PEMADATAN DAN

PEMANTAPAN TANAH

By : Kemala Sari Lubis

PEMADATAN Terjadi bila diberi tekanan, sehingga tanah

cenderung menjadi padat, berarti terjadi peningkatan kerapatannya.

Pemadatan ialah penekanan pada badan tanah tidak jenuh, yang mengakibatkan pengurangan fraksi volume udara.

Tanah dan lapisan tanah bisa padat akibat : a.Komposisi tekstur tanah b. Kadar air c. Sifat terbentuknya tanah di lokasi. d. Kecenderungan mengerutnya tanah liat

saat pengeringan

MEKANISME PEMADATAN1.Penekanan pada fase cairan, yaitu air tanah.2.Penekanan air terkekang. Terjadi pada saat tanah sangat basah, dimana

udara terperangkap pada kantung-kantung kecil selama fase pembasahan.

Udara lebih dapat ditekan dibanding padatan mineral atau air.

Kepentingan pemadatan : bidang pertanian (contoh : pengolahan tanah untuk meningkatkan penyebaran perakaran tanaman)

PENYEBAB PEMADATAN Pembajakan dengan traktor roda yang

berjalan di atas dasar alur terbuka sehingga tanah akan menjadi lebih padat dibandingkan pada kedalaman tanah yang lebih besar.

Praktik pengolahan tanah pada tanah liat, dengan peralatan berat saat tanah dalam kondisi basah dan kekuatan tanah rendah.

Pengaruh mesin-mesin yang diberikan pada tanah oleh roda dan rantai.

TEKANAN MESINBesar tekanan yang diberikan pada

permukaan tanah oleh kendaraan beroda bergantung pada :

Sifat permukaan tanah Diameter roda dan rantai kendaraan Tekanan yang terdistribusi di dalam

tanah dan deformasi yang disebabkan oleh tekanan tergantung pada :

1.Pola tekanan permukaan2. Sifat mekanis atau rheologis tanah

pada kedalaman tertentu.

PERUBAHAN BENTUK BAN PNEUMATIK SAAT KONTAK DENGAN PERMUKAAN TANAH Perubahan bentuk pada ban dan tanah

Perubahan bentuk hanya pada ban

AKIBAT PEMADATAN Terhalangnya gerakan air dan udara di

dalam tanah akibat berkurangnya jumlah pori-pori yang besar.

Terhambatnya aerase dan drainase yang mengakibatkan akar mengalami tekanan serentak.

Penelitian Russel dan Goss (1974) : Bila akar barley diberi tekanan yang berasal dari luar sebesar 0,2 bar kecepatan pertambahan perpanjangan akar berkurang sebesar 50% lalu jika tekanan diperbesar menjadi 0,5 bar perpanjangan akar berkurang sebesar 80%.

PENGENDALIAN PEMADATAN TANAH Pengolahan tanah minimum Pengolahan tanah konservasi Mengurangi pembalikan lapisan tanah

atas yang tidak perlu dengan meninggalkan residu tanaman sebagai mulsapelindung di atas permukaan tanah.

Persiapan tempat tumbuh tanaman baris harus dipusatkan pada baris-baris yang sempit tempat penanaman tanaman baris dilakukan, bukan pada seluruh areal.

PENGENDALIAN PEMADATAN MELALUI ALAT BERAT Alat berat (traktor) dirancang dengan

mendistribusikan beban lebih merata di atas permukaan lintasan, bukan mengkonsentrasikan beban di bawah roda belakang.

Traktor sebaiknya memiliki gaya tarik dua kali dari gaya yang harus dikeluarkan oleh traktor, sehingga pengurangan kebutuhan tarikan batang penarik memungkinkan berat traktor menjadi lebih ringan.

Pengurangan tekanan angin pada ban

TEKNIK PEMADATAN TANAH PADA CONTOH TANAH1. Memampatkan suatu contoh tanah pada wadah

dengan dinding kokoh dan memberikan beban statis dengan alat piston yang terletak pada permukaan contoh tanah (cara paling sederhana).

2. Menerapkan beban dinamis (beban beragam sesuai waktu) dengan menggunakan alat pemukul.

3. Memberikan getaran pada contoh tanah untuk bahan granuler kering (cara paling efektif).

4. Menerapkan kombinasi tegangan tekan dan tegangan geser yang beragam menurut ruang dan waktu (dasar uji Proctor).

PEMANTAPAN Pemantapan ialah pengurangan ruang

pori terisi udara dengan pengeluaran air tanpa terjadi perubahan massa kadar air.

Pemantapan tanah terbentuk karena pemampatan secara bertahap atau penurunan tanah di bawah pengaruh beban dalam jangka waktu yang lama.

