1 Hubungan Volume-Berat
Untuk membuat hubungan volume-berat agregat tanah, tiga fase (yaitu: butiraan padat, air, dan udara) dipisahkan. Jadi, contoh tanah yang diselidiki dapat dinyatakan sebagai:
V = Vs + Vv = Vs + Vw + Va
Dimana:
Vs = volume butiran padat
Vv = volume pori
Vw = volume air di dalam pori
Va = volume udara dalam pori
Apabila udara dianggap tidak mempunyai berat, maka total dari conoh tanah dapat dinyatakan sebagai:
W = Ws + Ww
Dimana:
Ws = berat butiran padat
Ww = berat air
Hubungan volume yang umum dipakai untuk elemen tanah adalah angka pori, porositas, dan derajat kejenuhan. Angka pori didefinisikan sebagai perbandinagan antara volume pori dan volume butiran padat. Jadi:
℮ =
Dimana:
℮ = angka pori
Porositas didefinisikan sebagai perbandinagan antara volume pori dan volume tanah total, atau
n =
Dimana:
n = porositas
Drajat kejenuahan didefinisikan sebagai perbandingan antara volume air dengan volume pori atau
S =
Diamana:
S = drajat kejenuhan. Umumnya, drajat kejenuhan dinyatakan dalam persen.
Hubungan antara pori dan porositas dapat diturunkan dari persamaan d atas, sebagi berikut:
n =
Istilah-istilah yang umum dipakai untuk hubunagn berat adalah kadar air dan berat volume. Definisi dari istilah-istilah tersebut adalah sebagai berikut:
Kadar air (w) yang juga disebut sebagi water content didefinisikan sebagi perbandingan antara berat jenis dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki.
w =
berat volume adalah berat tanah per satuan volume. Jadi,
ᵧ =
Berat volume dapat juga dinyatakan dalam berat butiran padat, kadar air, dan volume total.
ᵧ =
kadang-kadang memang perlu untuk mengetahui berat kering per satuan volume tanah. Perbandinagan tersebut dinamakan berat volume kering. Jadi,
ᵧ ͩ = à ᵧ ͩ =
Berat volume dinyatakan dalam satuan inggris sebagai: pound per kaki kubik (1b/ft3). Dalam SI, satuan yang digunakan adalah newton per meter kubik (N/m3). Kita dapat menulis persamaan-persamaan untuk kerapatan sebagai berikut:
ρ = dan ρ ͩ =
Dimana:
ρ = kerapatan tanah (kg/m3)
ρ ͩ = kerapatan tanah kering (kg/m3)
m = massa tanah total yang di test (kg)
ms = massa butiran padat dari tanah yang ditest (kg)
Satuan dari volume total, V, adalah m3.
Berat volume tanah dalam satuan N/m3 dapat diperoleh dari kerapatan yang mempunyai satuan kg/m3 sebagai berikut:
ᵧ = ρ . g = 9,81 ρ dan ᵧ ͩ = ρ ͩ .g = 9.81 m/detik2
2.2.2 Hubungan Antara Berat Volume, Angka Pori, Kadar Air, dan Berat Spesifik
Untuk mendapatkan hubungan antara berat volume, angka pori, dan kadar air, perhatikan suatu elemen tanah dimana volume butiran padatnya adalah satu. Karena volume dari butiran padat adalah 1, maka volume dari pori adalah sama dengan angka pori. Berat dari butiran padat dan air dapat dinyatakan sebagai:
Ws = Gs ᵧʷ dan Ww = wWs = w Gs ᵧʷ
Dimana:
Gs = berat spesifik butiran padat
w = kadar air
ᵧʷ = berat volume air
Dasar sistem Inggris, berat volume air adalah 62,4 1b/ft3; dalam SI, berat volume air adalah 98,1 kN/m3.
