya tarik antara partikel mineral lempung. Sembarang pengurangan
kadar air menghasilkan berkurangnya tebal lapisan kation yang
menyebabkan bertambahnya gaya tarik partikel. Bila tanah daJam
kedudukan plastis, besamya jaringan gaya antar partikel akan sedemi-
kian hingga partikel bebas menggelincir antara satu dengan yang lain•

30. •
44
I.h a Pengurangan kadar air mengha..
. tetap terpe t ar .
dengan kohest yang h
olume tana . k
silkan pengurangan v berikan cara untu menggambarkan
Atterberg (191 ~), ~em h berbutir halus dengan mempertim.
. t st dan tana
batas-batas konsts en . t ah Batas-batas tersebut adalah batas
d kadar atr an ·
bangkan kan ~n~an 1 tis (plastic li1nit), dan batas susut
cair (liquid fumt), bat~s: asbatas-batas konsistensi untuk tanah
(shrinkige limit). Kedu 0 an
kohesif ditunjukkan dalam Gambar 1.20.
1.7.1 Batas cair (Liquid Limit)
B · (LL) d1
'definisikan sebagai kadar air tanah pada
atas cazr , .
batas antara keadaan cair dan keadaan plastis, yaitu batas atas dan
daerah plastis. . ..
Batas cair biasanya ditentukan dan UJl Casagrande (1948).
Gambar skematis dari alat penguk:ur batas cair dapat dilihat pada
Gambar 1.21a. Contoh tanah dimasukkan dalam cawan. Tinggi
contoh dalam cawan kira-kira 8 mm. Alat pembuat alur (grooving
tool) dikerukkan tepat di tengah-tengah cawan hingga menyentuh
dasamya. Kemudian, dengan alat penggetar, eawan di ketuk-ketukkan
pada landasan dengan tinggi jatuh 1 cm. Persentase kadar air yang
dibutuhkan untuk menutup celah sepanjang 12,7 mm pada dasar
eawan, sesudah 25 kali pukulan, didefinisikan sebagai batas cair tanah
tersebut.
Karen.a sulitnya mengatur kadar air pada waktu celah menutup
pa~a 2
5. kah pukulan, maka biasanya percobaan dilakukan beberapa
kah, yatt~ dengan kadar air yang berbeda dengan jumlah pukulan
~~ ~rkisar antar~ 15 sampai 35. Kemudian, hubungan kadar airdau
JU a pukulan dt~ambarkan dalam grafik semi lo aritmik untuk
menentukan kadar a1r pada 25 k
1
. k g
a 1
pu ulan (Gambar 1.2lb).
•
,
45
ifii D 1
c n o
grocMng tool
contoh tanah
contoh tanah
peknakan karet
•
Gambar 1.21a Skema alat uji batas cair.
Kadar air(%)
•
•
!
I
I
I
T
I
.
i
i
•
•
25 Jumlah JM,~Iwlan (akala log)
Gambar 1.21b Kurva pada penentuan batas cair tanah lempung.
Kemiringan dari garis dalam kurva didefinisikan sebagai indeks
aliran (jlolv index) dan dinyatakan dalam persamaan:

31. •
•
Wt - w2
lr = log(N2 I N1)
dengan.
•
46
IF = indeks aliran k lan
-
k dar air(%) pada NJ pu u
w1 = a d N pukulan
kadar air (%) pa a 2
W 2 -
.1. dan w2 dapat ditukarkan untuk
h 'k bahwa nt at WI b
Per att an . . 1 pun kemiringan kurva se enamya
memperoleh nilai posttlfnya, wa au
negatif. .. b . Waterways Experinzent Station di
Dari banyak UJl atas-catr, .
. . . . (1949) mengusulkan persamaan batas eau:
Vicksburg. Mtsstsstpt '
N tg~
LL= WN 25
dengan
•
N = jumlah puk"Ulan, untuk menutup celah 0,5 in (12,7 mm)
wN = kadar air
tg {3 = 0,121(tapi tg ~ tidak sama dengan 0,121 untuk semua
jenis tanah)
1.7.2 Batas Plastis (Plastic Limit)
Batas plastis (PL), didefinisikan sebagai kadar air pada
kedudu~n. antara daerah plastis dan semi padat, yaitu persentase
kadar au dtmana tanah dengan diameter silinder 3 2 mm mulai retak-
retak ketika digulung. '
1.7.3 Batas Susut (Shrinkage Limit)
d kanBatas .susut (SL), didefinisikan sebagai kadar air pada ked~·
d~ antara daerah semi Padat dan padat yaitu persentase kadar 311
tmana pengurangan kadar air selanju;nya tidak mengaldbatkall
47
perubahan volume tanah. Percobaan batas susut dilaksanakan dalam
laboratorium dengan cawan porselin diameter 44,4 mm dengan tinggi
12,7 mm. Bagian dalam eawan dilapisi dengan pelumas dan diisi
dengan tanah jenuh sempuma. Kemudian dikeringkan dalam oven.
Volume ditentukan dengan mencelupkannya dengan air raksa. Batas
susut dinyatakan dalam persamaan:
SL = (1nl - m2)- (vl- v2)Yw x lOO%
dengan
I
· ~
m1 = berat tanah basah dalam eawan percobaan (g)
m2 = berat tanah kering oven (g)
= volume tanah basah dalam eawan (cm3
)
= volume tanah kering oven (cm3
)
= berat volume air (g/cm3
)
padat getaa I padat plasUs 1
•
~L---+----__.-­
~
•
SL Pl LL
(1.33)
Gambar 1.22 Variasi volume dan kadar air pada kedudukan batas cair, baras plastis.
dan batas susut.

32. 48
. kk hubungan variasi kadar air dan
Gambar 1.22 menunJU kan batas cair, batas plastis dan batas
d kedudu an 'd 'fik ·
Olume total tanah pa a t berguna untuk 1 entl.1 ast dan
v ~~sanga ·
susut. Batas-batas Atter . . ering digunakan secara langsung
. B t s-batas tnt s .
klasifikast ~anah: a a ontrol tanah yang akan dtgunakan untuk
dalam spestfikast, guna meng h
membangun struktur urugan tana .
1.1.4/ndeks Plastisitas (Plasticity Index) . .
. . (PI) adalah selisih batas catr dan batas plastts:
Indeks plasttsttas
(1.34)
PI=LL-PL
Indeks plastisitas (PI) merupak~n i?terval kad~r. air dimana
tanah masih bersifat plastis. Karena 1tu, 1ndeks pl.astlst~as ~enun­
jukkan sifat keplastisan tanah. Jika tanah mem~unya1 PI tinggt, mak~
tanah mengandung banyak butiran lempung. J1ka PI ren~ah: sep.ertt
lanau, sedikit pengurangan kadar air berakibat tanah menJadl kenng:
Batasan mengenai indeks plastisitas, sifat, macam tanah, dan kohest
diberikan oleh Atterberg terdapat dalam Tabell.5.
•
Tabell.S Nilai indeks plast1sitas dan rnacam tanah •
PI Sifat Macam tanah Kohesi
0 Non plastis Pasir Non kohesif
<7 Plastisitas rendah Lanau Kohesif sebagian
7 -17 Plastisitas sedang Lempung berlanau Kohesif
> 17 Plastisitas tinggi Lempung Kohesif
-
1.7.S Indeks Cair (Liquidity Index)
Kadar air tanah asli 1 ·f air
dapat didefinisikan ol h . re att .pada kedudukan plastis dan. c ..
takan menurut per~t~deks catr (liquidity index), Ll, dan dtnya
u = WN - PL - WN - PL
U-PL- PI (t.35)
49
dengan WN adalah kadar air di lapangan. Dapat dilihat dalam
Persamaan (1.35) bahwa ji~a w N = LL, maka Ll = 1. Sedang, jika w N
= PL, maka LJ. = .o..Jad1, untuk lapisan tanah asli yang dalam
kedudukan plastts, nt1ai LL > w N > PL. Jika kadar air bertambah dari
PL menuju LL, maka L/ bertambah dari 0 sampai 1. Lapisan tanah asli
dengan WN >LL akan mempunyai LJ >1. Tapi, jika w N kurang dari PL
Ll akan negatif. '
1.8 AKTIVITAS
Ketebalan air mengelilingi butiran tanah lempung tergantung
dari macam mineralnya. Jadi, dapat diharapkan plastisitas tanah Iem- .
pung tergantung dari:
(1) Sifat minerallempung yang ada pada butiran.
(2) Jumlah mineral.
Bila ukuran butiran semakin kecil, maka luas peunukaan
butiran semakin besar. Pada konsep Atterberg, jumlah air yang tertarik
oleh permukaan partikel tanah akan bergantung pada jumlah partikel
lempung yang ada di dalam tanah. Berdasarkan alasan ini, Skempton
(1953) mendefinisikan aktivitas sebagai perbandingan antara indeks
plastisitas dengan persen fraksi ukuran lempung (yaitu persen dari
berat butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm atau 2 J.l.m), atau dinya-
takan dalam persamaan:
A= PI (1.36)
c
dengan C adalah persentase berat fraksi ukuran lernpung (ukuran
butiran < 2 J,.tm) dalam tanah. Variasi indeks plastisitas dengan persen-
tase fraksi lempung untuk berbagai macam lempung diperlihatkan
dalam Gambar 1.23. Terlihat bahwa aktivitas tanah akan merupakan
fungsi dari macam minerallempung yang dikandungnya.

