PERILAKU PERUBAHAN VOLUME PADA TANAH

PERILAKU PERUBAHAN VOLUME

PADA TANAH

Oleh :

Ir. A.A.Ketut Ngurah Tjerita, M.Sc.

NIP : 195312311986021003

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2018

i

KATA PENGANTAR

Hingga saat ini, masih dirasakan langkanya perbendaharaan buku-buku

berbahasa Indonesia mengenai Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi yang

dipergunakan di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana.

Sementara itu masih semakin terasa banyak problem mengenai

Mekanika Tanah yang timbul pada banyak bangunan-bangunan sipil di

Indonesia, sedangkan tenaga sarjana, apalagi tenaga teknisi menengah masih

sedikit jumlahnya yang mengkhususkan perhatiannya terhadap masalah-

masalah Mekanika Tanah dan Pondasi.

Untuk membantu mengurangi masalah tersebut di atas, kami

memprakarsai peterjamahan atau penulisan buku Mekanika Tanah dari naskah

aslinya yang ditulis dalam bahasa Inggris berjudul “An Introduction to Clay

Colloid Chemistri” dari H. Van Olphen dan “Fundamental of Soil

Behavior” dari Mitchel, J.K.

Akhirnya kami ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu tulisan ini, dengan harapan semoga bermanfaat bagi perkembangan

pengetahuan Teknik Sipil di Indonesia.

Denpasar, Juli 2018

Penulis

ii

DAFTAR ISI

Halaman

1. Pendahuluan ............................................................................... 1

2. Hubungan Antara Jenis Tanah, Tekanan Dan Angka Pori .......... 1

3. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Perubahan Volume ............. 5

4. Interaksi Fisik Dalam Perubahan Volume .................................. 9

5. Konsep Tekanan Osmotik Pada Perubahan Volume ................... 16

6. Aplikasi Konsep Tekanan Osmotik Untuk Deskripsi Perilaku

Perubahan Volume ..................................................................... 23

6.1 Sistem Kation Yang Sejenis ................................................. 23

6.2 Sistem Kation Campuran ...................................................... 27

7. Pentingnya Detail Minerologi Dalam Ekspansi Tanah ................. 29

7.1 Efek-efek Konfigurasi Kerangka Kristal ................................ 29

7.2 Pembentukan Antar Lapisan Hidroksi.................................... 31

8. Tekanan Prakonsolidasi dan Kompresi Sekunder ....................... 34

9. Hubungan Antar Temperatur dan Volume .................................. 42

9.1 Analisis Teoritis .................................................................... 44

9.2 Sifat-Sifat Perubahan Volume .............................................. 48

9.3 Sifat-sifat Tekanan Pori ........................................................ 54

10. Kesimpulan ............................................................................... 57

Daftar Pustaka

1


1. PENDAHULUAN

Perubahan volume dalam tanah penting diperhatikan karena

pengaruhnya terhadap penurunan (settlement) akibat pemampatan

(compression) dan pengembangan (heave) akibat ekspansi. Selain itu

perubahan volume akan mengakibatkan perubahan tegangan dan

deformasi yang pada gilirannya akan mempengaruhi stabilitas.

Perubahan volume dapat diakibatkan oleh perubahan tekanan,

temperatur dan lingkungan kimiawi. Karena itu perlu pengaruh tekanan

biasanya penting untuk dipelajari. Ada 3 faktor yang berkaitan dengan

perubahan volume akan didiskusikan. Terutama tekanan pada

konsoludasi dan pengembagan (swelling). Penyusutan (shrinkage) akan

dilihat sebagai kasus khusus konsolidasi, dimana tekanan konsolidasi

berasal dari meniskus kapiler dan tegangan air permukaan.

2. HUBUNGAN ANTARA JENIS TANAH, TEKANAN DAN ANGKA

PORI SECARA UMUM

Biasanya tanah mempunyai angka pori dalam rentang 0,5 – 4,0

sebagaimana yang ditunjuk dalam gambar 2.1. sekalipun besar tekanan

dalam banyak hal (sampai beberapa puluh atmosfer) relatif kecil bila

kita memakai skala geologi, tetapi angka pori yang biasa ditemui dapat

berkisar antara angka pori dari sedimen yang baru terbentuk sampai

2

angka pori dari batu lempung (shale). Proses perubahan-perubahan

mekanis, physico kimia dan proses kimia yang rumit akan terjadi juga

dan mempengaruhi proses pemadatan (densifikasi). Secara umum

hubungan angka pori tekanan berhubungan dengan ukuran butiran dan

plastisitas lihat gambar 2.1.b. barangkali ukuran partikel adalah satu-

satunya faktor terpenting yang mempengaruhi angka pori pada setiap

tekanan dan konsolidasi juga dipengaruhi oleh faktor resiko kimiawi dan

mekanis. (Meade, 1964). Hal yang sama secara relatif dapat diterapkan

pada pengembangan (swell). Besar kecilnya partikel adalah manifestasi

sebagai akibat langsung dari komposisi mineralogi yang aktifitas

koloidal dan sifat ekspansifnya akan meningkat bila ukuran partikel

mengecil.

Gambar 2.1. Curva Kompresi untuk Beberapa Jenis Tanah

(Lambe dan Whitman, 1969)

3

Nilai Indeks kompresi untuk mineral lempung berkisar dari lebih

kecil 0,2 untuk kaolinite sampai sebesar 17 (Bolt, 1956) untuk sodium

montmorillonite yang disiapkan secara khusus dibawah tekanan rendah,

tapi biasanya nilai kurang dari 2 lebih sering dijumpai. Indeks kompresi

untuk lempung alamiah biasanya kurang dari 1.0, dalam banyak kasus

biasanya nilai kurang dari 0,5. Indeks pengembangan (swell index) lebih

kecil dari indeks kompresi, biasanya dengan jumlah yang cukup besar

sebagai akibat penyusunan kembali partikel selama kompresi dan

unloading. Setelah 1 (satu) atau beberapa kali rekompresi dan

unloading, indeks kompresi dan pengembangan barangkali bisa menjadi

sama. Nilai indeks pengembangan (swell index) untuk 3 mineral

lempung muscovite dan pasir dapat dilihat dalam tabel 2.1.

Tabel 2.1 Nilai Indeks Pengembangan Untuk Beberapa Mineral

Mineral

Pore Fluid, Adsorbed

Cations, Electrolyte

Concentration, in Gram

Equivalent Weights per

Liter

Void Ratio at

Effective

Consolidation

Pressure of

100 psi

Swelling Index

(1) (2) (3) (4)

Kaolinite Water, sodium, 1 0.95 0.08

Water, sodium, 1 x 10-4 1.05 0.08

Water, calcium, 1 0.94 0.07

Water, calcium, 1 x 10-4 0.98 0.07

Ethyl alcohol 1.10 0.06

Carbon tetrachloride 1.10 0.05

Dry air 1.36 0.04

Illite Water, sodium, 1 1.77 0.37

Water, sodium, 1 x 10-2 2.50 0.65


Water, calcium, 1 x 10-2 1.59 0.31



Dry air 1.46 0.04

4

Smectite Water, sodium, 1 x 10-1 5.40 1.53

Water, sodium, 5 x 10-4 11.15 3.60


Water, calcium, 1 x 10-2 2.18 0.34



Muscovite Water 2.19 0.42


Dry air 2.29 0.41

Sand 0.01 to 0.03

From Olson and Mesri (1970).

Untuk tanak tak terganggu (undisturbed), nilai indeks pengembangan

biasanya kecil dari 0,1 untuk material tidak ekspansif sampai lebih dari

0,2 untuk tanah ekspansif. Kompresibilitas pasir padat dan kerikil jauh

lebih sedikit daripada lempung normal yang terkonsolidasi normal

(normally consolidation), walaupun demikian perubahan volume

dibawah tekanan yang tinggi pada material berbutir kasar perlu

diperhatikan. Data kompresibilitas untuk beberapa jenis pasir, kerikil

dan material batuan dapat dilihat pada gambar 2.2.

Gambar 2.2. Kompresibilitas lapangan untuk material tanah dan rockfill

(Wilson, 1973)

5

Dapat dilihat bahwa pada tekanan 700 kN/m2 (100 psi) kompresi 3%

sampai setinggi 6,5% bisa dicapai.

Lapisan-lapisan yang dipadatkan pada bendungan batuan (rockfill dam)

kadang-kadang lebih kompresibel (mudah dipampatkan) daripada inti

(core) dam dari lempung yang dipadatkan.

3. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERUBAHAN

VOLUME

Banyaknya tekanan atau pengembangan dalam beberapa kasus

tergantung pada komposisi dan faktor lingkungan. Dan perkiraan yang

cukup baik dapat diperoleh bila dilakukan tes terhadap tanah tak

terganggu atau dilakukan tes di tempat untuk mendapatkan para meter

yang diperlukan.

1. Interaksi Fisik

Interaksi fisik termasuk lenturan, gelincir dan guling serta

kehancuran partikel tanah. Interaksi fisik penting pada tekanan tinggi

dan angka pori rendah.

2. Interaksi Physiko Kimia

Interaksi ini tergantung pada gaya permukaan partikel dan yang

menyebabkan terjadinya interaksi dua lapisan permukaan dan

hydrasi ion, dan gaya tarik antar partikel. Interaksi kimia fisik

penting pada tekanan rendah dan angka pori tinggi.

3. Pengaruh Lingkungan Kimia dan Organik

Bahan kimia dapat menjadi bahan perekat antar partikel. Material

organik mempengaruhi gaya permukaan dan sifat penyerapan air.