Dengan menggunakan definisi berat volume dan berat volume kering, kita dapat menuliskan:
ᵧ =
dan
ᵧ ͩ =
Karena berat air dalam elemen yang ditinjau adalah wGsᵧʷ, volume yang ditempati air adalah:
Maka dari itu, berat kejenuhan adala:
Atau Se = wGs
Apabila contoh tanah adalah jenuh air yaitu ruang pori terisi penuh oleh air, berat volume tanah yang jenuh dapat ditentukan dengan cara yang sama seperti diatas, yaitu:
Dimana:
ᵧsat = berat volume tanah yang tak jenuh air
2.2.3. Hubungan Antara Berat Volume, Porositas dan Kadar Air
Hubungan antara berat volume, porositas, dan kadar air dapat dikembangkan dengan cara yang sama dengan cara yang sebelum-sebelumnya.
Jika V adalah sam dengan 1, maka Vv adalah sama dengan n. Sehingga, Vs = 1- n . Berat butiran padat (Ws) dan berat air (Ww) dapat dinyatakan sebagai berikut:
Ws = Gsᵧʷ (1 – n)
Ww = wWs = wGsᵧʷ (1 – n)
Jadi, berat volume kering sama dengan:
Berat volume tanah sama dengan:
Kadar air dari tanah yang jenuh air dapat dinyatakan sebagai:
2.2.4 Kerapatan Relatif
Istilah kerapatan relatif umumnya dipakai untuk menunjukkan tingkat kerapatan dari tanah berbutir dilapangan. Kerapatan relatif didefinisikan sebagai:
Dimana:
Dr = kerapatan relatif
℮ = angka pori tanah dilapangan
℮maks = angka pori tanah dalam keadaan paling lepas
℮min = angka pori tanah dalam keadaan paling padat
Harga kerapatan relatif bervariasi dari harga terndah = 0 untuk tanah yang sangat epas, sampai harga tertinggi = 1 untuk tanah yang sangat padat.
2.2.5 Konsistensi Tanah
Apabila tanah berbutir halus mengandung mineral lempung, maka tanah tersebut dapat diremas-remas tanpa menimbulkan retakan. Sifat kohesi ini disebabkan karena adanya air yang terserap di sekeliling permukaan dari pertikel lempung. Bilamana kadar airnya sangat tinggi, campuran tanah dan air akan menjadi sangat lembek seperti cairan. Oleh karena itu, atas dasar air yang dikandung tanah, tanah dapat dipisahkan dalam empat keadaan dasar, yaitu: padat, semi padat, plastis dan cair.
Kadar air dinyatakan dalam persen, dimana terjadi transisi dari keadaan padat ke dalam keadaan semi padat didefinisikan sebagai batas susut. Kadar air dimana transisi dari keadaan semi padat ke dalam keadaan plastis terjadi dinamakan batas plastis, dan dari keadaan plastis ke keadaan cair dinamakan batas cair. Batas-batas ini dikenal juga sebgai batas-batas atterberg.
2.2.6 Aktivitas
Karena sifat plastik dari suatu tanah adalah disebabkan oleh air yang terserap disekililing permukaan partikel lempung, maka dapat diharapkan bahwa tipe dan jumlah mineral lempung yang dikandung di dalam suatu tanah akan mempengaruhi suatu batas plastis dan batas cair tanah yang bersangkutan. Hubunagan antara PI dengan fraksi berukuran lempung untuk tiap-tiap tanah mempunyai garis yang berbeda-berbeda. Keadaan ini disebabkan karena tipe dari mineral lempung yang dikandung oleh tiap-tiap tanah berbeda. Atas dasar hasil studi tersebut, skempton mendefinisikan suatu besaran yang dinamakan aktifitas yang merupakan kemiringan dari garis yang menyatakan hubungan antara PI dan persen butiran yang lolos ayakan 2µ, atau dapat pula dituliskan sebagai berikut:
Dimana:
A = aktivitas
Aktivitas digunakan sebagi indeks untuk mengidentifikasikan kemampuan mengembang dari suatu tanah lempung. Harga dari aktivitas untuk berbagai mineral lempung diberikan dalam tabel dibawah ini.
