1dari 16 Materi I Karakteristik Tanah 1. Proses pembentukan Tanah Tanah dalam Mekanika Tanah mencakup semua endapan alam yang berhubungan dengan teknik sipil kecuali batuan. Tanah dibentuk oleh pelapukan fisika dan kimiawi pada batuan. Pelapukan fisika yaitu terjadi proses penghancuran dan pengikisan oleh air, angin ataupun es. Contohnya Lanau dan pasir. Pelapukan kimiawi yaitu proses penghancuran dan pengikisan karena ada reaksi antara air dengan oksigen dan karbondioksida. Contoh nya Lempung. Proses kimiawi mengubah mineral batuan menjadi mineral lain yang sifatnya sangat berbeda dengan mineral asal, mineral proses kimiawi disebut mineral lempung, yang terkenal adalah Kaolinite, Illite dan Montmorillonite yang mempunyai ukuran < 0.2 mm. Mineral lempung ini menghasilkan sifat kohesi dan plastisitas.
2dari 16 2. Mineral Lempung Struktur mineral ini disebut kristalin yaitu molekulnya tersusun sehingga membentuk kesatuan dengan bentuk tertentu. Ada dua kesatuan khusus yaitu silica tetrahedron dan alumina tetrahedron. Ikatan H K + Ikatan H Ikatan H K - H 2 O H 2 O Kaolinite Illite Montmorillonite Mineral lempung sangat aktif karena dapat mengembang dan menyusut akibat masuk keluarnya air. Monmorillonite memiliki sifat aktif yang paling tinggi diikuti illite dan kaollinite. Lempung yang mengandung montmorillonite memiliki sifat teknik yang buruk, khususnya sering menyebabkan kerusakan pada pondasi gedung akibat pengembangan dan penyusutannya. Walaupun sifat tekniknya buruk, tetapi ada kondisi dimana diperlukan tanah yang bersifat aktif tinggi misalnya pada bangunan untuk menahan air seperti bendungan tanah. 3. Karakteristik dan Deskripsi Tanah Ukuran partikel tanah beragam antara lebih besar dari 1 mm sampai kurang dari 0.1 mm. Lempung Lanau Pasir Kerikil Halus Medium Kasar Halus Medium Kasar Halus Medium Kasar Cobbles Boulders 0.2 0.6 0.02 0.06 0.2 0.6 2 6 20 60 2 0.1 0.01 0.1 1 10 1 Ukuran Partikrl (mm)
3dari 16 Deskripsi tanah sangat dibutuhkan untuk mengetahui komposisi dari tanah selain dari pengelompokan tanah berdasarkan ukuran partikel diatas, ada juga tanah campuran yang sering disebut tanah komposit. Penamaan tanah komposit dilakukan dengan cara komponen yang paling dominan ditulis dalam huruf besar. Tabel 1. Deskripsi Tanah KERIKIL sedikit berpasir Sampai 5% pasir KERIKIL berpasir 5 % - 2% pasir KERIKIL sangat berpasir Pasir diatas 20% KERIKIL/PASIR Proporsinya sama PASIR sangat berkerikil Kerikil diatas 20% PASIR berkerikil 5% - 2% kerikil PASIR sedikit berkerikil Sampai 5% kerikil PASIR(atau KERIKIL) sedikit berlanau Sampai 5% lanau PASIR(atau KERIKIL) berlanau 5% - 15% lanau PASIR(atau KERIKIL) sangat berlanau 15% - 35% lanau PASIR(atau KERIKIL) sedikit berlempung Sampai 5% lempung PASIR(atau KERIKIL) berlempung 5% - 15% lempung PASIR(atau KERIKIL) sangat berlempung 15% - 35% lempung LANAU (atau LEMPUNG) berpasir 35% - 65% pasir LANAU (atau LEMPUNG) berkerikil 35% - 65% kerikil
4dari 16 Tabel 2 Tipe dan Sifat Tanah Tabel 3. Karakteristik Tanah