33. 300
200
100
0
50
20 40 eo eo 100
(.A - 7,2)
.., (A • 0,9)
lcaellt'* (A • 0,38)
frlkll ukuran lempung < 2 ..., (%)
Gambar 1.23 Variasi indeks plastisttas dengan persentase frakstlempung (Skempton,
1953).
Contoh soal1.13:
•
Beberapa hasil percobaan untuk menentukan batas-batas konsistensi,
ditunjukkan dalam tabel berikut:
Benda Uji
Jumlah pukulan
Berat tanah basah + cawan (g)
Berat tanah kering +cawan (g)
Berat cawan (g)
1
12
28,15
24,20
15,30
2
17
23,22
20,80
15,10
3
23
23,20
20,89
15,20
4
28
23,18
20,90
15,00
Tentukan batas cair (LL) indeks 1 ..
tanah tersebut Diketah .' Pastlsttas (PI) dan indeks cair (Ll)
· ut tanah mem · · d'
lapangan wN =38%. punyat PL =20 %, kadar a1r 1
Penyelesaian :
Contoh benda uji:
•
51
1 : w = 28,15-24,20 X I -
24,20-15,30 lOO% - 44,38% •
•
2 . »' = 23,22- 20,80
· 20,80-15,10 xlOO% =42,46%
3 . - 23,20- 20,89
• W - 20,89 - ]5,20 X100% = 40,60%
4
: W = 23,18 - 20,90 X _
20,90- 15,00 lOO% - 38'64%
; I
I I
I '
I
I
I
'
I I
' I
'
: ' it
'
I i
'
" •
'
I I I II
' I I I
I I I · f ja i I
I
I I I I I ! I
.1
I Il l I
•
I I I I I ,
I I ll I
I
I I I I I
I I I I I I I 1 •
I • :JI
•
20
! I J
5 10 15 20 25 30 35 40 -'5 50
ji.ITIIah pukulan
Gambar Cl.S Hubungan kadar air dan jurrilah pukulan.
Hasil hitungan kadar air (w) dan jumlah pukulan digambarkan pada
diagram batas cair pada Gambar Cl.S. Dari gambar t.ersebut, pada 25
kali pukulan diperoleh kadar air 39%. Jadi, batas cair.LL = 39%.
•
Indeks plastisitas (PI)= LL- PL = (39%·- 20%) = 19%.
w - PL 38 - 20
Indeks cair (U) = N · = = 0 95
PI 19 '

34. 52
Contoh soall.l4: . diperoleh data berat tanah
d. 1 boratonum, 3 S 1
. baan batas susut 1
a volume 16,25 cm . ete ah
Dan perco an mula-mula == 47 g de~gan l 30 g Volume ditentukan
dalam caw be atnya ttngga · · k
d.k · gkan dalam oven, r . . . ke dalam air raksa. Atr ra sa
t enn h kenng tnt . .
dengan mencelupkan tan.a 1 h batas susut (SL) tanah tnt.
150 96 g Httung a
yang tumpah ' ·
Penyelesaian:
•
• • • • • t
.... . . -
I I I • e I I I I
I I I I I • o I
.. . .. . . . .·~ --
' . . . ..
. . .........-. .. .
tt' . . . . . . I
• •• • • • •
• •
. . ' ..
. . . . ...
• • • • •
I I o I I I • et
. . .. .. .
~ ...·..•- ... "
cawan t ... ...
'............. ...
[~• • • • I "' '
~ ..... , ...
•• • • • • • ••
,,-
..,. ... -..
.. ~ .
.. . . . .....
.... .. ..~
~ "' .. ........
A • • I • t I , r-, '
,.. ..,~. ~ ..~ . ·....· ~
(1) S8bll001 clklringkan {b) Sesudah dlkeringkan
Gambar C1.6.
Dihitung volume tanah setelah kering:
Berat jenis air raksa 13,6 g/cm3
Volume tanah kering oven: v2 =150,96/13,6 = 11,1 cm3
Batas susut ditentukan dengan menggunakan persamaan :
SL -- (ml -m2) (vl -v2)Yw
~-;;:;....- X100%
m2 m2
SL= (47- 30) (16,25 -11,1)1
----~
30 30
•
Jadi, batas susut (SL) tanah ini adalah 39,
5
%.
Contoh 1.15:
Lempung jenuh berbentuk kubus .
3 0
berat jenis G =2 7 dan b ta mempunyat volume 1 m denga .
• ' a s susut (SL):::: 12%. Lempung mempunyaJ
•
..
53
kadar air 20%, dikeringkan di bawah sinar matahari sampai mencapai
kadar air 3%. Dengan menganggap Jempung ini homogen dan
isotropis, tentukan tinggi kubus Jempung setelah kering (w = 3%).
Penyelesaian:
Karena batas susut adalah batas kadar air dimana tanah tidak menga-
Jami pengurangan volume lagi, maka tinggi kubus setelah kering
(pada w = 3%) akan diperhitungkan terhadap kadar air pada batas
susutnya, yaitu pada kadar air SL = 12%.
Kondisi sebelum dikeringkan:
Kadar air : w = 20% '·
WwiWs =0,20 atau Ww =0,20 Ws (1)
Gs = WJ(VsYw) =2,7 atau Ws =2,7 Vs (Yw =1g/cm3
) (2)
Dari (1) dan (2) diperoleh hubungan:
Ww = 0,2 X 2,7 X Vs= 0,54 Vs= VwYw= Vw •
Untuk V= 1 m
3
tanah jenuh air (tanpa rongga udara).
V= 1 = Vw + Vs= 0,54Vs+ Vs= 1,54Vs
1 3
Volume padat : V5
= =0,65 m
1,54
Volume air: Vwt = 1-0,65 = 0,35 m 3
Atau dapat pula dihitung dengan:
Volume padat: V = 1
x1m' =0,65 m'
• 1+ 0,54
. 0,54 3 0 35 3
Volumearr: V= xlm =, m
wl 1+0,54
Kondisi setelah dikeringkan:
Kadar air diperhitungkan, w = 12%

