GEOTEKNIK DALAM GEOFISIKA
Geoteknik adalah
salah satu cabang dari ilmu Teknik Sipil. Didalamnya diperdalam pembahasan
mengenai permasalahan kekuatan tanah dan batuan serta hubungan dengan kemampuan
menahan beban bangunan yang berdiri diatasnya. Pada dasarnya ilmu ini tergolong
ilmu tua yang berjalan bersamaan dengan tingkat peradaban manusia.
Aplikasi
geoteknik :
·
Kontruksi jembatan
·
Bangunan DAM
·
Lapangan terbang
·
Jalan raya
·
Pelabuhan
·
Subway
Bangunan berupa beban yang memberikan beban pada
bahan geologi tanah dan batuan yang akan memberi respon. Bahan geologi dibagi
menjadi dua yaitu:
1. Tanah
2. Batuan
·
Tanah
a.
Gambut (peak)
b.
Lumpur (clay)
c.
Lanau (silt)
d.
Pasir (sand)
§ Halus
§ Sedang
§ Kasar
e.
Kerikil (gravel)
·
Batuan
(rock)
Dalam geoteknik penjelasan batuan
bukan berdasarkan jenis mineral yang dikandungnya, tetapi berdasarkan kekuatan
:
a.
RQD
b.
Diskontiunity (keretakan batuan)
Material geologi yang
terjadi secara alami (natural) memiliki sifat yang kompleks, sehingga untuk
keperluan kontruksi lapisan – lapisan tanah dan batuan dibuat penyelidikan,
penyelidikan yang telah ada selama ini bersifat invasive testi :
1. Drilling.
2. Standart
penetration test.
3. Core
oenetration test.
4. Vane
share test
5. Test
pit (sumur uji)
6. Dynamic
core penetration.
Metode – metode yang lebih modern
bersifat non invasive
1.
Resistivity
2.
MASW
3.
Seismic refraksi
4.
Seismic refleksi
5.
Gpr
6.
Vlf
7.
CMD
2.2 klasifikasi dan deskripsi tanah
Deskripsi tanah dibuat
oleh staf laboratorium da nada juga yang berasal dari hasil uji. Dalam proses
ini diharapkan menggunakan istilah – istilah yang sama untuk menjelaskan jenis
dan sifat tanah, tujuan ini dibuat cara klasifikasi dan deskripsi sistematis.
Deskripsi memberikan keterangan pada tanah
Keterangan
ini dapat dari berbagai sumber yaitu :
·
Dari penyelidikan tanah setempat
·
Pengeboran
·
Catatan mengenai bahan apa yang terdapat
selama proses pengeboran.
·
Deskripsi yang dibuat oleh staff
laboratorium
·
Membuka dan memeriksa
·
Hasil uji lab.
Dalam proses ini
diharapkan menggunakan istilah – istilah yang sama artinya dalam menjelaskan
jenis atau sifat tanah. Untuk tujuan ini, dibuat cara klasifikasinya dan
deskripsi yang sistematis untuk mencegah kesalahan pahaman :
·
Klasifikasi
: Memberi nama pada tanah menurut sifat dan hakikatnya komposisi tanpa
memperhatikan keadaan aslinya.
·
Deskripsi
: Memberi keterangan sifat tanah menurut keadaan aslinya.
·
System
klasifikasi : USCS (unifield soil classification
system) berdasarkan sifat tanah itu sendiri, keterangan mengenai keadaan
aslinya hanya sepintas saja.
·
System
deskripsi : system untuk membuat rekaman pengeboran, lubang
uji, sumur uji dsb. Dengan menerangkan dengan tepat dan jelas tentang keadaan
aslinya tersebut.
|
Fraksi lebih kecil dari 0.06 mm
|
||||
|
>50%
Tanah
berbutir halus
|
<50%
Tanah
berbutir kasar
|
|||
|
Kelakuan
rastis
|
quick
|
Pembagian
ukuran butir
|
||
|
Lempung
|
lanau
|
Pasir
|
kerikil
|
Batu
|
Deskripsi tentang sifat
tanah asli, cara klasifikasi hanya menjelaskan sifat bahan itu sendiri. Tidak
termasuk mengenai keadaan asli bahan didalam tanah. Tanah berbutir kasar yang
paling penting pada tanah yaitu berdasarkan relative ini menjadi petunjuk utama
dalam menjelaskan keadaan aslinya. Istilah lepas sedang padat digunakan untuk
menjelaskan sifat ini.
|
Istilah
|
Indeks kepadatan
|
Nilai “SPT” N (30mm)
|
Nilai CPT (Mpa)
|
|
Sangat padat
|
> 85
|
> 50
|
> 20
|
|
Padat
|
65 – 85
|
30 – 50
|
12 – 20
|
|
Sedang
|
35 – 65
|
10 – 30
|
4 – 12
|
|
Lepas
|
13 – 35
|
4 – 10
|
16 – 4
|
|
Sangat lepas
|
< 15
|
< 4
|
0 – 16
|
Deskripsi visual penilaian sederhana
tentang :
1.
Lepas : dapat diankat dengan tangan atau
sekop.
2.
Padat : memerlukan alat untuk mengangkat
baik dalam bentuk gumpalan atau bukan.
Tanah berbutir halus
sifat yang paling penting tanah berbutir halus adalah kekuatan konsistensi.
|
Kuat
geser terdrainasi
|
Istilah
|
Ciri
– ciri
|
|
< 12
|
Sangat lunak
|
Mudah keluar diantara jari saat
diremas
|
|
12 – 25
|
Lunak
|
Sulit keluar diantara jari saat
diremas
|
|
50 – 100
|
Agak kaku
|
Dapat ditekan masuk oleh ibu jari
saat diremas
|
|
100 – 200
|
Sangat kaku
|
Dapat ditekan masuk dengan kuku
ibu jari
|
|
200 – 500
|
Keras
|
Sulit ditekan masuk dengan kuku
ibu jari
|
2.2.3 Kerikil dan Pasir
Kelompok
ini terdiri dari pecahan batuan, dengan berbagai macam bentuk, butiran –
butiran pasir terdiri dari pecahan – pecahan batu atau mineral – mineral
tunggal. Butiran pasirr biasa terdiri dari satu mineral tunggal, pada beberapa
keadaan asir hanya terdiri dari ukuran yang seukuran yang disebut dengan pasir
seragam. Ada kalanya terdapat kombinasi keduanya sehingga disebut tanah
berdagrasi baik.
2.2.4 Lanau
bahan
peralihan antara lempung dan pasir. Lanau bersifat kurang plastis, lanau
memiliki perbeabilitas yang lebih tinggi, sifat – sifat khusus yang ditunjukan
lanau adalah quick berhavior dan dilantasi, sifat ini tidak ada pada lempung,
kecenderungan lanau menjadi cair ketika digetarkan. Dilantasi adalah
kecenderungan untuk mengalami pertambahan volume ketika berubah bentuk,
penggunaan istilah kerikil, lanau, lempung sama dengan oengertian sehari – hari
.
2.2.5 Lempung
Terdiri
dari ukuran butiran yang sangat kecil <0.002, memiliki sifat kohesi dan
plastisitas. Sifat tersebut tidak ada pada pasir dan kerikil. Sifat kohesi
berarti butira – butiran saling menempel. Plastisitas adalah sifat yang
memungkinkan tanah berubah bentuk tanpa merubah volume dan tidak menyebabkan retak
dan pecah.
2.3 Pengeboran
Pengeboran
dibagi menjadi dua yaitu :
1. Invasive
2. Non
– invasive
Yang paling penting dalam
pengeboran yaitu
·
Metode
·
Data lapisan tanah (stratigrafi)
·
Dtulis dalam log pengeboran (bore log)
·
Catatan tentang stratigrafi bawah permukaan
(tanah dan batuan), catatan in mencakup semua lapisan, yang mencatat master
bore mengamati lapisan tanah pada saat pengeboran berlangsung, keterangan yang
dicatat sesuai dengan cara deskripsi dan klasifikasi tanah atau batuan,
digunakan dala, geoteknik infrastruktur maupun ebencanaan.
·
Keterangan diambil dari lubang sedapat
mungkin mendapatkan keadaan aslinya. Ditempat asalnya mendapatkan contoh benar
– benar mendekati keadaan asli di tempat.
Cara
pengeboran yaitu dengan cara :
·
Membuat sumur.
1. Sumur uji Test pit
Kelebihan
dan kekurangan pengeboran sebagai berikut :
|
Kelebihan
|
Kekurangan
|
|
Murah
|
Data
yang didapat tidak dalam
|
|
Sederhana
|
|
|
Mendapatkan gambaran
yang jelas tentang lapisan.
|
2.
Pengeboran
bor tangan (hand bore)
Tipe
“1won” bila bertemu dengan bahan – bahan yang lepas (longgar) maka digunakan
casing, yang berfungsi sebaga penahan longsor dari tanah yang lepas yang
diakibatkan oleh tekanan air pori.
|
Kelebihan
|
Kekurangan
|
|
Murah
|
Tidak mungkin dilakukan di tanah
keras
|
|
Sederhana
|
Dangkal
8 – 10m
|
3. Pengeboran dengan mesin
Alat
bor yang menggunakan mesin umumnya terdiri dari 3 bagian :
a. Alat
yang dapat memutar stang – stang bor dengan kecepatan yang bisa diatur dan
didapat juga menekan stang dan alat bor kebawah
b. Pompa,
untuk memompa air pengeboran (air pencuci) kebawah melalui bagian (lubang) dalam stang bor.
c. Roda
pemutar dan derricle atau tripod untuk menaikan dan menurunkan stang dan alat
bor kedalam lubang bor.
Alat
bor mesin dapat dipakai dengan berbagai cara untuk membuat lubang bor :
1. Pengambilan inti terus – menerus memakai tabung terbuka
(single tube core barrel), tabung di tekan dari atas agar masuk ketanah pada
dasar lubang bor, tabung yang penuh tanah akan ditarik keatas dan tanah
dikeluarkan tabung kemudian dimasukan kembali dan inti tanah berikutnya
diambil, dengan demikian didapatkan serangkaian inti sepanjang kedalaman lubang
bor, dengan demikian didapat gambar yang
lengkap tentang jenis dan sifat tanah sepanjang lubang bor.
2. Pengeboran
memutar memakai “core barrel” pada bahan yang keras atau sangat padat tidak
lagi membuat lubang bir dengan cara tabung terbuka maka dipakai core barrel ,
core barrel mula – mula dikembangkan pada pengeboran batu keras, dan sekarang
dipakai juga pada tanah yang keras. Core barrel terdiri dari dua tabung yaitu,tabung luar dan tabung dalam, tabung
dalam untuk memegang inti bahan yang dibor dan tabung ini dengan intinya tidka
berputar. Hanya tabung luar yang berputar dan ujungnya berfungsi seperti pahat
yang memotong bahan yang di bor sehingga menjadi inti yang langsung masuk
tabung dalam, saat pengeboran air terus dipompa.
3. Pengeboran
cucian (wash drilling)
Cara sederhana membuat lubang bor,
air dipompa melalui stang – stang bor sampai ke ujung bawah stang bor. Air
pengeboran ini mengangkut potongan atau pecahan pengeboran sampai keluar dengan
air ke permukaan tanah bahan yang erangkut dipakai pada lapisan tanah pasir dan
kerikil.
4. Pengeboran
tumbuk
Dilakukan dengan cara lapisan pasir
kerikil yang sangat padat. Dilakukan dengan bermacam auger dan kabel (cable
tools). Bahan diambil dari lubang bor dengan alat kabel yang dikenal sebagai
pompa pasir “sand pump”. Alat pengisap
pasir atau pecahan batu dari dasar lubang kedalam tabung kemudian ditarik
keluar dari tabung.
