Reka Recana Teknik Sipil Itenas No.x Vol. xx Jurnal Online Institut Teknologi Nasional Januari 2015 Korelasi Kandungan Mineral Terhadap Parameter Kuat Geser Dan Kompresibilitas Tanah DIPURA, RIZKI A 1., HAMDHAN, INDRA N 1. 1) Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional 2) Dosen, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Nasional e-mail: rizkiamggadipura.rad@gmail.com ABSTRAK Tanah dapat didefinisikan sebagai bahan mineral yang terkonsolidasi pada permukaan bumi yang telah terkena dan terpengaruhi faktor-faktor genetik dan lingkungan dari bahan induk, iklim (suhu dan kelembaban), mikro organisme, serta topografi yang semuanya bertindak selama suatu periode waktu dan menghasilkan tanah produk yang berbeda (dalam banyak sifat dan cirri fisik, kimia, dan biologi) denga n bahan asal tanah (Bowles,1984). Kandungan mineral dalam tanah terbagi dalam mineral lempung dan mineral nonclay yang mempunyai sifat-sifat berbeda. Kandungan mineral dalam tanah dapat mempengaruhi parameter kuat geser dan kompresibiltas yang diakibatkan struktur mineral yang berbeda-beda. Kandungan mineral yang terdapat dalam tanah dapat dikorelasikan dengan parameter kuat geser dan parameter kompresibilitas tanah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh mineral itu sendiri. Kandungan mineral bisa berbanding lurus atau berbanding terbalik dengan parameter tanah. Kata kunci : Jenis mineral, Parameter tanah, kuat geser, kompresibilitas ABSTRACT Soil can be defined as consolidated mineral on the earth's surface that has been exposed and affected by genetic and environment factors from the main material, climate (temperature and humidity), micro-organisms, and the topography, that all natural process produce different soil products (in many traits and physical, chemical, and biological characteristics) with the soil material over period of time (Bowles, 1984). The mineral content in soil is divided into clay minerals and non-clay mineral that having different properties. The mineral content in soil can affect shear strength and compressibility parameters, resulting from the difference structure of minerals. Mineral content contained in soil can be correlated with shear strength parameters and soil compressibility parameters to determine how much influence of the mineral itself. The mineral content can be directly proportional or inversely proportional to the soil parameters. Keywords: Type of minerals, soil parameters, shear strength, compressibility Reka racana-1
Dipura, Rizki A., Hamdhan, Indra N. 1. PENDAHULUAN Tanah merupakan suatu lapisan kulit bumi yang tipis yang terletak dibagian paling atas permukaan bumi. Namun dengan seiringnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, seorang ahli rusia yang bernama dokuchaev menemukan bahwa tanah merupakan produkevolusi dan berubah mengikuti waktu. Pada tanah lapisan atas yang baik untuk pertumbuhan tanaman bahan kering (bukan sawah) umumnya mengandung 45% (volume) bahan mineral, 5% bahanorganik, 20% - 30% udara, dan 20% - 30% air. Proses pembentukan tanah dipengaruhi beberapa factor penting. Diantaranya iklim, organisme, bahan induk, topografi, dan waktu. Batuan vulkanik di indonesia umumnya terdiri dari mineral-mineral yang banyak mengandung unsur hara tanaman sedangkan batuan endapan terutama endapan tua (telah diendapkan berjuta tahun lamanya) dan metamorfosa umumnya mengandung mineral-mineral yang rendah kadar unsur haranya. 2. METODOLOGI Langkah pertama, yaitu tahapan mengumpulkan bahan materi yang akan digunakan untuk melakukan penelitian dan merumuskan masalah yang akan terjadi pada penelitian tersebut. Dalam menganalisis korelasi kandungan mineral terhadap parameter kuat geser dan kompresibilitas tanah, diperlukan data mineral tanah dan parameter tanah yang sebelumnya telah dilakukan pengujian. Data yang dikumpulkan adalah data sekunder, yaitu data hasil penyelidikan dilapangan yang kemudian data tersebut diuji dilabolatorium geoteknik untuk mendapatkan parameter tanah dan diuji di labolatorium mineralogy untuk mendapatkan kandungan mineral didalam tanah tersebut. Hasil pengujian labolatorium geoteknik menghasilkan parameter