35. 54
V ::0 12 Ws
Ww I Ws:: 0,12; Ww:: wYw w:::0,12 x 2,7 Vs= 0,32 Vs
21v.V ::0,12 .
W GV- s' w
s == s $- ' • V tetap.
d h dikenngkan, s 3
Kondisi sebelum dan ~esu a - 0 32 x 0.65 == 0,21 m 3
Maka volutne atr:: Yw2- ' V == 0 35- 0,21 = 0,14 m
. - v~ 1 - w2 ' 3
Perubahan volutne atr - ·~ - 1- 0,14 ::: 0,86 m
Volume tanah setelah ken g -:- - (0 86) tt3 ::: 0,95 m.
Jadi. tinggi kubus setelah kenng - '
•
1.9 KLASIFIKASI TANAH
'f t-sifat tanah banyak dijumpai dalam
Umumnya. penent~a~ st a dengan tanah Hasil dari penyeli-
masalah te~is y~~g ber ud. ungdan at digunakan .untuk mengevaluasi
dikan sifat-stfat 101 kemu 1an ap
masalah-masalah tertentu seperti: k 1,.
b at
.tu dengan menentu an 1..0m-
(1) Penentuan penurunan angunan, ~ . sa-
presibilitas tanah. Dari sini, selanjutnya dtgunaka~ dalam ~er .
maan penurunan yang didasarkan pada teon konsohdast,
misalnya teori Terzaghi.
(2) Penentuan kecepatan air yang mengalir lewat benda uji g.una
menghitung koefisien permeabilitas. Dari sini kemudian dthu-
bungkan dengan Hukum Darcy dan jaring arus (jlownet) untuk
menentukan debit aliran yang lewat struktur tanah.
(3) Untuk rnengevaluasi stabilitas tanah yang miring, yaitu dengan
menentukan kuat geser tanah. Dari sini kemudian disubstitusikan
dalam rumus statika (stabilitas lereng).
?alam banyak masalah teknis (semacam perencanaan perke-
rasan Jalan, bendungan dalam urugan, dan lain-lainnya), pemilihan
~nah-tan~h ke dalam kelompok ataupun subkelompok yang roenun-
JU~~ stf~t. a~au kelakuan yang sama akan sangat membantu.
Pemthhan 101 dtsebut klasifikasi. Klasifikasi tanah sangat merobantu
perancang dalam memberika . . g
. . . n pengarahan melalui cara emptns yan
~s~;.a:a;~a,stl pengalaman yang telah lalu. Tetapi perancang hafllS
r a •- a t a am penerapannya karena penyelesai~n masalah stabi..
55
litas, kompresi (penurunan), aliran air yang didasarkan pada kJasifi-
kasi tanah sering menimbulkan kesalahan yang berarti (Lambe, 1979).
.. Kebanyakan klasifikasi tanah menggunakan indeks tipe pengu-
J1an yang sangat sederllana untuk memperoleh karakteristik tanah.
Karakteristik tersebut digunakan untuk menentukan kelompok kJasi-
fikasi. Umumnya, klasifikasi tanah didasarkan atas ukuran partikel
yang diperoleh dari analisis saringan (dan uji sedimentasi) dan plasti-
sitas.
Terdapat dua sistem k1asifikasi yang sering digunak.an, yaitu
Unified Soil Classification System dan AASHTO (American Associa-
tion ofState Highway and Transportation Officials). Sistem-sistem ini
menggunakan sifat-sifat indeks tanah yang sederhana seperti distribusi
ukuran butiran, batas cair dan indeks plastisitas. Klasifikasi tanah dari
Sistem Unified mula pertama diusulkan oleh Casagrande (1942),
kemudian direvisi oleh kelompok teknisi dari USBR (United State
Bureau of Reclamation). Dalam bentuk yang sekarang, sistem ini
banyak digunakan oleh berbagai organisasi konsultan geoteknik.
1.9.1 Sistem Klasifikasi Unified
Pada Sistem Unified, tanah diklasifikasikan ke dalam tanah
berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika kurang dari 50% lolos saringan
nomer 200, dan sebagai tanah berbutir halus (lanau/lempung) jika
lebih dari 50% lolos saringan nomer 200. Selanjutnya, tanah
diklasifikasikan dalam sejumlah kelompok dan subkelompok yang
dapat dilihat dalam Tabell.6. Simbol-simbol yang digunakan tersebut
adalah:
G = kerik.il (gravel)
S = pasir (sand)
C = lempung (clay)
M = lanau (silt)
0 = lanau atau lempung organik (organic silt or clay)
Pt = tanah gambut dan tanah organik tinggi (peat and highly
organic soil)
W = gradasi baik (well-graded)

36. 56
d
. b ruk (poorly-graded)
P = gra ast 0
. . · 1_ fasticitv)
H = plastisitas ttnggt (lug l P . -~,)
.
. . dah (low-plastlC
l . .
L = plasttsitas r~n enggunaan Tabel 1.6. Mtsalnya,
Berikut ini dtterangkan c~ra pdiperoleh data: batas plastis (PL)
. . ·· di Iaboratonum . . .
dan basil pengu~tan _
4
,m dang dari analists sanngan dtperoleh:
= 16%; batas catr (LL) - - -:;o, se
•
Nomcr saringan
4 (4.75 mm)
10 (2.0 trim)
40 (0.42 mm)
200 (0,075 mm)
% lolos
100,0
93,2
81,0
61.5
•
Karena persentase lolos saringan nomer 200 adalah 61,5%,
yang berarti lebih besar dari 50%, rnaka dalam Tabel 1.6 harus
digunakan kolom bawah yaitu butiran halus. Karena nilai LL = 42%
(lebih kecil dari 50%), maka termasuk CL atau ML. Selanjutnya,
ditentukan nilai indeks plastisnya, PI= LL-PL atau PI= 42% - 16% =
·
26%. Nilai-nilai PI dan LL kemudian diplot pada diagram plastisitas,
•
sehingga akan ditemukan letak titik di atas garis A, yang menempati
zone CL. Jadi. tanah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai CL
(lempung anorganik plastisitas rendah).
Prosedur untuk rnenentukan klasifikasi tanah Sistem Unified
adalah sebagai berikut:
(l) Tentukan apakah tanah berupa butiran halus atau butiran kasar
secara visual atau dengan cara menyaringnya dengan saringan
nomer 200.
(2) Jika tanah berupa butiran kasar .
(a) Saring tanah tersebut d. .
butiran. an gambarkan grafik distribust
(b) Tentukan persen buf 1 1
butiran
1
uan °os saringan no.4. Bila persentase
yang olos kurang d . 5 h
tersebut sebagai ke :k·I s· an 0%, klasifikasikan tan~
dari 50%, klasifi~~~· lla pe.rsen butiran yang Iolos Jebth
n sebagat pasir.
-
-
••
'-..,)
57
~------.8
-
'J
aqop IOQW!S1
e..<undwaw 6u8A !SB)!YJSePI uasElea
·ooz OU Ue6U!l~S SOfOJ ~~ • %S ·~ 'troiS '00 i
·~D :oDl ·ou ue6uues SOlO! %ZLpeptf!qliq dS MS
0 .... .. 0
-
dO MD .QOZ ou ue~UJJ8S SOfOJ %S J.IBP 6ueJn~
SOJe4 ueJ!lnq Ol'S'BIUOiiSOJd Uf!')fJ8SBp.laq IStn!P,$81)4
-
~
-
.
:l
CD
c
CV
"t:
.8
-
.!.
·-
ea
a.
-
...
.8
=
.le
·-
...
~
.le
"'
.
12
...
(WW SlQ'O) ~ ·ou uaOUJlft UW4~tQ
U8J911Q ~ .n!Smj JgnQJQq 4WU8l
_,
u
_,
0
•
CD
~
B
Ill
-
"0
•
-
g
c
:;:
~ SJ.O'o) ~ 'OU ue&i!l• ~
41QQ! n111e ~ ~ JQnQHiq ~IU
c
ea
ftl
c:
:l
"C
c:
~
c:
&
c:
•
"C
.s
•
-
Cl.-