2.4 sampling (pengambilan contoh tanah)
Istilah contoh
tanah asli berarti contoh tanah yang diambil dari tempat aslinya dengan cara
sedemikian rupa sifatnya masih tetap sama dengan tempat asalnya (tidak boleh
mengalami deformasi atau perubahan kadar airnya. Contoh yang benar – benar asli
tidak mungkin diperoleh tetapi dengan cara pelaksanaan sebagaimana mestinya dan
pengawetan yang tepat maka kerusakan – kerusakan terhadap sample tanah dibatasi
sekecil mungkin. Cara yang paling sering digunakan untuk mendapatkan contoh
asli denga memakai tabung berupa silinder berdinding tipis. Tabung ini
disambung ke stang – stang bor, derajat kerusakan pada sample dengan memakai
tabung pergantung pada :
1. Keadaan
dan ukuran tabung sample.
·
Tebal dinding harus setipis mungkin,
perbandingan luasnya jangan lebih dari 10%.
·
Permukaan dalam dan luar tabung harus
licin
·
Ujung pemotong tabung harus mempunyai
bentuk dan ukuran tertentu serta terpelihara dengan baik.
2. Cara
pelaksanaannya : tabing ditekan ke dalam tanah secara langsung, jangan dipukul
, cara ini mungkin apabila dipakai bor mesin karena diperlukan beban yang
tinggi serta perlengkapan hidrolik untuk memberi gaya tekan.
3. Cara
membersihkan lubang bor : tanah pada dasar lubang bor harus betul – betul asli
dan sebelum tabung dimasukan kotoran serta lumpur harus dibersihkan.
Setelah tabung ditekan kedalam
tanah, dibiarkan beberapa menit denga maksud memberi kesempatan terjadi
perlekatan antara tanah dengan permukaan dinding tabung, kemudian tabung
dibutar 180drajat. Untuk memotong tanah pada dasar sample, setelah sample
diambil dari lubang bor, kedua ujungnya ditutup dengan paraffin untuk mencengah
pengeringan.
2.4.1 sampel bongkah
contoh sampel
tanah ini langsung diambil dengan penggalian dan pemotongan . sampel dapat
diambil pada permukaan tanah atau didalam penggalian yang dibuat untuk mencapai
kedalaman yang diperlukan. Keuntungan dari pengabilan bongkah – bongkah :
1.
Kerusakan yang terjadi diperkecil.
2.
Contoh yang diambil dapat lebih besar
3.
Tempat pengambilan contoh dapat dipilih
dengan tepat, sehingga mendapat contoh dengan sifat yang perlu diteliti.
2.5 Standard penetration test (SPT)
Pengujian ini
merupakan cara dinamis, berasal dari AS, semula cara ini pengambilan contoh
tanah dengan tabung atau dua bagian disebut spit spoon sample, diameter tabung
ini agak kecil dengan dinding yang tebal sehingga tidak memenuhi syarat untuk
mengambil tanah yang asli. Tabung dua bagian ini dipukul masuk ke dalam tanah
kemudian ditarik ke atas dan bukan untuk mendapatkan inti tanah dari dalamnya.
Cara pengambilan contoh asli ini kemudian dikembangkan sehingga menjadi juga
cara mengukur kekuatan atau kepadatan tanah, berat dan tinggi jatuh penumbuk
serta ukuran tabung dijadikan “standard” dan cara melakukan pengujian juga
ditetapkan, cara ditetapkan :
1.
Tabung disambung pada ujung standar bor
dan dimasukan sampai dasar lubang bor.
2.
Tabung ditumbuk masuk tanah sampai
sedalam 15cm pertama
3.
Tabung ditumbuk terus dan jumlah pukulan
diukur dua kali 15cm – 45 cm.
4.
