BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Definisi Tanah

Pengertian teknik mekanika tanah secara umum, tanah didefinisikan sebagai

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

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

yang telah melapuk ( yang berpartikel padat ) disertai dengan zat cair dan gas

yang mengisi ruang-ruang kosong diantara partikel-partikel padat tersebut. Tanah

berguna sebagai bahan bangunan pada berbagai macam pekerjaan teknik sipil, di

samping itu tanah berfungsi juga sebagai pendukung pondasi dari bangunan.

Ilmu Mekanika Tanah (Soil Mechanics) adalah cabang dari ilmu

pengetahuan yang mempelajari sifat fisik dari tanah dan kelakuan masa tanah

tersebut bila menerima bermacam-macam gaya. Sedangkan Rekayasa Tanah

(Soil Engineering) merupakan aplikasi prinsip-prinsip mekanika tanah dalam

problema-problema praktisnya.

1.2 Sejarah Perkembangan Mekanika Tanah

Tidak dapat diketahui sejak kapan manusia mulai menggunakan tanah sebagai

bahan bangunan. Untuk beberapa lama pada mulanya, seni rekayasa tanah hanya

dilaksanakan berdasarkan pengalaman di masa lalu saja. Tetapi dengan

pertumbuhan ilmu pengetahuan dan teknologi, perancangan dan pelaksanaan

struktur yang lebih baik dan lebih ekonomis menjadi lebih diperlukan. Hal ini

menyebabkan terjadinya studi yang lebih terinci terhadap sifat dan kondisi dasar

dari tanah dalam hubungannya dengan ilmu teknik pada awal abad ke-duapuluh.

Dengan diterbitkannya buku Erdbaumechanic oleh Karl Terzaghi pada tahun

1952, lahirlah ilmu mekanika tanah modern. Buku tersebut membahas prinsip-

prinsip dasar dari ilmu mekanika tanah yang selanjutnya buku itu juga menjadi

dasar bagi banyak studi lanjutan lainnya.

Pada tahun 1948 Karl Von Terzaghi seorang sarjana teknik sipil

Jerman/Austria berpendapat bahwa : Mekanika tanah adalah pengetahuan yang

menerapkan kaidah mekanika dan hidrolika untuk memecahkan persoalan-

1

persoalan teknik sipil yang berhubungan dengan endapan dan kumpulan butir-

butir padat yang terurai/tidak terpadu (unconsolidated) yang dihasilkan oleh

proses penghancuran (disintegration) secara alami dan kimiawi batu-batuan. Oleh

karena itu, Terzaghi disebut sebagai Bapak mekanika tanah, karena jasanya

memelopori pengembangan ilmu mekanika tanah

1.3 Proses Pembentukan Tanah , Siklus Batuan Dan Asal- Usul Tanah

Butiran-butiran mineral yang membentuk bagian padat dari tanah

merupakan hasil pelapukan dari batuan. Ukuran setiap butiran padat tersebut

sangat bervariasi dan sifat-sifat fisik dari tanah banyak tergantung

dari faktor-faktor ukuran, bentuk dan komposisi kimia dari butiran. Untuk lebih

jelasnya tentang faktor-faktor tersebut, harus dikenal dahulu tipe-tipe dasar dari

batuan yang membentuk kerak bumi, mineral-mineral yang membentuk batuan,

dan proses pelapukan.

Berdasarkan asal-usulnya, batuan dapat dibagi menjadi tiga tipe dasar yaitu :

batuan beku ( igneous rock ), batuan sedimen ( sedimentary rock ), dan batuan

metamorf ( metamorphic rock ). Pada gambar 1.1a ditunjukkan diagram dari

siklus kejadian beberapa tipe batuan tersebut berikut proses kejadiannya. Diagram

2

tersebut disebut siklus batuan. Juga diberikan beberapa keterangan singkat untuk

tiap-tiap elemen dari siklus batuan tersebut.

1.3.1. Batuan Beku (Igneous rocks)

Batuan beku terbentuk dari membekunya magma cair yang terdesak ke

permukaan (dari bagian yang dalam sekali pada mantel bumi). Sesudah tersembul

ke permukaan melewati rekahan-rekahan pada kulit bumi (fissure eruption) atau

melalui gunung berapi (volcanic eruption), sebagian dari magma cair tersebut

mendingin di permukaan bumi dan membatu.

Kadang-kadang magma tersebut berhenti bergerak sebelum sampai ke

permukaan bumi dan mendingin di dalam kulit bumi dan membentuk batuan beku

dalam plutonic rocks (disebut juga intrusive rocks). Batuan beku dalam yang telah

terbentuk tersebut pada suatu saat dapat timbul ke permukaan bumi karena adanya

proses erosi yang terus menerus terhadap lapisan batuan dan tanah yang terletak di

atas batuan beku dalam tersebut.

