Perilaku Siklus Drying Wetting terhadap Kuat Geser Tanah Untuk

POLI REKAYASA Volume 8, Nomor 2, April 2013
ISSN : 1858-3709
Perilaku Siklus Drying Wetting terhadap Kuat Geser Tanah
Untuk Menentukan Kestabilan Lereng pada Ruas Jalan
Padang – Bukittinggi (Lembah Anai)
Wetting Drying Cycles Behavior to Strong Land Slide To Determine the
Slope Stability Roads Padang – Bukittinggi (Anai valley)
Dwina Archenita, Silvia Nengsih, Liliwarti, Zulfira Mirani
Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Padang Kampus UNAND, Limau Manis Padang
Telp. 0751-72590 Fax. 0751-72576
ABSTRACT
The ground movement particularly erosion, can be happened in various scale and speed. This disaster often
happened almost simultaneously with flood caused by heavy rain. According to the geological map of Sumatera
Barat, type of soil in Sumbar contains tuffs, silica, and the bolder the bond is relatively low cohesion, so easy to
loose if exposed to water. This condition is further aggravated by the location of the province which is located in
Bukit Barisan which is largely a steep hill. At the time of very heavy rain, the water will easily seep into the soil
layer below it, consequently the adhesive layer of the soil before the first and second solid will fill with water
and slippery, so landslide. Therefore be tested to review the soil shear strength parameters due to the influence of
changes in the summer – rain (drying-wetting cycle) so handling of the collapse of the slope can be addressed
with accurate/more appropriate.
The result of sieve analysis be obtained percentage of pass filter No.200 = 9.145 % and pass filter No.10 = 56.35
%, cu = 28.750 dan Cc = 1.359. So the soil investigation according USCS classification including sand with well
graded (SW). The result of shear strength (direct shear) shows that with the addition of water to be impaired
cohesion of soil. The fall in the value of cohesion is not so significant because the soil containing by sand and
less silt/clay. The addition of water will effect on value of the shear angle. From the research conducted shows
that addition of the water content increase in the shear angle value of soil. In addition, by increasing the water
content of a decline in the value of safety factor of a slope and also a decrease in the value of soil cohesion. This
means that the safety factor and the cohesion of soils is directly proporsional.
The soil water content with Anai Valley location at the point under test seen that at 7% moisture content increase
the safety factor, means on the soil water content in solid condition so the shear strength is maximum. As with
increasing water content values above 7% safety factor tends to decrease to 20% moisture content, while the
water content above 20% safety factor on the decline.
Keywords : avalanche, shear strength, slope
PENDAHULUAN
Bencana alam seperti gerakan tanah
terutama longsor, dapat terjadi pada
berbagai skala dan kecepatan. Di alam,
banjir dan longsor sering terjadi hampir
bersamaan dan disebabkan oleh hujan yang
sangat lebat yang di dalam gerakan tanah
disebut sebagai unsur pemicu.
Menurut peta geologi sumbar Jenis tanah
di Sumbar mengandung tufa, silika, dan
bolder yang ikatan kohesinya relatif
rendah, sehingga mudah lepas jika terkena
air. Kondisi ini ditambah letak provinsi di
daerah Bukit Barisan yang sebagian besar
perbukitan curam. Pada waktu hujan
sangat lebat air akan mudah merembes ke
lapisan tanah dibawahnya, sehingga
rekatan lapisan tanah pertama dan kedua
yang sebelumnya solid akan terisi air dan
licin, sehingga terjadi longsor.
Dengan adanya perobahan musim (hujan –
panas) atau terjadinya siklus basah dan
kering yang dialami tanah akan
memberikan dampak yang mengakibatkan
kerusakan pada struktur bangunan;
misalnya pada jalan raya terjadi retak retak
bahkan jalan tersebut bergelombang, dan
8
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
terjadi keruntuhan lereng yang akhir akhir
ini menjadi masalah yang hangat
dibicarakan.
Jalan raya merupakan prasarana tranportasi
yang berfungsi sebagai konstruksi untuk
menghubungkan suatu daerah, baik daerah
perkotaan maupun luar kota. Dalam
kehidupan sehari hari kebutuhan akan
sarana transportasi merupakan hal yang
utama. Bila jalur transportasi ini terganggu
akibat dari keruntuhan lereng maka perlu
adanya kajian / identifikasi penyebab dari
keruntuhan lereng tersebut sehingga
penangan perbaikan dan pemeliharaan
lereng dapat dilakukan secara sistimatis
dan akurat.
