Tanah dan Batuan - about Civil Engineering

3/17/2016
TKS 4406
Material Technology I
Tanah dan Batuan
Dr.Eng. Achfas Zacoeb, ST., MT.
Department of Civil Engineering
Faculty of Engineering
University of Brawijaya
Definisi
• Dalam pengertian teknik, secara umum tanah
didefinisikan sebagai material yang terdiri dari
agregat (butiran) mineral-mineral padat yang
tidak tersementasi (terikat secara kimia) satu
sama lain dan dari bahan-bahan organic yang
telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai
dengan zat cair dan gas yang mengisi ruangruang kosong di antara partike-partikel padat
tersebut (Braja M. Das, terjemahan:1995).
1
3/17/2016
Mekanika Tanah (Soil Mechanics)
• Tanah berguna sebagai bahan bangunan pada
berbagai macam pekerjaan teknik sipil,
disamping itu tanah juga berfungsi sebagai
pendukung pondasi pada bangunan. Jadi
seorang ahli teknik sipil harus juga mempelajari
sifat-sifat dasar dari tanah, seperti asal usulnya,
penyebaran ukuran butiran, kemampuan
mengalirkan
air
(permeability),
sifat
pemampatan bila dibebani (compressibility),
kekuatan geser, kapasitas daya dukun (bearing
capacity) dan lainnya. Ilmu yang mempelajari
tentang hal tersebut adalah Mekanika Tanah
(Soil Mechanics).
Komposisi Tanah
Tanah adalah campuran partikel-partikel yang
terdiri dari salah satu atau seluruh jenis berikut :
• Berangkal (boulders) : potongan batuan yang
besar, biasanya lebih besar dari 250 sampai 300
mm. Untuk kisaran ukuran 150 sampai 250 mm,
fragmen batuan ini disebut kerakal (cobbles)
atau pebbles.
• Kerikil (gravel) : partikel batuan yang berukuran
5 mm sampai 150 mm.
• Pasir (sand) : partikel batuan yang berukuran
0,074 sampai 5 mm. Berkisar dari kasar (3
sampai 5 mm) sampai halus (< 1 mm).
2
3/17/2016
Komposisi Tanah (lanjutan)
• Lanau (silt) : partikel batuan yang berukuran dari
0,002 sampai 0,074 mm.
• Lempung (clay) : partikel mineral yang
berukuran lebih kecil dari 0,002 mm. Partikelpartikel ini merupakan sumber utama dari kohesi
pada tanah yang ”kohesif”.
• Koloid (colloids) : partikel mineral yang ”diam”,
berukuran lebih kecil dari 0,001 mm.
Sifat Dasar Fisik Tanah
•
•
•
•
•
Distribusi ukuran partikel
Kadar air
Berat jenis
Angka pori
Berat unit
3
3/17/2016
Sifak Teknis yang Penting
• Permeabilitas
• Kompresibilitas
• Kuat geser
Sifat Fisis Mineral
Sifat-sifat fisis utama yang berguna untuk
identifikasi mineral adalah :
– Kekerasan (hardness) : material apa yang
dapat digores mineral, dan sebaliknya
material apa yang dapat menggores mineral.
– Warna (color) : hijau, putih, tanpa warna,
kelabu dan sebagainya.
– Goresan (streak) : warna serbuk mineral yang
terbentuk apabila permukaannya digores
dengan benda keras.
4
3/17/2016
Sifat Fisis Mineral (lanjutan)
• Kilap (luster) : penampilan permukaan yang
baru saja dipecahkan yang terlihat dalam
cahaya
yang
direfleksikannya
(terang,
berminyak, bersinar, mengkilap (metalic), redup
dan sebagainya).
• Berat jenis (spesific gravity) : berhubungan
dengan berat sejumlah mineral.
• Belahan (cleavage) : pecahan sepanjang
bidang-bidang tertentu.
• Retakan (fracture) : pecahan sepanjang garisgaris retakan yang tidak teratur.
(Joseph E. Bowles, terjemahan : 1993)
Skala MOHS
Dipakai sebagai dasar untuk mengevaluasi
kekerasan mineral sebagai berikut :
1. Talkum (paling lembut)
2. Gipsum
3. Kalsit
4. Fluorit
5. Apatit
6. Felspar
7. Kuarsa
8. Topaz
9. Korundum
10. Intan (paling keras)
5
3/17/2016
Skala MOHS (lanjut)
Skala ini ditemukan oleh mineralogis Jerman,
Friedrich Mohs tahun 1812. Mohs mendefinisikan
10 tingkatan kekerasan mineral, yang waktu itu
telah ditemukan semuanya kecuali batu permata.