37. 58
I Ios saringan no.200. Jika
. b f ran yang o . . b
(c) Tentukan JUnllah ut . l kurang dan 5o/o, pertlm angkan
· vang lo os h' C d C
Persentase buttran J • d ~ttgan tneng 1tung u an c·
... . 'b i buttran t; ' . . . •
bentuk grafik dtstn us . 'k naka klastftkastkan sebagat
k b radast bat , I 'k
Jika tennasu . ~rg . . SW (bila pasir). Jt a ~e~tnasuk
GW (bila kcnkLl) a.tau 'k sebag·li GP (bila kertktl) atau
. . kl fikast an '
bergradast buruk, ast I
SP (hila pasir). . h yang lolos saringan no.200 di
(d) Jika pcrsentasc .vu;•~an ta:~1 akan mempunyai simbol dobel
antara 5 sampa.• ~- }0, tan . (GW _ GM, SW - SM, dan
dan nletnpunyat stfat keplasttsan
sebagainya) 00 I b'h b
. b . ,cr lolos saringan no.2 e 1 esar .
( ) Jika persentase uttran yat e
e 12o/o. harus dilakukan uji batas-batas Atterberg. dengan tne-
nyingkirkan butiran tanah yang ting~al dalanl sa.n~gan ~o. 40.
K~ d'. dengan menggunakan dtagram plasttsttas, ditentu-
emu tan. "" SM
kan klasifikasinya (GM, GC, SM, SC, GM - GC atau -
SC).
(3) Jika tanah berbutir halus:
(a) Kerjakan uji batas-batas Atterberg dengan menyingkirkan
butiran tanah yang tinggal dalam saringan no. 40. Jika batas
cair lebih dari 50. klasifikasikan sebagai H (plastisitas tinggi)
dan jika kurang dari 50, klasifiksikan sebagai L (plastisitas
rendah).
(b) Untuk H (plastisitas tinggi), jika plot batas-batas Atterberg
pada grafik plastisitas di bawah garis A, tentukan apakah
~nah org~nik (OH) atau anorganik (MH). Jika plotnya jatuh
d1 atas gans A, klasifikasikan sebagai CH.
(c) Untuk L (plastis!t~s rendah), jika plot batas-batas Atterberg
pada grafik plastJsJtas di bawah garis A dan area yang diarsir,
tentukan klasifikasi tanah tersebut seb · 'k (OL) atau
anorganik (ML) be agat organt
. rdasar wama, bau atau perubahan batas
eau dan batas plastisnya dengan men,geringkannya di dalam
oven.
59
(d) Jika plot batas-ba.tas.Atterberg pada grafik plastisitas jatuh
pada area yang d1arstr, dekat dengan garis A atau nilai LL
sekitar 50, gunakan simbol dobel.
Cara penentuan klasifikasi tanah Sistem Unified dengan menggunakan
diagram alir diperlihatkan dala1n Gantbar 1.24
1.9.2 Sistcm Klasifikasi AASliTO
Sistem klasifikasi AASHTO (Anzerican Association of State
1/iglnvay and Transportation Officials Class~fication) berguna untuk
menentukan kualitas tanah untuk perencanaan timbunan jalan,
subbase dan subgrade. Sistem ini terutama ditujukan untuk maksud-
maksud dalam lingkup tersebut.
Sistem klasifikasi AASHTO membagi tanah ke dalam 8 kelom-
pok, A-1 sampai A-8 terrnasuk sub-sub kelompok. Tanah-tanah dalam
tiap kelompoknya dievaluasi terhadap indeks kelompoknya yang
dihitung dengan rumus-rumus etnpiris. Pengujian yang digunakan
adalah analisis saringan dan batas-batas Atterberg. Sistem klasifikasi
AASHTO, dapat dilihat dalam Tabel 1.7.
Indeks kelompok (group index) (GI) digunakan untuk menge-
valuasi lebih lanjut tanah-tanah dalam kelompoknya. Indeks kelompok
dihitung dengan persamaan:
GI =(F-35)[0.2 + 0.005 (Lt-40)] + 0.01 (F-15)(PI-IO) (1.37)
dengan •
GI = indeks kelompok (group index)
F = persen butiran lolos saringan no. 200 (0,075 mm)
LL = batas cair
PI = indeks plastisitas

38. -
•
•
----- - - ...__
~••• *"••I••.,...,...,...-.us• • u - . w .
._.,_..,.nr.......,..,.,.,.
I
,.... 'rE• ap • III•' (P'I) -.z• aZl • • -.IIIIIIM ......,• ._..
111 1J' r h! 11 &a.-nr . .... l!atr• ........ .....,, ... raz.,...:zoec•so..
l
, ~-, h ~! ...77 as• a 5 M 11111!1, •a' 5£ IF 111111 tllrt 0.071
l
lb •• (Gt. La•• --.
7
..................,..
~ z -z -4 ( 4,1'5:
T
I Lab Pc• ur' I ta"Ran I
I r
I
, ... (5). ...............
... _.. ...... ,,• • -"'IFII
ftO. 4 (4,1'5 lift)
I
~- lle111YIS ._.,. _, :h• o.1 ~tz -.t t r11 arz
•
1111. 2DO(~-·-·- ....,.......---~
-.&o.an - ·
I
I U!ln I " u . ...... -.-.___ ll~
~·--- ~.. ~ l
I
r l
l..,.ca• • U< SO... . .......u.> !liOYo
I
r F E I l r .1
. .
A r el - ! 2'1
I . . . . .
. .
~.a.m ..
L.tllh cMrf 1~
,.,et.
•••
111 ... ,.t~ p,t:FA hdeclli... OI ...... A Ol k•: eh gadeA O. lllas p laAl-'
_.. ...,... er * ar • dJ • - dl5ift ••,.., ....., ..._ ·
A:ara s. '2'1 lA:WI da:t 12'1
tMI I S.·CII 1111'1PII lftct Mlt-IIFII
•"*• '
1(1)~1'5 ,_, 21e. 200 (0.076 ,_, N . 200 (1).075 ~
I l I
dwtd!••••• 11 """ a • c~w~e .... • ,. n , 1
,., 1 ,...
,SI.-.:th (P <4>11 (4 <,.<7) lf (P'I>Tl
I
Ull••• ..
• PI 111111 &t11
JLIPtbW!U._Pl u•h.n~~ 8atl•4... l rk ' 11 ll dl5i• ftl.
--~ ...... S. Et ...-....llulrzll III..,IJUftyel..; lll ,.11 ...._ 11'11:rd
"'u J 1I FE argru"'•· 40
I I
f J I 1 I J 1
I Oftle cllp:rtu Pa• Dl ..up,._A Orwlllli Ore-.. Dllt.... $1Jfe P'adl5i DI._$111A
aaftlll A 11w1 11 • duntl llwl ..... IN:Ic ll:u1Uir A dlln ...,.. ·- ... clEft -·• ell
I a . . 7 a.. a • WR . . . . I £jWII I I -· ..... , • .... • ....Uh a ....
:r::-1 1 Ilia ,.. r Its..., I I 1s 1 p-. 11 t • 111:a1 ;tuIll'M ..,.,
!!!!.} ,. I ... <4 4 c ... < 7 ... > 7 SW , PI < .. 4 < PI < 1 PI>1
I I I 1 I I
c•• : (ouJ wGC I GC I I SM I IsM-scI I se
b. b. I?IUUIIc
C.•4dlft 1 C~Cl
C.•Dw'011
~-~./ (D,_ I DD
Gambar 1.24 Bagan alir klasiftkasi tanah sistem Unified
•
•
Tabell.7 Sistem Klasifikasi AASHTO
IKlasitikasi Umum Material granuler
(<35% lolos sanngan no. 200)
A-I
A-2
KJasifikasi kelompok
A-3
A-l-a A-1-b .
I I
-"--
•m•allklft u
dWlPl,...
tiiNIII JIWOOM
Ml-CL Cl
-
Tanab-tana.h lana.u-lempung
,>35% lolos sa.ringan no. 200;
A-7
A-4 A-5 A-6
Oi
-
A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
. A-7-5/A-7-fJ
Analisis saringan (% Iolos)
1 2.00 mm (no. I0) 50 maks - - - - - -
I
0,425 mm (no. 40) 30 maks 50 males 51 min - - - -
0,075 mm (no. 200) 15 males 25 males 10 males 35 males 35 nuks 35 maks 35 nuks
Sifat fraksi lolos saringan
no. 40
Batas cair (LL) - - - 40 maks 41 min 40 maks 4 I min
i Indeks plastis (PI) 6maks Np 10 maks I0 maks 11 mtn 11 min
lndeks .kelompok (G) 0 0 0 4maks
.
Tipe material yang pokok Pecahan batu, kerikil Pasir
Kerikil berl:ln.:m atau berlempung cbn pastr
pada umumnya dan pasir halus
I
1 Penilaiao umum sebagai
tanah dasar Sangat baik sampai baik
Cataaaa:
K.elompot A-7 dibagi atas A-7-5 dan A-7-6 bergantung pada batas plastisnya (PL)
Uotuk PL > 30, Klasifikasinya A-7-5;
lJDtuk PL < 30, k.luifikasioya A-7-6.
Np • DOIIplaatis
i
- - - a
- - - -
36min 36 min 3om1n 36 min
'
'
40 miks 41 min 40 maks 41 min
to ma1s 10 nuks II min 11 min
8 maks 12 m.:tks 16 maks "20 rnaks
T3Ilah berlan:m T3Ilah berlempung
i
Sedang sampai buruk
IF
i
'
0
-
0
0