Ruas jalan Padang – Bukittinggi
merupakan jalan utama menuju/keluar
kota Padang, jalan tersebut melewati
perbukitan (lereng) yaitu tepatnya di
Lembah Anai, longsor selalu mengancam
setiap tahunnya, sehingga menghambat
jalannya arus lalu lintas, hal ini sangat
mengganggu karena jalan ini sangat padat
dilalui kendaraan dan merupakan jalan
penghubung antara Sumatera Barat dan
Riau. Untuk mengatasinya pemerintah
daerah sudah melakukan perbaikan jalan
setiap terjadi longsor yaitu dengan
memasang dinding penahan tanah, namun
longsor tetap menjadi langganan di setiap
tahunnya.
Analisa kestabilan lereng biasanya
menggunakan parameter kuat geser tanah
dari hasil pengujian lapangan dan
pengujian laboratorium, namun belum
memasukkan pengaruh drying-wetting,
sedangkan adanya pengaruh kering-basah
sangat mempengaruhi nilai parameter kuat
geser yang mengakibatkan berpengaruh
terhadap kestabilan lereng.
Oleh karena itu dicoba untuk meninjau
parameter kuat geser tanah akibat pengaruh
perubahan musim panas – hujan (siklus
kering-basah)
sehingga
penanganan
keruntuhan lereng dapat diatasi dengan
akurat/lebih tepat.
Penelitian yang sudah pernah dilakukan
sebelumnya (Silvia, 2008) berlokasi di
Sitinjau Laut Padang, namun masih
terdapat beberapa kelemahan antara lain:
ISSN : 1858-3709
1. Kuat geser tanah diuji dengan UCS
(Unconfine
Compressive
Strenght)
sehingga nilai sudut geser dalam dari
tanah tidah didapat.
2. Belum dilakukan pengujian tekanan air
pori negative (suction) sehingg derajat
kejenuhan dan perobahan angka pori dari
tanah belum terlihat.
3. Belum ada tinjauan terhadap kestabilan
lereng
Untuk menenentukan tingkat kestabilan
lereng digunakan program Slope W.
Dengan adanya penelitian ini diharapkan
dapat menentukan tingkat kerawanan tanah
terhadap bahaya longsor di beberapa
daerah rawan longsor lainnya, sehingga
berguna untuk memetakan daerah rawan
longsor di Sumbar, peta tersebut dapat
menjadi pedoman bagi pemerintah daerah,
perencana dan para pelaku konstruksi
untuk pembangunan dan pengembangan
daerah.
Namun demikian sehubungan dengan
keterbatasn waktu, dana dan lain
sebagainya maka dilakukan pembatasan
terhadap sebagai berikut;
1. Penelitian dilakukan di laboratorium
Mekanika Tanah Politeknik Negeri
Padang
2. Media yang digunakan yaitu tanah
terganggu (disturbed)
3. Tanah (sampel) yang digunakan l
berasal dari Lembah Anai (ruas jalan
Padang-Bukittinggi).
Parameter kuat geser tanah sangat
menentukan kestabilan suatu lereng.
Parameter tersebut terdiri dari kohesi (c)
dan sudut geser dalam tanah (φ). Kedua
nilai tersebut sangat dipengaruhi oleh
kandungan air yang ada dalam tanah.
Noormalasar dan Susanto (Prosiding
HATTI 2000) meneliti tentang Perilaku
Tanah Ekspansif dan metode perbaikan di
Lipo Cikarang, menyatakan bahwa
peningkatan kadar air pada tanah ekpansif
tidak saja menyebabkan penurunan kuat
geser, tetapi juga pengembangan volume
sehingga menimbulkan retakan pada
9
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
bangunan dan bergelombangnya perkerasan jalan secara tidak merata.
Sholihin 2005, meneliti tentang Perilaku
potensi mengembang dan kuat geser tanah
lempung ekspansif akibat siklus basah dan
kering. Tanah lempung diambil dari
Cikarang Jawa Barat. Hasil studi
menunjukkan bahwa terjadi penurunan
persentase mengembang dan tekanan
mengembang tanah lempung ekspansif
apabila jumlah siklus berulang basah
kering meningkat. Sebaliknya, kuat geser
tanah lempung ekspansif akan meningkat
setelah melewati siklus berulang basahkering yang cukup tinggi.
Yohanes Lulie,2007 meneliti tentang kuat
geser tanah lempung ekspansif yang
distabilisasi dengan abu ampas tebu dan
kapur. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa penambahan kapur pada tanah
ekspansif menurunkan tekanan dan potensi
pengembangan dengan angka yang cukup
signifikan, yaitu potensi pengembangan
turun dari 12% (tanah asli) menjadi 1,12%
(tanah dengan kadar kapur 10%). Tekanan
pengembangan turun dari 340 kPa (tanah
asli) menjadi 105 kPa (tanah dengan kadar
kapur 10%). Dengan bertambahnya kadar
kapur, kepadatan maksimum meningkat
dan dicapai nilai maksimum pada kadar
kapur 4%. Dengan naiknya kadar abu
ampas tebu, kuat tekan bebas selalu naik
sampai dengan kadar abu 10% dengan
prosentase kenaikan 43,84% kemudian
menurun pada kadar abu yang lebih tinggi
12,5% (31,54%) dan 15% (27,49%).
Dengan bertambahnya waktu pemeraman
kuat tekan bebas tanah +kapur+abu selalu
mengalami kenaikan kuat tekan bebas.
Kenaikan yang cukup besar terjadi pada
waktu pemeraman 36 hari
Maricar, Iskandar 2002, meneliti tentang
perbandingan antara nilai CBR dan Kuat
Tekan tanah Lempung akibat siklus
pembasahan dan Pengeringan. Hasil
penelitian
menunjukkan
bahwa
pembasahan menyebabkan pengembang-an
(swell) yang berbeda untuk setiap jenis
tanah, penurunan tegangan air pori negatif
(suction), penurunan terhadap nilai kuat
tekan (qu), penurunan modulus tegangan-
ISSN : 1858-3709
regangan (E) yang tidak sama besar untuk
setiap tanah. Proses pengeringan menyebabkan penyusutan (shrink) pada tanah,
kenaikan tegangan air pori negatif,
kenaikan yang cukup besar terhadap kuat
tekan (qu) dan kenaikan modulus tegangan-regangan (E) yang berbeda untuk setiap
jenis tanah. Proses pembasahan juga
memperlihatkan penurunan nilai kuat tekan
(qu) dan nilai CBR yang berlainan untuk
setiap jenis tanah yang berbeda.
Yudayana 2001, Pengaruh variasi tegangan
air pori negatif terhadap perubahan
tegangan geser pada lempung kaolinit.
Secara umurn hasilnya menunjuk-kan
bahwa saat drying tegangan geser tanah
naik, sedang saat wetting tegangan geser
tanah mengalami penurunan. Namun,
untuk kondisi inisial slurry, tegangan geser
pada lintasan drying-wetting, terdapat
hysterisis yang cukup berarti atau besar.
Sebaliknya, tegangan geser pada kondisi
siklik yang dimulai dari lintasan drying
tertentu menunjukkan variasi yang kecil
atau hystcrisisnya sangat lemah.
Silvia dan Jajang (2008) meneliti tentang
kuat geser (UCS) tanah Sitinjau Laut
Padang akibat siklus basah-kering. Hasil
studi menunjukkan bahwa penurunan nilai
kuat geser (UCS) tanah Sitinjau Laut
Padang dari 1.239 gr/cm3 (kondisi kering
(γd)) menjadi 1.134 gr/cm3 (kondisi basah
(γd)).
Kuat Geser Tanah
Kekuatan geser suatu massa tanah meru
pakan perlawanan internal tanah tersebut
per satuan luas terhadap keruntuhan atau
pergeseran sepanjang bidang geser dalam
tanah. Kekuatan geser tanah merupakan
ukuran kemampuan tanah menahan teka
nan tanpa terjadi keruntuhan.
Parameter kuat geser dari tanah adalah
kohesi dan sudut geser dalam (ilustrasi
Gambar 1).
10
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
Gambar 1. Hubungan antara Tegangan
normal dan Tegangan geser saat
runtuh
Menurut Mohr Coulomb, Tegangan geser
tanah adalah kombinasi antara Tegangan
normal dan tegangan geser, yaitu;
τf = c + σ tan ϕ ..................... (1)
dengan,
τf = Tegangan geser
c = kohesi
ϕ = sudut geser internal
σ = tegangan normal
σ =
Gaya Normal
Luas penampang lintang sampel tanah
τ =
Gaya geser yang melawan gerakan
Luas penampang lintang sampel tanah
Harga parameter kekuatan geser tanah
dapat ditentukan dengan pengujian di
laboratorium dengan melakukan uji :
1. Triaxial
2. Direct Shear
3. Kuat Tekan Bebas
Uji Triaxial
Uji triaxial merupakan bentuk pengujian
yang dapat diandalkan dalam menentukan
parameter tegangan geser. Dalam peng
ujian dibuat benda uji berbentuk silinder
dengan tinggi dua kali diameternya,
biasanya diameter 1,5 inchi (38,1 mm) dan
tinggi 3 inchi (76,2 mm).
Benda uji ditutup dengan membran karet
tipis kemudian diletakan di dalam bejana
yang diberikan tekanan hidrostatis (σ3) dan
untuk menguji keruntuhan maka benda uji
diberi tegangan aksial (vertikal).
Ada tiga macam test triaksial yang biasa
dilaksanakan :
1. CD test (Consolidated-Drained Test)
tegangan sel diberikan kepada benda uji
dengan
katup
drainase
terbuka,
ISSN : 1858-3709
dilakukan pemberian tegangan deviator
sampai terjadi keruntuhan
2. CU test (Consolited-Undrained Test),
tegangan sel diberikan kepada benda uji
dengan katup drainase terbuka, katup
drainase tertutup dilakukan pemberian
tegangan deviator samapi terjadi
keruntuhan.
3. UU test (Unconsolited-Undrained Test),
tegangan sel diberikan kepada benda uji
dengan katup drainase tertutup selama
pengujian,
dilakukan
pemberian
tegangan deviator sampai terjadi
keruntuhan.
σ =
σ1 + σ 3 σ1 − σ 3
+
cos .2θ
2
2
....................
.. (2)
σ1 − σ 3
sin .2θ
2
..................................... (3)
φ
φ
σ 1 = σ 3 tan 2 ( 45 + ) + 2c. tan( 45 + )
2
2 .......
. (4)
φ
θ = ( 45 + )
2
….................................…...…. (5)
τf =
σ1 = tegangan utama mayor (major
principal stress)
σ3 = tegangan utama minor (minor
principal stress)
σ1 - σ3 = ∆σ = tegangan deviator (deviator
stress)
Dengan adanya tegangan aksial yang
diberikan kepada benda uji maka timbul
perubahan panjang benda uji, yang dapat
dihitung dengan rumus sebagai berikut;
• Regangan axial dihitung dengan rumus :
∆L
ε=
L0
………………..…..........………. (6)
dimana ;
ε = regangan axial
∆L = perubahan panjang
L0 = panjang mula-mula
• Luas penampang rata-rata pada setiap
saat :
11
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
A
A= 0
1 − ε ……………………….......……..
... (7)
dimana :
A : luas penampang setelah dikoreksi
A0 : luas penampang mula-mula
Besar tegangan aksial mayor dihitung:
σ 1 = σ 3 + ∆σ ………………………
ISSN : 1858-3709
menaruh suatu beban mati diatas sampel
tersebut, kemudia contoh tanah diberi
tegangan geser sampai tercapai nilai
maksimum. Tegangan geser ini diberikan
dengan memakai kecepatan bergerak
(strainrate) yang konstan.
Coulomb (1976) mendefinisikan :
τ = c + σ .tgφ
.......................................... (10)
…...... (8)
dimana :
1 : tegangan aksial mayor
3 : tegangan sel
∆σ : tegangan deviator
P
A ……………………….……...
……. (9)
dimana :
P : beban
A : luas penampang koreksi
∆σ =
Gambar 3. Alat Uji Geser Langsung
(Sumber: Hardiyatmo)
Parameter geser/sudut geser (ϕ) dan kohesi
(c)
didapatkan dari penggambaran
diagram mohr.
Gambar 4. Hubungan antara Tegangan
Normal dan Tegangan Geser
(Sumber: Hardiyatmo)
Gambar 2. Hubungan Antara Tegangan
Normal dan Tegangan Geser
(Sumber: Hardiyatmo)
Direct Shear test (Uji Geser Langsung)
Alat uji geser langsung terdiri dari kotak
logam berisi sampel tanah yang akan diuji.
Sampel tanah tersebut dapat berbentuk
penampang bujur sangkar atau lingkaran.
Ukuran sampel tanah yang umum
digunakan adalah sekitar 3 sampai 4 inchi2
dengan luas penampang 1935,48 s/d
2580,64 mm2, dengan tinggi sampel 1
inchi (25,4 mm). Kotak tersebut terbagi
dua sama sisi dalam arah horizontal. Gaya
normal pada sampel tanah didapat dengan
Uji Tekan Bebas
(Unconfined Compression Test)
Uji tekan bebas termasuk hal yang khusus
dari uji triaksial unconsolidated-undrained
(tak terkonsoli dasi-tak terdrainase)
Kondisi pembebanan sama dengan yang
terjadi pada uji triaksial, hanya tegangan
selnya nol ( σ 3 =0).
12
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
Gambar 5. Skema Uji Kuat Tekan Bebas
ISSN : 1858-3709
uji mengalami keruntuhan. Pada saat
σ
keruntuhan nya, karena 3 =0 maka:
σ 1 = σ 3 + ∆σ f = ∆σ f = q u
……………
.. (11)
dengan qu adalah kuat tekan bebas
(unconfined compression strength). Secara
teoritis:
q
cu = u
2 ……………...…..............….
…. (12)
dimana su atau cu adalah kuat geser
undrained dari tanahnya.
Gambar 6. Lingkaran Mohr pada uji Kuat
Tekan Bebas
Gambar 5 dan 6 menjelaskan pada uji kuat
tekan bebas, tegangan sel (tegangan
keliling) σ3= 0 dan tegangan utama mayor
(σ1) = ∆σ.=qu
Gambar 7. Hubungan antar Regangan dan
Tegangan
Gambar 7 menjelaskan hubungan antara
rega ngan dan tegangan (tegangan
deviator), puncak dari kurva adalah nilai
dari kuat tekan bebas (qu).
Pengujian ini hanya cocok untuk jenis
tanah lempung, dimana pada pembebanan
cepat, air tidak sempat mengalir keluar dari
benda uji. Pada lempung jenuh, tekanan air
pori dalam benda uji pada awal pengujian
negaif (tegangan kapiler). Tegangan aksial
yang diterapkan di atas benda uji
berangsur-angsur ditambah sampai benda
Stabilitas Lereng
Permukaan tanah yang miring disebut
lereng, apabila perlawanan terhadap geser
dari tanah pada bidang longsornya
terlampaui, maka akan terjadi kelongsoran
lereng.
Faktor aman didefinisikan sebagai nilai
banding antara gaya yang menahan dan
gaya yang menggerakkan
τ
F=
τd
………………...........……. (13)
τ : tegangan geser maksimum yang
dapat dikerahkan oleh tanah
τ d : tegangan geser yang terjadi akibat
gaya berat tanah yang akan longsor
F : faktor keamanan
Menurut teori Mohr-Coulomb, tahanan
geser (τ) yang dapat dikerahkan oleh tanah
di
sepanjang
bidang
longsornya,
dinyatakan oleh:
τ = c + σ .tgϕ
..……….....………….…. (14)
dengan :
c : kohesi tanah
σ : tegangan normal
φ : sudut geser dalam
Tegangan geser yang terjadi (τ d) akibat
beban tanah dan beban lain pada bidang
longsornya.
τ d = c d + σ .tgϕ d
…….…………...…. (15)
13
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
cd dan φd adalah kohesi dan sudut gesek
dalam yang terjadi, sehingga
c + σ .tgϕ
F=
c d + σ .tgϕ d .........F= 1.2
......…. (16)
Untuk memberikan faktor aman terhadap
masing masing komponen:
c
tgϕ
Fc =
Fϕ =
cd
tgϕ d
...…………….. (17)
Fc
: faktor aman pada komponen
kohesi
Fφ
: faktor aman pada komponen
gesekan
Faktor-faktor penyebab lereng rawan
longsor meliputi :
1. faktor internal (tubuh lereng
sendiri)
2. faktor eksternal (dari luar lereng)
3. Ulah manusia
Cara Analisis Kestabilan Lereng
1. Cara pengamatan visual adalah cara
dengan mengamati langsung
2. Cara analitis adalah dengan melakukan
hitungan berdasarkan rumus (Fellenius,
Bishop, Janbu)
3. Cara
grafik
adalah
dengan
menggunakan grafik yang sudah standar
(Taylor,Hoek & Bray, Janbu, Cousins
dan Morganstren).
4. Cara
komputasi
adalah
dengan
menggunakan software, Slope W dll.
ISSN : 1858-3709
Tanah yang diambil di lokasi tersebut
yaitu tanah terganggu (disturb).
Selanjutnya dilakukan pengujian di
laboratorium.
2. Peralatan pengujian laboratorium yang
digunakan
a. Satu set alat uji analisa butir, yaitu
analisa
saringan
dan
analisa
Hidrometer (ASTM D 422)
Uji ini dilakukan untuk mengetahui
gradasi ukuran butir tanah tersebut,
jika tanah berbutir kasar digunakan
analisa saringan dan untuk tanah
berbutir halus digunakan anlisa
hidrometer.
Gambar 1. Hidrometer dan Analisa
Saringan
b. Atterberg lilmit (ASTM D 4318)
Uji ini dilakukan untuk mendapatkan
nilai indek Plastis dari suatu tanah,
Indek Plastis sangat berpengaruh
terhadap klasifikasi tanah (jenis
tanah).