5dari 16 4. Sistem Klasifikasi Tanah Sistem klasifikasi tanah yang telah dikembangkan untuk tujuan rekayasa didasarkan pada sifatsifat indeks tanah yang sederhana seperti distribusi ukuran butiran dan plastisitas. Kebanyakan klasifikasi tanah menggunakan indeks pengujian yang sangat sederhana untuk memperoleh karakteristik tanah. Karakterisitik tanah akan menentukan klasifikasi tanah yang didasarkan atas hasil analisa saringan (dan uji sedimentasi) dan plastisitas. a. Sistem Klasifikasi Tanah Inggris (British Standard) Klasifikasi tanah dalam sistem ini berdasarkan persentase lolos saringan pada uji analisa saringan dan uji batas plastisitas yang digambarkan dalam sebuah grafik. Gambar 2. Grafik Indeks Plastisitas Berdasarkan sistem British Standard
6dari 16 Tabel 4 Penamaan Kelompok Tanah British Standard
7dari 16 Tabel 5. Sistem Klasifikasi Tanah Menurut British Standard untuk tujuan Rekayasa
8dari 16 b. Sistem Klasifikasi Unified Sistem ini dikembangkan di Amerika Serikat yang pertama kali diusulkan oleh Casagrande (1942), kemudian direvisi oleh kelompok teknisi USBR (United State Bureau of Reclamation). Pada sistem Unified, tanah diklasifikasikan ke dalam tanah berbutir kasar (kerikil dan pasir) jika kurang dari 50% lolos saringan no 2, dan berbutir halus (lanau/lempung) jika lebih dari 50% lolos saringan no# 2. Simbol yang digunakan : S pasir (sand) G kerikil (gravel) M lanau (silt) anorganik C lempung (clay) anorganik O lanau organik/lempung organik Pt gambut (peat), muck dan tanah dengan kadar organik tinggi W well graded (gradasi baik) P poorly graded (gradasi buruk) L low plasticity (plastisitas rendah LL< 50) H high plasticity (plastisitas tinggi LL> 50) Sistem ini mengelompokkan tanah ke dalam 2 kelompok besar, yaitu: 1. Tanah berbutir kasar (coarse grained soil) yaitu tanah kerikil dan pasir dimana < 50% berat total contoh tanah lolos ayak No 2. Yang termasuk dalam kalsifikasi ini adalah kerikil (gravel) dan pasir (sand). 2. Tanah berbutir halus (fined grained soil) yaitu tanah dimana > 50% berat total contoh tanah lolos ayakan No. 2, yang termasuk dalam klasifikasi ini adalah lanau anorganik, lempung anorganik dan lanau/lempung organik.
Tanah Berbutir Halus, 50 % atau lebih lolos ayakan No. 2 Lanau dan Lempung (batas cair lebih dari 50%) Lanau dan lempung (batas cair kurang dari 50%) Tanah berbutir kasar Lebih dari 50% butiran tertahan ayakan No. 2 Pasir lebih dari 50% fraksi kasar tertahan ayakan No 4 Pasir bersih (hanya pasir) Pasir dengan Butiran Halus Kerikil (lebih dari 50% fraksi kasar lolos ayakan No. 4) Kerikil bersih (hanya kerikil) Kerikil dengan butiran halus Simbol rangkap dua jika butiran halus 5% - 12%. Simbol rangkap dua jika diatas garis A da 4 < PI<7 No. Dokumen: 9dari 16 Tabel 6. Sistem Klasifikasi Tanah Unified Divisi Utama GW GP GM GC SW SP kerikil begradasi baik, kerikil berpasir, dengan sedikit atau tanpa butiran halus kerikil berlanau, kerikil berpasir, dengan sedikit atau tanpa butiran halus Kerikil berlanau, Kerikil Berpasir Berlanau Kerikil berlempung, Kerkil Berlempung Berpasir Pasir bergradasi baik, pasir berkerikil, dengan sedikit atau tanpa butiran halus Pasir bergradasi buruk, pasir berkerikil, dengan sedikit atau tanpa butiran halus Butiran halus(%) Kriteria Laboratorium 0-5 Cu > 4 ; 1 < Cc< 3 0-5 > 12 > 12 0-5 0-5 SM Pasir berlanau > 12 SC Pasir berlempung > 12 ML CL OL MH CH lanau anorganik, pasir halus berlanau atau berlempung plastisitas tinggi Lempung anorganik, lempung berlanau, Lempung berpasir plastisitas rendah Lanau organik dan lempung berlanau organik plastisitas rendah Lanau anorganik plastisitas tinggi Lempung anorganik plastisitas tinggi Kualitas Plastisitas Catatan tidak memenuhi syarat GW Cu > 6 ; 1 < Cc < 3 ti dak memenuhi syarat SW Dibawah garis A atau PI < 4 Diatas garis A dan PI > 7 Dibawah garis A atau PI < 4 Diatas garis A dan PI > 7 OH Lempung organik plastisitas tinggi Tanah - tanah dengan kandungan organik sangat tinggi Ga mbu t P t Peat (Gambut), muck, dan tanah dengan kandungan organik tinggi