Proses pelapukan batuan menjadi tanah dapat dibagi dalam dua bagian, yaitu :

proses penghancuran fisik (disintegration) dan proses pelapukan kimiawi

(decomposition). Proses penghancuran fisik adalah proses pelapukan tanah akibat

dari factor-faktor fisika, misalnya : perubahan temperature secara berkala,

pembekuan dan pencairan (air dalam batuan), proses perusakan oleh tanaman,

binatang dan/atau es di dalam celah batuan. Proses pelapukan kimiawi terjadi

akibat reaksi kimiawi, misalnya : oksidasi, hidrasi, karbonasi, dan efek kimia dari

tanaman. Proses pelapukan kimiawi ini dapat dipercepat bila dipengaruhi oleh

temperature yang tinggi dan keberadaan zat-zat asam organic. Beberapa faktor

yang sangat berpengaruh dalam proses pelapukan tanah ini diantaranya adalah :

cuaca, topografi, waktu, sejarah geologi dan tipe batuan.

Jenis batuan beku yang terbentuk karena mendinginnya magma tergantung

pada beberapa faktor seperti komposisi dari magma dan kecepatan mendinginnya

magma tersebuta. Pada cairan magma yang mendingin tersebut, ukuran kristal

mineral berangsur-angsur membesar dan sebagian mengendap (pada suhu tinggi).

Kristal batuan yang tetap tinggal dalam larutan magma cair kemudian bereaksi

dengan kristal-kristal terlarut yang lain dan membentuk mineral baru pada

3

temperatur yang lebih rendah, proses ini berlangsung terus sampai seluruh massa

batuan cair tersebut membeku menjadi padat.

1.3.2. Batuan Sedimen (Sedimentary Rock)

Hasil lapukan yang berupa kerikil, pasir, lanau dan lempung dapat menjadi

padat karena adanya tekanan lapisan tanah di atasnya dan adanya proses sementasi

antar butiran oleh unsure-unsur sementasi seperti besi, kalsit, dolomite dan quartz.

Unsur-unsur sementasi tersebut biasanya terbawa dalam larutan air tanah. Unsur-

unsur tersebut mengisi ruang-ruang di antara butiran dan kemudian membentuk

batuan sediment. Batuan yang terbentuk dengan cara ini disebut batuan sediment

detrital. Contoh dari tipe/jenis batuan sedimen detrital adalah : conglomerate,

breccia mudstone, shale (claystone). Sedimentary rock ada juga yang dibentuk

oleh reaksi kimia, misalnya : limestone, chalk, dolomite, gypsum, dan sebagainya.

Batuan sedimen mungkin juga mengalami pelapukan dan membentuk tanah-

tanah sedimen (endapan), atau terkena proses peristiwa metamorf dan berubah

menjadi batuan metamorf.

1.3.3. Batuan Metamorf (Metamorphic Rock)

Peristiwa metamorf adalah proses perubahan komposisi dan tekstur dari

batuan akibat panas dan tekanan tanpa pernah menjadi cair. Dalam peristiwa

metamorf, mineral-mineral baru terbentuk dan butir-butir mineralnya terkena

geseran yang kemudian membentuk tekstur batu metamorf yang berlapis-lapis.

Granit, diorite dan gabbro berubah menjadi slates dan phyllites pada peristiwa

metamorf tingkat rendah.

Schist adalah sejenis batuan metamorf yang mempunyai tekstur berlapis-lapis

dan dapat dilihat pula pada teksturnya ada bentuk-bentuk kepingan atau

lempengan-lempengan dari mineral mika.

Batu pualam (marmer) terbentuk dari batuan calcite dan dolomite yang

mengalami proses kristalisasi ulang. Butiran mineral pada marmer umumnya lebih

besar dari pada yang terdapat pada batuan induknya.

Quartzite adalah sejenis batuan metamorf yang terbentuk dari sandstone yang

kaya akan mineral quatz. Bahan silika kemudian memasuki pori-pori batuan dan

4

Gambar1.2 Struktur Rantai

Gambar 1.3 Struktur flokulent

ruang-ruang diantara butiran pasir dan quartz, dan menjadi unsur-unsur sementasi

antar butiran. Quartzite adalah salah satu dari batuan yang sangat keras. Pada

tekanan dan panas yang besar sekali, batuan metamorf mungkin mencair menjadi

magma dan siklus batuan berulang kembali.

1.4 Bentuk Fisik Dan Karakteristik Tanah

Tanah umumnya dapat disebut sebagai kerikil (gravel), pasir (sand), lanau

(silt), dan lempung (clay), tergantung pada ukuran partikel yang paling dominan

pada tanah tersebut. Untuk menerangkan tentang tanah berdasarkan ukuran-

ukuran partikelnya, bebarapa organisasi telah mengembangkan batasan-batasan

ukuran golongan jenis tanah (soil-separate-size limits).

Berdasarkan sifat-sifat lekat dari butiran, tanah digolongkan menjadi tanah

kohesif ( cohesive soil ) dan tanah tidak kohesif ( non cohesive soil ).

a. Tanah Kohesif

Sering disebut tanah berbutir halus dengan gaya lekat antar butiran (kohesi)

yang mengakibatkan sifat plastis berbeda yang bergantung pada kadar air dan

kandungan mineral dalam tanah. Pada proses pengendapan yang tidak begitu

dalam, variasi pembentukan susunan butir tanah kohesif dibedakan sebagai

berikut :

Struktur Rantai (honey combed)

Tidak terjadi Kohesi pada saat partikel

melayang kemudian mengendap

Biasa terjadi pada tanah lempung atau

lanau

Struktur flokulent

Terbentuk bila partikel-partikelyang

melayang mengumpul, mengikat diri dan

kemudian mengendap.