39. 62
• (Gf) semakin tinggi, maka sernakin
B.l 'Jai indeks kelotnpok an tanahnya. Tanah granuler
1 a nt . . etHrguna . . h ·
ketcpatan dt!Imn p ~ . A 1 satnpat .A-3. Tana A-1 rne-
berkurang kl sifikast - .
d.k.
l 'f'kasikan ke dalanl a d st' baik. sedang A-3 adalah pasn
1 ast 1 . , berora a · .
k. n tanah granulet )ang e
1
A 2 tern1asuk tanah gt anuler (ku,
rupa a .. , . buruk. Tana 1 - . .
bersih yang bergrada~•.. no. 200). tetapt 01~sth tnei:gandung la~au
rano dari 35o/o lolos saunga~l I d'klasifikastkan dart A-4 satnpat A,
e:- h b buttr ha us t 'd k
dan letnpung. Tana er p:'1> ·b daan keduanya dt asar an pada
o-lanau. t;l e . k
7, yaitu tanah letnpuno
125 dapat dtgunakan untu mem-
A b r2: Gantbar · 1 · ·
batas-batas tter e ...,· · (LL) dan indeks p asttsttas (PI)
t ra batas catr ·
peroleh batas-batas an a . A-
7
dan untuk sub kelompok dalam A-2.
untuk kelon1pok A-4 sampat
70
60
- 50
-
Q..
-
40
30
10
0
~ .
1
/
/
/
/
•
v /I / /
~ / /
~ / I'
/
~ ·
;/ /
/lr'"' '
/
/
,,~~
/ ~ ~
/
1
_, / A·7-fJ /
~
A.:a /J
..... /
~ ...._
/
/ A·7·5
/ /
v/ ,'
....
/ •~
/ / A-4 A·S
~/
A •
10 20 30 40 so eo 10 ao 90 100
batas cafr (LL)
Gambar 1.25 Batas-batas Atterberg untuk subkelompok A-4, A-5, A-6, dan A-7.
63
Cara penggunaan sistem klasifikasi AASHTO ditunjukkan dalam
contoh soal berikut.
Basil analisis distribusi butiran dari suatu tanah tak organik
ditunjukkan dalam tabel dibawah ini:
Diameter buliran (mm) % lolos
2.0 (saringan no.l 0)
0,075 (sari ngan no.200)
0.05
0.005
0.002
Data tanah Jainnya, LL =54%, PI= 23%.
100
75
65
33
18
Penyelesaian dari data di atas dengan sistem klasifikasi AASHTO
adalah sebagai berikut:
F = 75%, karena lebih besar dari 35% Jolos saringan no. 200.
maka tennasuk jenis lanau atau Jempung.
LL = 54%, kemungkinan dapat dikelompokkan A-5 (41%
minimum), A-7-5 atau A-7-6 (41 % minimum).
PI = 23%, untuk A-5, PI maksimum 10%. Jadi, kemungk:inan
tinggal salah satu: A-7-5 atau A-7-6.
Untuk membedakan keduanya. dihitung PL = LL- PI= 54- 23 = 31,
lebih besar 30. Jika dihitung indeks kelompoknya,
GI = (75 - 35)[0.2 + 0.005 (54- 40)] + 0,01 (75- 15)(23- 10)
= 19 (dibulatkan). ·
Mengingat PL>30%, maka tanah diklasifikasikan A-7-5(19).
Perhatikan. nilai G/ biasanya dituliskan pada bagian belakang dengan
tanda kurung. Terdapat beberapa aturan untuk menggunakan nilai G/,
yaitu:
(1) Bila G/<0. maka dianggap G/ = 0
(2) Nilai G/ yang dihitung dari persamaan (1.37), dibulatkan pada
angka yang terdekat.
(3) Nilai G/ untuk kelompok tanah A-la, A-lb. A-2-4.. A-2-5.. dan A-3
selalu nol. ·
(4) Untuk kelompok tanah A-2-6 dan A-2-7, hanya bagian dari