10dari 16 c. Sistem Klasifikasi AASHTO Sistem klasifikasi AASHTO pada umumnya dipakai oleh departemen jalan raya di semua Negara bagian Amerika Serikat. Pada sistem ini tanah dikelompokkan ke dalam 7 kelompok besar dengan symbol A1 A7. Tanah yang diklasifikasikan ke dalam A1 A3 adalah tanah berbutir dimana 35% atau kurang dari jumlah butiran tanah tersebut lolos ayakan No. 2. Sedangkan kelompok yang lainnya adalah tanah dengan butiran dimana leih dari 35% butirannya lolos ayakan No. 2. Sistem klasifikasi ini didasarkan pada criteria : - Ukuran butiran : Kerikil : lolos ayakan diameter 75 mm (3inc) dan tertahan pada ayakan No. 20 (2mm) Pasir : lolos ayakan No. 10 ( 2 mm) dan tertahan ayakan No. 2 ( 0.075 mm) Lanau dan Lempung : lolos ayakan No. 2 - Plastisitas Lanau : PI 10 Lempung : PI 11 - Apabila terdapat batuan (> 75 mm) pada contoh tanah maka batuan tsb dikeluarkan terlebih dahulu Tabel 7. Sistem Klasifikasi Tanah Menurut AASHTO Klasifikasi umum Klasifikasi Kelompok Analisis ayakan (%lolos) No. 10 No.40 N0.2 Sifat fraksi yang lolos ayakan No.40 Batas Cair (LL) Tanah berbutir ( 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 2) A-1 A-2 A-3 A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 Maks 50 Maks 30 Maks 15 Maks 50 Maks 25 Indeks plastisitas (PI) Maks 6 NP Tipe material yang Batu pecah, kerikil dan Pasir halus paling dominan pasir Penilaian sebagai bahan tanah dasar Maks 51 Maks 10 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Maks 35 Maks 40 Maks 10 Min 41 Maks 10 Maks 40 Min 11 Min 41 Min 11 Kerikil dan pasir yang berlanau atau berlempung Baik sekali sampai baik
11dari 16 Klasifikasi umum Tanah lanau lempung ( 35% dari seluruh contoh tanah lolos ayakan No. 2) Klasifikasi Kelompok A-4 A-5 A-6 A-7 A-7-5* A-7-6** Analisis ayakan (%lolos) No. 10 No.40 N0.2 Min 36 Min 36 Min 36 Min 36 Sifat fraksi yang lolos ayakan No.40 Batas Cair (LL) Indeks plastisitas (PI) Tipe material yang paling dominan Penilaian sebagai bahan tanah dasar Maks 40 Maks 10 Tanah berlanau Maks 41 Maks 10 Maks 40 Min 11 Biasa sampai jelek Tanah berlempung Min 41 Min 11 Gambar 3. Grafik Indeks Plastisitas AASHTO
12dari 16 d. Sistem USDA (Departemen Pertanian Amerika Serikat) Sistem klasifikasi ini berdasarkan tekstur tanah, didasarkan pada ukuran batas dari butiran tanah. pasir: butiran dengan diameter 2,0 sampai dengan 0,05 mm lanau: butiran dengan diameter 0,05 sampai dengan 0,2 mm lempung: butiran dengan diameter lebih kecil dari 0,2 mm Sebagai contoh, apabiht tanah B mempunyai pembagian ukuran butir : 20% kerikil, 1 0% pasir, 30% lanau, dan 40% lempung, komposisi tekstural yang dimodifikasi adalah:
13dari 16 Berdasarkan pada persentase butiran yang telah dimodifikasi tersebut, sistem klasifikasi USDA menunjukkan bahwa tanah B adalah terrnasuk tanah lempung. Tetapi, karena persentase kerikil yang dikandung oleh tanah B cukup besar, maka tanah tersebut dapat dinamakan sebagai lempung berkerikil (gravelly clay).