kuat geser tanah dan parameter kompresibilitas tanah, halmana parameter kuat geser tanah mendapatkan parameter kohesi, sudut geser dalam ( ɸ), cohesion undrain (cu) dan parameter kompresibilitas tanah mendapatkan parameter Compression index (Cc), Coefficient of Consolidation (Cv) (Das, 1995). Hasil pengujian labolatorium mineralogi menghasilkan presentase dan jenis mineral. Data hasil pengujian geoteknik dan pengujian mineralogi kemudian dikorelasikan sehingga dapat diketahui hubungan mineral dengan parameter tanah. Setelah mengkorelasikan mineral dengan parameter tanah maka dapat dibahas pengaruh dari kedua data tersebut. Data yang dihasilkan dari korelasi dapat simpulkan seberapa besar pengaruh dari kedua data tersebut. Untuk lebih jelasnya tahapan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini. Rekaracana-2
Korelasi Kandungan Mineral Terhadap Parameter Kuat Geser Dan Kompresibilitas Tanah. Mulai Studi Pustaka Perumusan Masalah Pengumpulan Data Data Pegujian Labolatorium Geoteknik Data Pegujian Labolatorium Mineralogi Parameter Kuat Geser Tanah Parameter Kompresibilitas Tanah Hasil Pengujian Triaxial Hasil Pengujian UCS Hasil Pengujian Konsolidasi Hasil Pengujian XRD-Difraction C dan Φ Cu Cc dan Cv % Mineral Analisis Korelasi Antara Parameter Kuat Geser dan Mineral Tanah Analisis Korelasi Antara Parameter Kompresibilitas dan Mineral Tanah Pembahasan Pembahasan Kesimpulan Selesai Gambar 1 Bagan alir penelitian 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian labolatorium terbagi menjadi dua yaitu hasil pengujian geoteknik dan mineralogi, data hasil pengujian laboratorium geoteknik meliputi pengujian parameter fisis dan pengujian teknis, hasil pengujian parameter fisis diantarnya kadar air, berat jenis tanah, batas cair, dan indeks plastisitas. Hasil pengujian parameter teknis diantaranya Coefficient of Consolidation (Cv), Compression Index (Cc), cohesion undrain (cu), cohesion, dan sudut gesr dalam (ɸ). 3.1 Hubungan Mineral Kuarsa Dengan Coefficient of Consolidation (Cv) Pada Gambar 2 dapat dijelaskan jumlah mineral kuarsa yang besar membuat indeks plastisitas menjadi kecil dan indeks plastisitas yang besar menbuat koefisien konsolidasi menjadi kecil, sehingga hasil dari korelasi grafik tersebut kuarsa dapat menaikan koefisien konsolidasi. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antar a bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral kuarsa akan membuat stabil karena silika tetrahedral yang membentuk spiral-spiral dengan kaki-kaki tetrahedral yang berupa oksigen diikat oleh silicon (Mitchell, 1992). Rekaracana-3
Dipura, Rizki A., Hamdhan, Indra N. Gambar 2 Hubungan kuarsa dengan PI, Hubungan PI dengan Cv, Hubungan kuarsa dengan Cv. 3.2 Hubungan Mineral Kuarsa Dengan Compression Index (Cc) Pada Gambar 3 dapat dijelaskan jumlah mineral kuarsa yang besar membuat indeks plastisitas menjadi kecil dan indeks plastisitas yang besar membuat indeks pemampatan menjadi besar, sehingga hasil dari korelasi tersebut kuarsa dapat menurukan indeks pemampatan. Mineral kuarsa akan membuat stabil karena silika tetrahedral yang membentuk spiral-spiral dengan kaki-kaki tetrahedral yang berupa oksigen diikat oleh silikon (Mitchell, 1992). Gambar 3 Hubungan kuarsa dengan PI, Hubungan kuarsa dengan LL, Hubungan PI dengan Cc. Rekaracana-4
Korelasi Kandungan Mineral Terhadap Parameter Kuat Geser Dan Kompresibilitas Tanah 3.3 Hubungan Mineral Kuarsa Dengan Cohesion Undrained (c u ) Pada Gambar 4 dapat dijelaskan jumlah mineral kuarsa yang besar membuat indeks plastisitas menjadi kecil dan indeks plastisitas yang besar menbuat kohesi undrain menjadi kecil, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut kuarsa tidak terlalu berpengaruh terhadap kohesi undrain. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral kuarsa akan membuat stabil karena silika tetrahedral yang membentuk spiral-spiral dengan kaki-kaki tetrahedral yang berupa oksigen diikat oleh silicon (Mitchell, 1992). Gambar 4 Hubungan kuarsa dengan PI, Hubungan pi dengan c u, Hubungan kuarsa dengan c u 3.4 Hubungan Mineral Kuarsa Dengan Sudut Geser Dalam (φ) Pada Gambar 5 dapat dijelaskan jumlah mineral kuarsa yang besar membuat indeks platisitas menjadi kecil dan indeks plastisitas yang besar membuat sudut geser dalam menjadi kecil, sehingga hasil korelasi grafik tersebut kuarsa dapat menaikan sudut geser dalam. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir Mineral kuarsa akan membuat stabil karena silika tetrahedral yang membentuk spiral-spiral dengan kaki-kaki tetrahedral yang berupa oksigen diikat oleh silicon (Mitchell, 1992). Rekaracana-5
