Home » Penelusuran Mekanika Tanah

Soil Sampling

SOIL SAMPLING

Penyelidikan ini dilakukan di laboratorium, dan untuk kepentingan ini perlu mendapatkan contoh dari lubang bor atau lubang-lubang percobaan, dan membawanya ke laboratorium. Contoh-contoh ini ada dua macam, contoh tidak asli dan contoh asli.
Proses pengambilan sampel tanah

a.    Contoh Asli (Undisturbed Samples)
-    Masih menunjukkan sifat-sifat asli dari tanah yang ada padanya
-    Tidak mengalami perubahan dalam struktur, kadar air, atau susunan kimia
-    Kerusakan-kerusakan terhadap contoh bisa dibatasi sekecil mungkin
-    Contoh asli dapat diambil dengan :

Sample tubes
Alat ini berupa silinder berdinding tipis yang disambung dengan stang-stang bor dengan suatu alat yang disebut pemegang tabung contoh. Dipakai untuk lempung yang lunak sampai yang sedang.
Tabung contoh ini dimasukkan kedalam dasar lubang bor dan kemudian ditekan / dipikul ke dalam tanah asli yang akan diambil contohnya pada dasar lubang bor. Setelah tabung contoh ditekan ke dalam tanah, dibiarkan dulu selama beberapa menit. Dengan tujuan untuk memberi kesempatan bagi terjadinya pelekatan antara tanah dengan permukaan dinding tabung.

Kemudian tabung contoh ini diputar kira-kira 180º untuk memotong tanah pada dasar tabung, sebelum mencabutnya kembali. Setelah contoh diambil dari lubang bor, kemudian tabung ditutup parafin pada kedua ujungnya. Kemudian dibawa ke laboratorium untuk diselidiki.
 
Core Barrels
Inti yang diambil dengan alat ini ditempatkan dalam kotak kayu yang bersekat, diletakkan  di udara terbuka. Kemudian inti akan kering dalam beberapa hari. Apabila inti contoh tersebut nantinya akan diperiksa / diselidiki, maka untuk kepentingan ini harus diambil tindakan untuk mencegah tindakan pengeringan.

Block Samples
Dilakukan pemotongan / pengambilan tanah secara langsung dengan tanah, baik pada permukaan / dasar lubang percobaan.
Contoh harus ditutup dengan parafin, dan ditempatkan dalam tempat yang kuat. Keuntungan pengambilan contoh dengan bentuk bongkah-bongkah (block sample):
1.    kerusakan yang terjadi kecil
2.    contoh yang diambil lebih besar
3.    dapat tepat memilih kedalaman dan posisi dari mana contoh tesebut akan diambil.

b.    Contoh Tidak Asli ( Disturbed Sample )
Diambil tanpa adanya usaha-usaha yang dilakukan untuk melindungi struktur asli dari tanah tersebut. Contoh ini dibawa ke laboratorium dalam tempat terutup, sehingga kadar air tidak berubah. Contoh tidak asli ini dapat dipakai untuk segala penyelidikan yang tidak memerlukan contoh asli, seperti : batas-batas atterbang, ukuran butiran, pemadatan dan berat jenis.

c.    Percobaan Geser Sisa
Percobaan ini dapat dilakukan dengan memakai alat kotak geser pada suatu kecepatan regangan yang sangat rendah.
Berikut ini grafik
 hubungan antara teegangan geser dengan regangan.


Grafik hubungan antara teegangan geser dengan regangan

Dapat dilihat bahwa tegangan geser mencapai suatu  nilai puncak, dan kemudian menurun sampai ke nilai sisa. Percobaan kekuatan geser biasanya dilakukan dalam dua tingkat sebagai berikut :
1.    Pemberian tegangan normal
2.    Pemberian tegangan geser sampaai terjadi keruntuhan (tegangan geser mencapai maximum)

Percobaan kekuatan geser dapat dibagi dalam 3 macam :
1.    Percobaan tertutup (undrained test)
Pada percobaan ini air tidak diperbolehkan mengalir dari contoh sama sekali baik pada tingkat pertama maupun kedua.
Tegangan air pori biasanya tidak diukur pada percobaan semacam ini.
Dengan demikian hanya kekuatan geser “ undrained “ yang dapat ditentukan dengan percobaaan ini. Pentingnya kekuatan geser sangat diperhatikan.

2.    Consolidated undained test
Pada percobaan ini contoh diberikan tegangan normal dengan air diperbolehkan mengalir dari contoh. Tegangan normal ini bekerja sampai konsolidasi selesai, yaitu sampai tidak terjadi lagi perubahan pada isi contoh tanah.
Kemudian jalan air dari contoh ditutup dan contoh diberi tegangan geser secara “undrained” yaitu secara tertutup.