6

Penggelumbungan tanah akibat adanya garam (salt heave), terjadi

karena adanya temperatur tertentu pada saat kristalisasi sodium

sulfat. Salt heave ini kadang-kadang perlu diperhatikan dalam

mekanisme pengembangan (swell) tanah.

4. Detail Minerologi

Beberapa perbedaan dalam karakteristik mineral lempung ekspansif

dapat berpengaruh penting pada pengembangan tanah.

5. Fabric dan Struktur

Tanah ekspansif yang dipadatkan dengan struktur yang menggumpal

mungkin lebih lama daripada tanah yang mempunyai struktur yang

menyebar. Gambar 3.1 sebagai contoh. Pada tekanan kurang dari

tekanan prakonsolidasi, tanah dengan struktur yang menggumpal

kurang kompresibel (mudah dipampatkan) daripada tanah yang sama

dengan struktur menyebar. Kenyataan adalah sebaliknya, untuk

tekanan yang lebih besar dari tekanan prakonsolidasi.

Gambar 3.1. Efek struktur dan konsentrasi elektrolit larutan yang

terserap akibat pengembangan tanah lempung yang dipadatkan

7

6. Riwayat Tegangan

Tanah over consolidated lebih sulit dipampatkan tapi lebih mudah

mengembang daripada material yang sama dengan angka pori yang

sama tapi normally consolidated. Gambar 3.2. adalah ilustrasinya.

Bila sistem tegangan anisotropic pernah dialami tanah pada waktu

lalu, maka kemudian tegangan anisotropic dan karakteristiknya

pengembangan bisa terjadi.

Gambar 3.2 Perbandingan kompresibilitas dan karakteritik

pengembangan untuk tanah normallu consolidated dan over

consolidated

7. Temperatur

Penambahan dalam temperatur biasanya menyebabkan pengurangan

volume untuk tanah yang terdraise total (fully drained). Bila drainase

berhalang, penambahan temperatur menyebabkan tegangan efektif

turun.

8. Cairan Kimiawi Pori

Pada tanah yang mengandung mineral lempung ekspansif setiap

perubahan dalam larutan kimiawi pori atau cairan kimia yang

terdapat disekeliling butir cenderung memekan kedua lapisan

8

tersebut yang mengakibatkan pengurangan pengembangan atau

tekanan pengembangan. Gambar 3.1. menggambarkan contoh

hubungan konsentrasi elektrolit, cara penyerapan lempung selama

pengembangan. Untuk tanah yang mengandung mineral lempung tak

ekspansif, cairan pori kimiawi relatif berpengaruh kecil pada sifat

kompresif setelah tenunan terbentuk pada saat awal dan struktur

telah stabil di bawah tegangan efektif sedang. Pada kasus penapisan

tanah lempung laut normally consolidated dengan kadar air tinggi,

perubahan gaya-gaya antar partikel sudah cukup untuk mengurangi

sedikit volume.

9. Stress Path

Besar kecilnya kompresi atau pengembangan (swell) yang terjadi

akibat perubahan tegangan biasanya tergantung pada lajur stress

path. Lihat gambar 3.2. Penghilangan beban (unloading) dengan

mengurangi tegangan dari A ke B secara langsung dapat

mengakibatkan perilaku yang sama sekali berbeda bila penghilangan

(pengurangan) beban dilakukan secara bertahap. Lihat contoh pada

gambar 3.3. Dengan cara yang sama perbedaan besarnya kenaikan

beban dan lamanya pengaruh hubungan keseimbangan terhadap

angka pori tekanan untuk lempung dibahas dalam bagian B.

9

Gambar 3.3. Efek stress path akibat unloading pada tanah-tanah

yang mengembang (Seed, Mitchell dan Chan, 1962).

4. INTERAKSI FISIK DALAM PERUBAHAN VOLUME

Interaksi fisik antara partikel yang penting diperhatikan selama

tanah dipadatkan adalah lenturan partikel, pergeseran partikel,

penggelinciran partikel dan kehancuran partikel. Umumnya semakin

besar susunan butiran (gradasi), interaksi fisik lebih penting daripada

interaksi physico kimia. Pencegahan terhadap penggelinciran partikel

tergantung pada gesekan antara partikel. Lenturan partikel penting

diperhatikan pada kasus partikel pipih. Kehadiran mica dalam jumlah

yang kecil dalam tanah berbutir kasar, dapat memperbesar

kompresibilitas. Campuran pasir padat berbutir bulat dengan mica yang

berbutir pipih dapat menghasilkan curva kompresi dan pengembangan

lempung, seperti yang ditunjukkan gambar 4.1. Sebuah contoh pasir

sungai Chattahoochi dengan kandungan mica 5% kompresibilitasnya 2

kali lebih besar daripada tanah yang tak mengandung mica (Moore,

10

1971). Sebaliknya tanah yang bergradasi baik kompresibilitasnya

hampir tak terpengaruh bila ada butiran micanya.

Gambar 4.1. Perbandingan curva kompresi dan pengembangan untuk

beberapa lempung dan campuran mica (Terzaghi, 1931)

Ikatan bersilang antar tenunan lempung akan menambah kekakuan

lempung. Partikel-partikel dan kelompok partikel berperan sebagai

pengikat yang kekuatannya tergantung pada lenturan dan kekuatan

ujung-ujung persilangan. Menurut Van Olphen (1963) partikel yang

bersilangan bahkan penting untuk sistem lempung murni, dimana

tegangan keliling (confining) kadang-kadang ditafsirkan sebagai gaya

tolak menolak yang seimbang.

Partikel yang hancur adalah proses yang cepat dimulai pada tingkat

tegangan rendah sebab luasnya penyebaran gaya antar partikel.

Banyaknya kontak perpartikel tergantung pada gradasi dan kerapatan

11

(density) dan gaya kontak rata-rata bertambah dengan cepat dengan

ukuran partikel seperti terlihat dalam tabel 4.1.

Tabel 4.1. Gaya-gaya kontak pada tanah granular

Soil Type

Grain

Contacts/

Particle

(Range)

Grain

Contacts/

Particle

(Mean)

Average

Contact Force

for σ1 = 1 atm

(N)

Loose Uniform 4-10 6.1

Gravel

Dense Uniform 4-13 7.7

Gravel

Well-Graded 5-1912 5.9

Gravel, 0.8

Mm < d <

200 mm

Medium Sand 10-2

Gravel 10

Rockfill 104

�̅� = 0.7 m

Analisis statistik terhadap distribusi frekuensi yang mungkin terjadi

pada gaya kontak (Marsal, 1973), menunjukkan deviasin yang besar dari

rata-rata. Contoh yang menunjukkan dua macam gradasi pasir dengan

beberapa tekanan keliling (convining) ditunjukkan dalam gambar 4.2.

12

Gambar 4.2. Kurva frekuensi dari gaya kontak untuk tanah slate El

Granero pada bidang runtuh (Marsal, 1973)

Beberapa partikel tak berguna yang tidak mengalami tegangan mengisi

rongga antar partikel besar atau lengkung partikel. Persentase partikel

yang tak berguna tergantung pada gradasi, fabric, angka pori dan

tegangan. Dengan adanya partikel yang tak berguna, angka pori efektif

lebih besar daripada angka pori yang diukur jika dilihat dari ketahanan

terhadap deformasi. Dalam tanah pendekatan mekanisme partikel

13

tergantung sifat kwantitas sedemikian, sebagai jumlah rata-rata partikel

persatuan luas atau persatuan volume, jumlah rata-rata partikel kontak

dan beberapa kehilangan relevan.

Ketahanan hancurnya butiran tergantung dari kekuatan partikel atau juga

tergantung pada mineralogi dan pengaruh retakan, cuaca dan pori-pori.

Keruntuhan dapat terjadi pada geser kompresi. Banyaknya kehancuran

butiran untuk batuan dan kerikil dapat dilihat dalam tabel 4.2. dalam

tabel ini Bq adalah bagian konsentrasi volume padat perberat yang akan

mengalami kerusakan, dan qt adalah konsentrasi volume padat (Vs/V =

1/(1+e).

Tabel 4.2. Hancurnya butiran rockfill dan kerikil

Samples

Grain Size

distribution

Crushing

Strength

of Grains

Particle Beakage

Bqq1

El infiernillo

Silicified

conglomerate

Well-graded

rockfills and

grafels

High 0.02-0.10 for 5 ≤

σ1f ≤ 80 kg/cm2

Pinzandaran sand

and gravel

San Francisco

basalt (gradations

1 and 2)

El infiernillo

diorite

Somewhat

uniform rockfills

High 0.10-0.20 for 5 ≤

σ1f ≤ 80 kg/cm2

El Granero slate

(gradation A)

Well-graded

rockfills

Low

Mica graniticgneiss

(gradation X)

Mica graniticgneiss

(gradation Y)

Uniform rockfill

produced by

blasting

metamorphic

rocks (Cu < 5)

Low Increases with σif

maximum value

= 0.30

Note that Bq1, grain breakage; qi, initial concentration of solids; σ1f,

major principal stress at failure. Marsal (1973).

14

Penyelidikan mengenai kehancuran butiran dalam pasir dan kerikil

akibat tegangan triaksial insotropic dan anisotropic (Lee dan

Farhoomand, 1967) pada tegangan lebih dari 200 atm memperlihatkan

hal berikut :

1. Tanah berbutir kasar ditekan dan menunjukkan kehancuran partikel

daripada tanah berbutir halus. Perbedaan kurva gradasi sebelum dan

sesudah kompresi diperlihatkan dalam gambar 4.3. Data

pemampatan ditunjukkan dalam gambar 4.4.

Gambar 4.3. Perbandingan hancurnya tanah untuk beberapa butiran

(Lee dan Farhoomand, 1967)

2. Tanah dengan partikel bersudut lebih mudah ditekan dan lebih

mudah hancur daripada tanah dengan partikel bulat, lihat gambar 4.4.