40. 64
. kelompok yang digunakan:
persamaan mdeks l5)(Pl - 10).
Gl::: 0,01 (F -
. . Gl (dalam Tabel 1.7, untuk tanah
(5) Tak ada batas atas ntla~ 20)
berlempung A-7' Gl makstmum .
.stem AASHTO (Liu, 1967)
. Unified dengan st
Tabell.Sa Pcrbandm~an ststem . .
ebanding dengan ststem AASHTO
Kelompok tanah
sistem Unified
GW
GP
GM
GC
SW
SP
SM
se
ML
CL
OL
MH
CH
OH
Pt
Kelompok tanah yang s
Sangat mungkin
A-1-a
A-1-a
A-1-b. A-2-4
A-2-5, A-2-7
A-2-6, A-2-7
A-1-b
A-3, A-1-b
A-1-b, A-2-4
A-2-5, A-2-7
A-2-6, A-2-7
A-4, A-5
A-6, A-7-6
A-4, A-S
A-7-5, A-S
A-7-6
A-7-5, A-S
-
Mungkin
-
A-1-b
A-2-6
A-2-4, A-6
A-1-a
A-l-a
A-2-6, A-4
· A-5
A-2-4, A-6
A-4, A-7-6
A-6, A-7-5
A-4
A-6, A-7-5
A-7-6
•
A-7-5
-
Kemungkinan kecil
A-2-4, A-2-5,
A-2-6, A-2-7
A-3, A-2-4,
A-2-5, A-2-6
A-2-7
A-4, A-5,
A-6, A-7-5,
A-7-6, A-1-a
A-4, A-7-6,
A-7-5
A-3, A-2-4,
A-2-5, A-2-6,
A-2-7
A-2-4, A-2-5,
A-2-6, A-2-7
A-6, A-7-6
A-7-6, A-1-a
A-7-5
-
-
-
A-7-6
-
A-7-6
-
..
•
•
65
Tabel l.8b Perbandingan sistcm AASJI/0 dengan sistem Unified (Liu, 1967)
Kclompok
tanah
AASFITO
Kelompok lanah yang sebanding dalam sistem Unified
Sangat mungkin Mungkin Kemungkinan kecil
A- l-a GW,GP SW, SP GM,SM
A-1-b SW, SP, GM, SM GP -
A-3 SP - SW. GP
A-2-4 GM,SM GC,SC GW, GP, SW, SP
A-2-5 GM, SM - GW. GP, SW, SP
A-2-6 GC, se GM,SM GW, GP, SW, SP
A-2-7 GM, GC, SM, SC - GW. GP, SW, SP
A-4 ML,OL CL, SM, SC GM. GC
A-5 OH, MH, ML, OL - SM.GM
A-6 CL ML. OL. SC GC. GM, SM
A-7-5 OH, MH ML, OL. CH GM, SM, GC, SC
A-7-6 CH, CL ML, OL, SC OH, MH, GC, GM, SM
Contoh soall.l6:
Analisis saringan dan plastisitas pada 2 contoh tanah ditunjukkan
seperti pada tabel berikut ini.
No. Saringan Diameter butiran (mm) Tanah 1(% lolos) Tanah 2 (% lolos)
4 4,75 100 96
10 2,00 92 89
40 0,425 87 41
100 0,15 78 8
200 0,075 61 5
LL 21 -
PL 15 -
PI - 6 Nonplastis
Klasifikasikan kedua jenis tanah tersebut menurut k.lasifikasi Unified.
Penyelesaian:
Gambarkan kurva distribusi butiran untuk kedua contoh tanah ini
(Gambar Cl.7).

41. 66
d
.
1
.1 t dari gatnbar, lebih dari 50% lolos
h 1 dapat t 11a
Pada tana , . ll terscbut adalah tanah berbutir
61%) 1ad1, tana .
saringan no.2~ ( · Attcrberg dibutuhkan untuk kJastfikasi.
halus. Karcna tlu. batas-b~t~s nurul diagram plastisitas (Tabel1.6),
Dari nilai Ii~ = 21 dan PI- ' nle
tanah tcnnasuk Cl,-ML. ,
1
berbutir kasar, hanya 5% lolos saringan
Tanah 2 temlasuk tana 1 h . .
m. h lolos saringan no. 4, tana 1111 termasuk
. 200. Karena 96·1o tana ' . .
no . k 'k'l) p hatikan bahwa matcnal lolos sanngan no.200
pastr (bukan en 1 • er ·
, · T b 1 16 dapat dibaca bahwa tanah metnpunyat dobcl
= 5%. Dan a e · ·1 · C
· b 1 't SP SM atau SW - SM bergantung pada nt at u dan Cc
-
stm o , yat u - .
nya. Dari grafik distribusi butiran dtpcroleh D60 = 0,73 tnm, D3o =
0,34 mm, D10 =0,15 nun.
100
80
10
70
#eo
-
I 150
140
30
20
10
0
1
........,;
' "''.
1
"
0
.
........
""
·~"
I'
1
~
1'.
.
"
2
'.
-" '..
......
r-
~
1
0,1 0.01
ulcur-., bulhn (mm)
Gambar Cl.7.
Koefisien keseragaman:
Cu =D61J =0,73 -
DIO 0,15 - 4,87 < 6
Koefisien gradasi:
Cc = (D30)
2
= (0,34)2
(DIO)(D60) 0,15x0,73 == 1,06 > 1
.
•
I'
0.001
67
Tanah terrnasuk bergradasi baik, jika ('< diantara 1 dan 3, dan Cu > 6.
K,arcna tanah ini tidak masuk kriteria tersebut, maka tanah tennasuk
SP·SM dengan gradasi buruk. Karena butiran haJus berupa lanau
(nonpJastis), maka tanah termasuk SM.
Contoh soal 1.17:
Analisis saringan pada 2 contoh tanah P dan Q menghasilkan data
scbagai berikut:
Pcrkiraan d1amctcr butiran (mm) 2 0,6 0,2 0,06 0,02 0,002
Pcrscntase lolos saringan (~) P JOO 34 24 20 14 0
Q 95 72 60 41 34 19
Tanah P dengan berat volume basah di lapangan 1,70 t/m3
(16,68
kN/m
3
) kadar air 21% dan berat jenis 2,65. Tanah Q diperoleh dari
contoh asli (undisturbed sample) mempunyai berat volume basah 2,0
t/m
3
(19,62 kN/m
3
) kadar air 23%, dan berat jenis 2,68. Dengan
melihat distribusi butirannya, secara pendekatan, klasifikasikan tanah-
tanah tersebut. Tanah mana yang mempunyai kemungkinan kuat geser
dan tahanan terhadap defonnasi (penurunan) yang tinggi.
Penyelesaian:
Penyelesaian dengan menggunakan kurva distribusi butiran sangat
tepat. Tapi, ada satu cara pendekatan kasar yaitu dengan membagi-
bagi kelompok butirannya (Capper dan Cassie, 1980). Dari klasifikasi
butiran menurut MIT:
•
(a) Tanah P
Butiran ukuran pasir: (100- 20) = 80%
Butiran ukuran lanau : (20- 0) = 20%
Dari hitungan ini, dapat disin1pulkan bahwa tanah P adalah pa ir
bcrlanau (SM). karena unsur pasir lebih banyak.

42. •
68
. _ Y
b ::: l.70 == 1.4t I m
3
(13,73kN I m3)
Berat volun1e kenng : Y
d -
1+ w 1+0.21
D
. _ G~Y
w diperoleh
an Yd - 1+e
_ 2.65 x1_ 1= 0,89 atau
e- 1.40
':: 2.65 X 9,81 - l = Q,S9
e 13,73'
e _ 0.89 =O 47
n= - .
1+e 1+0.89
· .1 · k 00
· dan porositas yang diperoleh, dapat diketahui
Dan nt at ang a P . . .
bahwa tanah p dalan1 kondisi sangat ttdak padat. Oleh karena ttu, kuat
geser dan tahanan terhadap deformasi sangat rendah.
(b) Tanah Q
Butiran ukuran kerikil :
Butiran ukuran pasir :
Butiran ukuran lanau :
Butiran ukuran lempung :
(100- 95) =
(95- 41) =
(41-19) =
(19-0) =
5%
54%
22%
19%
Total :;:: 100%
Disini, terlihat sejumlah material butiran halus. Pengujian plastisitas
diperlukan pada ukuran butiran halus untuk mendapatkan data yang
dapat dipercaya. Dari pembagian uk'llran butiran tanah ini termasuk
pasir berlanau-berlempung (SC), karena 19% butiran uk:uran lempung
akan memberikan nilai kohesi yang berarti.
Berat volume kering:
2
yd = 1+0,23 =1,63 t/m3 atau 19,62 - 3
1+0,
23
-15,95 kN I m
2,68xl
e = 1.63 - 1= 0,64
0,64
n = 1+0,64 = 0,39
•
69
Karena terdapat butiran ukuran lempung, maka perJu ditinjau kadar
aimya. Karena Yb=2 tltn
3
(19,62 kN/m
3
) berat air dalam 1 m3 tanah
= 2- 1.
,63 = 0,37 ton.
Volume air = 0,37 m
3
(karena bcrat volume air = 1 t/m3)
DcraJ·atkeJ
·enuhan S= Vw =
0
'
37
=0 95
Yv 0,39 '
1-0 37- (1.63/2.68)
Kandungan udara = ' · = 0.02 = 2%
1
Tanah ini hampir mendekati jenuh air, maka tanah ini
diharapkan tidak akan menderita kehHangan kuat geser yang berarti
pada waktu jenuh sempurna. Kadar aimya (w = 23%) relatif rendah
bila ditinjau dari nilai plastisitasnya. Tanah Qrelatif akan mempunyai
tahanan yang baik terhadap defonnasi (penurunan), karena angka
porinya (e) lebih kecil. Karena itu, tanah Q lebih ideal untuk
mendukung bangunan.
Analisis di atas berguna sebagai pertimbangan awal. Karena,
estimasi sifat-sifat tanah akan menjadi bahan pertimbangan untuk
melanjutkan penyelidikan tanah secara detail. Hal ini terutama untuk
keperluan proyek-proyek yang besar. Untuk mengetahui sifat tanah
tersebut secara detail harus diadakan penyelidikan tanah Iebih lanjut.
Contoh soal1.18:
•
Uraikan karakteristik tanah-tanah yang diberikan oleh sistem
klasifikasi Unified di bawah ini:
•
Tanah
A
B
LL
0
42%
PI
0
31 %
Klasifikasi
GW
CL

