analisis stabilitas lereng pada model tanggul … · material yang terdiri dari agregat (butiran)...

iv

ANALISIS STABILITAS LERENG

PADA MODEL TANGGUL BERBAHAN TANAH GLEISOL

Oleh

DIAN OKTAVIA RANTESAPAN

F14104095

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009

v



SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh


F14104095



2009

vi

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN





SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh


F14104095

Dilahirkan di Tana Toraja, 10 Oktober 1986

Tanggal Ujian: 4 September 2009

Bogor, September 2009

Menyetujui :

Dr. Ir.Nora H. Pandjaitan, DEA Dr. Ir. Erizal, MAgr

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui :

Dr. Ir. Desrial, MEng

Ketua Departemen Teknik Pertanian

vii

Dian Oktavia Rantesapan. F14104095. Analisis Stabilitas Lereng pada Model

Tanggul Berbahan Tanah Gleisol. Di bawah bimbingan: Nora H. Pandjaitan

dan Erizal.

RINGKASAN

Salah satu cara untuk mengatasi banjir dan kekeringan di Indonesia adalah

dengan membangun tanggul yang berfungsi untuk melindungi daerah irigasi dari

banjir yang disebabkan oleh sungai, menahan rembesan, dan menyangga aliran.

Perencanaan tanggul yang efektif dan aman membutuhkan integrasi dari beberapa

disiplin ilmu seperti fisika tanah, mekanika tanah dan konstruksi bangunan. Tubuh

tanggul yang terbuat dari urugan tanah sangat mudah mengalami kerusakan

seperti longsor pada lereng tanggul. Kerusakan ini dipengaruhi oleh alam dan

aktivitas makhluk hidup. Kemantapan lereng sangat penting dalam perencanaan

dan konstruksi tanggul.

Tujuan dari penelitan ini adalah untuk menganalisis stabilitas lereng pada

model tanggul berbahan tanah gleisol dengan menggunakan program Geo-Slope

(Slope/w). Penelitian dilakukan di Laboratorium Fisika dan Mekanika Tanah serta

Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika, Departemen Teknik Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini

dilaksanakan dari bulan Mei sampai Agustus 2009.

Model tanggul yang dibuat direncanakan untuk mengontrol kedalaman air

kurang dari 1.5 m dengan lebar atas minimum tanggul 1.5 m. Tanggul yang

direncanakan memiliki skala 1 : 12 dari ukuran sebenarnya di lapangan dengan

kemiringan lereng 1:3. Model tanggul dibuat dalam sebuah kotak model yang

terbuat dari bahan acrylic yang dilengkapi dengan inlet, spillway (sebagai kontrol

ketinggian air), dan outlet.

Uji kuat geser dilakukan sebelum dan sesudah model tanggul dialiri air.

Dari pengujian kuat geser didapatkan nilai kohesi (c) dan nilai sudut gesek dalam

(θ). Nilai kohesi (c) dan sudut gesek dalam (θ) untuk model tanggul sebelum

pengaliran diasumsikan sama dengan hasil uji tumbuk manual yaitu 0.32 kgf/cm2

dan 32.21º, sedangkan hasil uji kuat geser untuk model tanggul setelah pengaliran

adalah 0.08 kgf/cm2 dan 19.29º. Perbedaan hasil uji kuat geser sebelum dan

sesudah pengaliran dikarenakan terjadinya penurunan tingkat kepadatan model

tanggul pada saat dialiri air.

Hasil yang diperoleh dari uji kuat geser digunakan untuk menghitung faktor

keamanan lereng dengan menggunakan program Geo-slope (slope/W). Nilai

faktor keamanan (Fs) untuk model tanggul sebelum pengaliran adalah 3.775,

sedangkan pada saat pengaliran didapatkan hasil sebesar 1.224. Dari hasil yang

diperoleh dapat diketahui bahwa lereng dalam keadaan mantap karena nilai Fs >

1.

Rembesan yang terjadi pada saat pengaliran mempengaruhi tingkat

kestabilan pada tubuh model tanggul karena adanya rembesan akan menyebabkan

gejala piping ( proses terangkutnya butir-butir tanah halus yang menyebabkan

terbentuknya pipa-pipa dalam tubuh tanggul). Garis rembesan yang memotong

bagian hilir dari suatu model tanggul akan mengakibatkan terjadinya aliran filtrasi

yang keluar menuju permukaan lereng tersebut. Hal ini akan mengakibatkan

viii

terjadinya keruntuhan/kelongsoran pada tanggul. Dengan adanya aliran air atau

garis rembesan pada tubuh model tanggul, maka akan menyebabkan naiknya

tekanan air pori yang mengakibatkan menurunnya kekuatan geser tanah.

Dari penelitian ini dapat ditarik kesimpulan bahwa rembesan sangat

berpengaruh terhadap kestabilan suatu lereng. Semakin lama kestabilan lereng

akan berkurang akibat rembesan tersebut

Kata kunci : Model tanggul, Uji kuat geser, Rembesan, Stabilitas lereng, Program

Geo-slope (Slope/W).

ix

RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama lengkap Dian Oktavia Rantesapan dengan nama

panggilan Dian, dilahirkan di Rantepao (Tana Toraja) tanggal 10 Oktober 1986.

Penulis dilahirkan dari pasangan Innosentius Rantesapan (Ayah) dan Jeanne

Lisungan (Ibu), yang merupakan anak bungsu dari lima bersaudara. Penulis

menempuh pendidikan dasar di SDN no.87 Alang-alang pada tahun 1992-1998,

kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SLTP Katolik Pato Nonongan pada

tahun 1998-2001, setelah itu penulis melanjutkan pendidikan ke perguruan tinggi

yaitu Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Beasiswa Utusan

Daerah (BUD).

Selama kuliah penulis pernah mengikuti beberapa kegiatan kampus seperti

panitia PORTETA TEP (2005), panitia lepas landas wisuda (2006), panitia

seminar peluang kerja (2006).Selain itu, penulis pernah melakukan praktek

lapangan selama 40 hari dari bulan Februari-April 2008 di PT Parung Farm,

Bogor.

Sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana, penulis melakukan tugas

akhir penelitian. Hasil penelitian telah disusun dalam bentuk skripsi yang diberi

judul “Analisis Stabilitas Lereng pada Model Tanggul Berbahan Tanah Gleisol”

di bawah bimbingan Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA dan Dr. Ir. Erizal, MAgr.

x

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa atas

karunianya penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian ini yang berjudul

“Analisis Stabilitas Lereng pada Model Tanggul Berbahan Tanah Gleisol”.

Laporan disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan di Laboratorium Fisika

dan Mekanika Tanah serta Laboratorium Hidrolika dan Hidromekanika Tanah

dari bulan Mei sampai dengan Agustus 2009.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Nora H. Pandjaitan, DEA sebagai dosen pembimbing I atas arahan dan

bimbingannya.

2. Dr. Ir. Erizal, MAgr sebagai dosen pembimbing II atas arahan dan

bimbingannya.

3. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS sebagai dosen penguji.

4. Orang Tua dan kakak-kakak yang selalu memberikan perhatian dan

mendukung selalu dalam doa untuk kesuksesan penulis.

5. K’Marshi yang selalu memberikan dukungan dan semangat untuk

menyelesaikan penelitian.

6. Marie dan Jay atas kerjasama tim yang baik selama penelitian.

7. Rekan TEP 41 khususnya Arip dan Wakid, yang selalu mendukung dan

membantu dalam banyak hal.

8. Adik-adik TEP 42 atas dukungan dan bantuannya.

9. Bapak Trisnadi yang sudah membantu selama penelitian berlangsung.

10. Teman-teman IPTOR atas kebersamaan dan dukungannya selama berada di

Bogor.

Penulis menyadari dalam laporan ini masih terdapat banyak kekurangan.

Untuk itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan

sehingga laporan ini dapat bermanfaat. Akhir kata, penulis mengucapkan banyak

terima kasih. Tuhan memberkati.

Bogor, September 2009

Penulis

xi

DAFTAR ISI

RINGKASAN.......................................................................................................i

RIWAYAT HIDUP ............................................................................................ ii

KATA PENGANTAR........................................................................................iii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... vii

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................... 1

B. Tujuan ............................................................................................ 2

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanah Gleisol .................................................................................. 3

B. Sifat Fisik Tanah ............................................................................. 4

C. Sifat Mekanik Tanah ..................................................................... 11

D. Tanggul ......................................................................................... 15

E. Stabilitas Lereng ............................................................................ 17

F. Program GEO - SLOPE ............................................................... 21

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Lokasi dan Waktu ......................................................................... 23

B. Bahan dan Alat .............................................................................. 23

C. Metode Pelaksanaan ...................................................................... 23

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sifat Fisik Tanah .......................................................................... .36

B. Sifat Mekanik Tanah ..................................................................... 38

C. Analisis Stabilitas Lereng ............................................................. 43

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan .................................................................................... 48

B. Saran ............................................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 49

LAMPIRAN ...................................................................................................... 51

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Nilai permeabilitas tanah pada temperatur 20°C .................................. 8

Tabel 2. Klasifikasi permeabilitas ....................................................................... 8

Tabel 3. Berat jenis partikel tanah ...................................................................... 9

Tabel 4. Nilai indeks plastisitas (PI) dan jenis tanah ........................................ 13

Tabel 5. Kemiringan talud untuk tinggi maksimum 10 cm .............................. 16

Tabel 6. Spesifikasi uji tumbuk manual ............................................................ 30

Tabel 7. Dimensi tanggul .................................................................................. 32

Tabel 8. Sifat-sifat fisik dan mekanik tanah Gleisol, Depok ............................ 36

Tabel 9. Perbandingan nilai RC, permeabilitas, dan jumlah tumbukan ............ 38

Tabel 10. Hasil pengujian tumbuk manual...........................................................39

Tabel 11. Jumlah tumbukan pada setiap lapisan………………………………...39

Tabel 12. Debit inlet model tanggul.................................................................... 40

Tabel 13. Debit outlet model tanggul.................................................................. 40

Tabel 14. Hasil uji konsistensi tanah gleisol ....................................................... 41

Tabel 15. Hasil uji kuat geser langsung pada uji tumbuk manual

dan model tanggul …………………………………………………..42

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Klasifikasi tekstur tanah menurut USDA ( ) dan ISSS ( )........ ..5

Gambar 2. Diagram segitiga tekstur menurut USDA ....................................... ..5

Gambar 3. Klasifikasitanah berdasarkan sistem Unified......................................6

Gambar 4. Bentuk – bentuk agregat atau ped .................................................. ..7

Gambar 5. Jaringan aliran dalam tubuh tanggul ............................................... 17

Gambar 6. Metode irisan ................................................................................... 18

Gambar 7. Diagram alir penelitian .................................................................... 23

Gambar 8. Alat dan bahan analisis ukuran partikel .......................................... 26

Gambar 9. Peralatan uji tumbuk standar (uji proctor).........................................29

Gambar 10. Kotak tumbuk manual (a) dan penumbuk (b)...................................30

Gambar 11. Model tanggul...................................................................................32

Gambar 12. Falling head permeameter................................................................34

Gambar 13. Alat uji kuat geser langsung..............................................................34

Gambar 14. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem USDA ....................... 36

Gambar 15. Kurva distribusi ukuran partikel ..................................................... 37

Gambar 16. Perubahan debit outlet pada setiap model tanggul .......................... 40

Gambar 17. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem Unified ..................... 41

Gambar 18. Grafik kuat geser pada model tanggul sebelum dialiri ( )

dan setelah dialiri ( ).........................................................................42

Gambar 19. Hasil uji kuat geser…………………………………........................43

Gambar 20. Hasil foto aliran air dalam tubuh tanggul..........................................45

Gambar 21. Analisis stabilitas lereng model tanggul pada kondisi

tanpa aliran dengan menggunakan program Slope/W .................... 46

Gambar 22. Analisis stabilitas lereng model tanggul pada kondisi

Setelah pengaliran dengan menggunakan program Slope/W ......... 47

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Peta Kebon Duren, Depok................................................................52

Lampiran 2. Gambar teknik kotak model tanggul................................................53

Lampiran 3. Analisis ukuran partikel tanah………………..................................57

Lampiran 4. Hasil uji pemadatan standar (proctor test).......................................59

Lampiran 5. Uji permeabilitas model tanggul……………….………….………62

Lampiran 6. Uji kuat geser……………………………..……………………......64

Lampiran 7. Pengamatan langsung pola rembesan pada model tanggul..............69

Lampiran 8. Penampang melintang model tanggul………….……….……........80

Lampiran 9. Tahap – tahap penggambaran model tanggul dalam program

Geo-slope (Slope/w)….……...........................................................79

Lampiran 10. Rumus perhitungan uji tekstur……...………………………….....91

Lampiran 11. Perhitungan jumlah tumbukan pada model tanggul……….….…..92

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki dua musim yaitu

musim hujan dan musim kemarau. Perubahan tiap musim tersebut sering

menimbulkan dampak yang kurang baik bagi masyarakat. Pada musim hujan

sering terjadi banjir yang menimbulkan berbagai masalah dan kerugian bagi

masyarakat, sedangkan pada musim kemarau terjadi kekeringan yang

menyebabkan kebutuhan air untuk irigasi tidak terpenuhi.

Pembuatan tanggul merupakan salah satu usaha untuk mengatasi banjir

ataupun kekeringan. Tanggul berfungsi untuk melindungi daerah irigasi dari

banjir yang disebabkan oleh sungai, pembuangan yang besar atau laut. Karena

fungsi lindungnya yang besar terhadap daerah irigasi dan penduduk yang

tinggal di daerah-daerah ini, maka kekuatan dan keamanan tanggul harus

benar-benar diselidiki dan direncanakan sebaik-baiknya (DPU, 1986). Hampir

semua tanggul dibuat dengan bahan tanah yang hampir sejenis dan gradasinya

(susunan ukuran butiran tanahnya) hampir seragam. Tubuh tanggul,

sebagaimana bendungan, secara keseluruhannya berfungsi ganda, yaitu

sebagai penyangga aliran air sekaligus menahan rembesan air (Sosrodarsono

dan Takeda, 1977).

Dalam perencanaan tanggul perlu diperhatikan faktor-faktor yang

mempengaruhi seperti bahan pembuat tanggul, stabilitas lereng, tinggi jagaan,

lindungan lereng, lebar atas tanggul, kemiringan lereng, dan fasilitas

pembuang (DPU, 1986). Tanggul yang dibangun diharapkan tetap kuat dan

kokoh terhadap gaya-gaya yang ditimbulkan akibat tergenangnya air di dalam

waduk sesuai dengan umur ekonomis tanggul. Keluarnya air yang tidak

terencana saat pecahnya tanggul tentu saja sangat tidak diharapkan karena

menyebabkan kerusakan dan kerugian yang besar.

Perencanaan tanggul yang efektif dan aman membutuhkan integrasi dari

beberapa disiplin ilmu seperti fisika tanah, mekanika tanah dan konstruksi

bangunan. Tubuh tanggul yang terbuat dari urugan tanah sangat mudah

mengalami kerusakan seperti longsor pada lereng tanggul. Kerusakan ini

2

dipengaruhi oleh alam dan aktivitas makhluk hidup. Kemantapan lereng

sangat penting dalam perencanaan dan konstruksi tanggul.

Oleh karena itu diperlukan suatu penelitian untuk menganalisis stabilitas

lereng pada tanggul dengan menggunakan sistem perangkat lunak (software)

Geo-Slope dan model tanggul yang dibuat pada skala tertentu.

B. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis stabilitas lereng pada

model tanggul berbahan tanah gleisol dengan menggunakan program Geo-

Slope (Slope/W).

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Tanah Gleisol

Dalam pengertian teknik secara umum, tanah didefenisikan sebagai

material yang terdiri dari agregat (butiran) mineral-mineral padat yang tidak

tersedimentasi (terikat secara kimia) satu sama lain dan dari bahan-bahan

organik yang telah melapuk (yang berpartikel padat) disertai dengan zat cair

dan gas yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat

tersebut. Kalsim dan Sapei (2003), tanah dapat diartikan sebagai medium

berpori yang terdiri dari padatan (solid), cairan (liquid), dan gas udara (air).