3. Tanah berbutir seragam lebih mudah dimampatkan dan lebih mudah

dihancurkan daripada tanah bergradasi baik dengan ukuran butiran

maksimum sama.

4. Dengan beban tertentu, tekanan dan kehancuran berlangsung terus

sampai batas yang tak terhingga dengan kecepatan menurun.

15

5. Perubahan volume selama kompresi tergantung pada tegangan

prinsipal utama dan tak bergantung pada perbandingan tegangan

prinsipal.

Gambar 4.4. Kompresibilitas pasir dan kerikil

(Lee dan Farmoomand, 1967)

6. Semakin tinggi perbandingan tegangan prinsipal (Ke = 1Ɵ/3Ɵ)

selama konsilidasi, semakin besar kehancuran butiran, ditunjukkan

dalam gambar 4.5.

Gambar 4.5. Kehancuran relatif tanah berbutir kasar pada kondisi

tegangan Ke = σ1Ɵ/σ3Ɵ; D151 = 15% ukuran sebelum tes ; D151 = 15%

sesudah tes (Lee dan Farhoomand 1967), Tanah Pasir Kasar

16

5. KONSEP TEKANAN OSMOTIK PADA PERUBAHAN VOLUME

Penyerapan kation oleh lempung dan farmasi dua lapisan yang

menyebabkan daya tolak menolak antar partikel pada jarak yang jauh.

Dalam beberapa kasus perkiraan kwantitatif gaya-gaya tersebut mungkin

dapat dilakukan sampai sejauh mana dapat diketahui perilaku

pengembangan dan kompresi (pemampatan). Konsep tekanan osmotik

adalah salah satu cara perhitungan dasar gaya tolak menolak antar

partikel akibat interaksi antar 2 (dua) lapisan. Tekanan yang diberikan

untuk mencegah keluar atau masuknya air dilihat sebagai fugsi dari

konsentrasi larutan. Konsentrasi larutan dapat dihubungkan dengan jarak

partikel dan hubungan teoritis antara angka pori atau kadar air dan

tekanan konsep tekanan osmotik dapat diilustrasikan pada gambar 5.1 di

pisahkan oleh membran yang semipermeabel dimana larutan (air) bisa

melewati, tapi larutan (garam) tak dapat lewat. Sebab konsentrasi garam

dalam larutan lebih tinggi disebelah kiri dari pada disebelah kanan

membran, enersi bebas atau potensial kimia pada air di sebelah kiri lebih

kecil daripada di sebelah kanan. Dengan adanya membran larutan tak

dapat mengalir kesebelah kanan. Akibatnya ada dua pengaruh

sebagaimana diperlihatakan gambar 5.1.b.

1. Konsentrasi larutan di sebelah kiri diturunkan dan disebelah kanan

dinaikkan, yang akan berakibat mengurangi ketidak seimbangan

konsentrasi antara dua ruang.

2. Perbedaan tekanan hydrostatik akan terjadi antara dua sisi. Karena

energi bebas bervariasi langsung seperti tekanan dan bervariasi

17

sebaliknya dengan konsentrasi, kedua pengaruh ini mengurangi

ketidak seimbangan antara dua ruang. Aliran berlangsung terus

melalui membran hingga energi bebas air menjadi sama pada setiap

sisi.

Dapat saja aliran yang melalui membran dicegah sama sekali dengan

memebrikan tekanan yang cukup kedalam larutan di ruang sebelah kiri

seperti gambar 5.1c. Tekanan yang diperlukan untuk menghentikan

aliran dikatakan tekanan osmotik π dan dapat dihitung untuk larutan cair

dari persamaan Van’t Hoff.

Gambar 5.1 Tekanan osmotik (a) kondisi awal : tak seimbang (b)

kondisi akhir : seimbang (c) keseimbang tek. osmotik

18

π = k T ∑(niA – niB) = R T ∑ (CiA – CiB) (5.1)

dimana :

k = konstanta Boltzmann (konstanta gas per molekul)

R = konstanta gas per mole

T = temperatur absolut

ni = konsentrasi partikel per satuan volume

Ci = konsentrasi molar yaitu banyaknya molekul (gram molekul) per

satuan volume

Jadi perbedaan tekanan osmotik antara 2 larutan yang dipisahkan

oleh membran yang semipermeabel berbanding langsung dengan

perbedaan konsentrasi. Dalam tanah membran semipermeabel dilihat

sebagai adanya membran dalam batas-batas tertentu, yaitu dengan

adanya pengaruh permukaan tanah, lempung negatif pada kation yang

diserap. Karena tertariknya kation ke permukaan partikel maka kation

tidak bebas menyebar, dan perbedaan konsentrasi akan menyebabkan

terjadinya tekanan osmotik bila ada dua lapisan atau bila lapisan yang

berdekatan saling timpang tindih (overlap). Situasi ini dilukiskan dalam

gambar 5.2. Perbedaan tekanan osmotik di tengah-tengah antara 2

partikel dan juga pada larutan yang terdapat disekeliling lempung adalah

tekanan tolak menolak antar partikel atau tekanan pengembangan Pa. hal

ini dapat ditunjukan sebagai potensial di tengah-tengah bidang dengan

persamaan :

Ps = p = 2 π0 K t (cosh u – 1) (5.2)

19

Dimana :

no = konsentrasi (molekul per satuan volume dalam larutan luar).

u = fungsi potensial di tengah-tengah bidang

Hubungan persamaan lebih baik dinyatakan dalam kation yang berada di

tengah-tengah bidang dan keseimbangan konsentrasi larutan Cc dan Co

(Bolt, 1956) persamaan 1 menjadi :

Ps = π = R T ∑ (Cic – Ci) (5.3)

Untuk kation tunggal dan sejenis anion yang bervalensi sama,

Ps = RT (Co + Co – Co+ - Co-) (5.4)

Dimana :

Co = konsentrasi anion di tengah bidang

Co+ dan Co+ = keseimbangan konsentrasi larutan dari kation dan anion

Hal ini dapat dilihat jika pada larutan berada dalam keadaan seimbang

akan diperoleh :

Co Co = Co+ Co- = Co2 (5.5)

Karena Co+ = Co- Jadi persamaan menjadi :

Ps = RTCo (𝐶𝑜

𝐶𝑜+

𝐶𝑜

𝐶𝑜− 2) (5.6)

Persamaan konsentrasi di tengah-tengah bidang (Bolt, 1956) dalam

hubungannya dengan jarak 2 d dan keseimbangan konsentrasi larutan,

mengasumsikan bahwa pelat datar sejajar, boleh ditulis hubungan

dengan angka pori untuk lempung jenuh. Kadar air w dalam hubungan

volume air per satuan berat tanah padat, yang bila dibagi dengan luas

permukaan spesifik tanah yang padat As akan memberikan ketebatalan

20

rata-rata lapisan air, yang merupakan separuh dari jarak partikel atau d,

jadi :

d = 𝑤

𝑦𝑤−𝐴𝑠 (5.7)

untuk tanah jenuh angka pori berhubungan dengan kadar air.

e = Gs w (5.8)

dimana : Gs = spesifik grafity tanah padat

As diukur dalam cm2/gram

Bila yw = 1 g/cm3 persamaan (6) menjadi :

d = 𝑒

𝐺𝑠𝐴𝑠 (5.9)

Persamaan konsentrasi di tengah-tengah bidang menjadi :

𝑣√𝛽𝐶𝑜 (𝑥𝑜 + 𝑒

𝐺𝑠𝐴𝑠) = 2 (

𝐶𝑜

𝐶𝑜)

1/2 ∫

𝜋/2 𝑑∅

[1−(𝐶𝑜

𝐶𝑐)2 𝑠𝑖𝑛2∅]

1/2 (5.10)

Kombinasi (Ps/RTCo) dan v(βCo)1/2(x+e/GsAs) memenuhi persamaan

(5.6) dan (5.10), lihat tabel (5.1). Tabel ini digunakan untuk menghitung

curva teoritis angka pori vs tekanan untuk konsolidasi dan

pengembangan. Untuk beberapa nilai log(Ps/RTCo), tekanan

pengembangan (swell) dapat dihitung. Angka pori dapat dihitung dari :

v(βCo)1/2(xo+e/GsAs)

21

Tabel 5.1. Hubungan antara variabel jarak dinyatakan sebagai fungsi

dari angka pori dan tekanan pengembangan sistem lempung murni

v(βCo)1/2

(xo+e/GsAs)

Log Ps/RTCo v(βCo)1/2

(xo+e/GsAs)

Log Ps/RTCo

0.059 3.596 0.997 0.909

0.067 3.346 1.188 0.717

0.100 2.993 1.419 0.505

0.200 2.389 1.762 0.212

0.300 2.032 2.076 -1.954

0.400 1.776 2.362 -1.699

0.500 1.573 2.716 -1.427

0.600 1.405 3.090 -1.111

0.700 1.258 3.570 -2.699

0.801 1.130 4.350 -2.045

0.902 1.012

Catatan : v = valensi kation

β = 8πF/1000 DRT 10-15 cm/m mol air pada T normal

co = konsentrasi larutan dalam vol. (m mol/cm3)

xo = 4/(vβT) 1/v Å untuk illite

1/2v Å untuk kaolin

1/4v Å untuk montmorillonite

e = angka pori

Gs = berat satuan padat (g/cm3)

As = luas permukaan spesifik lempung

Ps = tekanan pengembangan

R = konstanta gas

T = temperatur absolut

Untuk tanah tertentu Ps tergantung pada Cc dan Co. Faktor-faktor yang

menyebabkan Cc menjadi besar relatif terhadap Co rendah, kation

bervalensi rendah, pH tinggi, dan ion besar akan menyebabkan gaya

tolak menolak antar partikel menjadi besar, tekanan pengembangan

tinggi dan tekanan physico kimia tinggi terhadap pemampatan, hal yang

diuraikan di muka dikembangkan untuk tanah berisi elektrolyte tunggal.

Persamaan pendekatan untuk sistem kation campuran yang mencakup

22

penyerapan cairan atau tekanan overburden diuraikan dalam mekanika

tanah dan ilmu pengetahuan tanah yang ada. Hal di atas cocok untuk :

|𝜏|𝑥 4 𝑥 10−5

∑ 𝐶𝑜 ≥ 20 (5.11)

Dimana |𝜏| adalah tekanan pengembangan atau matrika serapan diukur

dalam cm air.

Karena jumlah hambatan |𝜏| yang diberikan dinyatakan dalam satuan-

satuan konsentrasi dan konsentrasi larutan eksternal harus sama dengan

konsentrasi di tengah bidang, tekanan atau penyerapan dinyatakan

sebagai berikut :

|𝜏| = ∑ 𝐶𝑚− ∑ 𝐶𝑜

4 𝑥 10−5 (5.12)

Untuk sistem bervalensi tunggal dan kation ganda/anion tunggal ∑cm

dapat dicari dari :

𝑣(𝛽)1

2 (𝑒

𝐺𝑠𝐴𝑠) =

𝜋

√∑ 𝐶𝑚−

2

(1

4𝛽12+ ∑ 𝐶𝑚 )

12

(5.13)

Dimana :

β = 1.0 x 1015 cm/m mole pada 20oC

T = muatan dua lapisan (meq / cm2)

Untuk konsentrasi larutan dalam larutan eksternal (pers. 5.12 dan 5.13)

dapat direduksi menjadi :

|𝜏| = 0,25 𝑥 105 𝜋2

𝑣2𝛽(𝑒

𝐺𝑠𝐴𝑠)2

(5.14)

Untuk sistem kation bevariasi banyak, ∑cm dinyatakan dalam

hubungan:

23

𝑣(𝛽)1

2 (𝑒

𝐺𝑠𝐴𝑠) =

𝜋

√(∑ 𝐶𝑚)1/2−

− 𝑐𝑜𝑠−1 (1/𝑎[1−(∑ 𝑐𝑚/(1

4 𝛽𝑇2+ ∑ 𝐶𝑚))

12]}

12

𝑐𝑚 (5.15)

a = 2𝐶/𝑚−(𝐶𝑚++ 𝐶𝑚+++ [4𝐶/𝑚 𝐶𝑚+++ (𝐶𝑚++ 𝐶𝑚++)2]1/2

2 𝐶/𝑚 (5.16)

dimana C/m adalah konsentrasi anion di tengah-tengah bidang.

6. APLIKASI KONSEP TEKANAN OSMOTIK UNTUK DESKRIPSI


6.1 SISTIM KATION YANG SEJENIS

Percobaan awal dalam pemakaian teori tekanan osmotik yang

dilakukan dengan lempung murni dipakai dengan menggunakan contoh

tanah khusus yang sangat halus. Sebagai contoh, gambar 6.1

menunjukkan kesesuaian antara teori dan nilai eksperimen antar partikel

dan tekanan untuk fraksi montmorillonite lebih kecil daripada 0,2 μm

dalam NaCl 10-4N. Kurva kompresi teoritis dan berdasarkan eksperimen

untuk sodium dan calsium monmorillonite dalam 10 -3m larutan

electrolit, dibandingkan pada gambar 6.2.

Gambar 6.1 Hubungan antara jarak antar partikel dan tekanan untuk

montmorillonite (Warkentin, Bolt dan Miller, 1957)

24

6.2. Curva kompresi Na-montomorillonite dan Ca-montmorillonite

fraksi 0,2 μm dalam keseimbangan dengan 10-3M NaCl dan CaCl2

Hubungan teoritis dan hubungan eksperimental antara kadar air,

tekanan dan konsentrasi elektrolit diperlihatkan dalam gambar 6.4 untuk

sampel Na dengan ion yang sejenis (homoionic).

Dalam kasus tersebut, pengaruh meningkatnya konsentrasi elektrolit

menyebabkan penurunan kadar air pada tekanan tertentu sesuai dengan

teori. Harga-harga kadar air yang diperoleh dari percobaan lebih tinggi

daripada harga-harga yang diturunkan berdasarkan teori, dan ini

mencerminkan adanya pengaruh zona mati (dead zona).

25

Gambar 6.4 Curva air yang terperangkap (tertahan) untuk lempung Na

sebagai fungsi konsentrasi NaCl pada 3 nilai tekanan pengembangan (El

Swaity dan Henderson, 1967) (a) Teoritis (b) Esperimen

Praksi kasar (0,2 – 2 μm) dari 2 bentonit memberikan tekanan

pengembangan (swelling pressure) yang lebih kecil daripada yang

diperkirakan, sedangkan fraksi halus (< 0,2 μm) memperlihatkan harga-

harga yang mendekati harga-harga teroritis, walaupun kerapatan muatan

kedua fraksi tersebut sama (Kidder dan Reed, 1972). Sifat-sifat tiga

fraksi sodium illite diperlihatkan dalam gambar 6.5. Walaupun terdapat

kesenjangan yang cukup besar antara teori dan eksperimen untuk fraksi

berukuran < 0,2 μm, namun curva eksperimental masih relatif berada

pada kedudukan seperti yang diperkirakan, sebagaimana diperlihatkan

dalam gambar 6.5a. Sampel yang mengandung partikel yang lebih kasar

gambar 6.5.b dan 6.5.c, curva-curvanya mempunyai orde yang

26

berlawanan dengan perkiraan teoritis, karena sifat-sifatnya dikontrol

oleh orientasi awal partikel dan interkasi fisik, bukan oleh tekanan

osmotik. Pada hakekatnya konsentrasi CaCl2, atau MgCl2 tidak

berpengaruh terhadap pengembangan, fraksi 2 μm illite, dan sifat

konsolidasi hanya dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi elektrolit

yang menyebabkan perubahan struktur awal (Olson dan Mitronovas,

1962). Calsium montmorillonite tidak mengembang (not swell) hingga

mengisi jarak lebih besar dari 9 Å (Norris, 1954, Blackmore dan Miller,

1961) dimana partikel-partikelnya stabil. Persamaan berikut ini bisa

digunakan untuk penentuan jarak d' diantara plat-plat demikian

(Shinberg, Bresler, dan Klausner, 1971).

d' = 𝑁𝑉

𝑊𝐴𝑠−

𝑑(𝑁−1)

𝑊 (6.1)

Dimana :

N = jumlah partikel perkelompok plat (4-9)

V = volume air

w = berat kering lempung

A = luas spesifik lempung

d = setengah jarak antar platelets (4,5 Å)

Suatu curva pengembangan teoritis yang dibuat dengan menggunakan

persamaan (6.1) untuk memperlihatkan hubungan antara kadar air dan

jarak ternyata hampir sama dengan kurva eksperimental untuk calsium

montmorillonite bila diasumsikan bahwa N = 3 pada tekanan rendah dan

N = 5 pada tekanan tinggi. Faktor-faktor yang menyebabkan kegagalan

27

teori tersebut untuk menerangkan tanah alamiah yaitu penyimpangan

(paralelisme) yang diasumsikan antara pelat lempung (clay plates),

cross-linking, efek-efek penolakan dan penarikan (repulsion dan

attraction) yang lain, misalnya ikatan/gaya Van der Waals, yang

diabaikan, dan efek pengotor (impurities) seperti zat-zat organik.

Gambar 6.5 Pengaruh konsentrasi NaCl dan ukuran partikel pada

perilaku kompresi dan pengembangan dari illite Fithian.

6.2 SISTEM KATION CAMPURAN

Hampir semua tanah di alam ini mengandung campuran sodium,

potassium, kalsium dan magnesium dalam kumpulan kation yang

diserap. Persamaan-persamaan untuk sistem kation campuran diturunkan

berdasarkan asumsi bahwa ion-ion yang berasal dari semua jenis

terdistribusi secara seragam pada permukaan lempung yang sebanding

dengan jumlah yang ada, akan tetapi dalam beberapa kasus tertentu, ion-

ion sodium memisah dari ion-ion kalsium dan kedua kelompok ini

28

menempati daerah yang berbeda, peristiwa ini dinamakan pemisahan

(demixing), (Glaeser dan Mering, 1954; Mc Neal, Norwell dan Coleman,

1966; Mc Neal, 1970; dan Fink, Nakayama dan Mc Neal, 1971).

Suatu model ion yang terpisah untuk pengembangan antar lapisan ( inter

layar swelling) telah dikembangkan (Mc Neal, 1970), dan sifat-sifat

yang diamati hampir sama dengan yang diperkirakan untuk hampir

semua kasus yang diselidiki (5 dari 6 kasus) untuk harga-harga

persentase sodium yang dapat dipertukarkan (exchangeable sodium

percentage = ESP) yang lebih kecil daripada 50%. Berdasarkan

pengamatan jarak antar plat dalam montmorillonite dengan

menggunakan sinar x, terlihat bahwa untuk

ESP < 50% : Pencampuran Na+ dan Ca2+ secara acak,

pengembangan (swell) tak terbatas diantara semua

pelat akibat penambahan air.

10% < ESP < 50% : Pemisahan pada lokasi pertukaran antar lapisan dan

semakin banyaknya pelat yang satu sama lain

berjarak hingga 20 Å dengan menurunnya ESP.

ESP < 10% - 15% : Pertukaran kumpulan antar lapisan didominasi oleh

Ca jenuh, ion-ion Na diluar bidang dan daerah tepi.

29

7. PENTINGNYA DETAIL MINERALOGIS DALAM EKSPANSI

TANAH

Sebagian besar tanah yang ekspansif mengandung mentmorillonite

atau vermiculite. Detail struktur mineral dan kehadiran material antar

lapisan mempunyai pengaruh penting terhadap sifat-sifat pengembangan

(swell).

7.1 EFEK-EFEK KONFIGURASI KERANGKA KRISTAL

Muatan kerangka berpengaruh terhadap pengembangan mineral,

dan ekspansi terbesar ditemukan untuk penyusutan (defisiensi) muatan

sebesar satu per unit sel seperti yang diindikasi dalam tabel 7.1.

Tabel 7.1 Pengaruh beban Lattice pada Ekspansi

Mineral Negative charge per

unit cell Tendency to Expand

Margarite 4 None

Muscovite

Biotite 2 Only with drastic

Paragonite chemical treatment,

Hydrous mica it at all

dan illite > 1.2

Vermiculite 1.4 – 0.9 Expanding

Montmorillonite

Beidellite 1.0 – 0.6 Readily expanding

Nontronite

Hectorite

Pyrophyllite 0 None

Dari Brindley dan Mac Ewen (1953)

30

Akan tetapi dalam rentang penyusutan dimana pengembangan

ditemukan, tidak terdapat hubungan yang konsisten antara muatan, yang

diukur berdasarkan kapasitas pertukaran kation dengan jumlah

pengembangan (Foster, 1953, 1955). Namun terdapat korelasi

sebaliknya antara pengembangan bebas (free swell) dengan dimensi b

kerangka kristal montmorillonite (Davidts dan Low, 1970), seperti yang

diperlihatkan dalam gambar 7.1. Perbedaan-perbedaan dalam kedua

curva ini barangkali berhubungan dengan penyiapan sampel atau

evaluasi pengembangan bebas yang digunakan dalam dua penelitian

yang menghasilkan data-data yang diperlihatkan tersebut. Perbedaan-

perbedaan dalam dimensi b mungkin saja disebabkan perbedaan-

perbedaan dalam substitusi isomorf, dianggap menyebabkan perubahan

dalam struktur air yang diserap, yang menyebabkan atau menghasilkan

energi bebas yang tidak sama besarnya dan pengembangan yang berbeda

pula. Lebih jauh dengan naiknya kadar air, dimensi b juga bertambah

besar, seperti yang diperlihatkan dalam gambar 7.2. Pengembangan

tidak berlangsung lagi jika dimensi b telah mencapai 9 Å. Jadi potensial

pengembangan (potential swell) atau tekanan pengembangan suatu

lempung bisa tergantung kepada selisih antara dimensi b dan 9 Å.

31

Gambar 7.1 Hubungan antara pengembangan bebas dan dimensi b untuk

Na-montmorillonite (Davidts dan Low, 1970)

Pengukuran yang cukup lengkap untuk mendemonstrasikan hal

ini selain montmorillonite atau kation-kation selain sodium belum ada.

Sekalipun demikian, suatu alternatif teori terhadap teori tekanan osmotik

yang didasarkan kepada interaksi antara air dengan struktur mineral

masih mungkin disusun.

7.2 PEMBENTUKAN ANTARA LAPISAN HIDROKSI

Proses kejadian, formasi dan sifat-sifat antar lapisan

hidroksikation (Fe – OH, A1 – OH, Mg – OH) telah diselidiki (Rich,

1968) dengan mengamati efek-efeknya terhadap sifat-sifat fisik lempung

ekspansif. Beberapa aspek pembentukan antar lapisan antara lembaran-

lembaran dasar di dalam mineral-mineral ekspansif adalah :

32

1. Kondisi-kondisi optimum untuk formasi antar lapisan adalah :

a. Tersedianya ion-ion A13+

b. pH asam yang sedang (kira-kira 5)

c. Kadar oksigen yang rendah

d. Pembasahan dan pengeringan yang sering dilakukan

2. Hidroksi aluminium merupaan bahan utama anta lapisan untuk tanah

yang bersifat asam, namun kadang-kadang juga terdapat Fe-OH.

3. Mg(OH)2 barangkali merupakan komponen antar lapisan untuk tanah

alkalin.

4. Noktah-noktah (yang tersebar secara acak) bahan pembentuk antar

laoisan akan mengikat lapisan-lapisan yang berdekatan secara

bersama-sama. Tingkat pembentukan antar lapisan dalam tanah

biasanya kecil (10% - 20%), namun hal ini sudah cukup untuk

menetapkan jarak basal montmorillonite dan vermiculite.

5. Penurunan kapasitas pertukaran kation dengan terbentuknya antar

lapisan.

6. Pengembangan yang meningkat sebagai akibat pemindahan bahan

antar lapisan.

33

Gambar 7.2. Pengembangan flakes monmorillonite dalam larutan

NaCl (El Rayah dan Rowell, 1973)

Gambar 7.2 memperlihatkan bahwa pengembangan menurun pada

setiap kasus adanya kandungan elektrolit sebagai akibat treatmen

dengan hidroksida besi dan aluminium. Konsentrasi garam yang

menyebabkan terjadinya dispersi juga menurun. Kehadiran hidroksida di

sekitar agregat dan partikel-partikel bisa memperkecil pengembangan

pada konsentrasi elektrolit yang tinggi. Pada kondisi tekanan

pengembangan yang tinggi, yang bisa timbul bila konsentrasi elektrolit

rendah, pelapisan (coatings) bisa pecah yang menyebabkan pecahnya

agregat. Pemindahan atau penghilangan silika bebas yang amorf

mengakibatkan kenaikan pengembangan bebas (free swell) dalam

beberapa sodium montmorillonite, seperti yang ditunjukan dalam tabel

7.2.

34

Tabel 7.2. Pengaruh pemindahan silica pada pengembangan bebas untuk

beberapa sodium montmotillonite

Sample

Swelling (g water/g clay)

Untreated Na-

Saturated Clay

Free SiUz Removed

by Boiling in 0.5 N

NaOH

Utah, before drying 5.58 7.75

No. 4, before drying 10.63 11.88

No. 4, after drying 11.70 15.32


No. 6, after drying 6.72 16.84


Sm. Miss, before drying 8.67 8.01

Naturally occuring clay does not contain free SiO2 Barshad (1973).

8. TEKANAN PRAKONSOLIDASI DAN KOMPRESI SEKUNDER

Pada waktu menyelidiki karakteristik-karakteristik konsolidasi

sampel lempung yang masih dalam kondisi alamiah, sifat-sifat tersebut

biasanya diperlihatkan dalam wujud seperti yang ditunjukkan dalam

gambar 8.1, dimana angka pori diperlihatkan sebagai fungsi tekanan

konsolidasi efektif p'. tekanan konsolidasi yang pernah dialami

maksimum pc ditentukan (biasanya menggunakan rumus Casagrande,

1936) dan dipertimbangkan dengan tegangan efektif overburden po.

Ketiga hubungan yang mungkin antar pc dan po adalah :

1. Jika pc < po, maka lempung kurang terkonsolidasi (under

concolidated). Lempung tidak mencapai keseimbangan dalam

kondisi overburden.

35

2. Jika pc = po, lempung terkonsolidasi normal (normally

consolidated). Lempung memiliki angka pori yang seimbang dengan

tegangan efektif overburden yang ada.

3. Jika pc > po, lempung overconsolidated atau menunjukkan sifat se

akan-akan terkonsolidasi, pada tegangan efektif yang lebih besar

daripada tegangan efektif overburden.

Gambar 8.1. Curva Konsolidasi Typical

Harga pc yang akurat perlu diketahui untuk analisis penurunan

(settlement analysis) dan juga untuk memudahkan interpretasi latar

belakang geologis dan untuk perkiraan perubahan-perubahan yang

mungkin terjadi di masa mendatang. Overkonsolidasi akibat

pengurangan (dessication) dan akibat pengurangan beban (unloading)

yang ditimbulkan oleh erosi atau kenaikan permukaan air tanah terbukti

penyebab utama kejadian ini. Dalam hampir semua kasus, pc > po.

Baru-baru ini pelapukan dan sementasi telah dibuktikan sebagai

penyebab utama prakonsolidasi semua (apperentpreconsolidation).

Perubahan-perubahan konsentrasi ion dan pH, penapisan (leaching),

36

oksidasi, pengendapan (presipitasi) mineralogi dan konsekuensi-

konsekuensi lain dari pelapukan kimiawi telah menyebabkan perubahan

penting terhadap kekuatan (strengnth) dan kompresibilitas. Lempung

yang melapuk mungkin tak akan memperlihatkan harga pc yang cukup b

esar (Bjrrum, 1973) dan curva e – log p cenderung memperlihatkan

suatu curva yang mewakili kompresibilitas yang menurun dibandingkan

dengan lempung yang tak mengalami pelapukan. Lempung yang

tersementase mempunyia partikel-partikel yang terikat bersama-sama

dengan bahan pengikat kimia dan mempunyai sifat-sifat yang berbeda

dari lempung yang tidak tersementasi. Suatu kondisi dimana tekanan

prakonsolidasi pc lebih besar daripada po juga bisa terbentuk dalam

lempung lunak tanpa disertai perubahan kimia atau unloading. Apabila

lempung ini menerima tekanan konsolidasi yang konstan, maka

deformasi yang terjadi dapat dikelompokkan dalam 3 jenis :

1. Kompresi awal (imediate compression) akibat kompresi gas dalam

lempung yang jenuh parsial dan deformasi geser (shear deformation)

pada volume tetap.

2. Konsolidasi primer, yang derajatnya ditentukan oleh laju disipasi

tekanan air pori berlebihan.

3. Kompresi sekunder atau kompresi tertunda (delayed compression)

yang mencakup penyesuaian struktur tanah (sejalan dengan waktu)

dan dapat dianggap sebagai fenomena rangkak (tie creep) kompresi

37

sekunder sudah sejak lama disadari sebagai komponen utama

kompresi total.

Konsep tekanan “kuasi prakonsolidasi” (Leonards dan Ramiah,

1960) diperlihatkan dalam gambar 8.2. Sebagai akibat pembebanan yang

diperpanjang pada titik yang diperlihatkan dalam gambar tersebut,

kompresi lebih besar daripada kompresi yang terbentuk di bawah

penambahan beban yang diberikan sebelumnya dimana waktu yang

tersedia untuk kompresi sekunder menjadi lebih singkat. Pada

permulaan konsolidasi di bawah tegangan yang lebih besar, lempung

tersebut akan menunjukkan sifat seakan-akan mengalami

overkonsolidasi dengan tegangan yang lebih tinggi.

Gambar 8.2. Terjadinya tekanan prakonsolidasi semu (Leonards dan

Ramiah, 1960)

Hubungan angka pori versus tegangan efektif vertikal dalam

keadaan setimbang untuk lempung yang terkonsolidasi normal

diperlihatkan dalam gambar 8.3. Masing-masing curva dalam gambar

38

tersebut berhubungan dengan waktu yang berbeda untuk konsolidasi

menurut tegangan efektif masing-masing. Lempung muda yang

terkonsolidasi secara normal maupun menahan tegangan efektif tersebut.

Kompresi sekunder menyebabkan penurunan angka pori, menyebabkan

terbentuknya susunan partikel yang lebih stabil, kekuatan yang lebih

besar dan kompresibilitas yang lebih kecil. Laju penurunan angka pori

secara kasar sebanding dengan logaritma waktu. Kompresi tertunta

(delayed compression) ini menyebabkan terbentuknya resistensi

tambahan terhadap konsolidasi lanjut, dimana beban yang besar

(disamping tegangan overburden) bisa ditahan tanpa mengakibatkan

perubahan volume yang berarti.

Jadi setelah beberapa lama di bawah pengaruh tegangan konstan sifat-

sifat kompresi yang diperlihatkan oleh “lempung yang terkonsolidasi

normal yang lama” yang diperlihatkan gambar 8.3.

Gambar 8.3. Sejarah geologi dan kompresibilitas lempung normally

consolidated (Bjerrum, 1972)

39

Harga pc untuk periode pembebanan tertentu, bertambah besar

sebanding dengan po (Bjerrum, 1972, 1973). Jadi dalam suatu endapan

lempung yang homogen, pc/po tergantung pada kompresi sekunder dan

untuk selang waktu pembebanan tertentu, jumlah kompresi sekunder

meningkat dengan naiknya indeks plastisitas, sehingga harga pc/po

meningkat dengan naiknya plastisitas.

Gambar 8.4 memperlihatkan hubungan antara pc/po dengan indeks

plestisitas untuk lempungn normally consolidated yang mengalami

proses glacial terlambat dan setelah mengalami proses glacial selama

ribuan tahun.

Gambar 8.4 Nilai typical Su/Po dan Pc/Po dapat dilihat pada lempung

normally consolidated yang mengalami proses galcial terlambat dan

setelah mengalami proses glacial (Bjerrum, 1972).

40

Perilaku lempung yang mengungkapkan pc dan overkonsolidasi

yang disebabkan peniadaan beban diperlihatkan dalam gambar 8.5

Original consolidasi dan lamanya konsolidasi berlangsung pada tekanan

overburden dan efektif p1.

Penurunan tekanan overburden hingga sama dengan po akibat erosi

berlangsung kemudian, yang menghasilkan ratio overkonsolidasi p1/po.

Keterlambatan (delayed swelling) bisa timbul, apabila ikatan-ikatan

kohesif memperlihatkan karakter kekental (viscous). Apabila lempung

demikian dibebani kembali, kompresi yang timbul adalah kecil sampai

mencapai harga pc, yakni dititik mana mulai terjadi perubahan yang

berbeda. Pengaruh pc adakalanya mempunyai arti penting dikaitkan

dengan tegangan tambahan yang dapat diberikan tanpa disertai kompresi

yang cukup besar. Prosedur-prosedur untuk perkiraan penurunan dalam

lempung linak yang memperlihatkan pengaruh pc, yang mencakup

konsolidasi awal dan penurunan sekunder (Bjerrum, 1972, 1973).

Penentuan harga pc yang benar sangat penting dalam menyusun

perkiraan-perkiraan ini. Bjerrum (1973) menyatakan bahwa setelah

penempatan sampel di dalam konsolidometer, sampel itu kemudian

dibebani dalam dua atau tiga tahap hingga bebannya sama dengan po.

Penambahan beban yang kecil, yakni pada tingkat (pc – po)/3, harus

digunakan sampai melampui pc. Kemudian penambahan beban sebesar

50% - 100% dari beban sebelumnya yang bekerja.

41

Gambar 8.5 Sejarah geologi dan kompresibilitas pada lempung

overconsolidated (Bjerrum, 1972)

Penentuan kompresi sekunder dengan data-data laboratorium

dalam 24 jam memungkinkan pembuatan curva (atau waktu pembebanan

tergantung pada lamanya pembebanan). Curva kedua yang sejajar ditarik

melalui titik (eo, po) akan memperlihatkan curva hubungan lamanya

pembebanan endapan. Curva waktu antara 24 jam dan 10.000 tahun

akan menghasilkan siklus logaritma kira-kira 6. Kira-kira 50% dari

keterlambatan kompresi akan berlangsung dalam tahun pertama dan

80% setelah 100 tahun. Prosedur-prosedur yang di sarankan Bjerrum

untuk perkiraan penurunan didasarkan pada asumsi adanya konsolidasi

primer terpisah dan kompresi sekunder tersendiri. Suatu solusi bagi laju

konsolidasi yang mengkombinasikan hidrodinamis menurut jangka

waktu tertentu dan rangkak (creep) kerangkak tanah telah

dikembangkan oleh garlanger (1972). Klasifikasi lempung lunak

berdasarkan lamanya dan latar belakang geologis, lempung lunak dapat

42

diklasifikasikan berdasarkan skema yang terlihat pada tabel 8.1. tabel ini

bermanfaat dalam mangantisipasi sifat-sifat bergai endapan. Tabel 8.1

klasifikasi beberapa frekuensi yang dialami lempung lunak berkenan

dengan strength dan kompresibilitasnya

Classification Water Content Shear Strength Compressibility

Wheathered clays in upper crust

Frost treated dried-out clay

w ≈ wp

Very stiff, fissured

open cracks

-

Dried-out clay w ≈ wp Very stiff fissured Low compressibility

Weathered clay wp < w < wL Shear strength

decreases with depth

Low compressibility;

curved w-log P curve

Unweathered clays

Young normally consilidated

clays

w ≈ wL Su/Po constant with

depth

pc ≈ po

Aged normallly consolidated

clays

w ≈ wL Su/Po constant with

depth

pc/po constant with

depth

Over consolidated aged clays wp < w < wl Su/Po constant with

depth 𝑝𝑐 ≈ 𝑝1 (

𝑝𝑐

𝑝𝑜) 𝐼𝑝

Young normally consolidated

quick clay

wL < w Su/Po constant with

depth

pc ≈ po

Aged normally consolidated

quick clay

wL < w Su/Po constant with

depth

pc/po constant with

depth

Bjerrum (1972)

9. HUBUNGAN ANTARA TEMPERATUR DENGAN VOLUME

Variasi temperatur dapat menyebabkan perubahan volume dan

tegangan efektif (effective stress) tanah yang jenuh. Gambar 9.1

memperlihatkan persentase volume air pori awal yang dialirkan dari

sampel illite yang jenuh, yang mengalami kenaikan temperatur dari 66o

menjadi 140oF lalu diikuti dengan pendinginan menjadi 66oF sementara

tegangan efektif isotropis sebesar 2,0 atm tetap bekerja. Penurunan

temperatur berlangsung dengan mengikuti pola urutan fasa yang

identifikasi dengan titik-titik yang dinomori.

43

Gambar 9.1. Pengaruh variasi temperatur pada perubahan volume pada

kondisi drained

Gambar 9.2 memperlihatkan variasi tegangan efektif pada variasi

temperatur yang sama tetapi tak terdrainase. Perubahan-perubahan

seperti yang diperlihatkan dalam gambar 9.1 dan 9.2 mungkin

mempunyai konsekuensi-konsekuensi penting, baik dilaboratorium

maupun di lapangan.

Gambar 9.2 Pengaruh variasi temperatur pada tegangan efektif (kondisi

undrained)

44

9.1 ANALISIS TEORITIK

Kondisi mengalir (drained). Ekspansi termal mineral dan airpori

dan perubahan-perubahan akibat pengaruh termaldalamstruktur tanah

akan mengakibatkan perubahan volume; hal ini disebakan variasi

temperatur. Untuk perubahan temperatur sebesar ∆T, perubahan volume

air adalah:

(∆Vw)∆T = wVw∆T (9.1)

Dimana :

w = koefisien ekspansi termal air tanah

Vw = volume air pori

Perubahan volume mineral yaitu:

(∆Vs)∆T = sVs∆T (9.2)

Dimana :

s = koefisien termal ekspansi kubik mineral padat

Vs = volume padat

Apabila air mengalir dalam tanah jenuh dapat berlangsung secara bebas

sebagai akibat perubahan temperatur dengan tegangan efektif yang

konstan, maka volume air mengalir adalah :

(∆VDR)∆T = (∆Vw)∆T + (∆Vs)∆T – (∆Vm) ∆T (9.3)

Dimana :

∆Vm = perubahan total volume yang diakibatkan oleh perubahan

temperatur.