Tabel Aktivitas Mineral
| Mineral | aktivitas |
| Smeetites | 1-7 |
| Illite | 0,5-1 |
| kaolinite | 0,5 |
| Halloysite (2H20) | 0,5 |
| Halloysite (4H20) | 0,1 |
| Attapulgite | 0,5-1,2 |
| Allophane | 0,5-1,2 |
Seed, Woodward, dan Lundgren mempelajari sifat plastis dari beberapa macam tanah yang dibuat sendiri dengan cara mencampur pasir dan lempung dengan persentase yang berbeda. Mereka menyimpulkan bahwa walupun hubungan antara indeks plastis dan persentase butiran yang lebih kecil dari 2µ adalah merupakan garis lurus, seperti diteliti skempton, tetapi garis-garis tidak selalu melalui pusat sumbu. Oleh karena itu, aktifitas dapat didefinisikan sebagai beikut:
Dimana C’ adalah konstanta dari tanah yang dtinjau.
Untuk hasil percobaan yang dilakukan, C’ = 9
Studi lanjutan dari Seed, Woodward, dan Lundgren menunjukkan bahwa hubungan antara indeks plastisitas dan persentase dari fraksi berukuran lempung didalam tanah dapat diwakili oleh dua garis lurus. Untuk tanah yang mengandung fraksi berukuran lempung lebih besar dari 40%, garis lurus tersebut akan melalui pusat sumbu apabila diproyeksi kembali.
2.2.7 Struktur Tanah
Struktur tanah didefinisikan sebagai susunan geometrik butiran tanah. Diantara fakto-faktor yang mempengaruhi struktur tanah adalah bentuk, ukuran, dan komposisi mineral dari butiran tanah serta sifat dan komposisi dari air tanah. Secara umum, tanah dapat dimasukkan ke dalam dua kelompok yaitu: tanah tak berkohesi dan tanah kohesif. Struktur tanah untuk tiap-tiap kelompok akan diterangkan dibawah ini.
Struktur tanah tak berkohesi pada umumnya dapat dibagi dalam dua katagori pokok: struktur butir tunggal dan struktur sarang lebah. Pada struktur butir tunggal, butiran tanah berada dalam posisi stabil dan tiap-tiap butir bersentuahan satu terhadap yang lain. Bentuk dan pembagian ukuran butiran tanah serta kedudukannya mempengaruhi sifat kepadatan tanah. Untuk suatu susunan dalam keadaan yang sangat lepas, angka pori adalah 0,91. Tetapi, angka pori berkurang menjadi 0,35 bilamana butiran bulat dengan ukuran sama tersebut diatur sedemikian rupa hinga susunan menjadi sangat padat. Keadaan tanah asli berbeda dengan model diatas karena butiran tanh asli tidak mempunyai bentuk dan ukuran yang sama. Pada tanah asli, butiran dengan ukuran terkecil menempati rongga diantara butiran besar. Keadaan ini menunnjukan kecenderungan terhadap pengurangan anka pori tanah. Tetapi, ketidakrataan bentuk butiran pada umumnya menyebabkan adanya kecenderungan terhadap penambahan angka pori dari tanah. Sebagai akibat dari dua faktor tersebut di atas, maka angka pori tanah asli kira-kira masuk dalam rentang yang sama seperti angka pori yang didapat dari model tanah dimana bentuk dan ukuran butiran adalah sama.
Pada struktur sarang lebah, pasir halus dan lanau membantu lengkung-lengkungan kecil hingga merupakan rantai butiran. Tanah yang mempunyai struktur sarang lebah mempunyai angka pori besar dan biasanya dapat mamikul beban statis yang tak begitu besar. Tetapi, apabila stuktur tersebut dikenai beban berat atau apabila dikenai beban getar, struktur tanah akan rusak dan menyebabkan penurunan yang besar.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar