Dokumen ini membahas sifat-sifat indeks tanah seperti kadar air, angka pori, porositas, dan derajat kejenuhan. Terdapat juga penjelasan tentang hubungan antara variabel-variabel ini, serta kerapatan relatif tanah dan cara menghitungnya. Selain itu, disertakan contoh soal yang menunjukkan perhitungan kadar air dan berat volume tanah.

1. MEKANIKA TANAH 1
Penyelidikan Tanah
15 September 2018
FAHMI, ST, MT.

2. SIFAT-SIFAT INDEKS TANAH
Definisi – Definisi :
Kadar air ( moisture content = w ), adalah rasio antara berat air dengan berat
tanah kering
Ww
w = ------ x 100 %
Ws
Angka pori ( void ratio =e ),adalah rasio antara volume rongga dengan
volume tanah padat
Vv
e = ----- x 100%
Vs

3. Porositas ( Porosity = n ),merupakan ratio antara volume rongga dengan volume
total.
Vv
n = ------ x 100%
Vt
Derajad kejenuhan ( Degree of saturation = Sr), merupakan ratio antara volume air
dengan volume rongga. Dalam keadaan jenuh tanah mempunyai Sr=1
Vw
Sr = ----- x 100%
Vv
Berat jenis ( Specific Gravity = Gs ),merupakan ratio antara berat isi butir padat
tanah terhadap berat isi air.
s Ws
Gs = ---------- = ----------
w Vs. w

4. Berat isi tanah ( bulk density = t , m, ), merupakan rasio
antara berat total tanah dengan volume total tanah.
m= WT/VT ; ( t/m3 ; KN/m3 ; gr/cm3) ; lb/ft3)
Berat Isi Kering (dry density): d = Ws /VT ...... Vv diisi udara
semua
Dapat dinyatakan sbb: d = m/(1 + w)
Berat isi jenuh ( saturated) = sat = WT/VT ..... Vv diisi air
semua
sat > m > d

5. Berat isi butir padat tanah : s = Ws/Vs
Berat volme air : w = Ww/Vw. (1 ton/m3;1gr/cm3; 10 KN/m3; 62,4
lb/ft3).
Hubungan e dan n dapat dituliskan sebagai berikut :
e =Vv/Vs = Vv/ (VT – Vv) : VT/VT = (Vv/VT) : (VT/VT – Vv/VT)
e = n/(1 - n)
Dan n = Vv/VT = Vv/(Vv + Vs) : Vs/Vs = Vv/Vs : (Vv/Vs + Vs/Vs)
n = e/(e+1)

6. Hubungan ; e ; w ; dan Gs.
Untuk mendapatkan hubungan tersebut, perhatikan blok tanah dimana Vs
dianggap 1.
Diagram Fase Tanah (Vs = 1)
VT = 1 + e

7. Mencari Ws
Gs = s/ w ...... s = Gs . w dan s = Ws/Vs
Gs . w = Ws/Vs ... Ws = Gs . w. Vs, jika Vs = 1,
maka Ws = Gs . w .
Mencari Ww?
w = Ww/Ws ..... w = Ww / (Gs. w) ...... Ww = w. Gs. w
gw = Ww / Vw ...... Vw = Ww / w ...... Vw = w. Gs. w/ w
Vw = w. Gs ....... Maka, Ww = w. Vw = w w. Gs

8. Sehingga,
m = WT / VT = (Ws + Ww) / VT = (Gs . w + w . Gs . w ) / (1 + e )
d = Ws / VT = (Gs . ∂w) / (1 + e)
Sr = Vw / Vv = w . Gs / e …….. Sr . e = w . Gs
Dalam kondisi jenuh Sr = 1 ...... e = w . Gs.
Sedangkan, sat = (Gs . w + w . Gs . w ) / (1 + e) = (Gs . w + e . w ) /
(1 + e)
sat = [(Gs + e) . w ] / (1 + e)

9. Hubungan Antara  (berat volume), n (porositas), dan w (kadar air)
Untuk dapat membuat hubungan antara  , n dan w , kita buat
anggapan bahwa VT (volume total) = 1.
Diagram Fase Tanah (VT = 1)