Dipura, Rizki A., Hamdhan, Indra N. Gambar 5 Hubungan kuarsa dengan PI, Hubungan PI dengan, Hubungan kuarsa dengan 3.5 Hubungan Mineral Kaolinit Dengan Coefficient of Consolidation (Cv) Pada Gambar 6 dapat dijelaskan jumlah mineral kaolinit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besar dan indeks plastisitas yang besar menbuat koefisien konsolidasi menjadi kecil, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut mineral kaolinit dapat menurunkan koefisien konsolidasi. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral kaolinit dapat membentuk ikatan yang stabil walaupun dialiri air, karena ikatan hidrogen yang terdapat pada kaolinit membuat ikatannya menjadi kuat dan tidak menyebabakan swelling (Mitchell, 1992). Gambar 6 Hubungan kaolinit dengan PI, Hubungan PI dengan Cv, Hubungan kaolinit dengan Cv. 3.6 Hubungan Mineral Kaolinit Dengan Compression Index (Cc) Pada Gambar 7 dapat dijelaskan jumlah mineral kaolinit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besar dan indeks plastisitas yang besar menbuat indeks pemampatan menjadi besar, sehingga hasil dari korelasi grafik tersebut mineral kaolinit dapat menaikan indeks pemampatan. Grafik (b dan c) menunjukan cenderung terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri Rekaracana-6
Korelasi Kandungan Mineral Terhadap Parameter Kuat Geser Dan Kompresibilitas Tanah dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir Mineral kaolinit dapat membentuk ikatan yang stabil walaupun dialiri air, karena ikatan hidrogen yang terdapat pada kaolinit membuat ikatannya menjadi kuat dan tidak menyebabakan swelling (Mitchell, 1992). Gambar 7 Hubungan kaolinit dengan PI, Hubungan kaolinit dengan LL, Hubungan kaolinit dengan Cc. 3.7 Hubungan Mineral Kaolinit Dengan Cohesion Undrained (c u ) Pada Gambar 8 dapat dijelaskan jumlah mineral kaolinit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besar dan indeks plastisitas yang besar menbuat kohesi undrain menjadi kecil, sehingga hasil dari korelasi grafik tersebut mineral kaolinit dapatkan menaikan kohesi undrain. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir Mineral kaolinit dapat membentuk ikatan yang stabil walaupun dialiri air, karena ikatan hidrogen yang terdapat pada kaolinit membuat ikatannya menjadi kuat dan tidak menyebabakan swelling (Mitchell, 1992). Rekaracana-7
Dipura, Rizki A., Hamdhan, Indra N. Gambar 8 Hubungan kaolinit dengan PI, Hubungan PI dengan c u, Hubungan kaolinit dengan c u. 3.8 Hubungan Mineral Kaolinit Dengan Kohesi Tanah Pada Gambar 9 dapat dijelaskan jumlah mineral kaolinit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besar dan indeks platisitas yang besar menbuat kohesi menjadi kecil, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut mineral kaolinit dapat menaikan kohesi. Grafik menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir Mineral kaolinit dapat membentuk ikatan yang stabil walaupun dialiri air, karena ikatan hidrogen yang terdapat pada kaolinit membuat ikatannya menjadi kuat dan tidak menyebabakan swelling (Mitchell, 1992). Gambar 9 Hubungan kaolinit dengan PI, Hubungan PI dengan c. Hubungan kaolinit dengan c. 3.9 Hubungan Mineral Muskovit Dengan Coefficient of Consolidation (Cv) Pada Gambar 10 dapat dijelaskan jumlah mineral muskovit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besar dan indeks plastisitas yang besar menbuat koefisien konsolidasi menjadi kecil, sehingga hasil korelasi dari mineral tersebut mineral muskovit dapat menurunkan koefisien konsolidasi. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir Mineral muskovit dapat menyebabkan Rekaracana-8
Korelasi Kandungan Mineral Terhadap Parameter Kuat Geser Dan Kompresibilitas Tanah kompresibilitas tinggi karena lempengan morphologi yang tipis dan pengembangan yang besar saat beban diangkat (Mitchell, 1992). Gambar 10 Hubungan muskovit dengan PI, Hubungan PI dengan Cv, Hubungan muskovit dengan Cv. 3.10 Hubungan Mineral Muskovit Dengan Compression Index (Cc) Pada Gambar 11 dapat dijelaskan jumlah mineral muskovit yang besar membuat indeks platisitas menjadi besar dan indeks plastisitas yang besar menbuat indeks pemampatan menjadi, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut mineral muskovit tidak terlalu berpengaruh terhadap parameter tanah. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral muskovit dapat menyebabkan kompresibilitas tinggi karena lempengan morphologi yang tipis dan pengembangan yang besar saat beban diangkat (Mitchell, 1992). Rekaracana-9
Dipura, Rizki A., Hamdhan, Indra N. Gambar 11 Hubungan muskovit dengan PI, Hubungan PI dengan Cc, Hubungan muskovit dengan Cv. 3.11 Hubungan Mineral Muskovit Dengan Cohesion Undrained (c u ) Pada Gambar 12 dapat dijelaskan jumlah mineral muskovit yang besar membuat indeks platisias menjadi besar dan indeks plastisitas yang besar menbuat kohesi undrain menjadi kecil, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut mineral muskovit dapat menaikan kohesi undrain. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral muskovit dapat menyebabkan kompresibilitas tinggi karena lempengan morphologi yang tipis dan pengembangan yang besar saat beban diangkat (Mitchell, 1992). Gambar 12 Hubungan muskovit dengan PI, Hubungan PI dengan c u, Hubungan muskovit dengan c u. 3.12 Hubungan Mineral Muskovit Dengan Kohesi tanah Pada Gambar 13 dapat dijelaskan jumlah mineral muskovit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besar dan indeks plastisitast yang besar menbuat kohesi menjadi besar, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut mineral musokovit tidak terlalu berpengaruh terhadap parameter tanah. Grafik (a dan b) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral muskovit dapat menyebabkan Rekaracana-10
Korelasi Kandungan Mineral Terhadap Parameter Kuat Geser Dan Kompresibilitas Tanah kompresibilitas tinggi karena lempengan morphologi yang tipis dan pengembangan yang besar saat beban diangkat (Mitchell, 1992). Gambar 13 Hubungan muskovit dengan PI, Hubungan PI dengan c, Hubungan muskovit dengan c. 3.13 Hubungan Mineral Muskovit Dengan Sudut Geser Dalam (φ) Pada Gambar 14 dapat dijelaskan jumlah mineral muskovit yang besar membuat indeks plastisitas menjadi besarl dan indeks plastisitas yang besar menbuat sudut gesr dalam menjadi kecil, sehingga hasil korelasi dari grafik tersebut mineral muskovit dapat menurutkan sudut geser dalam. Grafik (b dan c) menunjukan terjadi perbedaan antara bagian bawah dan atas, sehingga terbagi dalam dua kelompok yaitu bagian bawah terdiri dari lempung dan bagian atas terdiri dari pasir. Mineral muskovit dapat menyebabkan kompresibilitas tinggi karena lempengan morphologi yang tipis dan pengembangan yang besar saat beban diangkat(mitchell, 1992). Rekaracana-11
Dipura, Rizki A., Hamdhan, Indra N. Gambar 14 Hubungan kaolinit dengan PI, Hubungan PI dengan, Hubungan muskovit dengan. 4. KESIMPULAN 1. Hasil korelasi mineral kuarsa terhadap parameter tanah yang berbanding lurus, terbalik dan tidak terlalu berpengaruh, hal ini disebabkan indeks plastisitas (PI) yang besar, tanah yang tercampur antara lempung dan pasir. 2. Hasil korelasi mineral kaolinit terhadap parameter tanah ada yang berbanding lurus, tidak terlalu berpengaruh hal ini disebabkan indeks plastisitas (PI) yang besar, tanah yang tercampur antara lempung dan pasir. 3. Hasil korelasi mineral muskovit terhadap parameter tanah yang berbanding lurus, terbalik dan tidak terlalu berpengaruh, hal ini disebabkan korelasi indeks plastisitas (PI) yang besar, tanah yang tercampur antara lempung dan pasir. DAFTAR RUJUKAN Bowles, J.E. (1984). Sifat-Sifat Fisis Dan Geoteknis Tanah Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta Das, (1995). Mekanika Tanah Jilid 2. Erlangga. Jakarta. Mitchell, 1992). Fundamentals of Soil Behavior. University of California, Berkeley. Rekaracana-12