3.    Drained test (percobaan terbuka)
Pada percobaan ini diberikan tegangan normal dan air diperbolehkan mengalir sampai konsolidasi selesai. Kemudian tegangan geser diberikan dengan jalan air terbuka. Untuk menjaga agar tegangan air pori tetap nol

Lengas Tanah

LENGAS TANAH

Lengas tanah adalah air yang terikat oleh berbagai gaya, misalnya gaya ikat matrik, osmosis dan kapiler  
Lengas Tanah

 Gaya ikat matrik berasal dari tarikan antar partikel tanah dan meningkat sesuai dengan peningkatan permukaan jenis partikel tanah dan kerapatan muatan elektrostatik partikel tanah. Gaya osmosis dipengaruhi oleh zat terlarut dalam air maka meningkat dengan semakin pekatnya larutan, sedang gaya kapiler dibangkitkan oleh pori-pori tanah berkaitan dengan tegangan permukaan 

Jumlah ketiga gaya tersebut disebut potensial lengas tanah atau tegangan lengas tanah, dan menjadi ukuran kemampuan tanah melawan gaya gravitasi
  • Ukuran lengas tanah adalah cm Hg, bar, dan pF

·       1 bar = 0,9869 atm = 105 Pascal = 75,007 cm Hg
·       satuan cm air dibagi 1000 menjadi satuan bar
·       pF = log10 cm H2O


Klasifikasi lengas tanah berdasar tegangan lengas tanah :
1. Kapasitas menahan air maksimum
Jumlah air yang dikandung tanah dalam keadaan jenuh, semua pori terisi penuh air. Tegangan lengas tanah = 0 cm H2O, 0 bar atau pF 0
2. Kapasitas lapang
Jumlah air yang terkandung tanah setelah air gravitasi hilang. Tegangan lengas = 346 cm H2O; 0,3 bar atau pF 2,54.
  3. Titik layu tetap
Tingkat kelengasan tanah yang menyebabkan tumbuhan mulai memperlihatkan gejala layu. Tegangan lengas tanah = 15,849 cm H2O; 15 bar; pF 4,17
4. Koefisien higroskopik
Jumlah lengas tanah yang dijerap permukaan partikel tanah dari uap air dalam atmosfer yang berkelembaban kira-kira 100%. Tegangan lengas tanah = 31 bar; atau pF 4,5.
5. Kering angin
Kadar air tanah setelah diangin-anginkan di tempat teduh sampai mencapai keseimbangan dengan kelengasan atmosfer. Tegangan lengas  = 106 cm H2O; 1000 bar; pF 6.
6. Kering oven
Kadar air tanah setelah dikeringkan dalam oven pada suhu 105-110 °C sampai tidak ada lagi air yang menguap (timbangan tetap; biasanya membutuhkan waktu 16-18 jam). Tegangan lengas tanah = 107 cm H2O; 10.000 bar; atau pF 7,0.

Klasifikasi fisik :
(1)     air bebas (air gravitasi) : air yang diatus oleh gaya gravitasi. Air dalam kondisi jenuh dan berada diantara pF 0 dan pF 2,54 (diantara jenuh air dan kapasitas lapang)
(2)     air kapiler : air dalam pori-pori tanah dengan tegangan antara pF 2,54 dan 4,5 (kapasitas lapang dan koefisien higroskopis)
(3)     air higroskopis : air di permukaan tanah yang dipegang antara pF 4,5 dan 7,0 (antara koefisien higroskopis dan kering oven)
Klasifikasi biologi :
(1)     air tidak berguna : setara dengan air bebas menurut klasifikasi fisik. Kelas ini tidak berlaku bagi padi di sawah dan hidrofit yang hidup dalam jenuh air
(2)     air tersedia : air yang terdapat diantara kapsitas lapang dan titik layu tetap (pF 2,54 dan 4,17), dan
(3)     air tidak tersedia : air yang berada pada tegangan diatas titik layu tetap (diatas pF 4,17). Air dipegang tanah dengan tegangan lebih kuat dibanding kekuatan akar menyerap air.


  • Kandungan air dalam tanah mempengaruhi sifat tanah seperti plastisitas, kembang dan kerut tanah, konsistensi, kepadatan, dan aerasi
  • Air tanah juga sangat berperan dalam siklus hidrologi.

Konsistensi Tanah

KONSISTENSI TANAH

Konsistensi Tanah adalah derajad kohesi dan adhesi antara partikel-partikel tanah dan ketahanan massa tanah terhadap perubahan bentuk oleh tekanan dan berbagai kekuatan yang mempengaruhi bentuk tanah

Konsistensi ditentukan oleh tekstur tanah dan struktur tanah. Cara penentuan (1) lapangan : memijit tanah dalam kondisi kering, lembab dan basah (2) laboratorium : Angka-angka Atterberg

Penentuan di lapangan :
  1. Kondisi kering : kekerasan (lepas, lunak, keras)
  2. Kondisi lembab keteguhan (lepas, gembur, teguh)
  3. Kondisi basah : kelekatan dan plastisitas
Konsistensi Tanah

Penentuan di laboratorium : menentukan Batas Cair (BC), Batas Lekat (BL), Batas Gulung (BG) dan Batas Berubah Warna (BBW).

