Download - 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
PERILAKU PERUBAHAN VOLUME
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 1.51 0.28
Water, calcium, 1 x 10-2 1.59 0.31
Ethyl alcohol 1.48 0.19
Carbon tetrachloride 1.14 0.04
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 1.84 0.26
Water, calcium, 1 x 10-2 2.18 0.34
Ethyl alcohol 1.49 0.10
Carbon tetrachloride 1.21 0.03
Muscovite Water 2.19 0.42
Carbon tetrachloride 1.98 0.35
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
PERILAKU PERUBAHAN VOLUME
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, before drying 6.44 12.45
No. 6, after drying 6.72 16.84
No. 2, before drying 7.86 7.79
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.