Tanah merupakan tubuh alam (natural body) yang terbentuk dan berkembang

sebagai akibat bekerjanya gaya – gaya alam (natural force) terhadap bahan –

bahan alam (natural material) di permukaan bumi (Hakim et al., 1986).

Gleisol adalah jenis tanah yang perkembangannya lebih dipengaruhi

oleh faktor lokal, yaitu topografi yang merupakan dataran rendah atau

cekungan dan hampir selalu tergenang air. Ciri-ciri tanah gleisol adalah solum

tanah sedang, warna kelabu hingga kekuningan, tekstur geluh hingga

lempung, struktur berlumpur hingga masif, konsistensi lekat dan bersifat asam

(pH 4.5 – 6.0) (http://www.cerianet-agricultur.blogspot.com, 2009). Karena

air tanah yang tinggi, gleisol berada dalam keadaan tereduksi pada bagian

tanah yang yang selalu jenuh air. Tidak ada oksigen bebas atau terlarut karena

itu tanah berwarna biru kelabu. Dalam mintakat ayunan ait tanah ditemukan

bercak kecil kehitaman (segresi mangan), sedang di bagian atas beberapa

gleisol yang tidak terjangkau oleh air tanah berada dalam keadaan teroksidasi

tetap karena itu tidak ada bercak reduksi dan oksidasi (Buringh, 1979).

Tanah gleisol memiliki ciri khas yaitu adanya lapisan glei kontinyu yang

berwarna kelabu pucat pada kedalaman kurang dari 0.5 meter akibat dari

profil tanah yang selalu jenuh air. Penyebaran di daerah beriklim humid

hingga sub humid dengan curah hujan lebih dari 2000 mm/tahun. Gleisol

cokelat kelabu merupakan suatu istilah yang digunakan di Kanada untuk

menjelaskan suatu kelompok intrazonal dari tanah – tanah hutan yang

http://www.cerianet-agricultur.blogspot.com/

4

berdrainase jelek yang mempunyai horison A kelabu gelap. Tanah ini

biasanya mengandung bahan organik tinggi dan mempunyai horison mineral

yang berbercak kelabu atau berbercak kelabu kecoklatan (http://www.cerianet-

agricultur.blogspot.com, 2009).

Kesuburan tanah gleisol tergantung pada macam bahan induk dan jeluk

air tanah yang membatasi sistem perakaran. Gleisol di daerah tropika mungkin

mengandung plintit di dalam jeluk 0-125 cm dan disebut Plinthic Gleysol

yang mempunyai horizon A molik atau A umbrik yang dinamakan Mollic

Gleysol dan Humic Gleysol. Jika bahan tanah bersifat gampingan, tanah

disebut Calkaric Gleysol, dan yang mempunyai kejenuhan basa kurang dari

50% atau yang lebih dari itu, masing-masing dinamakan Dystric Gleysol dan

Eutric Gleysol (Buringh, 1979).

B. Sifat Fisik Tanah

Secara fisik tanah terdiri dari partikel mineral dan organik dengan

berbagai ukuran. Partikel – partikel tersebut tersusun dalam bentuk matriks

yang pori – porinya kurang lebih 50%, sebagian terisi oleh air dan sebagian

lagi terisi oleh udara (Suripin, 2002).

Secara umum, tanah memiliki sifat – sifat fisik dan mekanik yang

meliputi:

1. Tekstur tanah

Tekstur tanah merupakan perbandingan relatif dari berbagai kelompok

ukuran partikel individual atau butir – butir primer seperti pasir, debu, dan liat

(Foth, 1991). Tekstur tanah yang menunjukkan kasar atau halusnya tanah

berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir (sand), debu (silt), dan

liat (clay). Menurut Kalsim dan Sapei (2003), tekstur tanah adalah sebaran

relatif ukuran partikel tanah. Klasifikasi ukuran partikel tanah menurut

Departemen Pertanian Amerika (USDA) dan International Soil Science

Society (ISSS) secara skematis dapat dilihat pada Gambar 1 (Kalsim dan

Sapei, 2003), sedangkan diagram segitiga tekstur menurut USDA dapat dilihat

pada Gambar 2 (Hillel, 1998).



5

Gambar 1. Klasifikasi tekstur tanah menurut USDA ( ) dan ISSS ( )

Gambar 2. Diagram segitiga tekstur menurut USDA

Sistem Unified (Unified Soil Classification (USC)) mengklasifikasikan

tanah berdasarkan nilai-nilai konsistensi tanah yaitu batas cair dan indeks

plastisitas tanah. Gambar 3 memperlihatkan grafik penentuan klasifikasi tanah

berdasarkan sistem Unified (Terzaghi dan Peck, 1987).

.

6

Gambar 3. Klasifikasi tanah berdasarkan sistem Unified

2. Struktur Tanah

Struktur tanah merupakan penggabungan dari sekelompok partikel-

partikel primer tanah. Secara garis besar, struktur tanah dapat dibedakan

menjadi struktur lepas (single grained), masif dan agregat. Pada struktur lepas,

partikel-partikel primer tanah tidak saling melekat dan tetap dalam butiran-

butiran lepas, sedangkan bila partikel-partikel tanah saling melekat dengan

sangat kuat membentuk blok yang cukup besar maka disebut struktur masif.

Struktur tanah di antara kedua keadaan ekstrim tersebut disebut agregat

(Kalsim dan Sapei, 2003).

Struktur tanah berkaitan dengan stabilitas, ukuran dan bentuk ped dalam

tanah. Ped yang stabil tidak akan hancur apabila direndam dalam air. Bentuk,

ukuran dan densitas ped pada umumnya berubah menurut kedalaman. Pada

Gambar 4 (Kalsim dan Sapei, 2003) terlihat bahwa bentuk ped dapat berupa

bola (spherical) dalam lapisan atas (struktur remah), tetapi dalam subsoil

dimana kandungan bahan organiknya lebih rendah bentuk ped akan bersudut

(angular) atau struktur blocky atau dapat memanjang prismatik. Struktur tanah

menentukan sifat aerasi, permeabilitas dan kapasitas menahan air serta sifat-

sifat mekanik dari tanah tersebut (Kalsim dan Sapei, 2003) .

7

Gambar 4. Bentuk – bentuk agregat atau ped

3. Permeabilitas Tanah

Hardiyatmo (1992) mendefinisikan permeabilitas sebagai sifat dari

bahan berpori yang memungkinkan aliran rembesan dari cairan yang berupa

air atau minyak mengalir lewat rongga porinya. Pori-pori tanah saling

berhubungan antara satu dengan yang lain, sehingga air dapat mengalir dari

titik yang berenergi lebih tinggi ke titik yang berenergi lebih rendah. Tahanan

terhadap aliran bergantung pada jenis tanah, ukuran butiran, bentuk butiran,

rapat massa, serta bentuk geometri rongga pori.

Menurut Bowles (1989), permeabilitas suatu bahan penting untuk:

a. Mengevaluasi jumlah rembesan (seepage) yang melalui bendungan

dan tanggul sampai ke sumur air.

b. Mengevaluasi daya angkut atau gaya rembesan di bawah struktur

hidrolik untuk analisis stabilitas.

c. Menyediakan kontrol terhadap kecepatan rembesan sehingga partikel

tanah berbutir halus tidak tererosi melalui massa tanah.

d. Studi mengenai laju penurunan (konsolidasi) dimana perubahan

volume tanah terjadi pada saat air tersingkir dari rongga tanah saat

proses terjadi pada suatu gradien tertentu.

Sumarno (2003) mengatakan bahwa hubungan antara pemadatan dan

permeabilitas adalah pada kadar air optimum. Koefisien permeabilitas akan

8

turun dengan naiknya tingkat pemadatan dan akan mencapai koefisien terkecil

pada kadar air optimum. Pada kondisi kadar air setelah optimum, koefisien

permeabilitas cenderung mengalami sedikit kenaikan dengan menurunnya

tingkat pemadatan.

Koefisien permeabilitas untuk tanah berbutir kasar dapat ditentukan dari

uji constant head permeameter dan untuk tanah berbutir halus digunakan uji

falling head permeameter. Uji tersebut telah distandarisasikan pada suhu air

20°C, karena viskositas air bervariasi dari suhu 4°C sampai 30°C (Craig,

1991). Nilai permeabilitas tanah pada temperatur 20°C dapat dilihat pada

Tabel 1 dan klasifikasi permeabilitas dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 1. Nilai permeabilitas tanah pada temperatur 20°C

Jenis Tanah Permeabilitas

(cm/detik)

Kerikil butiran kasar

Kerikil butiran halus, kerikil butiran kasar

bercampur butiran sedang

Pasir butiran halus, debu longgar

Debu padat, debu berliat

Liat berdebu, liat

10 - 103

10-2

- 10

10-4

– 10-2

10-5

– 10-4

10-8

– 10-5

Sumber: Hardiyatmo, 1992

Tabel 2. Klasifikasi permeabilitas

Permeabilitas

(cm/jam)

Kelas

< 0.125 Sangat rendah

0.125 – 0.5 Rendah

0.5 – 2.0 Agak rendah

2.0 – 6.35 Sedang

6.35 – 12.7 Agak cepat

12.7 – 25.4 Cepat

>25.4 Sangat cepat

Sumber: Sitorus et al. (1980) dalam Ishak (1991)

4. Berat Jenis Partikel Tanah

Hardiyatmo (1992) mendefinisikan berat jenis partikel (spesific gravity

(Gs)) sebagai perbandingan antara berat volume butiran padat (γs) dengan

berat volume air (γw) pada temperatur 4°C. Berat jenis dari berbagai jenis

9

tanah berkisar antara 2.65 – 2.75. Tanah tak berkohesi biasanya nilai berat

jenisnya adalah 2.67, sedangkan untuk tanah kohesif tak organik berkisar

antara 2.68 – 2.72. Nilai berat jenis tanah dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Berat jenis partikel tanah

Jenis tanah Berat jenis partikel

(g/cm3)

Kerikil

Pasir

Lanau tak organik

Lanau organik

Lempung tak organik

Humus

Gambut

2.65 – 2.68

2.65 – 2.68

2.62 – 2.68

2.58 – 2.65

2.68 – 2.75

1.37

1.25 – 1.80

Sumber: Hardiyatmo, 1992

5. Berat Isi Tanah (Bulk Density)

Menurut Hakim et al (1986), Berat isi tanah merupakan salah satu

indikator kepadatan tanah. Semakin padat suatu tanah, maka nilai berat isi

tanah semakin besar dan mengakibatkan tanah semakin sulit untuk

melewatkan air atau ditembus akar tanaman. Hal ini disebabkan oleh ruang

pori yang terdapat di dalam tanah sedikit dan berupa pori mikro.

Berat isi tanah basah (wet bulk density= ρt) merupakan total massa

dibagi dengan total volume tanah. Akan tetapi, total massa akan bervariasi

dengan jumlah air yang ada di dalam tanah, sehingga berat isi tanah kering

(dry bulk density = ρd) umumnya digunakan dan didefinisikan sebagai massa

tanah kering oven (105°C, selama 24 jam) dibagi dengan total volume tanah.

Nilai berat isi kering selalu lebih kecil daripada nilai berat isi basah. Nilai

berat isi kering bervariasi dari 1000 sampai 1800 kg/m3. Semakin halus

partikel tanah atau semakin tinggi kandungan bahan organik maka bulk

density akan semakin rendah. Akan tetapi, jika kepadatan tanah sangat padat

maka tanah bertekstur halus menunjukkan berat isi kering yang lebih besar

daripada tanah bertekstur kasar (Kalsim dan Sapei, 2003).

6. Porositas (n) dan Angka Pori (e)

Porositas merupakan perbandingan antara volume pori dan volume total

yang dinyatakan dalam suatu desimal atau persentase (Dunn et al., 1980).

10

Umumnya porositas tanah berkisar antara 0.3 – 0.75, tetapi untuk tanah

gambut nilai porositasnya dapat lebih besar dari 0.8 (Terzaghi, 1947 dalam

Hardiyatmo, 1992). Hal yang lebih penting dari porositas adalah sebaran

ukuran pori. Tanah berpasir dan tanah berliat mungkin mempunyai porositas

yang hampir sama, tetapi sifat-sifat yang berhubungan dengan simpanan air,

ketersediaan air, dan aliran air tanah berbeda. Hal ini disebabkan karena tanah

pasir diameter porinya relatif besar daripada tanah liat. Diameter pori menurut

Kalsim dan Sapei (2003) dapat diklasifikasikan sebagai:

a. Pori makro (> 100 µm), dapat dilihat dengan mata telanjang sangat

penting untuk aerasi dan drainase (aliran gravitasi) tanah.

b. Pori meso (30-100 µm), efektif dalam gerakan air baik vertikal ke

atas maupun ke bawah (aliran kapiler).

c. Pori mikro (< 30 µm), dapat menahan air pada periode kering dan

melepaskannya dengan sangat lambat.

Angka pori (void ratio) didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara

volume pori dengan volume padatan. Angka pori biasanya dinyatakan dalam

bentuk desimal (Kalsim dan Sapei, 2003).

7. Potensial Air Tanah

Muka air tanah (water table) atau phreatic surface adalah suatu batas

dalam tanah dimana tekanannya sama dengan tekanan atmosfer. Daerah di

atas tanah disebut zona tak jenuh, meskipun terdapat sedikit batas tanah dalam

keadaan jenuh karena adanya proses kenaikan kapiler. Air dalam zona tak

jenuh disebut lengas tanah (soil moisture), sedangkan istilah air tanah (ground

water) umumnya berkaitan dengan air dalam daerah jenuh di bawah muka air

tanah (Kalsim dan Sapei, 2003).

Tingkat energi air tanah bervariasi sangat besar. Perbedaan tingkat

energi air tanah memungkinkan air bergerak dari satu zona ke zona lainnya

dalam tanah. Air tanah bergerak dari tempat dengan tingkat energi yang tinggi

(misalnya muka air tanah) ke tempat energi yang rendah (misalnya tanah

kering). Dengan mengetahui tingkat energi dari beberapa tempat di dalam

profil tanah, maka dapat diprediksi pergerakan air tanah (Hakim et al., 1986).

11

Potensial air tanah menurun dengan meningkatnya kandungan air (makin

banyak air tanah, makin berkurang energi yang diperlukan untuk menahan air

di dalam tanah). Liat yang memiliki nilai pF = 2.0, menggambarkan kenyataan

bahwa tanah liat kehilangan air secara lebih berangsur-angsur dibandingkan

pasir yang berarti bahwa tanah liat mengikat air lebih banyak (Sutisna, 2006).

Daya ikat tanah (pF) terhadap air setelah pemadatan lebih kecil

dibandingkan dengan daya ikat tanah (pF) terhadap air pada kapasitas lapang.

Hal ini ditunjukkan dengan kadar air untuk pF yang sama pada kedalaman

yang sama antara kapasitas lapang dengan tanah yang sudah mengalami

pemadatan, maka akan terlihat bahwa kadar air tanah yang telah dipadatkan

jauh lebih kecil dibandingkan dengan tanah pada kapasitas lapang (Herlina,

2003).

C. Sifat Mekanik Tanah

1. Pemadatan Tanah

Pemadatan tanah adalah suatu proses di mana udara dari pori-pori

dikeluarkan dengan salah satu cara mekanis. Cara mekanis yang dipakai untuk

memadatkan tanah dapat bermacam-macam, yaitu di lapangan biasanya

dipakai cara menggilas, sedangkan di laboratorium dipakai cara memukul.

Untuk setiap daya pemadatan tertentu kepadatan yang tercapai tergantung

pada kadar airnya. Bila kadar air rendah, maka tanah akan keras atau kaku

sehingga sulit dipadatkan. Bila kadar air ditambah maka air itu akan berfungsi

sebagai pelumas sehingga tanah akan semakin mudah dipadatkan (Wesley,

1973).