10. Mencari Ws
n = V v / VT, jika VT = 1 , maka n = Vv, sehingga Vs = 1-n.
Gs = s/ w ....... s = Gs . w dan s = Ws/Vs
Gs . w = Ws/Vs ……. Ws = Gs . w. Vs, jika Vs = 1-n , maka Ws = Gs . w .
(1-n)
Mencari Ww
w = Ww/Ws ….. Ww = w. Ws, maka Ww = w . Ws = w.Gs. ∂w (1 – n)
Sehingga,
m = (Ws + Ww) / VT = (Gs . w . (1-n) + w.Gs. ∂w (1 – n))/1
m = Gs . ∂w.(1 – n) (1 + w)
d = Ws / VT = [Gs. ∂w (1 – n)] / 1 = Gs. ∂w (1 – n)

11. Dalam kondisi jenuh (seluruh ruang pori diisi air) maka :
Sr = Vw/Vv  Sr = 1 , maka Vw = Vv,, Vv = n, maka Vw =n
w = Ww / Vw ................. Ww = Vw. w = n w
sat = (Ws + Ww) / VT = [(1 – n).Gs. w )+ n . w] / 1 = [(1 – n).Gs. + n ]
w
Kadar air tanah yang jenuh air dapat dinyatakan sbb:
w = Ww / Ws = (n . w) / [(1 – n). w.Gs] =n / [(1 – n). Gs]

12. Kerapatan Relatif (Dr), yaitu untuk menunjukkan tingkat kerapatan tanah
berbutir kasar di lapangan.
Dr = (e maks – e) / (e maks – e min)
Dimana : Dr = kerapatan relatif, biasanya dinyatakan dalam persen.
e = angka pori tanah,
maks = keadaan paling longgar ,
min = keadaan paling padat
Angka pori maksimum ditentukan dengan cara menuangkan pasir kering
dengan hati-hati tanpa getaran ke dalam cetakan (mould) yang telah
diketahui volumenya. Dari berat pasir dalam cetakan emak dapat dihitung.
Angka pori minimum (emin ) adalah kondisi terpadat yang dicapai oleh tanah.
Nilai (emin ) dapat ditentukan menggetarkan pasir kering yang telah
diketahui volumenya, dari sini kemudian dihitung angka pori minimum.

13. Pada tanah pasir dan kerikil, kerapatan relatif (relative density)
digunakan untuk menyatakan hubungan antara angka pori dengan
batas-batas maksimum dan minimum dari angka porinya :
d maks = (Gs.w) / 1 + emin atau emin = (Gs.w / d maks ) – 1
Dengan cara yang sama maka dapat diketahui angka pori maksimum :
emaks = (Gs.w / d min ) – 1
Angka pori dilapangan adalah :
e = (Gs.w / d ) – 1

14. Harga kerapatan relatif (Dr) bervariasi dari harga terendah 0, untuk tanah
yang sangat longgar, sampai harga tertinggi = 1, untuk tanah yang sangat
padat.
Kerapatan Relatif juga dapat dirumuskan dengan berat volume kering (d ).
Dr = {(1 / d) – (1 / d min )} / { (1 / d min) – (1 / d maks )}
Dr = { (d - d min) / (d maks - d min)} {d maks / d}
Dimana : d min = berat volume kering dalam keadaan paling longgar
( pada angka pori e maks)
d = berat volume tanah asli di lapangan ( pada angka pori e )
d maks = berat volume kering dalam keadaan yang paling
padat ( pada angka pori minimum, e min).

15. CONTOH SOAL
Dalam keadaan asli suatu tanah basah mempunyai volume = 0,33 ft3 dan
berat
= 39,93 lb. Setelah dikeringkan dalam oven, berat tanah kering adalah 34,54
lb.
Apabila Gs = 2,71.
Hitung : kadar air (w); berat volume tanah basah (t), berat
volume tanah kering (d) ; angka pori ( e ), porositas ( n ) ; dan derajat
kejenuhan (Sr).
Jawab :
Kadar air (w) = Ww / Ws
w =(WT – Ws) / Ws
w = {(39,93 – 34,54) / 34,54}.100 %
w = 15,6 %