Kepentingan pemantapan : pada bidang keteknikan (contoh : jumlah dan keseragaman pemantapan fondasi untuk kestabilan dan keamanan bangunan)

KONSEP PEMANTAPAN Adanya beban yang terdistribusi tidak

merata akan menghasilkan tekanan hidrostatis yang berbeda-beda pada berbagai titik dalam tanah.

Contoh : di dalam tanah air harus mencari jalan keluar melalui pori-pori tanah yang sangat sempit dan berkelok-kelok dengan tekanan berbeda-beda.

PEMANTAPAN PADA BEBERAPA FRAKSI TANAH Tanah-tanah granuler sepert pasir padat

merupakan tanah yang palingi tidak dapat ditekan, pemantapan biasanya terjadi relatif cepat disebabkan permeabilitas tanah yang tinggi.

Liat dan tanah bertekstur halus lain, umumnya memiliki kemampuan total dapat ditekan lebih besar tetapi kecepatan pemantapannya akan pelan hingga beberapa bulan bahkan tahun.

MODEL PRINSIP-PRINSIP PROSES PEMANTAPAN Menggunakan piston berlubang dan

berpori Piston ditekan ke dalam silinder berisi

air yang diatur dengan pegas Saat piston pertama kali dibebani dan

sebelum terjadi gerakan ke bawah, tekanan yang diberikan disalurkan ke air saja.

Selanjutnya begitu air mulai keluar dari piston, dan saaat piston bergerak ke bawah pegas mulai memendek.

LANJUTAN MODEL PRINSIP-PRINSIP PROSES PEMANTAPAN Saat proses ini berlangsung, lebih banyak

lagi air keluar dan kontraksi pegas meningkat.

Gerakan ke bawah akan berhenti akhirnya dan akan tercapai kesetimbangan statis bila tahan pegas yang tertekan sama dengan gaya ke bawah yang bekerja pada piston.

Selanjutnya seluruh beban akan ditahan oleh pegas, tekanan air yang berlebih dilepaskan oleh aliran air keluar.

Pegas analog dengan matriks tanah, dan air dalam silinder analog dengan air yang menuju ke pori tanah.

beban

Konsep model yang menggambarkan proses pemantapan tanah

PERSAMAAN TEKANAN Konsep di atas diringkas dalam persamaan

tekanan efektif Terzaghi : σtot = p + σeff

Atauσeff = σtot – p

dimana : σeff = tekanan efektif yang diterima oleh

matriks padatan tanah (tekanan antar granuler)σtot= tekanan total

p=tekanan hidrostatis (tekanan air pori)

PERSAMAAN TEKANAN Istilah p merupaka tekanan netral,

karena tekanan cairan pada tanah jenuh bekerja dengan besaran yang sama pada semua arah, sehingga p tidak mempunyai pengaruh pada pemadatan matriks.

TEORI PEMANTAPAN TANAH Menurut Terzaghi, teori pemantapan tanah

didasarkan pada beberapa asumsi :1. Tanah benar-benar jenuh2. Air dan partikel tanah tidak dapat ditekan3. Aliran air dan pemantapan terjadi hanya pada

satu dimensi (yaitu vertikal)4. Aliran air pada lapisan pemantapan mengikuti

hukum Darcy dan keterhantaran hidraulik bersifat tetap

5. Pembebanan terjadi secara langsung dan sifat beban adalah tetap

6. Terdapat hubungan linier antara tekanan efektif yang bekerja pada matriks tanah dan perubahan volume yang dihasilkan.

PENGUKURAN PEMADATAN

CONTOH SOAL Suatu uji Proctor dilakukan pada tanah

tekstur sedang dengan hasil sebagai berikut.

Massa kadar air w (%)

6 9 12 15 18 21

Kerapatan total (g/cm3)

1,8 1,91 1,94 1,86 1,75 1,65

Gambarkan data tersebut dan tentukan kadar air optimal serta nilai kerapatan maksimum. Hitung volume kadar air dan derajat jenuh pada kadar air optimal.

PENYELESAIAN Dari pengamatan selintas pada data, diperkuat

dengan penggambaran grafik menunjukkan bahwa kadar air optimal adalah pada atau sekitar nilai massa kadar air 12%, dan kerapatan maksimal adalah 1,94 g/cm3.

Kadar air = Ѳ = w (ρb/ρw) = 0,12 x (1,94 /1,00) g/cm3 = 0,23 = 23%

• Derajat jenuh = s= Ѳ/f

f= 1 – (ρb/ρs) jadi s = 0,23/ [1- (1,94/2,65)] = 0,85 = 85%

PENGELOLAAN PEMADATAN TANAH