43. 70
• •
Penyelesawn.
(a) Tanah A . baik seperti yang terlihat dalarn
Tanah A adalah kerikil bergradbas1
·kan drainase yang baik dan sudut
. . k n mem en
simbol V. Tanah tnt a a . . J di. tanah ini merupakan bahan
( ) )rancr unggi. a . k 1 t k d' t 1 .
gesek dalarn <p . e ._at baik kalau uda ter e a Ia as ap1san
pendukung fondast yang sang )
yang kotnpresibel (Jnudah mampat .
(b) Tanah B . .
(c) tapi dengan batas ca1r (LL) dtbawah
T h B adalah lempung ~ · d h 1 · 1
ana 1 h lastisitas yang leblh ren a agL empung
50% Untuk mempero e P
· · d n pasir halus atau lanau atau campuran
ini harus dtcampur enga
P ·· ng seksama dibutuhkan untuk merencanakan
keduanya. enguJian ya . .
· b tau bt'la akan d1gunakan untuk bahan tlmbunan.
fondast angunan a .
Jika lempung ini dekat dengan permukaan tanah, kemungkinan penga-
ruh kembang-susut harus dipertimbangkan.
Contoh soa/1.19:
Berapakah nilai perkiraan batas cair (LL) yang diharapkan pada tanah
X dan Y. Kemudian. jika drainase alam sangat penting dalam
pelaksanaan teknis proyek, tanah mana yang lebih cocok untuk itu?
Diketahui data tanah Xdan Ysebagai berikut:
Tanah
X
y
Penyelasaian:
LL
?
•
')
•
PI
•
21%
42%
Klasifikasi Unified_
SP
CH -
Tanah X adalah pasir her d . 5
dalam klasifikas1
· D . gra asJ buruk, terlihat da1am huruf P dan
· ra1nase p · · · , . ·1 pun
gradasinya buruk. Batas . kastr 101 akan sangat batk, wa au
11
catr a an no! dan indeks plastisitas PI== 2
71
pastilah merupakan kesalahan. Atau, jika nilai PI benar, maka pasti
ada part1kel lempung di da1am tanah, walaupun disebutkan bahwa
tanah adalah SP. Pengecekan lebih Ianjut harus dilakukan untuk
menentukan apakah tanah tersebut dapat diklasifikasikan sebagai se
atau rL.
Tanah Y mempunyai indeks plastisitas yang sesuai dengan
klasifikasinya. Batas cair (LL) akan kira-kira sebesar 60%. Tanah ini
diharapkan kedap air. Maka, pada kondisi yang diberikan dalam soal
ini, tanah X lebih cocok.
Contoh soal1.20:
•
Dua jenis tanah kohesif diuji menurut standar uji batas plastis clan
batas cair. Batas plastis dari tanah X adalah 22% dan tanah Y adalah
32%. Jelaskan tanah-tanah ini dan berikan kemungkinan klasifi-
kasinya. Jika benda uji Y mempunyai kadar air asli lapangan 60% dan
kandungan lempung 25%, bagaimana pula dengan indeks cair dan
aktivitasnya? Kesimpulan apa yang dapat diperoleh dari nilai terakhir
ini? Tabel di bawah ini menunjukkan basil yang diperoleh dari uji
batas cair.
Jumlah pukulan
7
9
14
16
19
21
28
30
31
34
38
45
TanahX
0,52
0,49
0,47
-
-
-
0,35
0,33
-
0.32
-
-
Kadar air (w)
•
Tanah Y
0,78
0.75
0.73
-
-
0,66
-
0,62
0.60
•

44. 72
•
Penyelesaian: b t ke dalam diagram batas cair
t bel terse u .
Plot data dalam a Cl 8 Terhhat bahwa tanah X
Gambar · •
diperlihatkan dala~ -37% dan tanah y' LL = 69%.
mempunyai batas catr LL=
. eo
'i
_,
20
•
5
(a) Tanah X:
X
• ~
y
'
10 15
Gambar C1.8
PI = LL - PL = (37 - 22)% = 15%.
I
:
I
I
,...
:
I
I
•
I
I
: ~
I
IJ
'
20 25 30 35 40 45 50
jumlah pukutln
PI = 15% dan LL = 37%. Dari diagram plastisitas Tabel 1.6,
tanah adalah lempung anorganik dengan plastisitas rendah (CL).
(b) Tanah Y:
PI= (69- 32)% =37%.
Karena !'I = 37% dan LL == 69%, maka tanah adalah lempung
anorgantk dengan plastisitas tinggi (CH).
u = WN - PL - 60%-32%
PI - 37% == 0,76
PI 37%
A= = = 148
c 25% '
Dari nilai aktivitasnya (A) f
cenderung mengandung lebih be~ dap~t diharapkan bahwa leropung
ar llllneral montorillonite.
•
•
2.1 UMUM
•
BABII
PEMADATAN
•
Tanah, kecuali berfungsi sebagai pendukung fondasi bangunan,
juga digunakan sebagai bahan timbunan seperti: tanggul, bendungan,
dan jalan. Jika tanah di lapangan membutuhkan perbaikan guna
mendukung bangunan di atasnya, atau tanah akan digunakan sebagai
bahan timbunan, maka pernadatan sering dilakukan. Maksud
pemadatan tanah antara lain :
(1) Mempertinggi kuat geser tanah.
(2) Mengurangi sifat mudah rnampat (kompresibilitas).
(3) Mengurangi penneabilitas.
(4) Mengurangi perubahan volume sebagai akibat perubahan kadar
air, dan lain-lainnya.
Maksud tersebut dapat tercapai dengan pemilihan tanah bahan
timbunan, cara pemadatan, pemilihan mesin pernadat, dan jumlah
lintasan yang sesuai. Tingkat kepadatan tanah diukur dari nilai berat
volume keringnya (yd).
Tanah granuler dipandang paling mudah penanganannya untuk
pekerjaan lapangan. Material ini mampu memberikan kuat geser yang
tinggi dengan sedikit perubahan volume sesudah dipadatkan.
Permeabilitas tanah granuler yang tinggi dapat menguntungkan
maupun merugikan. .
Tanah lanau yang dipadatkan umumnya akan stabd dan mampu
memberikan kuat geser yang cukup dan sedikit kecenderun~
perubahan volume. Tapi, tanah lanau sangat sulit dipadatkan bda
keadaan basah karena penneabilitasnya rendah.
Tanah Iempung yang dipadatkan dengan cara yang benar akan
•

45. •
74
~ .. . tinggi. Stabilitas terhadap sifat
.k· kuat gesct . . ., 1 ,
dapat 111entbcrt an · · . . ·s k·1ndungan rnanc.t,1 nya. Scbaga·
· 111 dan JCflt. ' • . 1
kembang-susut tergantt g .
1
.1
" akan 1netnpunyat kecendcrungan
. ntmorrl Olll t. . d. .
contoh, lernpung 1110
. · :.rubahan voluanc dtban ang dengan
I b·t ""·:.sar terhadap pc . b'l'
yang e 11 tJV d·lt 111enl(Jllltyat pennea 1 Has yano
. /' · Lcrnpung pa .. . to
lenlpung ~no uute: . t'dak d·lpat dipadatkan dengan batk pada waktu
rcndah dan tatu~h 111
1
1
)
1
~ ,kc:·J·a dcngan tanah letnpung yang sangat
sungat basah (lcnu 1 · c , , . . ·
b . I . k' n ntengalanli banyak kcsullt,tn. .
asa 1 a ,t_ • bcrt· mbahnya berat vohune kenng olch heban
Penstlwa · a · d' · b ·
d
. · d' b t P''Illad·1tatl Olch akibat bcban .tnatnts, utu-butir
tnanus tsc u "' ' ' · . .
1
. t . tu satna lain sebagat a~tbat bcrkurangnya rongga
tana 1 Jnerapa sa . .
udara. Ada perbcdaan yang rncndasar antara pcnsttwa petnadatan dan
peristiwa konsolidasi tanah. Konsolidasi adalah pengurangan pel~n­
pelan volun1e pori yang berakibat bcrtatnbahnya bcrat volu1ne kenng
akibat beban statis yang bekcrja dalam periodc tertentu. Sebagai
contoh, pcngurangan volume pori tanah jcnuh air akibat berat tanah
tilnbunan atau karena beban struktur di atasnya. Dalam tanah kohesif
yang jenuh. proses konsolidasi akan diikuti oleh pengurangan volume
pori dan kandungan air dalatn tanahnya yang berakibat pengurangan
volume tanahnya. Pada pemadatan dengan beban dinamis, proses
bertambahnya berat volume kering tanah sebagai akibat pemadatan
p~rtikel y~ng diikuti oleh pengurangan volume udara dengan volume
aar tetap ttdak ~rubah. ~aat air ditambahkan pada pemadatan, air ini
~elunakkan pa~tkel-parttkel tanah. Partikel-partikel tanah menggelin-
c•r satu sama latn dan bergerak pada posisi yang lebih rapat.
Pada awal pemadat be . .
kad . be an rat volu1ne kenng bertambah kettka
·tar au rtambah (Gambar 2.1). Pada kadar air nol (w = 0) berat
vo ume tanah basah (y ) '
b sama dengan berat volume kering (yd), atau
Yb(w=O) = Yd =Y1
Ketika kadar air be
pemadatan yang sama d' rangsur-angsur dita1nbah, dan usaha
ah agunakan pad · . 1
tan padat per volum a saat pemadatan berat buttrai
. e satuan · be '
kadar au sama dengan Juga rtambah. Misalnya, pada saat
Wt, maka berat 1 .
vo ume basah (yb) menjadt:
75
Yh = Y
2
Berat volurne kering (yd) pada kadar air tersebut:
Yd(w =wl) = Ycl(w=0 ) + f1yct
Pada kadar air lebih besar dari kadar air tertcntu yaitu w =
( k d . . , w2
saat a ar ?•r optnnum) kcnaikan kadar air justru mengurangi berat
volurne kcnn~~~a. l.Ial in.i karcna, air Jnengisi rongga pori yang
sebcltunnya dusr o1eh butuan padat. Kadar air saat berat volume
kcring tncncapai maksimun1 (Ydrnak) disebut kadar air optinuun (wopr).
Berat volume basah {Yb)
But1ran padat
Air
Yd(w...o) Butiran padat
0
Kadar air (w)
Gambar 2.1 Prinsip-prinsip pemadatan.
2.2 UJI PEMADATAN
Untuk menentukan hubungan kadar air dan berat volume, dan
untuk tnengevaluasi tanah agar memenuhi persyaratan kepadatan,
n1aka urnutnnya dilakukan uji pemadatan.
Proctor (1933) telah rnengamati bahwa ada hubungan yang pasti
•
antara kadar air dan berat volume kering tanah padat. Untuk berbagai
jenis tanah pada umumnya, terdapat satu nilai kadar air optimum

46. 76
kering maksimumnya.
. be t volume
t untuk mencapal ra . ('/ ) dengan berat volume basah
terten u volume kenng ,d
Hubungan berat k dalam persamaan :
. ) d'nyata ·an
(yb) dan kadar atr (w , 1
Yb
(2.1)
yd=l+W . I
l h Pemadatan bergantung pada Jems
k ring sete a
Berat volume e diberikan oleh alat penumbuknya.
tanah, kadar air, dan usaha y:n: pat dinilai dari penguji~n standar
Karakteristik kepadata~ tana u·~ Proctor. Prinsip pengujiannya
Iaboratorium yang disebut J
diterangkan dibawah ibeni. 'linder nzould yang mempunyai volume
Alat pen1adat rupa 51 ·
4 3 (G b 2 2) Tanah di dalam nzould dtpadatkan
9 44 x 10 m am ar . . . . .
d~ngan penumbuk yang beratnya 2,5 kg dengan tlnggi Jat~h 30,5.cm
(1ft). Tanah dipadatkan dalam tiga lapis~ dengan tl~p l~pts~
ditumbuk 25 kali pukulan. Di dalam U
Jl Proctor d1modtfikast
(modified Proctor), mould yang digunakan rnasih tetap s~ma, .h.anya
berat penumbuknya diganti dengan yang 4,54 kg dengan tlnggt Jatuh
penumbuk 45,72 cm. Pada pengujian ini, tanah di dalam mould
ditumbuk dalam 5lapisan.
sitinder
penumbuk 2,5 kG
Gambar 2.2 Alat uji standard Proctor.
77
Dalam uji pemadatan, percobaan diulang paling sedikit 5 kali
dengan kadar air tiap percobaan divariasikan. Kemudian, digambarkan
sebuah grafik hubungan kadar air dan berat volume keringnya
(Gambar 2.3). Kurva yang dihasilkan dari pengujian memperlihatkan
nilai kadar air yang terbaik (wopr) untuk mencapai berat volume kering
terbesar atau kepadatan maksimum. Pada nilai kadar air rendah, untuk
kebanyakan tanah, tanah cenderung bersifat kaku dan sulit dipadatkan.
Setelah kadar air ditambah, tanah menjadi Jebih lunak. Pada kadar air
yang tinggi, berat volume kering berkurang. Bila seluruh udara di
dalam tanah dapat dipaksa keluar pada waktu pemadatan, tanah akan
berada dalam kedudukan jenuh dan nilai berat volume kering akan
menjadi maksimum. Akan tetapi, dalam praktek~ kondisi ini sulit
dicapai.
-'0
..!;
C)
c
: 'Yd(mak)
CD
E
::J
~
I
I
I
I
'I
I
I
I
f
I
I
I
•
•
kadar aJr w, (%)
•
Gambar 2.3 Kurva hubungan kadar air dan berat volume kering.
•
Kemungkinan berat volume kering maksimum dinyatakan
sebagai berat volume kering dengan tanpa rongga udara atau berat
volume kering jenuh (Ysav), dapat dihitung dari persamaan :