45

Bila volume bertamnbah maka ∆Vm positip. Untuk massa tanah dengan

butiran-butiran yang saling bersentuhan, dan dengan mengasumsikan

adanya koefisien ekspansi termal yang sama untuk semua mineral tanah,

butir-butir tanah dan massa tanah akan menerima regangan volumetrik

yang sama besarnya, s∆T. disamping itu, perubahan temperatur bisa

menyebabkan perubahan gaya-gaya antar partikel, perubahan kohesi,

dan atau perubahan tahanan geser yang memerlukan pergerakan butir-

butir tanah agar struktur tanah yang sama dapat menahan tegangan

efektif sama. Jika perubahan volume yang diakibatkan oleh pengaruh ini

adalah (∆VsT) ∆T, maka :

(∆Vm) ∆T = sVm∆T + (∆VsT) ∆T (9.4)

Dan

(∆VDR) ∆T = sVw∆T + sVm∆T + (∆VsT) ∆T) (9.5)

Kondisi undrained. Kriteria yang menentukan kondisi undrained adalah

besarnya perubahan volume masing-masing komponen tanah yang

diakibatkan oleh perubahan temperatur dan perubahan tekanan harus

sama dengan jumlah perubahan volume dari massa total tanah yang

diakibatkan oleh perubahan temperatur dan perubahan tekanan, yaitu :

(∆Vw)∆T+(∆Vs)∆T+(∆Vv)∆P+(∆Vs)∆P = (∆Vm)∆T+(∆Vm)∆P (9.6)

Dimana :

∆T = perubahan temperatur

AP = perubahan tekanan

46

Jika mw, ms dan ms masing-masing adalah kompresibilitas air,

kompresibilitas mineral pada akibat tekanan seluruhnya dan

kompresibilitas mineral padat pada pembebanan terkonsentrasi, maka :

(∆Vw)∆P = mwVw∆u (9.7)

(∆Vs)∆P = msVs∆u + ms'Vs∆' (9.8)

Dimana :

∆u = perubahan tekanan air pori

∆ = perubahan tegangan efektif

ms'Vs∆' = perubahan mineral pada yang diakibatkan oleh perubahan

gaya-gaya pada kontak antar partikel. Jugaberlaku :

(∆Vm)∆P = mvVm∆ (9.9)

Dimana :

mv = kompresibilitas struktur tanah

dari persamaan (9.1), (9.2), (9.7), (9.8) dan (9.9) dapat diperlihatkan

bahwa persamaan (9.6) dapat diubah menjadi :

mVw∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = mvVm∆' - mwVw∆u - Vs(ms∆u +

ms'∆) (9.10)

Untuk tegangan total konstan selama berlangsung perubahan

temperatur, berlaku :

∆' = - ∆u (9.11)

Jadi persamaan (9,10) dapat diubah menjadi :

w∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = mvVm∆' - mwVw∆u - ∆uVe(ms - ms')

(9.12)

47

Karena me tidak jauh berbeda dari harga ms' dan keduanya jauh lebih

kecil daripada harga mv dan mw, maka kesalahan yang timbul adalah

kecil bila diasumsikan ms – ms = 0, sehingga persamaan (9.12) dapat

dituliskan kembali dalam bentuk :

wVw∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = mvVm∆u - mwVw∆u (9.13)

Oleh karena wVw∆T + sVs∆T – (∆Vm)∆T = (∆VDR) ∆T dan

- mvVm∆u - mwVw∆u sama dengan perubahan volume ekivalen yang

seluruhnya disebabkan perubahan tekanan pori. Oleh karena :

Vm = Vw + Ve (9.14)

Maka persamaan (9.13) dapat ditulis setelah disubsitusikan (∆Vm), T,

dengan menggunakan persamaan (9.14) menjadi :

wVw∆T - sVs∆T – (∆VsT)∆T = mvVm∆u - mwVw∆u (9.15)

Persamaan (9.15) bisa dirubah lagi untuk memperlihatkan perubahan

tekanan pori yang menyertai perubahan temperatur :

Au = 𝑛∆𝑇(∝𝑠− ∝𝑤)+ (∆𝑉𝑠𝑇)∆𝑇/𝑉𝑚

𝑚𝑣+𝑛𝑚𝑣

= 𝑛∆𝑇 (∝𝑠− ∝𝑤)+ ∝𝑠𝑇∆𝑇

𝑚𝑣+𝑛𝑚𝑤 (9.16)

Dimana porositas n = Vw/Vm dan sT = koefisien fisiko kimia,

perubahan volume struktur yang didefinisikan dengan persamaan :

sT = (∆𝑉𝑠𝑇)∆𝑇/𝑉𝑚

∆𝑇

Jadi faktor-faktor yang mengendalikan perubahan-perubahan tekanan

pori adalah ∆T, porositas, selisih antara koefisien ekspansi termal untuk

butiran tanah dan untuk air, regangan volumetrik yang disebakan efek-

48

efek resiko kimiawi, dan kompresibilitas struktur tanah. Untuk hampir

semua jenis tanah (tetapi bukan batuan), harga mv jauh lebih besar dari

pada harga nmw, sehingga :

∆u = 𝑛∆𝑇(∝𝑠− ∝𝑤)+ ∝𝑠𝑡∆𝑇

𝑚𝑣 (9.17)

Dalam penerapan persamaan-persamaan di atas, konsistensi dalam hal

tanda-tanda aljabar dibutuhkan. Baik s maupun w adalah positif dan

berhubungan dengan kenaikan volumetrik dengan naiknya temperatur.

Kompresibilitas mv, dan mw adalah negatif, karena kenaikan tekanan

menyebabkan penurunan volume, dan ∆sT adalah negatif jika kenaikan

temperatur menyebabkan penurunan volume struktur tanah.

9.2 SIFAT-SIFAT PERUBAHAN VOLUME

Perubahan volume yang permanen biasa terjadi apabila temperatur

lempung yang terkonsolidasi secara normal meningkat, seperti yang

diperlihatkan dalam gambar 9.3. perubahan-perubahan temperatur dalam

tingkat yang diindikasikan di sini dilakukan terhadap suatu sampel illi te

jenuh yang dicetak kembali setelah menjalani konsolidasi awal dengan

tegangan efektif 2,0 kg/cm2. Air yang mengalir dari sampel tersebut

selama berlakunya kenaikan temperatur dan diserap selama

berlangsungnya penurunan temperatur. Bentuk curva ini mirip dengan

curva-curva konsolidasi normal untuk perubahan-perubahan volume

yang disebabkan oleh perubahan tegangan yang diberikan. Apabila

temperatur dinaikkan, timbul dua efek. Jika kenaikkan itu berlangsung

49

cepat, maka timbullah tekanan pori positif yang cukup besar, yang

disebabkan ekspansi volumetrik mineral padat. Semakin rendah

permeabilitas tanah, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk

disipasi. Disipasi tekanan ini dapat dilihat pada curva gambar 9.3 yang

memperlihatkan konsolidasi primer. Efek kedua timbul karena

kenaikkan temperatur yang menyebabkan penurunan tegangan geser

masing-masing kontak antar partikel. Akibatnya timbul runtuh sebagian

(partial collapse) struktur tanah dan terjadi penurunan angka pori

sampai terbentuknya ikatan-ikatan tambahan dalam jumlah yang cukup

untuk membuat tanah itu mampu menahan tegangan pada temperatur

yang lebih tinggi.

50

Gambar 9.3 Hubungan antara volume dan air yang terdrainase dan

waktu selama perubahan suhu pada tekanan tetap

51

Efek ini analog dengan kompresi sekunder yang disertai dengan

kenaikan tegangan. Apabila temperatur diturunkan, selisih penyusutan

volumetris butir-butir tanah dan air menyebabkan adanya tegangan

dalam air pori, yang menyebabkan tanah menyerap air, seperti yang

diperlihatkan oleh kurva penurunan temperatur dalam gambar 9.3. disini

tidak terlihat efek perubahan volume sekunder karena penurunan

temperatur menyebabkan makin kuatnya struktur tanah dan tidak

diperlukan penyesuaian struktural yang lebih jauh untuk

mengakomodasikan tegangan efektif tersebut. Pada kenaikan temperatur

berikutnya, efek sekunder dapat diabaikan karena struktur tersebut telah

diperkuat dalam siklus-siklus terdahulu.

Gambar 9.5. Pengaruh variasi suhu pada tinggi dan perubahan volume

52

Kemiringan (gradien) curva dalam gambar 9.5 memberikan koefisien

ekspansi termal untuk struktur tanah, ∆sT, yang sebelumnya

didefinisikan sama dengan :

sT =

∆𝑉𝑠𝑇

𝑉𝑚

∆𝑇

Untuk kasus-kasus yang diperlihatkan disini harga koefisien ini kira-kira

-0,5% x 10-40g-1.

Gambar 9.6 Pengaruh suhu pada konsolidasi illite (sesudah Plum an

Egrig, 1968)

Pengaruh suhu terhadap kompresi suatu lempung tergantung pada

rentang tekanan. Gambar 9.6 memperlihatkan angka pori sebagai fungsi

logaritma tekanan untuk iilite pada dua temperatur (Plum danEsrig,

1969). Konsolidasi awal berlangsung pada temperatur 24oC pada

tekanan 1,7 psi. Pada tekanan yang lebih rendah daripada 30 psi,

kompresibilitas pada hakekatnya adalah sama untuk kedua temperatur

tersebut.