Skala itu menunjukkan 1 untuk "terlunak" dan 10
untuk "terkeras". Kekerasan suatu bahan diukur
dengan mencari bahan terkeras yang dapat
digores oleh bahan yang diukur, dan/atau bahan
terlunak yang dapat menggores bahan yang
diukur.
Ukuran Partikel
Tanah umumnya dapat disebut sebagai
kerikil (gravel), pasir (sand), lanau (silt)
atau lempung (clay), tergantung pada
ukuran partikel yang paling dominan pada
tanah tersebut. Untuk menerangkan tanah
berdasarkan ukuran partikelnya, maka
beberapa
organisasi
telah
mengembangkan batasan-batasan ukuran
golongan jenis tanah (soil-separate-size
limits).
6
3/17/2016
Ukuran Partikel (lanjut)
Organisasi tersebut antara lain :
• MIT (Massachussetts Institute of Technology).
• USDA (United State Department of Agriculture).
• AASSHTO (American Association of State
Highway and Transportation Officials).
• USCS (Unified Soil Classification System), yang
dikembangkan oleh US. Army Corps of Engineer
dan US. Bureau of Reclamation.
Ukuran Partikel (lanjut)
Tabel 1. Batasan-batasan ukuran golongan tanah
Nama
Organisasi
Ukuran Butiran (mm)
Kerikil
Pasir
Lanau
Lempung
MIT
>2
2 – 0,06
0,06 – 0,002
< 0,002
USDA
>2
2 – 0,05
0,05 – 0,002
< 0,002
AASSHTO
76,2 – 2
2 – 0,075
0,075 –
0,002
< 0,002
USCS
76,2 – 4,75
4,75 – 0,075
Halus (yaitu lanau dan
lempung)
< 0,075
7
3/17/2016
Konsistensi Tanah
Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral
lempung, maka tanah tersebut dapat diremas-remas
(remolded) tanpa menimbul retakan. Sifat kohesif ini
disebabkan karena adanya air yang terserap (adsorbed
water) di sekeliling permukaan dari partikel. Pada awal
tahun 1900, seorang ilmuwan Swedia bernama
Atterberg telah mengembangkan suatu metode untuk
menjelaskan sifat konsistensi tanah berbutir halus pada
kadar air yang bervariasi. Olah karena itu, atas dasar air
yang dikandung, tanah dapat dipisahkan ke dalam
empat keadaan dasar yaitu : padat, semi padat, plastis
dan cair.
Batas Atterberg
Padat
Semi Padat
Plastis
Cair
Kadar air
bertambah
Batas Susut
(Shrinkage
Limit)
Batas Plastis
(Plastic Limit)
Batas Cair
(Liquid Limit)
8
3/17/2016
Siklus Batuan
Berdasarkan asal-usulnya, batuan dibagi menjadi
tiga tipe dasar yaitu :
1. Batuan beku (igneous rocks)
2. Batuan sedimen (sedimentary rocks)
3. Batuan metamorf (metamorphic rocks)
Siklus Batuan (lanjut)
9
3/17/2016
Pelapukan (weathering)
Pelapukan adalah suatu proses terurainya batuan
menjadi partikel-partikel yang lebih kecil akibat
proses mekanis dan kimia. Pelapukan mekanis
dapat disebabkan oleh memuai dan menyusutnya
batuan akibat perubahan panas dan dingin yang
terus-menerus (cuaca, matahari dan lainnya).
Sedangkan pelapukan kimia, mineral batuan
induk diubah menjadi mineral-mineral baru
melalui reaksi kimia. Air dan karbon dioksida dari
udara membentuk asam-asam karbon yang
kemudian bereaksi dengan mineral-mineral
batuan dan membentuk mineral-mineral baru
ditambah garam-garam terlarut.
Transportasi (transportation)
• Produk-produk dari pelapukan dapat tetap
tinggal di suatu tempat atau terbawa ke tempat
lain oleh unsur-unsur pembawa seperti es, air,
angin dan gravitasi. Tanah-tanah yang terjadi
oleh penumpukan produk-produk pelapukan
hanya di tempat asalnya saja disebut tanah
residual.
10
3/17/2016
Deposisi (deposition)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Tanah glacial : terbentuk karena transportasi dan
deposisi oleh gletser (sungai es).
Tanah alluvial : terbentuk karena terangkut oleh air
yang mengalir dan terdeposisi di sepanjang aliran
(sungai).
Tanah lacustrine : terbentuk karena deposisi di
danau-danau yang tenang.
Tanah marine : terbentuk karena deposisi di laut.
Tanah aeolian : terbentuk karena terangkut dan
terdeposisi oleh angin.
Tanah colluvial : terbentuk oleh pergerakan tanah
dari tempat asalnya karena gravitasi seperti yang
terjadi pada saat tanah longsor.
Thanks for the attention and
Success for your study!
11