Tabung ditarik keluar dari lubang bor
dan dibuka untuk mengambil contoh tanah di dalamnya, contoh ini dipakai untuk
sifat fisik tanah di laboratorium.
Pengujian ini
memerlukan lubang bor dan dilaksanakan sambil pengeboran, jarak antara
pengujian umumnya sekitar 1meter. Pengujian ini paling sering dilakukan di
dalam pasir, apabila dalam pasir perlu memakai casing agar lubang bor tidak
runtuh. Untuk menjamin bahwa energy dari setiap pukulan dengan beban penumbuk
betul – betul tetap sama, beban penumbuk arus dilepaskan sama sekali dari kabel
saat dijatuhkan. Nilai N yang dipakai dalam korelasi dengan parameter lain
adalah nilai dari pengujian yang memakai kabel tetap disambung pada penumbuk,
karena ini cara AS dengan cara ini energy setiap pukulan adalah 60% energy
dengan cara “jatuh bebas” nilai yang didapatkan dengan cara ini disebut (Ni)
atau (N) yang dihubungkan dengan nilai N yang benar.
Keuntungan dan kekurangan pengujian SPT
|
Keuntungan
|
Kekurangan
|
|
Dipakai dimana – mana
|
Perlu ada lubang bor sehingga harus
ada mesin bor yang berarti tanah pada dasar lubang bor sudah tidak asli
akibat cara melaksanakan pengeboran.
|
|
Dapat dipakai disegala tanah ,
termasuk tanah yang sangat keras dan padat.
|
Pengukuran ini adalah cara dinamis dan
peralatan untuk melakukannya agak kasar.
|
|
Pengujian empiris sehingga dilakukan
korelasi dengan parameter lain.
|
|
|
Belum ada standar yang lengkap tentang
cara melakukan pengujian SPT, utnungnya cara menjatuhkan beban penumbuk boleh
dengan cara “jatuh bebas” atau dengan kabel tetap disambung pada tabung.
|
2.6 Uji Sondir (dutch cone penetration test)
Uji sondir
berasal dari Negara Belanda sebelum perang dunia II dan pada masa ini hampit di
setiap Negara dipakai pengujian memakai sebuah konis pada ujung serangkaian
stang yang ditekan secara langsung ke bawah dan mengukur gaya dipergunakan
bermacam – macam perlengkapan berupa dongkrak hidrolik untuk menekan kerucut
dengan kecepatan yang teratur diperlukan juga beban yang berat atau system
jangkar – jangkar untuk menahan gaya berat.
Stang
yang dipakai terdiri atas stang luar dan stang dalam, stang luar digunakan
untuk memasukan kerucut kedalam tanah, sedangkan stang dalam dalam digunakan
untuk mengukur perlawanan kerucut (nikai
konis). Jadi ketika nilai konis di ukur, hanya stang dalam yang bergerak
sedangkan stang luar tidak bergerak. Dengan demikian gaya yang diukur adalah
gaya pada kerucut saja. Tidak termasuk perlawanan gesekan atau pelekatan antara
stang dan tanah. Ada beberapa macam konis yang dipakai :
·
Mekanis
·
Elektronik
Dengan konis biasa
hanya nilai tahanan konis mekanik yang dapat diukur sedalam 4cm. setelah itu
stang luar ditekan sampai kerucut sampai kerucut mencapai kedalaman berikutnya.
Bikonis terdiri dari dua bagian, yang Satu adalah kerucut pada ujungnya dan
yang lain adalah adhesion jacket. Di Indonesia istilah hambatan pelekat sering
dipakai dengan arti yang sama dengan arti yang sama dengan skin friction atau adhesion, karena
itu istilah silinder pelekat diukur bersama – sama. Dengan bikonis ini, nilai
konis dan nilai hambatan pelekat didapat dengan mengurangi besarnya nilai konis
dan nilai keseluruhan konis mekanis, pengukuran umumnya dilakukan setiap 20 cm
kecepatan gerak konis besarnya 2cm/detik.