Pada kadar air tinggi kepadatannya akan menurun karena pori-pori tanah

menjadi penuh terisi oleh air yang tidak dapat dikeluarkan dengan cara

memadatkan. Kepadatan tanah biasanya diukur dengan menentukan berat isi

keringnya, bukan dengan menentukan angka porinya. Lebih tinggi berat isi

kering berarti lebih kecil angka pori dan lebih tinggi derajat kepadatannya.

Jadi, untuk menentukan kadar air optimum biasanya dibuat grafik hubungan

berat kering terhadap kadar air (Wesley, 1973).

Terzaghi dan Peck (1987) menyatakan bahwa tingkat pemadatan

tertinggi diperoleh apabila kadar air mempunyai suatu nilai tertentu yang

12

disebut kadar kelembaban optimum (optimum moisture content) dan prosedur

untuk mempertahankan agar kadar air mendekati nilai optimumnya selama

pemadatan timbunan dikenal sebagai kontrol kadar kelembaban (moisture

content control).

Pemadatan tanah terjadi apabila proses mekanis yang menyebabkan

partikel tanah semakin mendekat. Hal-hal yang mempengaruhi pemadatan

tanah adalah kadar air (water content), keragaman ukuran butiran tanah

(distribution of soil particles) dan macam usaha pemadatan (compactive

effort) (Lambe, 1951 dalam Koga, 1991).

Pengujian pemadatan di laboratorium dapat dilakukan dengan beberapa

metode yang didasarkan pada perbedaan cara pelaksanaan pemadatannya,

seperti (Sosrodarsono dan Takeda, 1976):

a. Pemadatan tumbuk yaitu pemadatan yang dilakukan dengan

menjatuhkan sebuah penumbuk di atas contoh bahan.

b. Pemadatan tekan, yaitu pemadatan yang didasarkan pada prinsip

menekan contoh bahan dengan dongkrak hidrolis.

c. Pemadatan getar, yaitu pemadatan yang menggunakan daya getaran

mesin vibrasi pada contoh tanah.

Dari ketiga metode pengujian tersebut, yang paling luas penggunaannya

adalah metode penumbukan dan dianggap sebagai penumbukan standar. Hal

tersebut disebabkan karena peralatannya yang cukup sederhana demikian juga

pelaksanaan pengujiannya (Sosrodarsono dan Takeda, 1976).

2. Konsistensi Tanah

Istilah konsistensi berhubungan dengan derajat adhesi antara partikel

tanah dan tahanan yang muncul guna melawan gaya yang cenderung berubah

atau meruntuhkan agregat tanah. Konsistensi tanah biasa dinyatakan dengan

batas cair dan batas plastis (disebut juga batas Atterberg).

Konsistensi tanah menunjukkan kekuatan daya kohesi butir-butir tanah

dan daya adhesi butir-butir tanah dengan benda lain (Hardjowigeno, 1987).

Atterberg (1991) dalam Sunggono (1984) memberikan cara untuk

menggambarkan batas-batas konsistensi dari tanah berbutir halus dengan

mempertimbangkan kandungan kadar airnya, yaitu:

13

a. Batas cair (liquit limit = LL), menyatakan kadar air minimum di mana

tanah masih dapat mengalir di bawah beratnya atau kadar air tanah

pada batas antara keadaan cair ke keadaan plastis. Pengukuran batas

cair dilakukan dengan menggunakan metode standar.

b. Batas plastis (plastic limit = PL), menyatakan kadar air minimum di

mana tanah masih dalam keadaan plastis atau kadar air minimum di

mana tanah dapat digulung-gulung sampai diameter 3.1 mm (1/8

inchi).

c. Indeks plastis (plasticity index = PI), menunjukkan kadar air tanah

pada saat tanah dalam kondisi plastis.

Konsistensi tanah tergantung pada tekstur, jumlah koloid anorganik dan

organik, struktur serta kandungan air tanah. Dengan berkurangnya kandungan

air, umumnya tanah akan kehilangan sifat melekat (stickness) dan

plastisitasnya sehingga dapat menjadi gembur (friable) dan lunak (soft)

(Hakim et al., 1986). Nilai indeks plastisitas dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Nilai indeks plastisitas (PI) dan jenis tanah

PI Sifat Jenis tanah Kohesi

0 Nonplastis Pasir Non kohesif

< 7 Plastisitas rendah Lanau Kohesif sebagian

7 – 17 Plastisitas sedang Lempung berlanau Kohesif

> 17 Plastisitas tinggi Lempung Kohesif

Sumber: Hakim et al., 1986

3. Kuat Geser Tanah

Kekuatan geser tanah adalah salah satu kekuatan tanah yang diperlukan

untuk berbagai hal dalam perencanaan bangunan. Ada empat tipe keruntuhan

geser tanah yang dapat didefinisikan dalam pengertian tingkah laku tegangan-

regangan yaitu geser, tekanan, tegangan, dan aliran plastis. Bila tegangan

geser suatu tubuh tanah melebihi suatu titik kritis tertentu, maka tanah akan

runtuh (Gill dan Vandenberg, 1968 dalam Sutisna, 2006).

Parameter kuat geser tanah diperlukan untuk menganalisis daya dukung

tanah, stabilitas lereng, dan tegangan dorong untuk dinding penahan air.

Menurut Coulomb (1776) dalam Hardiyatmo (1992), ada dua proses mekanis

yang bereaksi menentukan puncak kekuatan geser yaitu tekanan dan

14

kohesinya. Total kekuatan geser adalah penjumlahan dari kedua komponen

tersebut yang dinyatakan pada persamaan berikut:

τ = c + σ tan θ.......................................................................................(1)

di mana:

τ = Kekuatan geser (kN/m2)

c = Kohesi (kN/m2)

σ = Tekanan normal pada permukaan geser (kN/m2)

θ = Sudut geser (º)

Metode yang sering digunakan untuk menentukan kekuatan geser tanah

antara lain uji geser langsung (direct sshear test), uji triaksial (triaksial test),

uji tekan bebas (unconfined compression test), dan uji geser baling (vane

shear test) (Sunggono, 1984).

Bowles (1989) menyatakan beberapa faktor yang mempengaruhi nilai

kuat geser tanah antara lain:

a. Tekanan efektif atau tekanan antar butir.

b. Saling keterkuncian antar partikel jadi, partikel – partikel yang

bersudut akan lebih saling terkunci dan memiliki kuat geser yang

lebih tinggi (θ yang lebih besar ) daripada partikel – partikel yang

bundar yang dijumpai pada tebing – tebing atau deposit – deposit

glasial.

c. Kemampuan partikel atau kerapatan.

d. Sementasi partikel yang terjadi secara alamiah atau buatan.

e. Daya tarik antar partikel atau kohesi.

f. Kadar air tanah untuk tanah kohesif.

g. Kualitas contoh (berhubungan dengan gangguan, retakan, celah, dan

hal-hal yang serupa).

h. Metode pengujian yang dilakukan.

i. Pengaruh – pengaruh lainnya seperti kelembaban, temperatur,

keterampilan operator, motivasi pekerja laboratorium, dan kondisi

peralatan laboratorium.

15

D. Tanggul

Tanggul merupakan salah satu bentuk dari bendungan urugan homogen.

Dikatakan demikian karena tanggul mempunyai bahan pembuat dan bentuk

yang hampir sama dengan bendungan. Pembuatan tanggul merupakan salah

satu usaha dalam konservasi tanah dan air. Tanggul berfungsi untuk

melindungi daerah irigasi dari banjir yang disebabkan oleh sungai,

pembuangan yang besar atau laut (DPU, 1986).

DPU (1986) menyatakan bahwa rembesan terjadi apabila tubuh tanggul

harus mengatasi beda tinggi muka air dan jika aliran yang diakibatkannya

meresap ke dalam tanah di sekitar tanggul. Aliran ini mempunyai pengaruh

yang merusakkan stabilitas tanggul karena terangkutnya bahan – bahan halus

dapat menyebabkan erosi bawah tanah. Jika erosi bawah tanah sudah terjadi,

maka terbentuk jalur rembesan antara bagian hulu dan bagian hilir tanggul.

Keadaan ini akan mengakibatkan kerusakan sebagai akibat terkikisnya tanah

pondasi. Apabila garis rembesan memotong lereng hilir suatu tanggul, maka

akan terjadi aliran-aliran filtrasi keluar menuju permukaan lereng tersebut dan

terlihat gejala keruntuhan atau longsoran kecil pada permukaan lereng hilir

(Sosrodarsono dan Takeda, 1977).

Dimensi tanggul menurut DPU (1986) adalah sebagai berikut:

a. Tinggi Tanggul (Hd)

Tinggi tanggul merupakan beda tinggi tegak antara puncak dan bagian

bawah dari pondasi tanggul. Permukaan pondasi adalah dasar dinding kedap

air atau dasar zona kedap air. Apabila pada tanggul tidak terdapat dinding

atau zona kedap air, maka yang dianggap permukaan pondasi adalah garis

perpotongan antara bidang vertikal yang melalui tepi hulu mercu tanggul

dengan permukaan pondasi alas tanggul tersebut. Mercu adalah bidang teratas

dari suatu tanggul yang tidak dilalui oleh luapan air dari saluran.

b. Tinggi Jagaan (Hf)

Tinggi jagaan merupakan perbedaan antara elevasi permukaan

maksimum rencana air dalam saluran dengan elevasi mercu tanggul. Elevasi

permukaan maksimum rencana merupakan elevasi banjir rencana dalam

16

saluran. Elevasi permukaan air maksimum rencana adalah elevasi yang paling

tinggi yang diperkirakan akan dicapai oleh permukaan air saluran tersebut.

c. Kemiringan Lereng (Talud)

Kemiringan rata-rata lereng tanggul (hulu dan hilir) adalah

perbandingan antara panjang garis vertikal yang melalui puncak dan panjang

garis horizontal yang melalui tumit masing-masing lereng tersebut. Crag

(1991) menyatakan bahwa kemiringan saluran biasanya ditentukan oleh

keadaan topografi. Dalam berbagai hal, kemiringan ini dapat pula tergantung

kegunaan saluran, misalnya saluran irigasi, persediaan air minum, dan proyek

pembangkit. Pada Tabel 5 memuat kemiringan talud yang dapat dipakai pada

berbagai jenis bahan urugan.

Tabel 5. Kemiringan talud untuk tinggi maksimum 10 m

Bahan Urugan

Kemiringan lereng

Vertikal : Horizontal

Hulu Hilir Urugan homogen 1 : 3.00 1 : 2.25 Urugan batu dengan inti liat atau dinding diafragma 1 : 1.50 1 : 1.25 Kerikil-kerikil dengan inti liat atau dinding diafragma 1 : 2.50 1 : 1.75

Sumber: DPU (1994)

Sekelompok garis aliran dan garis ekuipotensial disebut dengan jaring

arus. Suatu garis ekupotensial adalah garis – garis yang mempunyai tinggi

tekanan yang sama (h konstan). Kemiringan garis equipotensial adalah tegak

lurus terhadap garis aliran. Pada tanah yang seragam hal ini selalu benar,

sehingga rembesan air di dalam tanah dapat digambarkan sebagai deretan

garis equipotensial dan deretan garis aliran yang saling berpotongan secara

tegak lurus. Gambar 5 merupakan contoh jaringan aliran dalam tubuh tanggul

(Wesley, 1973).

17

Gambar 5. Jaringan aliran dalam tubuh tanggul

E. Stabilitas Lereng

Stabilitas atau kemantapan lereng dipengaruhi oleh gaya penggerak dan

gaya penahan yang ada pada lereng tersebut. Gaya penggerak adalah gaya

yang mempercepat terjadinya longsor pada lereng, sedangkan gaya penahan

adalah gaya yang mempertahankan kemantapan dari suatu lereng. Jika gaya

penahan lebih besar daripada gaya penggerak, maka lereng tersebut tidak akan

mengalami gangguan atau dapat dikatakan bahwa lereng tersebut mantap

(Das, 1998).

Secara alamiah, tanah atau lereng umumnya berada pada keseimbangan

terhadap gaya-gaya yang bekerja. Apabila ada sesuatu hal yang

mengakibatkan perubahan keseimbangan, maka tanah atau lereng akan

berusaha untuk mencapai keseimbangan baru dengan cara degradasi atau

pengurangan beban, terutama dalam bentuk longsoran atau gerakan lain

sampai tercapai keseimbangan baru. Gaya-gaya gravitasi dan rembesan

(seepage) cenderung menyebabkan ketidakstabilan (instability) pada lereng

alami, pada lereng yang dibentuk dengan cara penggalian, dan pada lereng

tanggul serta bendungan tanah (Craig, 1991).

Cara yang digunakan untuk menghitung kemantapan lereng adalah

suatu “limit equilibrium method” (cara keseimbangan batas), yaitu kita hitung

besarnya kekuatan geser yang diperlukan untuk mempertahankan kemantapan

18

dan kita bandingkan dengan kekuatan geser yang ada. Dari perbandingan ini

kita mendapatkan fator keamanan.

Pada permulaan kita anggap bahwa akan terjadi kelongsoran pada suatu

bidang gelincir tertentu, dan kita hitung gaya atau momen yang mencoba

menyebabkan kelongsoran pada bidang tersebut akibat berat tanah. Ini disebut

gaya penggerak (sliding force) atau momen penggerak (turning moment).

Selanjutnya dihitung gaya atau momen yang melawan kelongsoran akibat

kekuatan geser tanah yang biasa di sebut momen melawan (resisting moment).

Dengan menggabungkan kedua kedua momen ini kita dapat menentukan

faktor keamanan terhadap kelongsoran pada bidang geser yang bersangkutan

(Wesley, 1973).

Gambar 6. Metode irisan

Pada Gambar 6 ditinjau lereng dan bidang gelincirnya. Untuk melakukan

perhitungan biasanya lereng perlu di bagi dalam beberapa segmen agar

ketidakseragaman tanah dapat diperhitungkan dan gaya normal pada bidang

geser dapat ditentukan.

19

Momen penggerak segmen (Wesley, 1973) = Wx...........................................(2)

Momen penggerak seluruhnya diperoleh dengan menjumlahkan momen dari

setiap segmen.

Momen penggerak seluruhnya = Σ Wx...........................................................(3)

= Σ W R sin α.................................................(4)

Faktor keamanan (Fs) adalah perbandingan antara kekuatan geser yang

ada dengan kekuatan geser yang diperlukan untuk mempertahankan

kemantapan. Jika kekuatan geser = τ, maka kekuatan geser untuk

mempertahankan kemantapan = S/Fs (Wesley, 1973). Jika S adalah gaya pada

dasar segmen, maka:

S = (τ l)/Fs.........................................................................................(5)

Sehingga momen melawan segmen = ((τ l)/ Fs)/ R.................................(6)

Momen melawan seluruhnya = Σ (τ l/ Fs) R.................................(7)

= (R/ Fs) Σ τ l.................................(8)

Dengan persamaan momen (4) dan (8), maka

R Σ W sin α = (R/ Fs) Σ τ l ..............................................................................(9)

sehingga Fs = (Σ τ l)/ (Σ W sin α)...............................................................(10)

dengan:

Fs = Faktor keamanan

τ = Kekuatan geser (kgf/cm2)

l = Lebar irisan (cm)

W = Berat normal (kgf/cm)

Α = Sudut yang terbentuk antara titik tengah dasar irisan dengan garis

vertikal dari titik pengamatan (º)

R = Jari – jari busur lingkaran (cm)

x = Jarak horisontal segmen terhadap titik acuan

Pada cara Fellenius, besarnya P (gaya normal) ditentukan dengan

menguraikan gaya – gaya lain dalam arah garis bekerja P, yaitu:

P = (W + xn – xn+1) cos α – ( En – En+1) sin α.....................................(11)

= W cos α + (xn – xn+1) cos α – (En – En+1) sin α.............................(12)

Nilai (xn – xn+1) cos α – (En – En+1) sin α dianggap sama dengan nol, sehingga

P = W cos α.

20

maka, Fs= Σ (c'l + (W cos α – ul) tan θ))...................................(13)

Tekanan air pori (u) akan dihitung jika terjadi pembasahan (air merembes).

Pada cara Fellenius dianggap bahwa resultan gaya pada batas vertikal segmen

bekerja dalam arah sejajar dengan dasar segmen.

Pada cara Bishop besarnya P diperoleh dengan menguraikan gaya – gaya

lain pada arah vertikal, yaitu:

- – – )sinα– ulcos α....(14)

Maka,

(P – ul) = – …....….………..(15)

Pada cara Bishop, nilai – dianggap sama dengan nol, sehingga:

P – ul = W – l )…………………………………..(16)

maka dengan mensubtitusikan l = b sec α

Fs = – )……….(17)

Dengan kata lain, pada cara Bishop dianggap bahwa resultan gaya –

gaya pada batas vertikal segmen bekerja pada arah horisontal. Dengan

anggapan ini, karena faktor keamanan pada setiap segmen dijadikan sama,

maka besarnya (En – En+1) menjadi tentu, sehingga P dapat diketahui.

Nilai Fs pada persamaan (17) terdapat di kedua sisinya yaitu di kanan

dan di kiri. Oleh karena itu, untuk menghitung besarnya Fs harus dipakai cara

iterasi (ulangan), yaitu di ambil nilai Fs sebagai percobaan. Nilai Fs yang

diperoleh kemudian dimasukkan di bagian sebelah kanan pada persamaan (17)

dan dilakukan perhitungsn dengan nilai Fs yang didapatkan dari perhitungan

sebelumnya. Biasanya perhitungan ini hanya diulang sebanyak dua kali.

Nilai Fs yang diperoleh dengan cara Fellenius selalu lebih kecil daripada

nilai yang diperoleh dengan cara Bishop. Selisih antara keduanya banyak

dipengaruhi oleh faktor besarnya tegangan air pori dan besarnya θ. Makin

besar tegangan air pori dan θ, maka makin besar selisih antara faktor

keamanan menurut cara Fellenius dan cara Bishop (Wesley, 1973).

21

F. Program GEO-SLOPE

Geo-slope adalah suatu program dalam bidang geoteknik dan modeling

geo-environment yang dibuat oleh Geo-slope Internasional, Kanada pada

tahun 2002. Program Geo-slope ini sendiri terdiri dari Slope/W, Seep/W,

Sigma/W, Quake/W, Temp/W dan Ctran/W yang mana satu sama lainnya

saling berhubungan sehingga dapat dianalisa dalam berbagai jenis

permasalahan dengan memilih jenis program yang sesuai untuk tiap – tiap

masalah yang berbeda (http://www.geoslope.com). Pengertian untuk tiap

program tersebut:

1. Slope/W adalah suatu software untuk menghitung faktor keamanan dan

stabilitas lereng.

2. Seep/W adalah suatu software untuk meneliti rembesan bawah tanah.

3. Sigma/W adalah suatu software untuk menganalisa tekanan geoteknik dan

masalah deformasi.

4. Quake/W adalah suatu software untuk menganalisa gempa bumi yang

berpengaruh terhadap perilaku tanggul, lahan, kemiringan lereng.

5. Temp/W adalah suatu software untuk menganalisa masalah geotermal.

6. Ctran/W adalah suatu software yang dapat digunakan bersama dengan

Seep/W untuk model pengangkutan zat – zat pencemar.

Slope/W adalah program yang memiliki kualitas ketajaman gambar 32-

bit, software gratis yang beroperasi di bawah Microsoft Windows. Dengan

lingkungan aplikasi windows yang sangat dikenal banyak orang dengan

konsep yang simple dan dinamis, maka dimungkinkan setiap orang dengan

mudah belajar dan menggunakan Slope/W baik secara tutorial maupun

aplikatif (http://www.geo-slope.com, 2004).

Slope/W merupakan suatu software yang menggunakan teori

keseimbangan batas (limit equilibrium theory) yang digunakan dalam

menganalisa stabilitaas lereng dan menghitung nilai faktor keamanan tanggul.

Perumusan Slope/W yang menyeluruh membuat program ini memungkinkan

dengan mudah meneliti permasalahan stabilitas lereng, baik yang sederhana

maupun yang kompleks dengan menggunakan berbagai metode untuk

mengkalkulasi faktor keamanan tersebut. Slope/W dapat diaplikasikan dalam

http://www.geoslope.com/

http://www.geo-slope.com/

22

menganalisis dan mendesain pada bidang geoteknik, sipil, hidrogeologika, dan

proyek pembangunan bendung.

Secara umum, metode analisis stabilitas lereng yang digunakan dalam

Slope/W mengikuti beberapa metode yang ada, diantaranya metode Ordinary

(Fellenius), metode Bishop, metode Janbu, metode Spencer, metode

Morgenstern-Price, metode Crops of Engineering, metode Lowe-Karafiath,

metode keseimbangan batas, dan metode tekanan terbatas. Slope/W

merupakan perumusan yang menggabungkan dua persamaan faktor keamanan

yaitu gaya keseimbangan dan momen irisan. Berdasarkan pemakaian

persamaan gaya antar irisan, faktor keamanan untuk semua metode dapat

ditentukan dengan menggunakan dua persamaan tersebut. Slope/W terintegrasi

dengan Seep/W, Vadose/W, Sigma/W, dan Quake/W. Sebagai contoh, untuk

menentukan faktor keamanan suatu lereng yang dipengaruhi oleh adanya

tekanan air pori, analisis stabilitas dapat menggunakan data hasil perhitungan

Seep/W.

Dari hasil akhir program Slope/W dapat diketahui besar nilai faktor

keamanan suatu lereng dan mengetahui kondisi stabilitas lereng yang ada,

sehingga diharapkan dapat menyelesaikan masalah-masalah geoteknik yang

berhubungan dengan kestabilan tanah atau lereng, terutama pada bidang

pertanian.

23

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika - Mekanika Tanah

dan Laboratorium Hidrolika Departemen Teknik Pertanian, Fakultas

Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian dilaksanakan

pada Mei – Agustus 2009.

B. Bahan dan Alat

1. Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini :

a. Contoh tanah Gleisol yang berasal dari daerah Kebon Duren, Depok.

b. Acrylic, lem, pipa, selang, besi siku dan bambu untuk membuat kotak

model

c. Air destilasi, larutan H2O2, dan sodium silikat

2. Alat

a. Cangkul

b. Pelantak (rammer)

c. Wadah/ ember

d. Pisau

e. Timbangan

f. Oven

g. Satu set saringan 840 µm,

420 µm, 250 µm, 105

µm, dan 75 µm

h. Penyemprot air

i. Ring sample

j. Kotak tumbuk manual

k. Cawan

l. Sendok pengaduk

m. Gelas ukur

n. Stopwatch

o. Alat uji kuat geser tanah

p. Proctor

q. Desikator

r. Komputer

C. Metode Pelaksanaan

1. Rancangan Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dengan tahapan yang sama dengan penelitian

terdahulu, tetapi pada penelitian ini tidak menggunakan drainase. Tahapan

penelitian disajikan pada Gambar 7.

24

Gambar 7. Diagram alir penelitian

ya

tidak

tidak

ya

Program Geo-slope

(Slope/W)

Selesai

Pembongkaran model tanggul

Pengeringan tanah

Pengambilan foto dan pengukuran debit rembesan

Model tanggul dialiri air

Pembuatan model tanggul

Uji Kuat geser dan Permeabilitas

Nilai c dan θ

Analisis stabilitas lereng

Uji tumbuk manual

RC > 90 %

Pengukuran konsistensi tanah

Uji pemadatan standar

Mulai

Pengambilan contoh tanah lalu dikeringudarakan

Pengukuran sifat fisik tanah

Nilai Faktor keamanan (Fs)

25

%100xmm

mmw

cb

ba

2. Pengambilan contoh tanah

Contoh tanah yang diambil dikategorikan menjadi contoh tanah

terganggu dan tidak terganggu. Untuk bahan timbunan model tanggul

digunakan contoh tanah tidak utuh (terganggu). Contoh tanah tersebut diambil

dengan menggunakan cangkul pada kedalaman 20-40 cm, kemudian tanah

dikeringudarakan agar kadar airnya berkurang sehingga memudahkan dalam

pengayakan. Tanah yang kering selanjutnya disaring dengan menggunakan

saringan 4760 µm yang sesuai dengan uji pemadatan standar JIS A 1210 -

1980. Setelah disaring kadar air tanah di ukur. Jika kadar air tanah telah

mencapai kadar air optimum, tanah dimasukkan ke dalam kantong plastik dan

ditutup rapat. Jika kadar air tanah kurang dari kadar air optimum, maka

dilakukan penambahan air dengan menggunakan penyemprot air.

3. Pengukuran Kadar Air

Pengukuran kadar air pada contoh tanah dilakukan dengan metode

gravimetrik atau dengan menggunakan metode JIS A 1203-1978. Kadar air

tanah secara gravimetrik dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Kalsim

dan Sapei, 2003):

......................................................................(18)

di mana :

w = kadar air tanah (%)

ma = berat basah tanah dan wadah (g)

mb = berat tanah kering dan wadah (g)

mc = berat wadah (g)

4. Analisis ukuran partikel

Analisis ukuran partikel dilakukan untuk menentukan sebaran ukuran

setiap butir partikel tanah. Sebaran ukuran partikel ditentukan oleh variasi

diameter partikel dan persentase berat setiap fraksi terhadap berat total.

Metode yang digunakan untuk analisis ukuran partikel adalah metode

yang merupakan standar JIS A 1204 -1980. Tanah yang lolos saringan 2000

µm (2 mm) diukur kadar air dan konstanta hydrometernya. Dalam pengukuran

konstanta hydrometer, tanah ditambahkan larutan H2O2 6% sebanyak 100 ml

dengan tujuan untuk menghilangkan bahan organiknya. Larutan tanah

26

)18......(..........................................................................................V

Wb

t

)19.....(................................................................................)100(

100

w

t

d

dimasukkan ke dalam oven dan didiamkan selama 1 jam, kemudian

ditambahkan air destilasi sebanyak 100 ml. Larutan didiamkan selama ±18

jam, kemudian dipindahkan ke wadah pengaduk (stirer), lalu ditambahkan

larutan sodium silikat 5% sebanyak 20 ml dan air destilasi sampai ¾ bagian

wadah. Tanah diaduk selama 10 menit, kemudian dipindahkan ke dalam gelas

ukur yang berukuran 1000 ml. Pembacaan hydrometer dilakukan pada selang

waktu 0.5, 1, 2, 5, 15, 30, 60, 240, dan 1440 menit.

Dari pembacaan hydrometer diketahui diameter dan persentase fraksi

tanah yang digambarkan pada grafik semilog. Dari hasil grafik yang diperoleh

dapat diketahui nilai tekstur tanah tersebut. Peralatan untuk analisis ukuran

partikel dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Alat dan bahan analisis ukuran partikel

5. Kerapatan isi tanah (Bulk Density)

Pengukuran berat isi dilakukan pada contoh tanah utuh di mana berat isi

merupakan berat tanah kering oven yang terdapat dalam volume tanah utuh.

Perhitungan berat isi menggunakan persamaan berikut (Sunggono, 1984):

di mana:

ρt = berat isi basah (g/cm3)

ρd = berat isi kering (g/cm3)

27

Wb = berat tanah basah (g)

V = volume tanah (cm3)

w = kadar air (%)

Pada uji pemadatan, nilai berat isi kering maksimum dari beberapa

selang kadar air merupakan tingkat kepadatan maksimum dari suatu

pemadatan. Kadar air pada berat isi maksimum tersebut merupakan kadar air

optimum dari suatu pemadatan.

6. Pengujian Konsistensi Tanah

d. Batas cair (liquit limit = LL)

Pengujian batas cair dilakukan dengan cara meletakkan contoh tanah

yang sudah disaring ke permukaan gelas, kemudian ditambahkan air destilasi

dan diaduk sehingga membentuk pasta. Pasta tanah dimasukkan ke dalam

mangkuk, kemudian dibuat goresan sampai mengenai bagian bawah dari

mangkuk. Alat penentu batas cair diputar dengan kecepatan tertentu sampai

goresan pada tanah bertemu dan dihitung jumlah ketukannya. Pengukuran

kadar air dilakukan secara gravimetrik dengan mengambil sedikit contoh

tanah dari mangkuk. Jika kadar air telah diketahui, maka dibuat suatu grafik

kadar air terhadap banyaknya ketukan. Batas cair yang didapatkan adalah

kadar air dengan jumlah ketukan sebanyak 17.

e. Batas plastis (plastic limit = PL)

Metode pengukuran yang digunakan untuk penentuan batas plastis

adalah metode standar JIS A 1206-1970. Jika tanah yang telah digulung-

gulungkan telah mencapai diameter tersebut dan tidak pecah, pekerjaan

diulang dengan menambahkan sedikit tanah kering. Jika diameter tanah

kurang dari 3 mm dan pecah, maka pekerjaan dihentikan dan tanah diukur

kadar airnya. Nilai kadar air tanah yang didapatkan merupakan batas plastis

tanah yang dicari.

f. Indeks plastis (plasticity index = PI)

Indeks plastis menunjukkan nilai kadar air tanah pada saat tanah dalam

kondisi plastis. Jika tanah mempunyai interval kadar air yang kecil di daerah

plastis, maka tanah itu disebut tanah kurus. Sebaliknya, jika tanah mempunyai

interval kadar air yang besar di daerah plastis, maka tanah itu disebut tanah

28

)23......(......................................................................V

LNHWCE

)24(..............................%.........100

umlaboratoridipercobaanmaks

lapanganRC

d

d

gemuk (Bowles, 1989). Nilai-nilai batas cair dan plastis yang diperoleh

diplotkan dalam grafik plastisitas untuk klasifikasi tanah yang diuji. Sistem

klasifikasi yang digunakan adalah Sistem Klasifikasi Tanah Unified (Unified

Soil Classification System). Indeks plastisitas dinyatakan dengan rumus:

PLLLPI ..........................................................................................(22)

7. Uji tumbuk manual

Tanah yang merupakan bahan timbunan tanggul dipadatkan dengan

menggunakan alat tumbuk manual yang mempunyai berat, tinggi jatuh,

jumlah tumbukan, jumlah lapisan, dan energi serta frekuensi penumbukan

yang telah diperhitungkan sehingga jumlah tumbukan (besar energi yang

diberikan) akan menunjukkan kepadatan maksimum dan kadar air optimum

tanah. Jumlah energi yang diberikan pada saat melaksanakan pemadatan

tanah dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Proctor, 1933 dalam

Bowles, 1989):

dimana:

CE = jumlah energi pemadatan (kJ/ m3)

W = berat palu (kg)

H = tinggi jatuh palu (m)

N = jumlah penumbukan pada setiap lapisan

L = jumlah lapisan

V = volume cetakan ( m3)

Pengujian tumbuk manual dilakukan untuk menentukan nilai ρd dari

pemadatan di lapangan, yaitu pada proses pembuatan tanggul. Nilai ρd

dihitung dengan persamaan kepadatan relatif (RC) yang didefinisikan sebagai

berikut (Bowles, 1989):

di mana:

RC = Kepadatan relatif (%)

ρd = Berat isi kering (g/m3)

29

)25......(................................................................................12

v

mmt

)26.......(................................................................................100

100

w

t

d

)27...(......................................................................100//1 wGs

t

dsat

Nilai RC berkisar antara 90 - 105 % yang ditentukan berdasarkan ρd,

sifat – sifat indeks, klasifikasi dan uji performansi. Pengujian RC ditentukan

dari percobaan di laboratorium, percobaan standar (uji proctor), dan dari

energi pemadatan.

Gambar 9. Peralatan uji tumbuk standar (uji proctor)

Uji pemadatan dilakukan dengan menggunakan alat pemadat (tumbuk)

manual seperti pada Gambar 10. Perhitungan untuk pemadatan tanah meliputi

(Bowles, 1989):

a. Berat isi basah (ρt)

b. Berat isi kering (ρd)

c. Berat isi jenuh (ρdsat)

di mana:

m1 = berat cetakan dan piringan dasar (g)

m2 = berat tanah padat, cetakan dan piringan dasar (g)

v = kapasitas cetakan (m3)

Gs = berat jenis tanah (g/cm3)

w = kadar air (%)

t = massa jenis air (g/m3)

30

ρdsat = kerapatan isi kering jenuh tanah (g/m3)

Tabel 6. Spesifikasi uji tumbuk manual

(a) (b)

Gambar 10. Kotak tumbuk manual (a) dan penumbuk (b)

8. Pembuatan model tanggul

Model dalam istilah teknologi adalah representasi suatu masalah dalam

bentuk yang lebih sederhana sehingga lebih jelas dan mudah dikerjakan.

Model yang baik cukup mengandung bagian-bagian yang perlu saja.

Menurut Hutabarat dan Budi, 2009, bentuk model dapat dinyatakan

dalam beberapa jenis, yaitu :

Model Ikonik: Model ikonik memberikan visualisasi atau

peragaan dari permasalahan yang ditinjau. Dapat berupa foto udara, maket,

grafik dan pie chart.

Model Analog: Model analog didasarkan pada keserupaan gejala

yang ditunjukkan oleh masalah dan dimiliki oleh model. Misalnya modelisasi

Elemen Satuan Nilai

Berat Rammer kg 2.05

Tinggi jatuhan m 0.3

Saringan µm 4760

Tanah yang

dicetak

Panjang m 0.4

Lebar m 0.3

Tinggi m 0.1

Energi pemadatan kJ/m3

241.33

31

)28...(................................................................................L

L

tm

l

tNNmodel

masalah lalu lintas disuatu kota dengan simulator rangkaian listrik dengan

menganalogikan arus lalu lintas terhadap arus listrik. Contoh lainnya adalah

dengan menganalogikan gelombang suara terhadap gelombang permukaan air,

sehingga karakteristik suara (akustik) dalam suatu ruangan auditorium dapat

dipelajari dengan membuat model ruangannya dan merapatkannya dalam bak

dangkal berisi air yang digetarkan.

Model Matematik/Simbolik: Model matematik/simbolik

menyatakan secara kuantitatif persamaan matematik yang mewakili suatu

masalah. Model matematik merupakan bahasa yang eksak, memberikan hasil

kualitatif, dan mempunyai aturan (rumus, cara pengerjaan) yang

memungkinkan pengembangannya lebih lanjut.

Pembuatan model matematik diawali dengan pengamatan dan

pendefinisian masalah yang biasanya dibantu bila dibuat terlebih dahulu

model ikoniknya. Kemudian memilihkan persamaan matematik yang

mewakili masalahnya, baru setelah itu menarik interpretasi dan membahas

lebih lanjut.

Model tanggul yang dibuat termasuk ke dalam model ikonik. Model

tanggul dibuat di dalam sebuah kotak model yang digunakan untuk

mengontrol kedalaman air kurang dari 1.5 m dengan lebar atas minimum

tanggul 1.5 m. Tanggul merupakan model dengan skala 1 : 12 dari ukuran

yang umum di lapangan, sedangkan kemiringan lereng dibuat 1 : 3 sesuai

dengan jenis tanahnya (Hutabarat dan Budi, 2009).

Pemadatan tanah dilakukan dengan menggunakan penumbuk (rammer)

dengan jumlah tumbukan, jumlah lapisan, dan tinggi jatuhan berdasarkan uji

tumbuk manual. Jumlah tumbukan tiap lapisan didapatkan dengan persamaan:

di mana :

Nmodel = Jumlah tumbukan tiap lapisan pada model tanggul

Nt = Jumlah tumbukan tiap lapisan pada uji tumbuk manual

Ll = Luas setiap lapisan pada model tanggul (cm2)

Ltm = Luas kotak tumbuk manual (cm2)

32

Model tanggul dibuat dalam kotak model tanggul dengan ukuran seperti

pada Tabel 7. Dimensi model tanggul yang dibuat adalah 1 : 12 dari ukuran

tanggul sebenarnya di lapangan.

Tabel 7. Dimensi tanggul

Dimensi Ukuran

lapangan Model

H (tinggi muka air), cm 150 12.5

Hf (tinggi jagaan), cm 60 5.0

Hd (tinggi tanggul), cm 210 17.5

B (lebar puncak), cm 150 12.5

L (lebar bawah), cm 1680 140.0

Hp (tinggi muka air dari

dasar tanggul), cm

180 15.0

Kemiringan 1/3 1/3

Sumber : DPU, 1986

Gambar 11. Model tanggul

9. Pengaliran Air pada kotak model

Pengaliran air pada model tanggul sesuai debit yang telah ditentukan.

Air dimasukkan ke bak terbuka dengan menggunakan pompa dan dari bak

tersebut air dialirkan ke kotak model secara gravitasi. Kelebihan air pada tubuh

tanggul dibuang melalui saluran pelimpah (spillway) sehingga tinggi muka air

dapat tetap dipertahankan. Pengamatan-pengamatan yang dilakukan adalah:

33

2

1log3.2h

h

TxA

lxax

)30.....(......................................................................)( .2020 tT KK

a. Pengambilan foto rembesan untuk mengetahui pola rembesan yang

terjadi pada tubuh tanggul. Pengambilan foto dilakukan setiap 3

menit.

b. Pengukuran debit keluar (outlet) dilakukan setelah pengaliran air ke

kotak model, sedangkan debit yang masuk (inlet) diukur sebelum air

dialirkan ke tubuh tanggul dengan tiga kali ulangan. Pengukuran

debit outlet dimulai ketika air keluar dari outlet. Pengukuran

dilakukan sampai debit air konstan.

10. Pembongkaran model tanggul

Setelah pengaliran selesai, model tanggul dibiarkan terlebih dahulu

selama beberapa waktu agar air sisa pengaliran keluar melalui outlet. Setelah

itu, sampel tanah diambil untuk selanjutnya dilakukan pengujian permeabilitas

dan kuat geser tanah.

a. Uji permeabilitas

Permeabilitas adalah kemampuan fluida untuk mengalir melalui medium

berpori. Pengujian permeabilitas menggunakan metode ”falling head”. Untuk

mendapatkan koefisien permeabilitas tanah dengan metode ini digunakan

persamaan sebagai berikut (Kalsim dan Sapei, 2003):

KT = .................................................................(29)

di mana:

KT = koefisien permeabilitas tanah pada suhu standar (cm/detik)

a = luas permukaan pipa gelas (cm2)

l = panjang contoh tanah (cm)

A = luas permukaan contoh tanah (cm2)

T = waktu (detik)

h1 = tinggi miniskus atas (cm)

h2 = tinggi miniskus bawah (cm)

Permeabilitas pada suhu standar (T = 20ºC) diperoleh dengan

menggunakan rumus sebagai berikut (Kalsim dan Sapei, 2003):

di mana:

K20 = koefisien permeabilitas pada suhu standar (T = 20 ºC)

34

)31.(.......................................................................................... A

Rkmaks

µT = viskositas air pada suhu T ºC

µ20 = viskositas air pada suhu 20 ºC

Kt = koefisien permeabilitas tanah

Gambar 12. Falling head permeameter

b. Uji kuat geser

Pengujian kuat geser tanah dilakukan dengan menggunakan uji kuat

geser langsung dengan peralatan seperti pada Gambar 13. Pengujian yang

dilakukan pada kondisi sebelum pengaliran air (uji tumbuk manual) dan

setelah tubuh model tanggul dialiri. Nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (θ)

didapatkan dari pengulangan dengan menggunakan bahan atau tegangan

normal kuat geser yaitu 0.5 kgf, 1.0 kgf, dan 1.5 kgf.

Gambar 13. Alat uji kuat geser langsung

Tegangan geser maksimum didapatkan dengan persamaan (Wesley,

1973):

35

di mana :

τmaks = Tegangan geser maksimum (kgf/ cm2)

k = Konstanta ring (0.2693)

R = Nilai pada dial gauge

A = Luas ring contoh (cm2)

Setelah nilai tegangan maksimum didapatkan, kemudian nilai c dan θ dihitung

dengan menggunakan persamaan (1).

11. Analisis Stabilitas Lereng dengan menggunakan program Geo-Slope

Untuk melakukan analisis tingkat kestabilan lereng digunakan software

yang merupakan bagian dari program Geo-Slope yaitu Slope/W. Perhitungan

dilakukan pada kondisi model tanggul sebelum dialiri dan setelah dialiri.

Metode yang digunakan untuk analisis stabilitas lereng adalah metode Bishop

atau metode irisan. Contoh tanah yang diambil untuk kondisi tanpa aliran

merupakan contoh tanah dari hasil uji tumbuk manual dengan asumsi bahwa

nilai RC pada uji tumbuk sama dengan model tanggul.

Pada kondisi ada aliran perhitungan dilakukan dengan menggunakan

data Seep/W yang diperoleh dari perhitungan debit rembesan. Perhitungan ini

dilakukan karena diasumsikan adanya pengaruh tekanan air pori. Parameter

yang dimasukkan dalam perhitungan adalah nilai kohesi (c) dan sudut geser

(θ) yang dihasilkan dari pengujian kekuatan geser tanah. Hasil yang diperoleh

dari program Geo-Slope adalah nilai faktor keamanan (Fs) pada setiap kondisi

yang menunjukkan kestabilan lereng tanggul.

46

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sifat Fisik Tanah

1. Sifat fisik tanah gleisol

Sifat fisik tanah berhubungan dengan kondisi asli tanah dan dapat

menentukan jenis tanah. Pada penelitian ini digunakan tanah gleisol, Kebon

Duren, Depok yang terletak pada 106º49'13.7'' BT dan 06º26'55.1' LS dengan

kedalaman 20- 40 cm. Sifat-sifat fisik dan mekanik dari tanah gleisol dapat

dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Sifat-sifat fisik Tanah gleisol, Kebon Duren, Depok

Sifat Fisik Nilai

Kadar air tanah lapang (%) 15.09

Berat isi kering (g/cm3) 1.21

Fraksi Liat (%) 45.00

Debu (%) 30.83

Pasir (%) 24.17

Berat jenis tanah (Gs) 2.69

Permeabilitas (cm/jam) 1.94

Angka pori (e) 1.66

Porositas (n) 0.62

Berdasarkan sistem USDA, tanah gleisol termasuk dalam kelas tanah

liat (clay) dengan komposisi liat sebesar 45 %, debu 30.83%, dan pasir

24.17% (Gambar 14).

Gambar 14. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem USDA

37

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.0001 0.001 0.01 0.1Per

senta

se K

um

Leb

ih H

alu

s (%

)

Diameter Partikel (mm)

2. Uji tekstur tanah

Pengujian tekstur tanah dilakukan pada tanah yang lolos saringan 2 mm

dengan menggunakan metode hydrometer. Uji tekstur ini dilakukan untuk

membuktikan bahwa komposisi tekstur liat tanah gleisol lebih besar daripada

komposisi liat tanah latosol yang telah dilakukan pada penelitian sebelumnya

di mana liat tanah gleisol sebesar 45 %, sedangkan tanah latosol hanya 27.49

%. Hasil uji tekstur tanah dapat dilihat pada Gambar 15 dan Lampiran 3.

Gambar 15. Kurva distribusi ukuran partikel

3. Permeabilitas tanah

Pada pengujian permeabilitas dengan menggunakan metode falling head

diperoleh nilai permeabilitas model tanggul sebesar 3.62 x 10-5

cm/detik.

Berdasarkan klasifikasi permeabilitas tanah menurut Sitorus (1980), maka

permeabilitas untuk jenis tanah gleisol digolongkan ke dalam kelas rendah.

Tanah liat yang memiliki nilai permeabilitas besar akan semakin mudah untuk

menyerap air sehingga air yang terkandung dalam tubuh model tanggul akan

semakin besar karena sifat dari tanah jenis liat tersebut sukar untuk

meloloskan air. Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya, terdapat

perbedaan nilai yang dihasilkan karena jenis tanah, nilai RC, jumlah

tumbukan, dan spesifikasi alat yang digunakan berbeda. Perbandingan nilai

RC, permeabilitas, dan jumlah tumbukan dapat diihat pada Tabel 9 dan

perhitungan permeabilitas dapat dilihat pada Lampiran 5.

38

Tabel 9. Perbandingan nilai RC, permeabilitas, dan jumlah tumbukan

Ket: * Suherman (2004)

** Sutisna (2006)

*** Kurniasari (2007)

Pada Tabel 9 terdapat perbedaan nilai RC yang pertama dan kedua

dikarenakan adanya perbedaan jumlah tumbukan yang dilakukan pada uji

tumbuk manual, sedangkan spesifikasi alat yang digunakan sama. Untuk yang

ketiga dan keempat, nilai RCnya berbeda karena dipengaruhi oleh jumlah

tumbukan, tinggi jatuhan rammer, dan spesifikasi alat yang digunakan

berbeda.

B. Sifat Mekanik Tanah

1. Pemadatan tanah

Pada uji tumbuk manual dilakukan 3 kali ulangan dengan 3 lapisan pada

setiap ulangan. Tabel 10 memperlihatkan hasil uji tumbuk manual dengan

jumlah tumbukan dan tinggi jatuhan yang berbeda.

Berdasarkan uji tumbuk manual, maka spesifikasi yang digunakan untuk

proses pemadatan model tanggul adalah sebagai berikut:

a. Berat rammer : 2.05 kg

b. Tinggi jatuhan rammer : 30 cm

c. Tinggi per lapisan : 2.5 cm

d. Jumlah lapisan : 8 lapisan

No Jumlah

Tumbukan

RC

(%)

Permeabilitas

(cm/jam)

1* 75 91.44 0.0093

2** 100 92.45 0.0089

3*** 150 84.52 1.1664

4 160 90.60 0.1350

39

Tabel 10. Hasil pengujian tumbuk manual

Tumbukan

/lapisan

Tinggi

Jatuhan(cm)

m2

(g)

KA

(%)

t

(g/cm3)

d

(g/cm3)

RC

(%)

Energi

Pemadatan

(kJ/m3)

60 20 21050 36.49 1.27 0.93 76.97 60.33

80 20 21475 36.49 1.30 0.95 79.12 80.44

120 20 21750 36.49 1.32 0.97 80.51 120.66

220 20 22750 36.49 1.41 1.03 85.58 221.22

250 20 23505 36.39 1.47 1.08 89.47 251.38

300 20 23630 36.39 1.48 1.09 90.11 301.66

350 20 23800 36.39 1.50 1.10 90.97 351.93

160 30 23560 35.11 1.48 1.09 90.60 241.33 Ket : m1= 5859.3 g ; V= 12000 cm

3

Jumlah tumbukan yang diberikan untuk setiap lapisan tanah disesuaikan

dengan luas lapisan yang akan dipadatkan. Semakin luas permukaan lapisan

maka jumlah tumbukan yang akan diberikan semakin besar, seperti yang

terlihat pada Tabel 11. Perhitungan jumlah tumbukan dapat dilihat pada

Lampiran 11.

Tabel 11. Jumlah tumbukan tiap lapisan

Nilai energi pemadatan pada tinggi jatuhan 20 cm dan dengan 300

tumbukan sebesar 301.66 kJ/m3 dan nilai RC 90.11%, sedangkan pada tinggi

jatuhan 20 cm dan dengan 350 tumbukan sebesar 351.93 kJ/m3 dan RC

90.97%. Besarnya energi pemadatan pada tinggi jatuhan 30 cm dan dengan

160 tumbukan serta nilai RC 90.60% adalah 241.33 kJ/m3. Dari hasil tersebut

dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai RC maka energi pemadatan

juga akan semakin besar dan meningkatkan nilai berat isi keringnya. Akan

tetapi dengan menambah tinggi jatuhan rammer akan mengurangi nilai energi

pemadatan dan jumlah tumbukan.

Lapisan Luas Lapisan (cm2)

Jumlah

tumbukan

1 140 x 50 = 7000 933

2 119 x 50 = 5950 793

3 110 x 50 = 5500 733

4 93 x 50 = 4650 620

5 76 x 50 = 3800 507

6 63 x 50 = 3150 420

7 50 x 50 = 2500 333

8 33 x 50 = 1650 220

Total 4559

40

Debit aliran air yang diberikan pada model tanggul adalah 315000

ml/jam. Secara umum, debit aliran masuk (Qin) untuk setiap ulangan dapat

dilihat pada Tabel 12. Selama pengaliran dilakukan pengambilan foto pada

model tanggul setiap 3 menit sekali. Pengambilan foto rembesan dapat dilihat

pada lampiran 7.

Tabel 12. Debit inlet model tanggul

tanggul Qin

(ml/det)

1 91.6

2 90.3

3 80.6

Rata-rata 87.5

Pengaliran akan dihentikan jika debit outlet mencapai konstan. Pada

setiap model tanggul debit outlet konstan sebesar 2020 ml/jam, 1114.67

ml/jam, dan 1816 ml/jam. Perubahan debit outlet lebih jelas terlihat pada

Gambar 16 dan Tabel 13.

Gambar 16. Perubahan debit outlet pada setiap model tanggul

Tabel 13. Debit outlet model tanggul Ulang t Volume (ml) Qoutput (ml/jam)

an (det) Tanggul1 Tanggul2 Tanggul3 Tanggul1 Tanggul2 Tanggul3

1 300 168 112 170 2016 1344.00 2040.00

2 600 330 196 316 1980 1176.00 1896.00

3 900 498 284 464 1992 1136.00 1856.00

4 1200 670 374 612 2010 1122.00 1836.00

5 1500 840 462 762 2016 1108.80 1828.80

6 1800 1010 554 912 2020 1108.00 1824.00

7 2100 648 1062 1110.86 1820.57

8 2400 742 1212 1113.00 1818.00

9 2700 836 1362 1114.67 1816.00

Rata-rata 586 467.56 763.56 2020* 1114.67* 1816.00*

Ket: * = Debit konstan pada outlet

0

500

1000

1500

2000

2500

0 0.2 0.4 0.6 0.8

De

bit

re

mb

esa

n (

ml/

jam

)

Waktu (jam)

41

Dari tabel 13, pengukuran debit dilakukan sebanyak 6 dan 9 kali dengan

volume tampungan yang berbeda-beda. Cara ini sedikit berbeda dengan

penelitian sebelumnya yang nenetapkan nilai volume tampungan sebanyak

150 ml. Debit puncak dari ketiga model tanggul selalu ada pada menit ke-5.

Hal ini terjadi karena pada saat air keluar di bagian hilir, air terlebih dahulu

tertampung di sekitar pipa outlet sehingga air yang dikeluarkan menjadi lebih

banyak.

4. Konsistensi tanah

Pengujian konsistensi tanah terdiri dari uji batas cair, uji batas plastis,

dan penentuan indeks plastisitas. Hubungan antara batas cair dan indeks

plastisitas dapat digunakan dalam klasifikasi tanah. Pengujian konsistensi

tanah gleisol dilakukan untuk mengetahui klasifikasi dari tanah tersebut. Pada

Tabel 14 disajikan hasil uji konsistensi tanah gleisol.

Tabel 14. Hasil uji konsistensi tanah gleisol

No

Cawan

Batas

Atterberg

Wcw

(g)

Wcw + tb

(g)

Wcw + tk

(g)

KA

(%)

Jumlah

Ketukan

Ket

1 Batas plastis (PL) 7.64 22.12 17.79 42.66 menggolek

3 Batas cair (LL) 7.92 28.19 19.54 74.44 17 mengalir

Indeks plastisitas (PI) 31.78

Ket : cw= cawan tb = tanah basah tk = tanah kering

PI = LL – PL

Gambar 17. Klasifikasi tanah gleisol berdasarkan sistem unified

42

Berdasarkan klasifikasi tanah sistem Unified Soil Classification (USC),

tanah gleisol dapat digolongkan ke dalam kelas MH yaitu tanah yang

memiliki kandungan lempung dan plastisitas yang tinggi.

5. Kuat geser tanah

Untuk pengujian dengan uji kuat geser langsung (direct shear) tegangan

normal yang digunakan adalah 0.5 kgf/cm2, 1.0 kgf/cm

2, dan 1.5 kgf/cm

2.

Nilai kohesi (c) dan sudut gesek (θ) dari pengujian kuat geser langsung

disajikan pada Tabel 15. Grafik kuat geser model tanggul tanpa pengaliran

dan grafik kuat geser untuk model tanggul yang dialiri air dapat dilihat pada

Gambar 18, sedangkan untuk hasil langsung uji kuat geser dapat dilihat pada

Gambar 19.

Tabel 15. Hasil uji kuat geser langsung pada uji tumbuk manual

dan model tanggul

Parameter Tanpa aliran Setelah pengaliran

Kohesi (c), kgf/cm2 0.32 0.08

Sudut gesek dalam (Φ), º 32.21 19.29

Kadar air (%) 36.39 46.59

Gambar 18. Grafik kuat geser pada model tanggul sebelum dialiri setelah dialiri

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60

τ(k

gf/

cm

²)

σ (kgf/ cm²)

Sebelum dialiri

Setelah dialiri

43

Gambar 19. Hasil langsung uji kuat geser

Pada model tanggul sebelum dialiri diasumsikan sama dengan uji

tumbuk manual. Nilai c dan θ pada uji tumbuk manual sebesar 0.32 kgf/cm2

dan 32.21º dengan kadar air optimum sebesar 36.39 %, sedangkan nilai c dan

θ pada model tanggul yang dialiri sebesar 0.08 kgf/cm2 dan 19.29º dengan

kadar air optimum 46.59 %.

Perbedaan nilai kuat geser pada model tanggul sebelum dialiri dengan

model tanggul setelah dialiri disebabkan karena pada model tanggul sebelum

dialiri memiliki tingkat kepadatan yang tinggi dengan kadar air optimum,

sedangkan pada model tanggul setelah dialiri kadar air tanah mencapai

maksimum yang mengakibatkan terjadi penurunan kepadatan. Perhitungan

kuat geser secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 6.

C. Analisis Stabilitas Lereng

Tingkat kestabilan suatu lereng model tanggul didasarkan pada

besarnya nilai faktor keamanan (Fs) lereng model tanggul tersebut. Nilai Fs

yang diambil adalah yang paling rendah dengan tujuan mengurangi resiko

paling buruk yang akan terjadi pada model tanggul. Pada penelitian ini,

perhitungan stabilitas lereng dilakukan dengan menggunakan software Geo-

slope landslide Slope/W. Perhitungan dilakukan dengan metode

keseimbangan batas dengan menggunakan metode Bishop atau yang lebih

dikenal dengan metode irisan. Analisis stabilitas lereng dilakukan pada dua

44

kondisi yaitu pada kondisi tanpa aliran (undrained) dan pada kondisi ada

aliran (drained).

Pada kondisi tanpa aliran (undrained), model tanggul diasumsikan

tidak dialiri air sehingga model tanggul tidak mendapatkan tekanan air pori

(u = 0). Nilai Fs model tanggul pada kondisi tanpa aliran diasumsikan sama

dengan nilai pada kondisi tanah saat uji tumbuk manual. Berdasarkan nilai

kohesi (c) dan sudut geser dalam (θ) yang didapatkan pada uji tumbuk

manual, maka nilai Fs yang didapatkan sebesar 3.775.

Pada kondisi ada aliran (drained), model tanggul dialiri air yang berarti

model tanggul dipengaruhi oleh tekanan air pori (U≠0) yang didasarkan pada

perhitungan Seep/W untuk debit rembesan yang telah dilakukan. Berdasarkan

nilai kohesi (c) dan sudut geser dalam (θ) pada model tanggul, maka hasil Fs

yang didapatkan sebesar 1.224. Dari hasil perhitungan di atas, maka dapat

disimpulkan bahwa lereng pada model tanggul dalam keadaan mantap (Fs >

1).

Jika dibandingkan nilai Fs dari kedua kondisi, dapat dilihat bahwa nilai

Fs pada kondisi tanpa aliran (undrained) lebih besar daripada kondisi ada

aliran (drained). Oleh Karena itu dapat disimpulkan bahwa nilai ratio

compaction (RC) yang besar dapat meningkatkan kestabilan lereng, namun

stabilnya suatu lereng dipengaruhi oleh adanya rembesan air dimana semakin

besar rembesan air pada tanggul maka tingkat kestabilan lereng semakin

rendah.

Di lapangan kondisi drained sering kali dijumpai pada kasus-kasus

yang berhubungan dengan stabilitas lereng, terutama pada musim hujan.

Gambar 20 menunjukkan hasil foto aliran dalam tubuh model tanggul. Dari

gambar tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa rembesan sangat

berpengaruh terhadap kestabilan lereng, di mana rembesan-rembesan

tersebut akan menyebabkan gejala piping ( proses terangkutnya butir-butir

tanah halus yang menyebabkan terbentuknya pipa-pipa dalam tubuh

tanggul).

Jika garis rembesan memotong bagian hilir dari suatu model tanggul

akan mengakibatkan terjadinya aliran filtrasi yang keluar menuju permukaan

45

lereng tersebut. Hal ini akan mengakibatkan terjadinya

keruntuhan/kelongsoran pada tanggul. Dengan adanya aliran air atau garis

rembesan pada tubuh model tanggul, maka akan menyebabkan naiknya

tekanan air pori yang mengakibatkan menurunnya kekuatan geser tanah.

Hasil perhitungan Slope/W dapat dilihat pada Gambar 21 dan Gambar 22.

Untuk pengamatan pola aliran air secara langsung dapat dilihat pada

Lampiran 7.

Gambar 20. Hasil foto aliran air dalam tubuh tanggul

46

1

1

2 3

4 5

6

7 8

910

11

12 13

3.8

50

4.3

50

4.8

50

5.3

50

5.8

50

6.3

50

6.8

50

3.775

1

2 3

4 5

6

7 8

910

11

12 13

Kondisi model tanggul sebelum pengaliranModel konturModel tanggul urugan homogen

Description: Analisis stabilitas lereng pada kondisi tanpa aliran (undrained)Comments: Penelitian DianFile Name: undrained2.gszLast Save Date: 7/28/2009Last Save Time: 9:54:25 AMAnalysisMethod: OrdinaryDirection of Slip Movement: LeftToRightSlip Surface Option: GridAndRadiusPWP Option: PiezometricLineTension Crack Option: NoneSeismic Load: horz 0, vert 0

Jarak (m)

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Kedala

man (

m)

(x 0

.001)

-50

0

50

100

150

200

Gambar 21. Analisis stabilitas lereng model tanggul pada kondisi tanpa aliran dengan menggunakan program Slope/W

47

1

1 2

3

4 5

6 7

8

9 10

1112

13

14 15

1.2

80

1.4

80

1.6

80

1.8

80

2.0

80

2.2

80

2.4

80

2.6

80

1.224

1 2

3

4 5

6 7

8

9 10

1112

13

14 15

Description: Analisis stabilitas lereng pada kondisi ada aliran (drained)Comments: Penelitian DianFile Name: Drained2.gszLast Saved Date: 7/28/2009Last Saved Time: 4:09:00 PMAnalysis Method: OrdinaryDirection of Slip Movement: LeftToRightSlip Surface Option: GridAndRadiusP.W.P. Option: SeepHeadTension Crack Option: NoneSeismic Coefficient: horz: 0, vert: 0

Kondisi model tanggul setelah dialiriModel konturModel tanggul urugan homogen

Jarak (m)

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4Ke

da

lam

an

(m

) (x

0.0

01

)

-50

0

50

100

150

200

Gambar 22. Analisis stabilitas lereng model tanggul pada kondisi setelah pengaliran dengan menggunakan program Slope/W

46

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Adanya rembesan berpengaruh terhadap parameter kekuatan geser tanah.

2. Program Geo-slope dapat menghitung factor keamanan (Fs) dari sebuah

model tanggul baik sebelum dialiri maupun yang sudah dialiri. Hasilnya

adalah nilai faktor keamanan sebesar 3.775 (sebelum pengaliran) dan

1.224 (setelah pengaliran). Berdasarkan hasil tersebut stabilitas lereng

model tanggul dikategorikan dalam keadaan mantap.

3. Rembesan air yang terjadi pada tubuh model tanggul mempengaruhi

tingkat kestabilan lereng model tanggul. Semakin lama kestabilan lereng

akan berkurang akibat rembesan tersebut, di mana rembesan-rembesan

tersebut akan menyebabkan gejala piping ( proses terangkutnya butir-butir

tanah halus yang menyebabkan terbentuknya pipa-pipa dalam tubuh

tanggul).

B. Saran

1. Perlu adanya penelitian lanjutan tentang model tanggul berbahan tanah

gleisol yang dilengkapi dengan sistem drainase

2. Penggunaan sensor kadar air yang ditanamkan dalam tubuh model tanggul

untuk mendeteksi perubahan secara realtime.

49

DAFTAR PUSTAKA

Baver, L. D. 1969. Soil Physics. John Wiley and Sons, Inc. New York.

Bowles, J. E. 1989. Sifat-Sifat Fisis dan Geoteknik Tanah (Mekanika Tanah).

Diterjemahkan oleh J. K. Halnim. Erlangga. Jakarta.

Buringh, P. 1979. Pengantar Pengajian Tanah-Tanah Wilayah Tropika dan

Subtropika. Diterjemahkan oleh Tejoyuwono Natohadiprawiro.Fakultas

Pertanian. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

Craig, R. F.1991. Mekanika Tanah Edisi Keempat. Diterjemahkan oleh S.

Soepandji. Erlangga. Jakarta.

Das, B. M. 1998. Mekanika Tanah ( Prinsip-Prinsip Rekayasa Geoteknis).

Erlangga. Jakarta.

Departemen Pekerjaan Umum (DPU). 1986. Standar Perencanaan Irigasi KP-04.

CV.Galang Persada, Bandung.

Departemen Pekerjaan Umum (DPU). 1994. Pedoman Kriteria Desain Embung

Kecil untuk Daerah Semi Kering di Indonesia. PT Medisa. Bandung.

GEO-SLOPE International. 2004. http://www.geo-slope.com. OfficeV5. Manuals..

Kanada.

Hakim, N. , M. Y. Nyakpa, A.M. Lubis, S. G. Nugroho, M. A. Diha, G. B. Hong,

dan H. H. Bailey. 1986. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. Penerbit Universitas

Lampung. Lampung.

Hardiyatmo, H. C. 1992. Mekanika Tanah 1. Gramedia Pusaka Utama. Jakarta

Hardjowigeno, S. 1987. Ilmu Tanah. Edisi Pertama. PT Mediyatama Sarana

Perkasa. Jakarta.

Herlina, E. S. 2003. Hubungan Antara Tingkat Kepadatan Tanah dengan pF dan

Permeabilitas pada Tanah Latosol Darmaga Bogor. Skripsi. Jurusan Teknik

Pertanian. IPB. Bogor.

Hillel, D. 1998. Pengantar Fisika Tanah. Diterjemahkan oleh R. H Susanto dan

R. H Purnomo. Mitra Gama Widya. Yogyakarta.

Hutabarat, M. dan Budi R. 2009. Model dan Sistem. http://

www.cert.or.id/~budi/courses/kontek/docs/BR-3-3-model. ppt. 6 September

2009.

http://www.geo-slope/

50

Ishak, Y. E. A. 1991. Hubungan Antara Pemadatan Tanah dengan Kuat Geser

Tanah pada Tanah Latosol Cokelat Kemerahan dan Podsolik Merah Kuning

Darmaga, Bogor. Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian. IPB. Bogor.

Kalsim, D. K dan A. Sapei. 2003. Fisika Lengas Tanah Edisi ke-3. IPB. Bogor.

Koga, Kiyoshi. 1991. Soil Compaction in Agricultural Land Development. Asian

Institute of technology. Bangkok.

Kurniasari, D. 2007. Stabilitas Lereng pada Model Tanggul Menggunakan

Ukuran Partikel Tanah Maksimum 1 mm. Skripsi. Departemen Teknik

Pertanian. IPB. Bogor.

Sosrodarsono, S. dan K. Takeda. 1977. Bendungan Tipe Urugan. Pradnya

Paramita. Jakarta.

Suherman, C. 2004. Stabilitas Lereng Model Tanggul Jenis Tanah Latososl

Darmaga, Bogor menggunakan Pemadatan Tanah dengan Ratio Compaction

lebih dari 90%. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor

Sumarno, Z. F. 2003. Hubungan Antara Tingkat Kepadatan Tanah dengan

Tingkat Konsolidasi Tanah pada Tanah Latosol Darmaga, Bogor. Skripsi.

Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor.

Sunggono. 1984. Mekanika Tanah. Penerbit NOVA. Bandung.

Sutisna, A. 2006. Analisis Stabilitas Lereng Tanah Latosol Darmaga

Menggunakan Model Tanggul yang Dilengkapi dengan Saluran Drainase

Tegak. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian. IPB. Bogor.

Suripin. 2002. Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. Penerbit ANDI.

Yogyakarta

Terzaghi, K and R. B. Peck. 1987. Mekanika Tanah dalam Praktek Rekayasa.

Jilid 1. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Wahyu. 2009. Agricultur Online Ilmu Tanah. http://www.cerianet-

Agricultur.blogspot.com. 16 Maret 2009.

Wesley, L. D. 1973. Mekanika Tanah. Diterjemahkan oleh S. Soepandji. Badan

Penerbit Umum. Jakarta.



52

Lampiran 1. Peta Kebon Duren, Depok

Sumber : http://www.peta-lokasi. google.com. 8 Juli 200

Skala 1: 100

http://www.google.com/

53

Lampiran 2. Gambar teknik kotak model tanggul

54

Lampiran 2. Lanjutan

55


56


57

Lampiran 3. Analisis ukuran partikel tanah

Kadar air (%) 15.09

Berat tanah basah (g) 100.02

Berat tanah kering (g) 86.91

Gs 2.69

Berat tanah kering tertahan saringan (g) 22.00

F 0.002

T (oC) 26.00

L (mm) r (mm) nilai kalibrasi L (mm)

L11 0 12.45 6.23

L12 10 12.45 16.23

L13 20 12.45 26.23

L14 30 12.45 36.23

Ket : L = 17.92 – 0.2r’

t

(menit)

t

(detik)

Hidrometer r'+F

(mm)

L

(mm)

L/t

(mm/det)

x 10-2

D

(mm)

x 10-2

P

(%) Pembacaan

(L1)

r

(mm)

r'

(mm)

0.5 30 1.036 36.0 36.6 36.602 10.60 35.33 1.83 67.03

1 60 1.034 34.2 34.8 34.802 10.96 18.27 1.32 63.74

2 120 1.032 31.5 32.1 32.102 11.50 9.58 0.95 58.79

5 300 1.026 26.4 27.0 27.002 12.52 4.17 0.63 49.45

15 900 1.021 21.0 21.6 21.602 13.60 1.51 0.38 39.56

30 1800 1.017 17.1 17.7 17.702 14.38 0.80 0.28 32.42

60 3600 1.015 15.0 15.6 15.602 14.80 0.41 0.20 28.57

240 14400 1.010 9.7 10.3 10.302 15.86 0.11 0.10 18.87

1440 86400 1.004 4.0 4.6 4.602 17.00 0.02 0.04 8.43

Ket :

F = 0.002

r = (L1 – 1) x 1000

r’ = r + 0.6

h = 0.0887

γw = 0.996814

y = -0.2x + 17.92

0

5

10

15

20

0 10 20 30 40

L

r

Kurva Panjang Efektif Hidrometer

58


WTanah

(M)

(g)

Ukuran

saringan

(mm)

Wsaringan

(g)

Wsaringan

+tanah (g)

Wtanah

tertahan (g)

% tanah

tertahan (P) % kum

Kum lebih

halus

(100-kum)

86.91

0.84 409.9 412.5 2.6 2.99 2.99 97.01

0.42 380.3 384.6 4.3 4.95 7.94 92.06

0.25 370.1 374.0 3.9 4.49 12.43 87.57

0.105 341.9 350.0 8.1 9.32 21.75 78.25

0.075 392.4 394.5 2.1 2.416 24.17 75.83

Jenis butiran Φ partikel

(mm)

%

butiran

pasir kasar 2-0.42 7.94

pasir halus 0.42-0.075 16.23

debu 0.075-0.005 30.83

liat <0.005 45.00

total 100

59

Lampiran 4. Hasil uji pemadatan standar (proctor test)

Ulangan 1

No No.

cawan

Berat basah Berat

kering

(g)

W

(%)

Wrata2

(%)

m

(g)

ρt

(g/cm3)

ρd

(g/cm3)

ρdsat

(g/cm3)

Cawan

(g)

C +

tanah

(g)

1

13 23.76 36.27 34.52 16.26

16.04 4634.30

12 23.47 35.90 34.18 16.06

28 22.48 34.14 32.55 15.79

2

34 24.30 35.93 34.02 19.65

21.85 5988.50 1.35 1.11 1.69

14 23.17 37.28 34.95 19.78

133 22.05 33.69 31.28 26.11

3

45 23.80 42.91 39.17 24.33

24.16 6016.30 1.38 1.11 1.63

48 22.93 42.50 38.68 24.25

129 22.73 38.85 35.74 23.90

4

132 23.78 37.56 34.60 27.36

27.48 6031.40 1.40 1.10 1.55

44 22.55 34.59 32.01 27.27

42 24.03 44.66 40.17 27.82

5

9 23.96 38.51 33.05 60.07

31.50 6098.80 1.46 1.11 1.46

80 24.32 39.89 36.16 31.50

89 23.44 39.26 35.47 31.50

6

118 23.05 36.91 33.27 35.62

35.98 6259.40 1.63 1.20 1.37

7 22.30 40.22 35.44 36.38

122 24.47 45.19 39.71 35.96

7

6 23.37 44.22 38.26 40.03

40.05 6257.50 1.62 1.16 1.29

53 21.54 46.15 39.11 40.07

67 22.94 52.73 44.21 40.06

8

73 23.97 54.68 45.59 42.04

42.03 6244.10 1.61 1.13 1.26

84 23.32 49.30 41.62 41.97

92 24.06 55.97 46.52 42.07

9

87 22.57 46.84 39.37 44.46

44.34 6285.10 1.65 1.14 1.23

4 24.15 47.59 40.41 44.16

124 23.76 51.27 42.81 44.41

10

90 24.15 53.51 44.21 46.36

46.33 6206.50 1.57 1.07 1.20

64 22.90 54.34 44.42 46.10

75 22.30 52.66 43.02 46.53

11

52 24.04 55.34 45.07 48.83

48.55 6216.20 1.58 1.06 1.17

10 23.87 51.08 42.16 48.77

125 23.72 49.02 40.81 48.04

12

8 23.32 50.09 41.04 51.07

51.43 6209.20 1.57 1.04 1.13

111 23.05 47.79 39.34 51.87

74 25.09 50.17 41.66 51.36

60


Ulangan II

No No.

cawan

Berat basah Berat

kering

(g)

W

(%)

Wrata2

(%)

m

(g)

ρt

(g/cm3)

ρd

(g/cm3)

ρdsat

(g/cm3)

Cawan

(g)

C +

tanah

(g)

1

118 23.06 41.96 40.03 11.37

11.19 4634.00

89 23.44 40.69 38.94 11.29

122 24.48 41.75 40.05 10.92

2

44 22.55 36.04 34.26 15.20

15.16 5869.60 1.24 1.07 1.91

80 24.33 40.76 38.60 15.14

9 23.96 46.01 43.11 15.14

3

132 23.78 34.23 32.61 18.35

18.47 5901.80 1.27 1.07 1.80

42 24.03 42.80 39.84 18.72

7 22.30 33.27 31.57 18.34

4

74 25.09 41.95 38.89 22.17

22.20 5965.50 1.33 1.09 1.68

64 22.89 35.43 33.15 22.22

111 23.04 37.90 35.20 22.20

5

125 23.73 38.21 35.25 25.69

25.45 6018.10 1.38 1.10 1.60

52 24.03 35.12 32.88 25.31

8 23.30 35.52 33.03 25.59

6

75 22.28 38.05 34.64 27.59

27.48 6043.80 1.41 1.11 1.55

10 23.87 39.23 35.91 27.57

90 24.15 37.78 34.86 27.26

7

129 22.73 36.77 33.62 28.93

28.93 6101.10 1.47 1.14 1.51

28 22.49 40.12 36.17 28.87

12 23.47 41.14 37.17 28.98

8

34 24.30 36.81 33.86 30.86

31.15 6146.70 1.51 1.15 1.46

14 23.17 44.65 39.53 31.30

13 23.75 46.16 40.82 31.28

9

87 22.57 36.96 33.73 28.94

31.76 6183.10 1.55 1.18 1.45

73 23.97 42.62 37.98 33.12

133 22.05 42.94 37.73 33.23

10

48 22.93 40.79 36.09 35.71

35.87 6271.60 1.64 1.21 1.37

45 23.81 43.65 38.41 35.89

53 21.56 46.41 39.83 36.02

11

50 23.18 43.73 38.10 37.73

37.70 6271.40 1.64 1.19 1.34

107 23.00 43.73 38.06 37.65

23 23.52 44.85 39.01 37.70

12

91 22.63 38.17 33.78 39.37

39.59 6281.90 1.65 1.18 1.30

24 23.53 40.26 35.52 39.53

115 22.76 44.41 38.24 39.86

13

6 23.36 44.14 37.98 42.13

42.37 6280.30 1.65 1.16 1.26

4 24.15 44.06 38.10 42.72

92 24.07 47.17 40.31 42.24

61


0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Kadar air (%)

Berat isi jenuh2

Berat isi kering2

Berat isi jenuh1

Berat isi kering1

62

Lampiran 5. Uji permeabilitas model tanggul

1. Uji permeabilitas awal (kondisi lapangan)

No.ring Ulangan T (jam) Aring * T

(cm2.jam)

apipa * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

E11

1 0.06 1.18 2.44 1.71 1.49

2 0.06 1.20 2.44 1.68 1.46

3 0.07 1.26 2.44 1.60 1.39

rata-rata

E35

1 0.22 4.07 2.44 0.50 0.43

2 0.22 4.11 2.44 0.49 0.43

3 0.22 4.16 2.44 0.49 0.42

rata-rata

J30

1 0.03 0.56 2.44 3.63 3.16

2 0.03 0.55 2.44 3.67 3.19

3 0.03 0.55 2.44 3.65 3.17

rata-rata

Rata-rata 1.68

2. Tanggul ulangan I

No.ring Ulangan T (jam) A * T

(cm2.jam)

a * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

E1

1 0.46 8.70 2.44 0.23 0.20

2 0.60 11.27 2.44 0.18 0.16

3 1.03 19.42 2.44 0.10 0.09

rata-rata

0.17

E5

1 0.23 4.38 2.44 0.46 0.40

2 0.28 5.34 2.44 0.38 0.33

3 0.38 7.11 2.44 0.28 0.25

rata-rata

0.37

E4

1 4.23 79.80 2.44 0.03 0.02

2 4.41 83.19 2.44 0.02 0.02

3 4.65 87.63 2.44 0.02 0.02

rata-rata 0.02 0.02

rata-rata 0.18 0.16

63


3. Tanggul ulangan II

4. Tanggul ulangan III

Ket : h1 = 17.20 cm Aring = 18.85 cm2

apipa = 0.478 cm2

h2 = 7.50 cm rring = 2.45 cm η20 = 0.102

l = 5.10 cm rpipa = 0.39 cm η26 = 0.0887

Nilai permeabilitas rata-rata ketiga ulangan tersebut adalah = 0.145 cm/jam

No.ring Ulangan T (jam)

A * T

(cm2.jam)

a * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

E19

1 4.49 84.68 2.44 0.02 0.02

2 4.59 86.56 2.44 0.02 0.02

3 4.62 87.09 2.44 0.02 0.02

rata-rata 0.02 0.02

E17

1 0.39 7.26 2.44 0.28 0.24

2 0.39 7.42 2.44 0.27 0.24

3 0.40 7.46 2.44 0.27 0.24

rata-rata 0.27 0.24

E2

1 76.00 1432.60 2.44 0.00 0.00

2 66.00 1244.10 2.44 0.00 0.00

3 74.00 1394.90 2.44 0.00 0.00

rata-rata 0.00 0.0

rata-rata 0.15 0.13

No.ring Ulangan T (jam)

A * T

(cm2.jam)

a * l

(cm3)

K26

(cm/jam)

K20

(cm/jam)

J19

1 1.11 20.94 2.44 0.10 0.08

2 1.07 20.25 2.44 0.10 0.09

3 1.00 18.91 2.44 0.11 0.09

rata-rata 0.10 0.09

G2

1 0.56 10.48 2.44 0.19 0.17

2 0.55 10.34 2.44 0.20 0.17

3 0.53 10.08 2.44 0.20 0.17

rata-rata 0.20 0.17

G5

1 17.27 325.55 2.44 0.01 0.01

2 18.97 357.61 2.44 0.01 0.00

3 20.64 389.00 2.44 0.01 0.00

rata-rata 0.10 0.00

rata-rata 0.10 0.13

64

Lampiran 6. Uji kuat geser

kondisi undrained

D

σ (0.5 kgf/cm²) σ (1.0 kgf/cm²) σ (1.5 kgf/cm²)

R τ (kgf/cm²) R τ (kgf/cm²) R τ (kgf/cm²)

0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

20 13.00 0.12 17.00 0.16 28.00 0.27

40 22.50 0.21 32.50 0.31 44.50 0.42

60 33.00 0.31 45.00 0.43 60.00 0.57

80 41.00 0.39 56.00 0.53 70.00 0.67

100 47.50 0.45 67.00 0.64 77.50 0.74

120 53.50 0.51 75.50 0.72 82.00 0.78

140 58.50 0.56 82.00 0.78 84.50 0.81

160 63.00 0.60 87.00 0.83 86.50 0.82

180 66.00 0.63 91.00 0.87 87.00 0.83

200 67.50 0.64 92.50 0.88 87.00 0.83

220 67.50 0.64 93.00 0.89 87.50 0.83

240 67.50 0.64 93.00 0.89 90.00 0.86

260 67.00 0.64 93.00 0.89 91.50 0.87

280 65.50 0.62 94.50 0.90 93.50 0.89

300 64.50 0.61 95.00 0.91 96.00 0.91

320 95.50 0.91 98.00 0.93

340 96.00 0.91 99.50 0.95

360 97.00 0.92 102.00 0.97

380 97.50 0.93 103.50 0.99

400 98.00 0.93 105.50 1.01

420 98.50 0.94 107.50 1.02

440 98.50 0.94 109.00 1.04

460 98.50 0.94 111.00 1.06

480 98.00 0.93 113.00 1.08

500 97.50 0.93 115.00 1.10

520 97.50 0.93 116.50 1.11

540 118.50 1.13

560 120.00 1.14

580 121.00 1.15

600 123.00 1.17

620 124.00 1.18

640 125.50 1.20

660 126.00 1.20

680 127.00 1.21

700 127.50 1.21

720 128.00 1.22

740 129.00 1.23

760 130.00 1.24

780 130.50 1.24

800 131.00 1.25

820 132.00 1.26

840 132.00 1.26

860 132.50 1.26

880 132.50 1.26

900 133.00 1.27

920 133.50 1.27

940 133.50 1.27

65


Kondisi drained (ulangan I)

D

σ (0.5 kgf/cm²) σ (1.0 kgf/cm²) σ (1.5 kgf/cm²)


0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

20 5.00 0.05 8.00 0.08 29.50 0.28

40 7.00 0.07 12.50 0.12 36.00 0.34

60 8.50 0.08 15.00 0.14 41.50 0.40

80 10.00 0.10 16.00 0.15 44.50 0.42

100 11.00 0.10 16.50 0.16 46.00 0.44

120 12.50 0.12 17.00 0.16 47.50 0.45

140 13.00 0.12 18.00 0.17 48.00 0.46

160 13.50 0.13 19.00 0.18 48.50 0.46

180 14.00 0.13 20.00 0.19 48.50 0.46

200 14.00 0.13 21.00 0.20 48.50 0.46

220 14.50 0.14 21.00 0.20 49.00 0.47

240 15.00 0.14 22.00 0.21 50.00 0.48

260 15.00 0.14 22.00 0.21 51.50 0.49

280 15.00 0.14 22.00 0.21 52.00 0.50

300 15.50 0.15 22.00 0.21 54.00 0.51

320 16.00 0.15 22.00 0.21 55.50 0.53

340 16.00 0.15 22.00 0.21 56.50 0.54

360 16.00 0.15 22.50 0.21 56.50 0.54

380 16.00 0.15 22.50 0.21 56.50 0.54

400 16.00 0.15 23.50 0.22 56.50 0.54

420 16.00 0.15 23.50 0.22 56.00 0.53

440 16.00 0.15 24.00 0.23

460 16.00 0.15 24.00 0.23

480 16.00 0.15 25.00 0.24

500 17.00 0.16 25.50 0.24

520 17.50 0.17 26.50 0.25

540 18.00 0.17 27.00 0.26

560 20.00 0.19 27.50 0.26

580 21.50 0.20 28.00 0.27

600 21.50 0.20 29.50 0.28

620 21.50 0.20 31.00 0.30

640 21.00 0.20 30.50 0.29

66


Kondisi drained (ulangan II)

D σ (0.5 kgf/cm²) σ (1.0 kgf/cm²) σ (1.5 kgf/cm²)


0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20 5.50 0.05 18.00 0.17 19.50 0.19 40 8.50 0.08 22.50 0.21 30.50 0.29 60 11.00 0.10 28.50 0.27 39.00 0.37 80 13.00 0.12 30.00 0.29 46.00 0.44

100 14.00 0.13 32.50 0.31 49.50 0.47 120 15.00 0.14 35.00 0.33 53.00 0.51 140 16.00 0.15 36.50 0.35 55.50 0.53 160 17.00 0.16 38.00 0.36 56.50 0.54 180 17.50 0.17 38.50 0.37 57.00 0.54 200 18.50 0.18 39.00 0.37 57.50 0.55 220 19.00 0.18 40.00 0.38 58.00 0.55 240 19.50 0.19 41.00 0.39 59.50 0.57 260 20.00 0.19 42.00 0.40 60.00 0.57 280 20.50 0.20 42.50 0.40 61.00 0.58 300 20.50 0.20 43.00 0.41 62.00 0.59 320 20.50 0.20 43.50 0.41 63.00 0.60 340 20.50 0.20 44.00 0.42 64.00 0.61

360 21.00 0.20 44.50 0.42 64.50 0.61 380 21.00 0.20 45.00 0.43 65.50 0.62 400 21.00 0.20 45.50 0.43 65.50 0.62 420 21.00 0.20 46.00 0.44 66.00 0.63 440 21.00 0.20 46.00 0.44 67.00 0.64 460 21.00 0.20 47.00 0.45 67.50 0.64 480 21.00 0.20 47.00 0.45 68.50 0.65 500 21.00 0.20 47.50 0.45 68.50 0.65 520 21.00 0.20 47.50 0.45 68.50 0.65 540 21.00 0.20 48.00 0.46 69.50 0.66 560 21.00 0.20 48.00 0.46 70.00 0.67 580 22.00 0.21 48.50 0.46 70.00 0.67 600 22.50 0.21 49.00 0.47 70.50 0.67 620 25.50 0.24 50.00 0.48 70.50 0.67 640 26.50 0.25 51.00 0.49 70.50 0.67

660 27.00 0.26 52.00 0.50 73.00 0.70 680 27.50 0.26 52.50 0.50 75.00 0.71 700 27.00 0.26 53.50 0.51 78.00 0.74 720 25.00 0.24 54.50 0.52 78.50 0.75 740 54.50 0.52 79.00 0.75 760 54.00 0.51 79.00 0.75 780 53.00 0.51 79.00 0.75 800 79.50 0.76 820 80.00 0.76 840 80.00 0.76 860 80.00 0.76 880 80.00 0.76 900 79.50 0.76

920 79.00 0.75

67


Kondisi drained (ulangan III)

D σ (0.5 kgf/cm²) σ (1.0 kgf/cm²) σ (1.5 kgf/cm²)

R τ (kgf/cm²) R τ (kgf/cm²) R τ (kgf/cm²) 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

20 7.00 0.07 13.50 0.13 23.00 0.22 40 10.50 0.10 22.50 0.21 29.00 0.28

60 13.00 0.12 26.00 0.25 33.00 0.31 80 16.00 0.15 30.00 0.29 36.00 0.34

100 18.00 0.17 33.00 0.31 37.00 0.35 120 19.00 0.18 34.50 0.33 38.00 0.36 140 20.50 0.20 35.00 0.33 38.50 0.37 160 21.50 0.20 35.00 0.33 38.50 0.37 180 23.00 0.22 35.00 0.33 38.50 0.37 200 24.00 0.23 35.00 0.33 38.50 0.37 220 25.50 0.24 36.00 0.34 38.50 0.37 240 26.00 0.25 36.50 0.35 39.00 0.37 260 27.00 0.26 37.50 0.36 39.00 0.37

280 27.50 0.26 37.50 0.36 39.00 0.37 300 28.50 0.27 37.50 0.36 39.00 0.37 320 29.00 0.28 37.50 0.36 39.00 0.37 340 29.50 0.28 37.50 0.36 39.00 0.37 360 30.00 0.29 37.50 0.36 39.50 0.38 380 30.00 0.29 38.50 0.37 40.00 0.38 400 30.50 0.29 38.50 0.37 41.00 0.39

420 31.00 0.30 38.50 0.37 42.00 0.40 440 31.50 0.30 39.50 0.38 42.00 0.40 460 32.00 0.30 39.50 0.38 42.00 0.40 480 32.00 0.30 39.50 0.38 43.50 0.41

500 32.00 0.30 39.50 0.38 44.00 0.42 520 32.00 0.30 39.50 0.38 45.00 0.43 540 32.50 0.31 40.50 0.39 45.50 0.43 560 32.50 0.31 41.50 0.40 46.00 0.44

580 32.50 0.31 43.00 0.41 46.50 0.44 600 32.50 0.31 43.00 0.41 47.00 0.45 620 32.50 0.31 44.00 0.42 48.00 0.46 640 32.50 0.31 47.00 0.45 51.50 0.49

660 32.50 0.31 48.00 0.46 54.00 0.51 680 32.50 0.31 48.50 0.46 54.00 0.51 700 32.50 0.31 49.00 0.47 54.00 0.51 720 32.00 0.30 49.00 0.47 53.50 0.51 740 49.00 0.47 760 49.00 0.47 780 49.00 0.47 800 48.50 0.46

68


Drained 1: y = 0.34x + 0.006 Drained 2: y = 0.5x + 0.013 Drained 3: y = 0.2x + 0.23

R2 = 0.946 R

2 = 0.999 R

2 = 0.892

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

τ(k

gf/

cm²)

σ (kgf/cm²)

Drained 2

Drained 3

Drained 1

σ (kgf/ cm²)

Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Total

τ (kgf/ cm²) c θ τ (kgf/ cm²) c θ τ (kgf/ cm²) c θ τ (kgf/ cm²) c θ

0.50 0.20

0.01

21.31 0.26

0.01

26.10 0.31

0.23

9.09 0.09

0.08

19.29

1.00 0.30 16.17 0.52 27.02 0.47 13.50 0.17 19.29

1.50 0.54 19.80 0.76 26.57 0.51 10.76 0.25 19.29

Rata-rata 19.09 0.51 0.01 26.56 0.43 0.23 11.12 0.17 0.08 19.29

69

Lampiran 7. Pengamatan langsung pola rembesan pada model tanggul

t = 3 menit

t = 6 menit

t = 9 menit

70


t = 12 menit

t = 15 menit

t = 18 menit

71


t = 21 menit

t = 24 menit

t = 27 menit

72


t = 30 menit

t = 33 menit

t =36 menit

73

Lampiran 7.Lanjutan

t = 39 menit

t = 42 menit

t = 45 menit

74


t = 48 menit

t = 51 menit

t = 54 menit

75


t = 57 menit

t = 60 menit

t = 63 menit

76


t = 66 menit

t = 69 menit

t = 72 menit

77


t = 75 menit

t = 78 menit

t = 81 menit

78


t = 84 menit

t = 87 menit

t = 90 menit

79


t = 93 menit

t = 96 menit

t = 99 menit

80

Lampiran 8. Penampang melintang model tanggul

Spesifikasi Dimensi

H (tinggi muka air), cm 12.5

Hf (tinggi jagaan), cm 5.0

B (lebar puncak atas/mercu), cm 12.5

P, cm 125.0

Hp (tinggi muka air dari dasar tanggul), cm 15.0

Kemiringan 1 : 3

S, cm 45.0

, º 18.4

81

Lampiran 9. Tahap – tahap penggambaran model tanggul dalam program Geo-

slope (Slope/ w)

1. Mengatur ukuran kertas

a. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Page, selanjutnya akan tampak kotak

dialog seperti di bawah ini:

b. Pilih mm sebagai satuan unit pada kotak dialog Units.

c. Masukkan panjang ukuran kertas (300) pada kotak dialog Width, lalu

tekan TAB.

d. Masukkan tinggi ukuran kertas (200) pada kotak dialog Height.

e. Klik OK.

2. Mengatur skala

a. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Scale, selanjutnya akan tampak kotak


b. Pilih meters pada kotak dialog Engineering Units.

c. Masukkan nilai pada kotak dialog Scale

82


Horz= 1 : 5.5 Vert= 1 : 5.5

d. Masukkan nilai pada kotak dialog Problem Extents

Minimum: x = -0.2 y = -0.4

Maximum: x = 1.45 y = 0.7

e. Klik OK

3. Mengatur jarak grid

a. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Grid, selanjutnya akan tampak kotak


b. Masukkan nilai 0.0125 pada kotak dialog Grid Spacing (Eng. Units)

c. Klik Display Grid dan Snap to Grid

d. Klik OK

4. Mengatur ukuran gambar

a. Pilih menu Set, lalu klik sub menu Axes, selanjutnya akan tampak kotak


83


b. Klik Left Axis dan Bottom Axis pada menu dialog Display

c. Cantumkan keterangan jarak (m) pada Bottom X dan kedalaman (m) pada

Left Y di kotak dialog Axis Titles

d. Klik OK, kemudian akan muncul kotak dialog seperti di bawah ini:

e. Masukkan nilai pada menu dialog X Axis sebagai berikut:

Min : -0.1 Increment Size : 0.1

# of Increment : 15

f. Masukkan nilai pada menu dialog Y Axis sebagai berikut:

Min : -0.05 Increment Size : 0.05

# of Increment : 5

g. Klik OK

5. Penggambaran sketsa model tanggul

a. Pilih menu Sketch, lalu klik sub menu Lines, selanjutnya akan tampak

kotak dialog seperti berikut:

b. Klik Done

84


6. Analisis Permasalahan

a. Pilih menu KeyIn, lalu klik Analysis Settings, selanjutnya akan tampak

gambar berikut:

b. Tulis keterangan pada baris Title dan Comments. Setelah itu pilih menu

Method, maka akan tampil kotak dialog seperti di bawah ini:

c. Pilih only Bishop, Ordinary and Janbu pada kotak dialog Limit

Equilibrium.

d. Klik toolbar PWP, maka akan muncul kotak dialog seperti di bawah ini,

dan pilih Piezometric lines with Ru/ B-bar serta klik Use pore-water

pressure (untuk kondisi ρd maksimum) atau klik SEEP/ W total head

(untuk kondisi drained) lalu klik browse dan masukkan hasil dari program

SEEP/ W untuk perhitungan debit aliran rembesan air.

85


e. Klik toolbar Control, selanjutnya akan tampil kotak dialog seperti di

bawah ini dan pilih Left to Right pada kotak dialog Direction of

Movement.

f. Klik toolbar Convergence, akan tampil kotak dialog seperti di bawah ini,

lalu klik OK.

86


7. Pengaturan spesifikasi tanah

a. Pilih menu KeyIn lalu klik Soil Properties, selanjutnya akan tampak dialog

seperti di bawah ini:

b. Masukkan karakter-karakter untuk setiap jenis model yang akan di

analisis.

c. Klik OK

8. Penggambaran model tanggul

a. Pilih menu Draw, lalu klik Lines, selanjutnya akan tampak kotak dialog


b. Klik Done

9. Penggambaran radius (daerah yang akan di analisa) sebagai permukaan bidang

runtuh

87


a. Pilih menu Draw, klik Slip Surface, lalu klik radius, selanjutnya akan

tampak kotak dialog seperti di bawah ini:

b. Klik Apply, lalu klik OK

10. Penggambaran daerah titik O (pusat perhitungan) terhadap bidang runtuh.

a. Pilih menu Draw, klik Slip Surface, lalu klik Grid, selanjutnya akan

tampak kotak dialog seperti di bawah ini:

b. Klik Apply, lalu klik OK

11. Pengkoreksian data

a. Pilih menu Tools, lalu klik verify, selanjutnya akan tampak kotak dialog


88


b. Jika sudah tidak terdapat error, tahapan dapat dilanjutkan.

12. Perhitungan nilai Fs

a. Pilih menu Tools, lalu klik SOLVE, selanjutnya akan tampak kotak dialog


b. Klik Start maka nilai Fs akan muncul

13. Menggambar model kontur

a. Pilih menu Tools, lalu klik CONTOUR, selanjutnya akan tampak kotak


b. Pilih Draw, kemudian Contour Labels (untuk membuat label kontur)

14. Penyempurnaan gambar

a. Pilih menu Sketch, lalu Text (untuk membuat keterangan gambar),

selanjutnya akan tampak kotak dialog seperti di bawah ini:

89


b. Pilih Project ID, selanjutnya akan tampak kotak dialog seperti di bawah

ini:

c. Pilih Slide Mass selanjutnya akan tampak kotak dialog seperti di bawah

90

3.8

00

4.0

00

4

.20

0

4.4

00

4.6

00

4.8

00

5.0

00

5.2

00

3.729

Kondisi model tanggul sebelum pengaliranModel konturModel tanggul urugan homogen

Description: Analisis stabilitas lereng pada kondisi tanpa aliran (undrained)Comments: Penelitian DianFile Name: undrained.slzLast Saved Date: 7/16/2009Last Saved Time: 4:49:39 PMAnalysis Method: BishopDirection of Slip Movement: Left to RightSlip Surface Option: Grid and RadiusP.W.P. Option: Piezometric lines with RuTension Crack Option: (none)Seismic Coefficient: (none)

Factor of Safety: 3.729Total Volume: 0.033502Total Mass: 0.46233Total Resisting Moment: 0.26638Total Activating Moment: 0.071429Total Resisting Force: Total Activating Force:

Jarak (m)

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Kedala

man (

m)

(x 0

.001)

-50

0

50

100

150

200


d. Klik kursor pada gambar

e. Klik Done

91

Lampiran 10. Rumus- rumus perhitungan uji tekstur tanah

1. Berat contoh tanah kering oven yang lolos saringan 2000µm:

2. Panjang efektif hidrometer:

3. Diameter maksimum partikel setiap pembacaan:

4. Persentase fraksi yang lebih halus:

5. Persentase fraksi yang tertahan saringan ( 74 µm – 2000 µm):

100-(M-M1)

M2 =

100 + W

L = [L1 + 0.5(L2 – (VB/A))] x 10, mm

0.018η L D = x (Gs – 1)γw t

100 Gs P = x x (r’ + F) ρw , % M/V (Gs – 1)

Berat tanah tertahan

P = x 100%

Berat tanah seluruhnya (M)

92

Lampiran 11. Perhitungan jumlah tumbukan pada model tanggul

Dik:

Ltm = 1200 cm2

Nt = 160

Lapisan 1:

Ll = m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 2

Ll = 119 x 50 = 5950 m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 3

Ll = 110 x 50 = 5500 m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 4

Ll = 93 x 50 = 4650m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 5

Ll = 76 x 50 = 3800 m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 6

Ll = 63 x 50 = 3150 m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 7

Ll = 50 x 50 = 2500 m2

Nmodel = tumbukan

Lapisan 8

Ll = 33 x 50 = 1650 m2

Nmodel = tumbukan

analisis stabilitas lereng pada model tanggul … · material yang terdiri dari agregat (butiran)...

Documents