Biasa terjadi pada tanah organic (tanah

humus).

5

b. Tanah tidak kohesif

Sering disebut tanah berbutir kasar dengan sudut geser dalam sebagai

parameter kekuatan geser utama dan tidak mempunyai gaya lekat antar butiran,

seperti pasir dan kerikil.

Berdasarkan organ-organ yang terkandung didalamnya, tanah digolongkan

menjadi tanah anorganik dan tanah organik.

a. Tanah anorganik

Tanah jenis ini yang terdiri dari mineral tanpa kandungan bahan organik.

Contoh : kerikil, pasir dan mineral lainnya.

b. Tanah organik

Tanah yang banyak mengandung unsur organik dari tumbuhan maupun

hewan. Contoh : humus, gambut, batu bara, dll.

Berdasarkan ukuran butirannya, tanah digolongkan menjadi lima golongan

yaitu : batuan, kerikil, pasir, lanau dan lempung.

a. Batuan (stone) > 63 mm

b. Kerikil (gravel) > 2 – 63 mm

c. Pasir (sand) > 0,06 – 2 mm

d. Lanau (silt) > 0,002 – 0,06 mm

e. Lempung (clay) > 0,002 mm

1.5 Pendapat Umum Mengenai Tanah (General Judges of Soil)

Klasifikasi tanah sebagai dasar bangunan dikelompokkan menjadi beberapa

bagian yaitu :

a. Tanah tak kohesif

Tanah ini sangan baik untuk landasan / dasar bangunan bila kepadatannya

cukup besar. Tanah ini tidak mempunyai kekuatan tarik, maka gesekan antar

butiran akan meningkat pada saat mengalami tekanan yang besar sehingga

kekuatan gesernya besar. Pada kondisi tanah leps atau terlalu banyak

mengandung pasir perlu dilakukan pemadatan untuk menghindari penurunan

atau keruntuhan tanah (failure).

6

b. Tanah kohesif

Kondisinya licin, halus, kaku, agak keras dank eras sekali sehingga kapasitas

daya dukung tergantung pada besarnya kadar air. Terhadap air tanah kohesif

harus betul-betul dilindungi, dengan membuat saluran pengeringan (drainase),

karena dengan ruang pori yang besar mengakibatkan tanah ini mudah

tenggelam dan rusak akibat beban diatasnya. Selain itu fraksi butir-butir halus

juga mempengaruhi kualitas tanah kohesif, sehingga tanah ini dibedakan antara

tanah kohesif kuat (sukar menyerap dan melepas air) dan tanah kohesif ringan

(mudah berubah bila terkena air).

c. Tanah organik

Tanah humus (peat) dan tanah lumpur berlanau, tidak baik dipakai sebagai

landasan dari suatu konstruksi bangunan, karena memiliki sifat kembang susut

yang sangat besar.

Sedangkan klasifikasi tanah sebagai bahan bangunan dikelompokkan menjadi :

a. Tanah tidak kohesif

Tanah ini sangat baik untuk material bangunan seperti untuk urugan jalan,

urugan bangunan, dasar pondasi, karena dapat dipadatkan dengan mudah dan

mempunyai kekuatan geser yang besar.

b. Tanah kohesif

Tanah ini mempunyai sifat compresibilitas yang tergantung pada kadar airnya,

baik untuk bahan bangunan pada daerah-daerah yang kering tetapi tidak baik

pada daerah-daerah yang banyak mengandung air, sehingga perlu

distabilisasi/dipadatkan sebelum digunakan.

c. Tanah organik

Tanah ini tidak baik sebagai bahan bangunan/urugan karena mempunyai sifat

susut yang besar dan mudah retak-retak bila kering.

1.6 Stratifikasi Tanah (Stratification of The Ground)

Stratifikasi atau susunan tanah merupakan gambaran/bentuk lapisan tanah

sampai dengan kedalaman tertentu. Selain proses pembentukan tanah yang telah

disebutkan sebelumnya, berbagai bentuk lapisan tanah juga disebabkan oleh

gejala alam seperti aktivitas tektonik atau pergeseran benua, sehingga terjadilah

patahan, rekahan maupun lipatan-lipatan pada lapisan tanah.

7

a. Rekahan (faults)

Gambar 1.4

b. Patahan

Gambar 1.5

c. Lipatan

Gambar 1.6

Latihan Soal :

1. Jelaskan pentingnya Mekanika Tanah di bidang teknik sipil .

2. Jelaskan Sejarah perkembangan Mekanika tanah secara singkat .

3. Jelaskan fungsi tanah sebagai bahan bangunan dan tanah sebagai dasar

bangunan .

8