METODOLOGI
Penelitian dilakukan di laboratorium
Mekanika Tanah Politeknik Negeri
Padang. Sampel tanah diambil dari ruas
jalan Padang-Bukittinggi (Lembah Anai)
karena pada lokasi ini sering mengalami
longsor jika terjadi hujan yang cukup lama.
Menurut Manager Pusat Pengendalian
Operasi Satkorlak PB Sumbar Ade Edwar
ditemukan 15 titik longsor di sepanjang
jalan Silaing Lembah Anai.
Pada penelitian ini dilakukan tahapantahapan sebagai berikut:
1. Bahan / Material
Gambar 2. Cassagrande
c. Tabung /Mangkok
Tabung pipa dengan diameter 7.5 cm
dan tinggi 10 cm, gunanya untuk
menempatkan benda uji (tanah).
Gambar 3. Tabung pipa
14
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
d. Kertas filter whatman no.42
Kertas filter whatman digunakan
untk mengukur tekanan pori negative
pada contoh tanah.
e. Alat vane shear test
Alat
ini
digunakan
untuk
menentukan kuat geser tanah dalam
kondisi slurry.
Gambar 4. Vane Shear Test
f. Alat uji Direct shear Test (ASTM D
2850)
Digunakan untuk menentukan kuat
geser dari contoh tanah.
Gambar 5. Alat uji Unconfine test (UCS)
3. Setting Pengujian
Sampel tanah yang diambil dari lokasi
longsor
Lembah
Anai,
dilakukan
identifikasi jenis tanah yaitu dengan
melakukan penngujian analisa butir dan uji
atterberg limit, dari kedua hasil pengujian
tersebut dapat dilakukan klasifikasi tanah
menurut USCS dan AASHTO.
Untuk pengujian drying –wetting, benda
uji disiapkan dengan menanbahkan air
mulai dari 3% sampai 30%. Adapun
kenaikan penambahan air adalah per-3%.
Material benda uji ini kemudian
dimasukkan ke dalam pipa/mangkok.
Material yang sudah dimasukkan kedalam
pipa/mangkok
kemudian
dilakukan
percobaan drying-wetting. Pada setiap
tahapan pengeringan dari kondisi slurry
terdiri dari dua benda uji, satu benda uji
disiapkan untuk pengujian tegangan geser,
dan benda uji yang lain disiapkan untuk
ISSN : 1858-3709
pengukuran tekanan air pori negative
dengan cara menyelipkan kertas filter
whatman no. 42 yang dibungkus dengan
kertas filter biasa ke dalam benda uji.
Benda uji yang kadar airnya mencapai
lebih dari 30% pengukuran tegangan geser
dilakukan dengan alat vane shear test,
sedangkan untuk benda uji yang memiliki
kadar air sekitar 30 % atau kurang
dilakukan pengujian geser dengan Direct
Shear (geser langsung).
Untuk memperoleh nilai tegangan yang
konsisten, maka dicari korelasi percobaan
direct shear dan vane shear test melalui
percobaan terhadap suatu benda uji dengan
kadar air yang memungkinkan dilakukan
test dengan kedua cara tersebut.
Untuk mengukur tekanan air pori negative
maka kertas filter whatman No.42 yang
telah diselipkan sebelumnya dalam benda
uji yang telah mencapai keseimbangan
diukur kadar airnya. Kemudian dari kadar
air ini dengan menggunakan grafik
hubungan antara kadar air kertas filter dan
pF atau tegangan air pori negative yang
telah dikalibrasi oleh beberapa author,
maka didapatkan tegangan air pori
negative dari benda uji.
Dalam proses wetting pembebanan
tegangan air pori negative dilakukan dari
yang kecil menuju yang besar.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sampel tanah yang diambil yaitu pada
kondisi terganggu (disturb). Secara visual
lokasi ini merupakan daerah rawan longsor
dan material penyusun secara umum terdiri
dari batuan yang bercampur dengan pasir.
Hasil pengujian laboratorium diuraikan
sebagai berikut;
A. Pengujian Properties
Jenis Pengujian
Nilai
Berat Jenis (Gs)
Analisa Saringan
Lolos saringan no 10
Lolos saringan no 200
Non Plastis
2.666
56.35 %
9.145 %
15
POLI REKAYASA Volume 4, Nomor 1, Oktober 2008
ISSN : 1858-3709
B. Pengujian Berat Jenis
Container
(can) no.