Data-data untuk rangkaian pengujian yang lain (Campanella dan

Mitchell, 1968) diperlihatkan dalam 9.7 untuk konsolidasi illite pada

53

tiga temperatur yang berbeda. Indeks kompresi yang sama diukur untuk

tekanan-tekanan yang lebih besar daripada 2 kg/cm2. Karena konsolidasi

dimulai dari kadar air awal yang sama untuk ketiga contoh tersebut,

maka lempung pada temperatur yang lebih tinggi tentulah lebih

kompresibel pada tekanan yang lebih rendah, dikaitkan dengan selisih

angka pori yang diamati pada tekanan 2,0 kg/cm2. Hasil-hasil yang

diperlihatkan dalam gambar (9.6) dan (9.7) mengindikasikan bahwa

struktur yang lebih lemah pada tegangan yang lebih rendah yang

disebabkan oleh temperatur yang lebih tinggi, akan menyebabkan

konsolidasi menuju angka pori yang lebih rendah agar dapat menahan

tegangan tersebut. Penyesuaian struktur yang mengimbangi pengaruh

temperatur akan berakhir apabila tegangan efektif sebesar 2,0 kg/cm2

telah dicapai, dan efek-efek perlemahan yang disebabkan kenaikan

temperatur diimbangi dengan pengaruh kekuatan pada angka pori yang

lebih rendah.

Gambar 9.7 Pengaruh suhu pada perilaku konsolidasi isotropic tanah

illite jenuh

54

Pengaruh yang diikuti dengan pendinginan pada dua tahap dalam

pengujian konsolidasi diperlihatkan gambar 9.8. efek ini terlihat sama

dengan pengaruh pc yang disebabkan oleh lamanya tegangan tetap

tertentu yang bekerja. Jadi suatu lempung yang terkonsolidasi secara

normal di alam yang sebelumnya pernah mengalami temperatur yang

tinggi dapat ditunjukkan oleh prakonsolidasi semu (apparent

preconsolidation). Sampel laboratorium yang telah dipanaskan dan

didinginkan kembali dapat memberikan hasil evaluasi yang salah bagi

tekanan prakonsolidasi maksimum.

Gambar 9.8 Pengaruh pemanasan dan pendinginan pada hubungan

antara angka pori dan tekanan pada tanah illite (Plum dan Erig, 1969)

9.3 SIFAT-SIFAT TEKANAN PORI

Perubahan-perubahan tekanan pori yang disertai perubahan-perubahan

temperatur pada kondisi undrained dapat diperkirakan cukup baik

dengan menggunakan pers.9.17. faktor-faktor yang pneting disini adalah

ekspansi termal air pori, kompresibilitas struktur tanah dan tengangan

55

efektif awal. Harga kompresibilitas mv yang tepat tergantung kepada

karakterisrik-karakterisrik rebound dan rekompresi tanah tersebut.

Apabila temperatur meningkat, maka tekanan pori juga akan meningkat,

dan tegangan efejktif akan menurun dan kondisi ini analog dengan

kondisi unloading. Apabila temperatur menurun, maka tekanan pori

akan menurun dan tegangan efektif akan bertambah besar. Oleh karena

temperatur yang dialami sebelumnya menyebabkan penurunan volume

yang permanen pada temperatur yang lebih tinggi, maka kondisi ini

analog dengan rekompresi. Jadi harga mv yang benar adalah harga yang

didasarkan kepada gradien kemiringan kurva rebound atau curva

rekompresi, yang keduanya hampir sama.

{mv}R = Δ𝑉𝑚 / 𝑉

Δσ =

0,435

(i+ ∈

Ce

σ (4.19)

Dimana :

Ce = indeks pemuaian

eo = angka pori awal

= tegangan efektif pada harga (mv)R yang hendak dievaluasi

Tekanan pori-temperatur, parameter bbisa didefinisikan sebagai

perubahan tekanan pori per satuan perubahan temperatur per satuan

tegangan efektif per satuan perubahan temperatur; dengan perkataan

lain:

├ = Δμ/Δ𝐼

∂ = -

Δ ∂/∂

ΔI =

eo [(∂e − ∂w) + ∂sT / 𝑛𝐽]

ΔI (9.20)

56

Beberapa harga F diperlihatkan dalam tabel 9.1. harga-harga yang

diberikan untuk dalam tabel itu merupakan petunjuk harga rata-rata

untuk perubahan-perubahan temperatur. Tabel 9.1 perubahan tekanan

pori disebabkan oleh temperatur pada kondisi undrained.

Soil Type σ'

(kN/m1)

∆T

(oC)

∆μ

(kN/m1)

𝐹(∆𝜇 /∆𝑇

𝜎′

(oC-1)

Illite

(Grundite)

200 21.1-43.4 +58 0.013

San Francisco

Bay mud

150 21.1-43.4 +50 0.015

Weald Claya 710 25.0-29.0 +51 0.018

Kaolinite 200 21.1-43.4 +78 0.017

Vicksburg 100 20.0-36.0 +28 0.017

buckshot

clayb

650 20.0-36.0 +190 1.018

Saturated 250 5.3-15.0 +190 0.079

sandstone

(porous stone)

580 5.3-15.0 +520 0.092

a From Henkel and Sowa (1963). b From Ladd (1961) nFig. VIII-6.

Pengaruh tegangan efektif terhadap perubahan tekanan pori dapat dilihat

dari data-data lempung buckshot vicksburg dan untuk batu pasir jenuh.

Semakin besar perubahan tekanan pori ntuk suatu harga untuk kasus

tegangan efektif yang lebih, dapat diperkiran dari teori tersebut. Juga

kompresibilitas batu pasir lebih rendah frekwensinya karena makin

tingganya sensifitas tekanan air pori dan tegangan efektif terhadap

temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan kasus buckshot.

Parameter F pada umumnya dapat dinanggap sama harganya untuk

57

semua lempung (tabel 9.1). Pengetahuan tentang harga-harga F

memungkinkan kita dapat menentukan pengontrolan temperatur

laboratorium untuk memastikan pengukuran tekanan pori yang akurat

dalam kasus undrained tes. Sebatai contoh, jika kita menginginkan

tekanan pori berfluktuasi dalam daerah lebih kurang 5 kN/m2 (+ 0,5

kg/cm2) untuk salah satu jenis lempung yang diperlihatkan dalam tabel

9.1), maka pengontrolan temperatur yang dibutuhkan m ungkin sekitar

0,5 untuk suatu sampel pada tegangan efektif 500 kN/m2.

10. KESIMPULAN

1. Hubungan antara jenis tanah, tekanan dan angka pori dapat

digungkan untuk perkiraan pendahuluan harga-harga kompresi dan

index pemuaian.

2. Interaksi fisik penting pada tekanan tinggi dan angka pori rendah,

sebaliknya interaksi physico kimia penting pada tekanan rendah dan

angka pori tinggi.

3. Ketahanan hancur butiran tergantung pada kekuatan partikel

mineralogi, pengaruh retakan, cuaca dan pori-pori. Setiap kasus

dimana tanah berbutir kasar akan menerima tegangan tinggi.

4. Teori tekanan osmotik digunakan untuk mengetahui zat-zat yang

terlarut sehigga dapat diketahui efek-efek perubahan lingkungan.

5. Informasi mengenai detail mineralogi dalam ekspansi tanah

memperlihatkan bahwa pemeriksaan perbedaan detail mineralogis

58

dibutuhkan jika perbedaan dalam sifat-sifat pengembangan tanah

yang hampir sama sifatnya hendak diteliti.

6. Kompresi tertunda dan efek prakonsolidasi bisa menimbulkan

konsekuensi-konsekuensi penting terhadap sifat-sifat kompresi

lempung lunak di lapangan. Penyelidikan geologis yang menyeluruh

dan pengujian yang seksama dilaboratorium perlu dilakukan jika kita

hendak melakukan analisis deformasi dan analisis penurunan

terhadap material-material tersebut.

7. Penjelasan dalam hubungan temperatur dan volume mengungkapkan

pentingnya pengontrolan temperatur dalam pengujian tanah. Juga

memberikan landasan bagi analisis berbagai konsekuensi perubahan

temperatur yang mungkin saja ditimbulkan oleh pembangkit listrik,

kabel-kabel listrik di bawah tanah, penyimpanan gas alam yang

dicairkan dan jaringan perpipaan.

59

DAFTAR PUSTAKA

1. H. Van Olphen, 1963, An Introduction to Clay Colloid Chemistri

John Wiley & Sons, Inc., New York.

2. Mitchel, J.K. (1976), Fundamental of Soil Behavior, John Wiley &

Sons, Inc. New York.

3. Esrig. M.I (1968), “ Pore Pressures, Consolidation, and

Electrokinetics”, Journal of the nsoi lMechanics and Foundations

Devision, A.S.C.E., vol 94, No.SM4, pp.899-921

4. Aldrich, H.P.Jr. (1956), “ Frost Penetration Blow Highway and

Airfield Pavement “ , Highway Research Board Bulletin, No.135

5. Olsen, H.W. (1969), “ Simultaneous Fluxes of Liquid and Charge in

Saturated Kaoline “, Soil Science Society of America Procedings,

Vol 33, No.3 . pp. 338-344.

6. Wai-Fah-Chen, “ Limit Analysis ande Soil Plasticity “ , Elsevier,

Science Publishing Coy, 1955

7. I, K, Lee, “ Soil Mechanicss-New Horizon “, London Butterworth

Group, 1974

8. M. E. Haar, “ Mechanics of Particulate Media, A Probabilistic

Approach”, Mc Graw Hill, 1977.

Documents

PERILAKU PERUBAHAN VOLUME PADA TANAH