Batas Cair : kadar air yang dapat ditahan oleh tanah

Batas Lekat adalah kadar air dimana tanah tidak melekat ke logam

Batas Berubah Warna adalah batas air dimana air sudah tidak dapat diserap oleh akar tanaman karena terikat kuat oleh tanah

Jangka Olah (JO) : kadar air dimana tanah mudah diolah (BL-BG)

Derajad keteguhan (DT) : BC-BG

Surplus positif : Bl > BC artinya tanah mudah merembeskan air;

Surplus negatif : BL < BC : tanah sukar merembeskan air

Tekstur dan Struktur Tanah

TEKSTUR TANAH
Sifat kimia, fisika dan mineralogi partikel tanah tergantung pada ukuran partikelnya.

Semakin kecil ukuran partikel maka luas permukaannya semakin besar. Jadi, luas permukaan fraksi liat > fraksi debu > fraksi pasir
Segitiga Tanah

Sebagai contoh :
Partikel bentuk bola dengan berat 1 gr dengan bulk density 2,65 g/cm3 dipecah menjadi 106 partikel yang lebih kecil berbentuk bola dengan berat masing-masing partikel 10-6 g.

Maka :
Luas permukaan untuk partikel dengan berat 1 gr adalah sbb :


Volume = (1 g)/(2,65 g/cm3) = 0,377 cm3

Volume bola = 4/3 p r3 sehingga r3 = (0,377 x 3)/4p = 0,0901


Radius = r = 0,448 cm = 4,48 x 10-3 m

Luas permukaan (Surface area/SA) = 4pr2 = 2,52 x 10-4 m2


Setelah dipecah menjadi partikel yang lebih kecil :

Volume = (10-6)/(2,65 g/cm3) = 3,77 x 10-7 cm3

r3 = 3,77 x 10-7 cm3 x 3 = 9,01 x 10-8 cm

4p

r = 4,48 x 10-5 m

SA dari masing-masing partikel kecil = 4pr2

= 4 x p x (4,48 x 10-5 m)2 = 2,52 x 10-8 m2/partikel

Kolektif SA = 2,52 x 10-8 m2/partikel x 106 = 2,52 x 10-2 m2


Dengan kata lain,
Pemecahan partikel seberat 1 gr menjadi 106 partikel kecil dapat meningkatkan luas permukaan 100 kali lipat dari 2,52 x 10-4 m2 menjadi 2,52 x 10-2 m2



Klasifikasi Ukuran Partikel

Sumber

Soil  separates

Kerikil
pasir
debu
liat
USDA
> 2mm
2 mm–50 mm
50 mm-2 mm
< 2mm
ISSS
> 2mm
2 mm-20 mm
20 mm-2 mm
< 2mm
USPRA
> 2mm
2 mm-50 mm
50 mm-5 mm
< 5mm
BSI, MIT, DIN
> 2mm
2 mm-60 mm
60 mm-2 mm
< 2mm



  • Tekstur tanah diartikan sebagai proporsi pasir, debu dan liat
  • Partikel ukuran lebih dari 2mm, bahan organik dan agen perekat seperti kalsium  karbonate harus dihilangkan sebelum menentukan tekstur
  • Tanah bertekstur sama misal geluh berdebu mempunyai sifat fisika dan kimia yang hampir sama dengan syarat mineralogi liat
  • Tekstur tanah ditentukan di lapangan dengan cara melihat gejala konsistensi dan rasa perabaan menurut bagan alir dan di laboratorium dengan metode pipet atau metode hidrometer
  • Tekstur tanah menentukan tata air, tata udara, kemudahan pengolahan dan struktur tanah

STRUKTUR TANAH
Merupakan gumpalan tanah yang berasal dari partikel-partikel tanah yang saling merekat satu sama lain karena adanya perekat misalnya eksudat akar, hifa jamur, lempung, humus, dll.

Ikatan partikel tanah berwujud sebagai agregat tanah yang membentuk dirinya

Pengamatan struktur tanah di lapangan (SSS, 1975) terdiri dari :
  1. Pengamatan bentuk dan susunan agregat tanah = tipe struktur (lempeng, tiang, gumpal, remah, granuler, butir tunggal, pejal)
  2. Besarnya agregat = klas struktur (sangat halus, halus, sedang, kasa, sangat kasar)Kuat lemahnya bentuk agregat = derajad struktur (tidak beragregat, lemah, sedang, kuat)
Back To Top