Mass of pycnometer
+ soil + water,(g)
Temperature,
Mass of
pycnometer +
water
Mass of pycnometer
+ water at T
Mass of
evaporating
dish,(g)
Mass of evaporating dish
+ oven-dried soil,
Mass of
solids,(g)
Convension
factor,K
Specific
grafity of soil,
1
2
C. Pengujian Kadar Air
Container
1
(can) no.
3
2
3
150.22
151.07
-
26
26
-
Mass of container + wet
specimen (g)
77,1
9
83,2
3
77,11
Mass of container +
oven dried specimen (g)
74,0
9
79,7
5
73,98
134.19
135.32
-
134.15
135.28
-
Mass of container
(g)
9,43
9,60
9,60
35.96
36.91
-
Mass of water
(g)
3,10
3,48
3,13
61.63
62.23
-
Mass of
solids
particles (g)
64,6
6
70,1
5
64,38
Moisture
Content, w
(%)
4,79
4,96
4,86
25.67
25.32
-
0.9997
0.9997
-
2.674
2.657
-
Average
Average
2.666
4,872
D. Pengujian Kuat Geser
No
BU
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Jenis Pengujian
Penambh
n kadar
air (%)
Parameter kuat
geser
Kadar
air
Faktor
keamanan
0
0.09
37
4.872
0.60944
3
0.1
37
5.853
0.65317
6
0.07
42
6.982
0.56014
9
0.04
42
10.305
0.42372
12
0.06
31
12.745
0.43121
15
0.06
38
16.346
0.48308
18
0.09
38
19.744
0.48308
21
0.17
35
21.509
0.98282
24
0.1
38
25.737
0.68594
27
0.12
38
27.533
0.7895
30
0.01
45
30.565
0.34478
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Kohesi Tanah (c) kg/cm2
Sudut geser dalam (φ) (derajat)
Berdasarkan hasil pengujian analisa
saringan didapat persentase lolos saringan
No.200 = 9.145 % dan lolos saringan No.10
= 56.35 %, cu = 28.750 dan Cc = 1.359.
16
POLI REKAYASA Volume 8, Nomor 2, April 2013
ISSN : 1858-3709
Gambar 7. Hubungan kadar air dan sudut
geser dalam
Jadi tanah yang diteliti menurut klasifikasi
USCS termasuk pasir dengan gradasi baik
(SW).
Kadar air tanah dikondisikan dalam kondisi
kering dilakukan pengujian kuat geser
didapat nilai parameter kuat geser yaitu :
kohesi ( c ) = 0.09 kg/cm2 dan sudut geser
dalam ( φ ) = 370.
Penambahan air yang dilakukan pada tanah
dimulai
dari
0%
sampai
dengan
penambahan
air
30%.
Kenaikan
penambahan air tersebut adalah sebesar 3%.
Dari hasil pengujian kuat geser (direct
shear), dapat dilihat bahwa dengan adanya
penambahan air terjadi penurunan nilai
kohesi tanah. Turunnya nilai kohesi ini
tidak begitu signifikan karena tanahnya
didominasi pasir dan sedikit mengandung
lanau/lempung. Hal ini dapat terlihat pada
Gambar 6.
Dari hasil analisis program dengan
menggunakan software slope W, dilakukan
simulasi kestabilan lereng dengan data
sebagai berikut:
• Tinggi lereng (H) = 10 m
• Sudut kemiringan lereng = 600
• Berat isi tanah = 1.4 grm
H=
10
600
Gambar 8. Hubungan kadar air dan sudut
geser dalam (program slope W)
G rafik hubung an antara kadar air dan kohes i
0.12
K ohes i (kg /c m 2)
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0
5
10
15
20
25
30
35
K a da r a ir (%)
Gambar 6. Hubungan kadar air dan kohesi
tanah
Grafik hubung an antara kadar air & s udut g es er dalam
s u d u t g e s e r d a l a m (d e ra ja t)
50
Gambar 9. Pola Keruntuhan Lereng dengan
Program Slope W
G rafik hubung an antara kadar air dan faktor keamanan
0.7
0.6
F aktor keam anan
Penambahan air pun akan berpengaruh
terhadap nilai sudut geser dalam. Dari
penelitian yang dilakukan terlihat bahwa
dengan adanya penambahan kadar air maka
terjadi kenaikan nilai sudut geser dalam dari
tanah. Namun demikian kenaikan dari nilai
tersebut juga tidak terlalu signifikan
(Gambar 7).
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
48
46
0
44
0
42
5
10
15
20
25
30
35
K a da r a ir (%)
40
Gambar 10. Hubungan kadar air dan faktor
keamanan
38
36
34
32
30
0
5
10
15
20
K a da r a ir (%)
25
30
35
Dari grafik hubungan kadar air dengan
faktor keamanan, terlihat bahwa dengan
bertambahnya nilai kadar air terjadi
17
POLI REKAYASA Volume 8, Nomor 2, April 2013
penurunan nilai faktor keamanan suatu
lereng (Gambar 10) dan juga penurunan
nilai kohesi tanah (Gambar 6). Hal ini
berarti bahwa faktor keamanan dan nilai
kohesi tanah berbanding lurus.
Kadar air untuk tanah dengan lokasi
Lembah Anai pada titik yang diuji dapat
dilihat bahwa, pada kadar air 7% terjadi
kenaikan nilai faktor keamanan, artinya
dengan kadar air tersebut tanah dalam
kondisi padat sehingga kuat gesernya
maksimum, sedangkan bertambahnya nilai
kadar air diatas 7% faktor keamanan
cendrung menurun sampai kadar air 20%,
sedangkan kadar air diatas 20% faktor
keamanan cendrung turun.
SIMPULAN
1. Jenis tanah pada titik yang ditinjau
dengan lokasi Lembah Anai yaitu tanah
pasir, menurut USCS termasuk pasir
bergradasi baik (SW).
2. Tanah lokasi lembah Anai (titik yang
ditinjau)
mengandung
sedikit
lanau/lempung, sehingga dengan adanya
penambahan air tidak terlalu berpengaruh
terhadap perobahannilai kohesi tanah.
3. Tanah lokasi lembah Anai (pada titik
yang ditinjau) didominasi oleh pasir,
sehingga dengan adanya penambahan air
sangat berpengaruh terhadap perobahan
nilai faktor keaman lereng.
4. Penambahan air sampai 7 % kestabilan
lereng secara umum mempunyai nilai
paling
maksimum,
sedangkan
penambahan air di atas 7 % nilai factor
keaman sudah mulai menurun, sedangkan
penambahan air diatas 20% ksabilan
lerng turun secara drastis
DAFTAR PUSTAKA
ASTM, 2003, Annual Book of ASTM
Standards, section 4, volume 04.08
Soil and Rock.
Anonim, 2007, Pengenalan Karakteristik
Bencana dan Upaya Mitigasinya di
Indonesia, Pelaksanaan harian Badan
ISSN : 1858-3709
Koordinasi Penanganan
(BAKORNAS)
Bencana
Fernandez, 2007, Kajian Karakteristik
Lempung Bobonaro Di Propinsi Nusa
Tenggara Timur.
Hardiyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah
I, Gadjah Mada University Press,
Yogyakarta.
Hardiyatmo, H.C., 2002, Mekanika Tanah
II, Gadjah Mada University Press,
Yogyakarta.
Liu, C and Jac B 2003, Soil Propertis,
Testing Measurement and evaluation,
Prentice Hall International, Inc, New
Jersey.
Indarto dkk, 2000 Pengaruh siklus
Pengeringan
dan
Pembasahan
terhadap kelakuan tegangan Geser
tanah
Kelempungan,
Prosiding
Pertemuan ilmiah tahunan geoteknik
–IV INDO-GEO 2000
Maricar, Iskandar, 2002, Perbandingan
antara nilai CBR dan Kuat Tekan
tanah
Lempung
akibat
siklus
pembasahan
dan
Pengeringan,
http://ebursa.depdiknas.go.id/pustaka/
harvester/index.php/record/view/2968
Sholihin, 2005,
Perilaku potensi
mengembang dan kuat geser tanah
lempung ekspansif akibat siklus basah
dan kering.
http://ebursa.depdiknas.go.id/pustaka/harve
ster/index.php/record/view/2968
Silvianengsih,
Jajang
2009,
Kajian
Pengaruh Drying dan Wetting
terhadap perilaku kuat geser tanah
Sitinjau Laut Padang, Penelitian
DIPA Politeknik.
Yohanes Lulie, 2007, UCS tanah lempung
ekspansif yang distabilisasi dengan
abu ampas tebu dan kapur, Jurnal
TEKNIK SIPIL Volume 8 No. 1,
Oktober 2007 hal 64 – 77
18
POLI REKAYASA Volume 8, Nomor 2, April 2013
ISSN : 1858-3709
Yudayana, 2001, Pengaruh variasi tegangan
air pori negatif terhadap perubahan
tegangan geser pada lempung
kaolinite.
http://ebursa.depdiknas.go.id/pustaka/harve
ster/index.php/record/view/2968
19